Nota terminológica: ” 东庚 ” se traduce como DODGEN en todo el documento. Los nombres de productos y tecnologías se ajustan a la redacción oficial en inglés de DODGEN, incluidos el reactor/reactor de polimerización DODGEN DSR, la tecnología de devolatilización DODGEN DSXL, la tecnología de mejora del proceso de recuperación de disolventes DODGEN y la tecnología de poliolefinas de proceso en solución DODGEN.
El 21 de mayo se celebró con éxito en Ningbo la 10ª Conferencia Internacional sobre Olefinas y Poliolefinas. La conferencia reunió a representantes técnicos de destacadas organizaciones nacionales e internacionales, entre ellas Wanhua Chemical, LyondellBasell y Norner de Noruega.
Sede de la conferencia
DODGEN fue invitada a asistir a la conferencia. Liu Qi, Director de Tecnología de Aplicaciones, realizó una presentación especial titulada “Tecnologías clave de intensificación de procesos para poliolefinas de gama alta”, en la que expuso sistemáticamente la acumulación técnica y la práctica de ingeniería de DODGEN en la intensificación de procesos completos para poliolefinas de proceso en solución.
Liu Qi realiza la presentación técnica
I. El sector de las poliolefinas acelera su divergencia estructural y abre un espacio de crecimiento continuo para los productos de gama alta
Las poliolefinas, la mayor categoría de materiales sintéticos del mundo por producción, superan los 150 millones de toneladas métricas anuales y representan aproximadamente 40% de la producción total de plásticos. Sin embargo, este enorme mercado está experimentando una divergencia estructural:
Divergencia industrial - Traducción al inglés
| Poliolefinas de uso general | Poliolefinas de gama alta |
| Presión persistente por exceso de capacidad - Ampliación continua de la capacidad para grados básicos como PE y PP - El crecimiento descendente de la demanda de construcción e infraestructuras se ha ralentizado bruscamente - Desequilibrio entre la oferta y la demanda e intensificación de la competencia de precios - Fuerte homogeneización y reducción constante de los márgenes de beneficio | Prioridad estratégica de transformación - Fuerte tirón de sectores emergentes como los vehículos de nueva energía y la energía fotovoltaica. - La demanda del mercado crece a un ritmo medio anual de más de 7%, manteniendo un fuerte impulso - Barreras técnicas elevadas y valor añadido del producto significativamente más alto - Amplio margen para la sustitución interna, respaldada por el continuo impulso de las políticas |
Entonces, ¿cómo se producen las poliolefinas de gama alta como POE, COC, mPE y EPOE?
¿Existe alguna tecnología que pueda ampliar aún más los atributos prácticos de rendimiento de estos materiales?
La principal ruta de producción actualmente reconocida es la polimerización en disolución, que se ha convertido en un referente tecnológico en la industria. DODGEN se ha centrado en los principales puntos débiles, como el difícil control de la reacción de polimerización, los residuos después de la desvolatilización que son difíciles de ajustar a las especificaciones y el consumo de energía persistentemente elevado en la recuperación de disolventes. Ha puesto en marcha un desarrollo tecnológico específico y ha logrado avances escalonados que van desde las operaciones unitarias clave hasta la integración de todo el proceso.
II. Centrarse en la intensificación de los procesos clave para crear capacidades de integración de procesos completos
Gracias a años de práctica en ingeniería, DODGEN ha desarrollado tres tecnologías básicas de intensificación de procesos para poliolefinas de alta gama procesadas en solución. Estas tecnologías, que se centran en los tres pasos clave de la reacción de polimerización, la separación por desvolatilización y la recuperación de disolventes, se combinan para formar una solución de ingeniería completa.
1. Tecnología del reactor de polimerización DODGEN DSR
Construida en torno a un reactor de mezcla estática en bucle/tubular de varias etapas, la tecnología integra tubos de transferencia de calor con elementos de mezcla estática, lo que elimina la necesidad de agitación mecánica.
El flujo de material en el interior de los tubos presenta características de flujo de tapón, con un tiempo de residencia muy uniforme que evita la mezcla inversa y los cortocircuitos. Durante el funcionamiento, la temperatura, la presión y la composición de la alimentación de cada etapa pueden ajustarse con flexibilidad, lo que permite optimizar y controlar la reacción por etapas.
Comparación de DSR y tanque agitado convencional - Traducción al inglés
| Dimensión de comparación | Tanque agitado convencional (CSTR) | Reactor DODGEN DSR | Ventaja DODGEN |
| Patrón de flujo | Flujo totalmente mezclado; amplia distribución del tiempo de residencia | Flujo tapón; tiempo de residencia uniforme | Distribución de peso molecular más estrecha (PDI optimizada) |
| Eficacia de la transferencia de calor | Depende de la chaqueta; área de transferencia de calor limitada | Tubos de transferencia de calor de alta viscosidad; coeficiente de transferencia de calor incrementado en 30-50% | Elimina rápidamente el calor de polimerización y evita el desbordamiento de la temperatura |
| Modo de mezcla | Agitación mecánica; elevada pérdida por cizallamiento | Elementos mezcladores estáticos; sin movimiento mecánico | Sin desgaste de componentes; sin mantenimiento |
| Adaptabilidad de alta viscosidad | El rendimiento de la agitación disminuye a alta viscosidad; se producen zonas muertas | Maneja hasta <=3000 Pa.s; sin canalizaciones ni zonas muertas. | Elección preferida para sistemas de polimerización de alta viscosidad |
| Consumo de energía | Gran potencia de agitación y elevado consumo de energía | Sin agitador; consumo reducido en 20%+ | Costes de explotación significativamente inferiores a largo plazo |
| Capacidad de funcionamiento continuo | Principalmente discontinua o semicontinua | Funcionamiento totalmente continuo y estable | Calidad de producto estable y cambio de grado rápido |
| Coste de mantenimiento | Las juntas y el agitador requieren un mantenimiento periódico | Sin piezas móviles; sin mantenimiento mecánico | Alta fiabilidad y larga vida útil |
2. Tecnología de devolatilización DODGEN DSXL
La solución de reacción en la producción de poliolefinas en proceso de disolución suele contener más de 60% de disolvente, mientras que el producto final tiene requisitos extremadamente estrictos en cuanto a disolvente residual; para grados de gama alta como el polietileno metaloceno, el disolvente residual debe controlarse por debajo de 500 ppm.
Para resolver problemas como el elevado contenido residual de disolvente y la degradación térmica causada por las altas temperaturas, el proceso pasa a ser de desvolatilización multietapa. La presión se reduce etapa por etapa y se combina con un proceso flash a baja temperatura. Un intercambiador de calor especializado calienta rápidamente el material hasta la temperatura crítica de volatilización y, a continuación, un distribuidor dispersa la masa fundida en películas líquidas a escala milimétrica o en finas hebras. Esto acorta enormemente la distancia de difusión del disolvente al tiempo que permite un control preciso de la temperatura y la presión en cada etapa para evitar el sobrecalentamiento.
a. Gran avance en la eficacia de eliminación de disolventes
Diseño de desvolatilización multietapa, con un intercambiador de calor dedicado de alta viscosidad que calienta rápidamente el material hasta la temperatura crítica de volatilización.
El distribuidor dispersa la masa fundida en películas líquidas a escala milimétrica, acortando significativamente el camino de difusión del disolvente.
El disolvente residual puede reducirse por debajo de 500 ppm, cumpliendo los requisitos de pureza del polietileno metaloceno.
b. Mecanismo de protección del peso molecular
Un proceso combinado de reducción de la presión de gradiente y evaporación instantánea a baja temperatura utiliza un control preciso de la temperatura para evitar la degradación térmica.
Evita daños en la morfología del polímero causados por elevadas fuerzas de cizallamiento.
Reduce la escisión de la cadena molecular de la poliolefina causada por la permanencia prolongada a alta temperatura.
c. Ventaja de costes significativa
En comparación con la devolatilización de doble tornillo convencional, el coste de inversión se reduce en aproximadamente 40%.
Al no tener componentes mecánicos giratorios de alta velocidad, el coste de mantenimiento se reduce sustancialmente.
Los gastos de explotación son significativamente inferiores a los de los procesos convencionales, lo que aporta unos beneficios económicos extraordinarios.
3. Tecnología de mejora del proceso de recuperación de disolventes DODGEN
El sistema de recuperación de disolventes representa 40-50% del consumo total de energía de la ruta del proceso en disolución.
El proceso de tres columnas de DODGEN consigue un ahorro energético de aproximadamente 30%.
Al pasar de un proceso de una sola columna o de dos columnas simples a una configuración de tres columnas, la integración optimizada y el acoplamiento térmico de las tres columnas permiten una separación y una utilización de la energía más eficientes.
Figura original: proceso de recuperación de disolventes en tres columnas
Traducción al inglés del texto de la figura
| 中文原文 | Traducción al inglés |
| 脱挥系统：160~180°C余热回收预热进料 | Sistema de devolatilización: el calor residual a 160-180°C se recupera para precalentar la alimentación. |
| 精馏塔① 轻组分：蒸汽梯级利用，分级精准分离 | Columna de destilación 1 - Componentes ligeros: utilización de vapor en cascada y separación precisa por etapas. |
| 精馏塔② 主溶剂：高效填料内件，低回流比运行 | Columna de destilación 2 - Solvente principal: empaquetadura/internos de columna eficientes y funcionamiento con bajo índice de reflujo. |
| 精馏塔③ 重组分：冷凝冷量优化，液液高效分离 | Columna de destilación 3 - Componentes pesados: servicio de condensación optimizado y separación líquido-líquido eficaz. |
| 溶剂循环再利用：纯度达标，回聚合段 | Reciclaje y reutilización del disolvente: el disolvente alcanza la especificación de pureza y se devuelve a la sección de polimerización. |
Esto se consigue principalmente mediante los siguientes pasos:
01 Aprovechamiento del calor residual de la desvolatilización:
El calor de la fase de vapor de la desvolatilización a alta temperatura (160-180°C) se utiliza a través de una red de intercambio de calor para precalentar la alimentación, al tiempo que se reduce el consumo de vapor para la condensación de la desvolatilización y la recuperación del disolvente.
02 Separación precisa por etapas:
El diseño integrado de desvolatilización y separación permite la recuperación precisa por etapas de disolventes y monómeros en cada nivel, mientras que la utilización de vapor en cascada maximiza la eficiencia termodinámica.
03 Empaquetadura de alta eficiencia e internos de columna:
Las tres columnas utilizan empaquetaduras estructuradas de alta eficacia y baja caída de presión. Esto mejora la eficiencia de separación, reduce la altura de la columna y disminuye eficazmente la relación de reflujo y el consumo de energía de destilación.
04 Integración de la bomba de calor (en desarrollo):
DODGEN está avanzando en la optimización integrada de las bombas de calor y la destilación multiefecto, con el potencial de lograr reducciones energéticas adicionales además del proceso de tres columnas.
III. Solución integrada de proceso completo
Las barreras técnicas de las poliolefinas de alta gama no pueden superarse optimizando un solo paso; requieren la acumulación sistemática de capacidades de ingeniería de procesos completos.
Aquí es precisamente donde reside la ventaja de la ingeniería de DODGEN. Los tres módulos anteriores pueden conectarse a la perfección para llevar a cabo una intensificación completa del proceso:
Figura original: integración de DSR + DSXL + recuperación de disolventes
Traducción al inglés del texto de la figura
| 中文原文 | Traducción al inglés |
| 东庚DSR + DSXL + 溶剂回收 -- 三大模块无缝衔接，全流程过程强化 | DODGEN DSR + DSXL + Recuperación de disolventes - Integración perfecta de tres módulos básicos para la intensificación completa del proceso |
| 原料（单体+溶剂+催化剂） | Materia prima (monómero + disolvente + catalizador) |
| DSR 聚合反应（多段环管） | Reacción de polimerización DSR (reactor tubular/de bucle multietapa) |
| DSXL 落条脱挥（2-3级） | DSXL devolatilización de hebras caídas (2-3 etapas) |
| 溶剂回收 耦合脱挥细化设计（余热利用） | Recuperación de disolventes con un diseño de desvolatilización acoplado y perfeccionado (utilización del calor residual) |
| 高端聚烯烃产品（残单<500ppm） | Producto poliolefínico de gama alta (monómero residual <500 ppm) |
El reactor tubular/de bucle multietapa DSR completa la polimerización de precisión, mientras que el sistema de hebra descendente multietapa DSXL completa la eliminación del disolvente. El calor residual de la fase de vapor a alta temperatura generado durante la devolatilización se introduce directamente en la red energética del sistema de recuperación de disolventes de tres columnas para su reciclaje, lo que permite la utilización en cascada del calor en todo el proceso.
Calidad del producto: estrecha distribución del peso molecular, alta pureza y buena uniformidad.
Beneficio energético: el consumo de energía para la recuperación de disolventes se redujo en aproximadamente 30%.
Coste de inversión: la inversión en devolatilización se redujo en 40% en comparación con la devolatilización de doble tornillo.
Productos aplicables: poliolefinas procesadas en solución, como POE y COC.
IV. Aplicaciones tecnológicas
DODGEN ha completado la validación industrial en múltiples grados de poliolefina de gama alta y tiene capacidad de replicación y promoción escalables. Las direcciones de aplicación seleccionadas son las siguientes:
Traducción al inglés
| Producto / Aplicación | Solución técnica |
| POE | DSXL: desvolatilización de alta eficacia + recuperación de disolventes |
| HPOE | Polimerización continua DSR + desvolatilización de alta eficacia DSXL |
| COC | Polimerización de precisión en proceso de disolución + desvolatilización de alta eficacia DSXL |
