AT212010B - Verfahren zur Herstellung von hochmolekularen Polymeren von α-Olefinen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von hochmolekularen Polymeren von α-Olefinen

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AT212010B
AT212010B AT209358A AT209358A AT212010B AT 212010 B AT212010 B AT 212010B AT 209358 A AT209358 A AT 209358A AT 209358 A AT209358 A AT 209358A AT 212010 B AT212010 B AT 212010B
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AT
Austria
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catalyst
molecular weight
solvent
reactor
olefins
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Application number
AT209358A
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English (en)
Inventor
Camillo Racagni
Original Assignee
Montedison Spa
E H Karl Ziegler Dr Dr
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  • Transition And Organic Metals Composition Catalysts For Addition Polymerization (AREA)

Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



   Verfahren zur Herstellung von hochmolekularen Polymeren von a-Olefinen 
Die vorliegende Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von hochmolekularen Polymeren von   IX-Olefinen   mit regelmässiger Struktur. Insbesondere betrifft sie ein kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von derartigen Polymeren. 



   In der Patentschrift Nr. 202346 wird ein nicht kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von derartigen Polymeren beschrieben, bei welchem man eine organometallische Verbindung, welche eine Komponente des Katalysators darstellt, gelöst in einem geeigneten Lösungsmittel, in einen Reaktor einführt und das Lösungsmittel mit dem zu polymerisierenden Monomer sättigt, worauf man zu erhitzen beginnt, um die Temperatur der Lösung auf   50 - 700   C ansteigen zu lassen und dann die Verbindung eines Übergangsmetalles, welches die Polymerisation einleitet, in einer oder mehreren Portionen zusetzt, so dass eine weitere Temperaturerhöhung um etwa 10 - 200 C erfolgt.

   Nach der festgelegten Reaktionszeit wird Me-   thylalkohol in   den Reaktor eingeleitet um den Katalysator zu zersetzen, der Reaktor wird gekühlt, der Druck wird auf Atmosphärendruck erniedrigt und die Polymerlösung wird entnommen. 



   Es wurde nun ein   zweckmässigeres   Verfahren zur Herstellung von Polymeren aus a-Olefinen gefunden, welches darin besteht, dass man das Monomer, das Lösungsmittel und die beiden Komponenten des Katalysators kontinuierlich in einen Reaktor einführt und die Polymerlösung sowie das nicht umgesetzte Monomergas ebenfalls kontinuierlich abzieht. Das Gas wird nach passender Ergänzung mit weiterem Monomer um die bei der Reaktion verbrauchte Monomermenge zu ersetzen im Kreislauf   zurückgeführt.   



   Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur Herstellung von hochmolekularen Polymeren 
 EMI1.1 
 dung eines Metalls der IV., V. oder VL Nebengruppe des Periodischen Systems mit einer   Metallalkyl-   Verbindung eines Metalls der I.,   1I.   oder IIL Gruppe des Periodischen Systems hergestellten Katalysators bei einem Druck von 1 bis 150   Atmosphären   und einer Temperatur von 50 bis 1500 C in Gegenwart eines   Kohlenwassemofflösungsmittels,   welches dadurch gekennzeichnet ist, dass man das a- Olefinmonomer, eine Suspension des Katalysators sowie das Kohlenwasserstofflösungsmittel kontinuierlich in festgesetztem konstantem Verhältnis einem oder mehreren in Serie geschalteten Reaktoren zuführt, das gebildete Polymer kontinuierlich entnimmt und das Lösungsmittel davon abtrennt,

   wobei letzteres zusammen mit dem nicht umgesetzten Monomer im Kreislauf in den genannten Reaktor bzw. die Reaktoren   zurückgeführt   wird. Das   erfindungsgemässe   Verfahren lässt sich insbesondere anwenden auf die Polymerisation von Propylen. Einige der durch das erfindungsgemässe Verfahren gegenüber dem nicht kontinuierlichen Verfahren erzielbaren Vorteile lassen sich wie folgt umschreiben : 
 EMI1.2 
 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 
2. Möglichkeit des Arbeitens in Reaktoren ohne mechanische   Rührer ;     S.   Gewinnung von homogeneren Polymeren mit konstanten Eigenschaften (insbesondere Polymeren mit geringer Molekulargewichtsstreuung und mit wohldefiniertem Molekulargewicht) ;
4. Besserer Kontakt zwischen den Reaktionsphasen ;   5.   Erhöhung der Ausbeute. 



   Der Vorteil gemäss 3. ist weitgehend ein Ergebnis von 1., da die Temperatur auf das Molekularge- wicht des Polymers einen beträchtlichen Einfluss ausübt. 



   Es sei erwähnt, dass die Gleichförmigkeit der Temperatur nicht nur eine Folge der ständigen Bewe- gung der Reaktionsmasse, sondern auch der kontinuierlichen Erneuerung des Katalysators ist, dessen Akti- vität dadurch konstant gehalten wird, wodurch Spitzen der Reaktivität mit entsprechender Erzeugung hoher Temperaturen vermieden werden. 



   Anderseits beruht die Erhöhung   der Ausbeute hauptsächlich   auf der Erfüllung der obigen Bedingung 1 und auch auf der kontinuierlichen Erneuerung des Katalysators. Das gasförmige Monomer enthält nämlich stets geringe Mengen Feuchtigkeit, Kohlenmonoxyd, Schwefelverbindungen und andere Verunreinigungen (d. h. Substanzen, welche den Katalysator vergiften). Beim erfindungsgemässen kontinuierlichen Verfah- ren werden derartige Verunreinigungen im ersten Kreislauf durch Reaktion mit dem Katalysator zerstört, weshalb das im   Kreislauf zurückgeführte   Gas sehr rein ist. Da in jedem Kreislauf als Ersatz für das ver- brauchte Monomer nur geringe Mengen Gas zugefügt werden, ist ersichtlich, dass die Katalysatoren- ge, welche durch die sehr kleinen Mengen von Verunreinigungen vergiftet wird, entsprechend sehr klein ist. 



   Im folgenden werden zwei Anordnungen beschrieben, welche sich zur Durchführung des erfindungsge- mässen Verfahrens als besonders vorteilhaft erwiesen haben. Es wird dabei Bezug genommen auf die
Zeichnung, in welcher die Fig.   l   und 2 Beispiele für geeignete Anordnungen schematisch darstellen. 



   Gemäss Fig. l gelangen die Komponenten des Reaktionsgemisches (Lösungsmittel, Katalysator und   a-Olefin)   in richtigen Mengen mit Hilfe von Rotationsdurchflussmessern kontinuierlich in ein Vorpolyme- risationsgefäss 1, dessen Temperatur durch einen Mantel reguliert wird und das mit einem rotierenden mechanischen Rührer versehen ist, in welchem bei Überdruck   (z. H. 2 - 30   Atmosphären) und bei einer
Temperatur von 50 bis 1500 C gearbeitet wird. Anschliessend gelangt die Reaktionsmasse in einen Er- schöpfungsreaktor 2, der unter den gleichen Bedingungen wie das Gefäss   l   arbeitet, und in welchen eine zweite Monomerfraktion aus dem Leitungsnetz eingeführt wird, um   allfällig   noch vorhandenen aktiven
Katalysator zu erschöpfen. 



   Aus dem Reaktor 2 gelangt die   Reaktionssuspension   (die Durchflussmenge wird durch ein servogesteu- ertes Ventil reguliert, wobei die Steuerung aus Zeitgebern besteht, welche mit einem Manometer zusam- menarbeiten) in ein Expansionsgefäss, den Abscheider   3.   in welchem die Reaktionssuspension von nichtpolymerisiertem Monomer abgetrennt wird, von welchem ein Teil im Gasbehälter 6 gesammelt und mit
Hilfe eines Kompressors 7 im Kreislauf zurückgeführt wird, während ein anderer Teil aus dem System ab- gelassen wird. 



   Die   gasfreie Reaktionssuspension   (bestehend aus dem Polymer, dem   Lösungsmittel   und den Katalysa- torrückständen) wird aus dem Abscheider 3 mitHilfe einer Schnecke 10 entnommen und in eine Zentrifu- ge 11   übergeführt,   in welcher das Lösungsmittel vom Polymer abgetrennt und in den Tank 5   übergeführt   wird, aus welchem es über die Pumpe 8 in das Reaktionsgefäss 1 zurückgelangt, während das Polymer gereinigt und getrocknet wird. 



   Fig. 2 zeigt eine modifizierte Anordnung, in welcher an Stelle der Reaktionsgefässe 1 und 2 ein einziger ein- oder mehrrohriger Reaktor 6, der mit   Gas-und Flü$sigkeitsrückführungsvorrichtungen   versehen ist, verwendet wird, welcher unter den gleichen Temperatur-und Druckbedingungen betrieben wird wie die oben genannten Reaktionsgefässe, und in welchen die Reaktionskomponenten in geeigneter, durch   Durchflussmesser   abgemessener Zusammensetzung kontinuierlich eingeführt werden. 



   Das Reaktionsgemisch gelangt vom Reaktor 6 in einen Abscheider 7, in welchem das nicht umgesetzte Monomer abgetrennt und teilweise über einen Gasbehälter 1 und einen Kompressor 2 im Kreislauf   zurückgeführt   wird, während die gasfreie   Reaktionssuspensio ! ! durch eine Zentrifugalpumpe   5 zu einer Zentrifuge 8 geführt wird, in welcher das Polymer vom Lösungsmittel abgetrennt wird, das seinerseits, nach passender Ergänzung mit frischem   Lösungsmittel, Im Kreislauf in den   Reaktor 6 zurückgelangt. 



   Das in der Zentrifuge 8 abgetrennte Lösungsmittel wird über einen Behälter 9 und eine Pumpe 10 im Kreislauf zurückgeführt, während das Polymer gereinigt und getrocknet wird. 



   Der in einem Tank 3 enthaltene Katalysator gelangt über eine Pumpe 4 in den Reaktor. In beiden Anordnungen wird der Katalysator zuvor hergestellt durch Reaktion der beiden Komponenten, d. h. einer- 

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   seits   einer organometallischen Verbindung eines Metalls der L, IL oder   IIL   Gruppe des Periodischen Systems und anderseits einem Salz eines Metalls der   IV.,   V. oder VL Nebengruppe des Periodischen Systems. 



   In folgenden Beispielen wird das Verfahren, welches den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet, näher erläutert. 
 EMI3.1 
 trockenes Polymer) während pro Stunde 6 kg nicht umgesetztes Olefin und 200 kg Lösungsmittel zurückgewonnen und im Kreislauf zurückgeführt werden. 



   Die Olefinumwandlung beträgt   90% und   die Polymerisationsausbeute macht etwa 96% aus, berechnet auf das verbrauchte Olefin. 



   Die Ausbeute mit Bezug auf den Katalysator beträgt 90 g   Polymer/g   Katalysator. Der   Lösungsmittel-   verbrauch macht etwa   50   des verwendeten Heptans aus. Der Ausstoss der beiden in Serie geschalteten Reaktoren beträgt 0, 09 kg Polymer pro Stunde und pro Liter Reaktorinhalt. 



   Beispiel 2: In den 3-stufigen 6-Rohrreaktor 6 gemäss    figs   mit einem Fassungsvermögen von 250 1 führt man unter einem Druck von 10 Atmosphären bei   700   C pro Stunde 200 kg Propylen, 700 kg handelsübliches Heptan und   3.   kg einer   50% gen   Katalysatorsuspension in Heptan ein. Die Reaktionstemperatur wird bei etwa 750 C gehalten. 



   Man erhält pro Stunde 160 kg Polypropylen (berechnet als trockenes Polymer), während pro Stunde 27 kg nichtpolymerisiertes Olefin und 670 kg Lösungsmittel gewonnen und im Kreislauf zurückgeführt werden. 
 EMI3.2 
 tor. 



     Der Lösungsmittelverbrauch   macht etwa 4, 5% des verwendeten   Heptans   aus. Der Ausstoss des Reaktors beträgt etwa 0,6 kg Polymer pro Stunde und pro Liter Reaktorinhalt. 



    PATENTANSPRÜCHE :    
1. Verfahren zur Herstellung von hochmolekularen Polymeren nach Stammpatent Nr.   202346   aus   cx-   Olefinen mit regelmässiger Struktur unter Verwendung eines durch Zusammenbringen einer Verbindung eines Metalls der IV., V.

   oder VL Nebengruppe des Periodischen Systems mit einer Metallalkylverbindung eines Metalls der L, IL oder IIL Gruppe des Periodischen Systems hergestellten Katalysators bei einem Druck von 1 bis 150 Atmosphären und einer Temperatur von 50 bis 1500 C in Gegenwart eines Kohlenwasserstofflösungsmittels, dadurch gekennzeichnet, dass man das a-Olefinmonomer, eine   Suspen-   sion des Katalysators sowie das Kohlenwasserstofflösungsmittel kontinuierlich in vorbestimmten konstanten   Verhältnissen   einem oder mehreren in Serie geschalteten Reaktoren zuführt, das gebildete Polymer konti-   nuierlich   entnimmt und das Lösungsmittel davon abtrennt, welch letzteres, ebenso wie nicht umgesetztes Monomer, im Kreislauf in den Reaktor bzw. in die Reaktoren zurückgeführt wird.

Claims (1)

  1. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren mit Propylen als Monomer durchgeführt wird.
    3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man als Lösungsmittel n-Heptan verwendet.
AT209358A 1957-03-22 1958-03-21 Verfahren zur Herstellung von hochmolekularen Polymeren von α-Olefinen AT212010B (de)

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