BE897868A - AGENTS PREVENTING REDUCTION OF MOLECULAR WEIGHT OF POLY-ISOBUTYLENE OR BUTYL RUBBER - Google Patents

AGENTS PREVENTING REDUCTION OF MOLECULAR WEIGHT OF POLY-ISOBUTYLENE OR BUTYL RUBBER Download PDF

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BE897868A
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K W Powers
R H Schatz
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Exxon Res And Egineering Cy
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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F10/00Homopolymers and copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond

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Abstract

Protection contre la régression du poids moléculaire au cours d'une réaction de polymérisation produisant du caoutchouc de polysiobutylène ou du caoutchouc de butyle, obtenue par l'incorporation de quantités mineures de certains alkyl-métaux, plus particulièrement des composés du type inférieur aluminium ou des hydrures d'alkyl inférieur aluminium, qui servent d'agents tampons, de neutralisation ou de complexion contre des poisons de polymérisation et des activeurs de catalyseurs extérieurs.Protection against regression of molecular weight during a polymerization reaction producing polysiobutylene rubber or butyl rubber, obtained by the incorporation of minor amounts of certain alkyl metals, more particularly compounds of the lower aluminum type or aluminum lower alkyl hydrides, which serve as buffering, neutralizing or complexing agents against polymerization poisons and activators of external catalysts.

Description

       

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 déposée par la société dite : EXXON RESEARCH AND ENGINEERING
COMPANY ayant pour objet : Agents empêchant la réduction du poids moléculaire du caoutchouc de poly- isobutylène ou de butyle Qualification proposée : BREVET D'INVENTION Priorité d'une demande de brevet déposée aux Etats-Unis d'Amérique le 30 septembre 1982 sous le nO 429. 139 aux noms de Kenneth W. POWERS et Ralph H. SCHATZ 

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La présente invention concerne la polymérisation du caoutchouc de polyisobutylène homopolymère élastomère et du caoutchouc de butyle copolymère élastomère, plus particulièrement la réaction de polymérisation nécessaire pour produire la forme isobutylène-isoprène du caoutchouc de butyle.

   De manière plus particulière, l'invention a pour objet un procédé de protection du procédé de polymérisation mis en oeuvre pour produire des caoutchoucs de polyisobutylène et de butyle contre une régression du poids moléculaire et d'autres effets indésirables provoqués par la présence de poisons et/ou d'activateurs de polymérisation, par l'addition d'un agent complexant ou neutralisant à effet tampon à la zone de polymérisation. 



   Un problème important que l'on rencontre lors de la mise en oeuvre du procédé de production du caoutchouc de butyle réside dans la sensibilité du système réactionnel à la présence d'activateurs de catalyseurs et de poisons de polymérisation, qui, même en quantités correspondant à des traces, peuvent affecter le processus de polymérisation de manière très préjudiciable, par réaction ou complexion avec l'espèce catalytique, ou par la propagation d'ions carbonium, de façon à profondément influencer les étapes d'amor- çage, de propagation, de transfert et d'achèvement de la polymérisation.

   Les conséquences de ces effets nuisibles se traduisent par une régression importante du poids moléculaire du caoutchouc de butyle engendré, une activation ou une désactivation du système catalytique et, fréquemment, un réchauffement et un colmatage rapides des réacteurs de 

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 polymérisation. Les activateurs et les poisons de polymérisation comprennent des composés oxygénés tels que les alcools, les cétones et les éthers ; des composés acides tels que l'acide chlorhydrique, le chlore, des composés organiques contenant du chlore et des acides organiques. 



  Nombre de ces activateurs ou poisons de polymérisation sont engendrés dans les diverses zones du système de production du caoutchouc de butyle où de l'eau est présente et proviennent de réactions hydrolytiques faisant intervenir le chlorure de méthyle et/ou le chlorure de méthylène. Certains activateurs ou poisons sont formés par les réactions chimiques qui se déroulent dans le stade de séchage à l'alumine, du procédé que l'on met en oeuvre pour éliminer l'eau de la section de recyclage du diluant d'une installation de fabrication de caoutchouc de butyle. D'autres activateurs ou poisons encore sont introduits en tant qu'impuretés présentes dans les courants d'alimentation en monomères.

   Comme exemples spécifiques d'activateurs et/ou de poisons de polymérisation, on peut citer le méthanol, l'isopropanol, l'acétone, l'éther diméthylique, l'éther diéthylique, le diméthoxy méthane, l'alcool t-butylique, le chlorure de tbutyle, l'éther bis-chlorométhylique, le chlore gazeux, le chlorure d'hydrogène, l'acide propionique et analogues. 



   La reconnaissance de ce problème par la technique antérieure peut se constater à la lecture du brevet des Etats-Unis d'Amérique 3.005. 008 accordé le 24 octobre 1961 à Kelley et coll., conformément auquel les poisons de polymérisation sont éliminés suivant l'une des caractéristiques d'un procédé pour traiter le diluant recyclé du procédé de polymérisation du caoutchouc de butyle. Pour autant que cela ait été porté à la connaissance de la demanderesse,   on n'a décrit,   à ce jour, aucune technique efficace pour ajouter un agent de complexion ou tampon au mélange réactionnel de polymérisation, afin d'éliminer la régression 

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 du poids moléculaire et de porter remède aux autres problèmes associés par la présence d'activateurs ou de poisons de polymérisation susmentionnée. 



   L'utilisation d'aluminium-alkyles pour purifier les diluants hydrocarbonés utilisés pour la polymérisation d'alpha-oléfines est décrite dans le brevet britannique 920.513 (1963) accordé à la société Eastman Kodak Company. 



  De manière similaire, dans le brevet britannique 1.298. 909 (1972) accordé à la société Monsanto Company, on a décrit l'utilisation de composés du type trialkyl-aluminium à titre d'agents piégeurs pour l'eau, l'oxygène et les traces d'alcool et d'autres impuretés, en relation avec un procédé de polymérisation Ziegler d'oléfines, telles que l'éthylène. Bien que certains des composés du type trialkylaluminium utilisés dans ce brevet britannique Monsanto soient utilisés aux fins de la présente invention, la manière conformément à laquelle on les utilise suivant la littérature de référence et dans le procédé de polymérisation de cette littérature de référence, se différencie de la présente invention.

   De manière similaire, dans le brevet des EtatsUnis d'Amérique 3.257. 332 accordé le 2 juin 1966 à Ziegler et coll., on utilise des quantités excédentaires de trialkylaluminium pour éliminer des impuretés dans l'éthylène d'alimentation utilisé pour la mise en oeuvre d'un procédé de polymérisation de l'éthylène. De même, dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique 3. 442.878 accordé le 6 mai 1969 à Gippin, on utilise des chlorures d'aluminium dihydrocarbonés pour détruire des impuretés présentes dans la charge d'isoprène et dans le solvant hydrocarboné utilisé pour la polymérisation de l'isoprène. 



   Suivant la présente invention, on a découvert un pro- 
 EMI4.1 
 . cédé perfectionné de préparation d'homopolymères d'isooléfines en C4 a le caoutchouc de polyisobutylène, 4 c7p par polymérisation catalysée par un acide de Lewis ou du 

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 caoutchouc de butyle, par la polymérisation catalysée par un acide de Lewis d'une iso-oléfine en   C4 - C7   avec un diène 
 EMI5.1 
 conjugué dans un diluant inerte, caractérisé conjugué en C e en ce que l'on introduit dans la zone de la réaction de polymérisation jusqu'à environ 1,0 à environ 1,25 mole d'un agent complexant ou tampon par mole de catalyseur, en une quantité efficace pour protéger le caoutchouc produit contre une régression du poids moléculaire, due à la présence d'activateurs de catalyseur et de poisons de polymérisation,

   l'agent complexant ou tampon étant constitué par certains alkyl-métaux, plus particulièrement un trialkyl-aluminium inférieur, le radical alkyle de ce composé étant un groupe méthyle ou éthyle, ou un hydrure de dialkyl-aluminium inférieur, le radical alkyle de cet hydrure étant un groupe alkyle en   C1 - C4.   On a également constaté que d'autres alkyl-métaux, comme le di-n-hexyl-magnésium, étaient également intéressants pour la mise en oeuvre du procédé suivant la présente invention, mais que, dans l'ensemble, ils étaient moins efficaces et plus coûteux que les alkylaluminiums préférés. 



   On a découvert que l'agent complexant ou tampon qu'il était particulièrement préférable d'utiliser aux fins de la présente invention était le triéthyl-aluminium. D'autres agents complexants ou tampons préférés sont, ainsi qu'on l'a constaté, le triméthyl-aluminium et l'hydrure de diisobutyl-aluminium. Suivant une forme de réalisation préférée de l'invention, on ajoute l'agent tampon ou complexant alkylique au courant d'alimentation en monomère froid juste avant son introduction dans la zone de la réaction de polymérisation. 



   Toute une série d'améliorations substantielles proviennent de la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention. La réaction de polymérisation est protégée de manière efficace contre les effets nuisibles provoqués par une variation soudaine ou imprévue du niveau des traces despoisons 

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 de polymérisation dont on a parlé plus haut. Le composé alkylique sert d'agent tampon ou d'agent complexant qui maintient la concentration libre de ces poisons à de faibles valeurs constantes. Le problème de la régression du poids moléculaire est sensiblement éliminé, permettant au polymère de poids moléculaire souhaité d'être produit avec une concentration en monomère non entré en réaction constante relativement inférieure, ce qui représente un bénéfice économique considérable du procédé.

   L'agent tampon suivant la présente invention permet la présence de niveaux supérieurs tolérables de ces poisons de polymérisation. Le besoin de la purification extensive et du monomère de recyclage, comme aussi des courants de diluants, est sensiblement réduit. De même, le démarrage du système de polymérisation est fortement facilité, étant donné que l'on a porté remède à la nécessité d'une quantité initiale excessive d'écoulement de catalyseur pour obvenir aux poisons présents. Le fonctionnement avec l'agent tampon alkylique donne aussi des résultats par un degré réduit de réchauffement du réacteur lorsque la polymérisation se déroule. 



   L'expression"caoutchouc de butyle"telle qu'elle est utilisée dans le présent mémoire et les revendications qui le terminent, désigne des copolymères d'iso-oléfines 
 EMI6.1 
 en C4 à C7 et de diènes conjugués en 4 7 4 % c14, qui com- prennent environ, 5 à environ 15 pourcent molaires de diène conjugué et environ 85 à 99, 5 pourcent molaires d'isooléfine.

   A titre d'exemples illustratifs des iso-oléfines utilisées pour la préparation du caoutchouc de butyle, on peut citer l'isobutylène, le   2-méthyl-1-propène,   le 3-méthyl- 1-butène, le   4-méthyl-1-pentène   et le   beta-pinène.   A titre d'exemples illustratifs de diènes conjugués que l'on peut utiliser pour la préparation du caoutchouc de butyle, on peut citer l'isoprène, le butadiène, le 2, 3-diméthyl butadiène, le pipérylène, le 2, 5-diméthylhexa-2,   4-diène,   

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 le cyclopentadiène, le cyclohexadiène et le méthylcyclopentadiène. La préparation du caoutchouc de butyle est décrite dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique 2.356. 128 
 EMI7.1 
 et estégalement décrite dans un article de R. M.

   Thomas et coll. dans l'ouvrage Industrial and Engineering Chemistry, volume 32, pages 1283 et seq., octobre 1940. Le caoutchouc de butyle possède généralement un poids moléculaire moyen par viscosité d'environ 100.000 à environ 800.000, de préférence d'environ 250.000 à environ 600.000 et un indice d'iode Wijs d'environ 0,5 à 50, de préférence 1 à 20. L'ex-   pression"homopolymères d'iso-oléfines"telle   qu'on l'utilise dans le présent mémoire vise à définir les homopoly- 
 EMI7.2 
 mères d'iso-oléfines en C4 à c particulièrement le 4 7 polyisobutylène, qui possèdent un faible degré d'insaturation terminale et qui possèdent certaines propriétés élastomères. 



   La forme commerciale principale du caoutchouc de butyle est un caoutchouc d'isobutylène-isoprène et tant le caoutchouc de butyle que le polyisobutylène sont produits au cours de la mise en oeuvre d'un procédé de polymérisation cationique à basse température utilisant les catalyseurs du type acide de Lewis, typiquement le chlorure d'aluminium   (AlCl) ;   on sait que le BF3 est également intéressant. Le procédé extensivement utilisé dans l'industrie a recours à l'emploi de chlorure de méthyle comme diluant pour le mélange réactionnel aux très basses températures qui sont inférieures à   environ -90oC.   On utilise le chlorure de méthyle pour toute une série de raisons, y compris le fait qu'il constitue un solvant pour les monomères et le catalyseur du type chlorure d'aluminium et un non-solvant pour le polymère formé.

   De même, le chlorure de méthyle possède des points de congélation et d'ébullition qui permettent respectivement la polymérisation à basse température et une séparation efficace du polymère et des monomères 

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 non entrés en réaction. D'autres diluants appropriés à utiliser pour la mise en oeuvre du procédé de polymérisation du caoutchouc de butyle sont le chlorure de méthylène, le chlorure de vinyle, le chlorure d'éthyle, le propane, le butane, le pentane et l'hexane, mais le chlorure de méthyle est le diluant de polymérisation tout particulièrement préféré. 



   Pour la préparation du caoutchouc de butyle, on fait réagir environ 70 à   99, 5   parties en poids, de préférence 85 à   99, 5   parties en poids, d'une iso-oléfine comme l'isobutylène, sur environ 30 à 0,5 parties d'un diène conjugué, tel que l'isoprène. On préfère tout particulièrement le produit de la réaction de 95 à 99,5 pourcent en poids d'isobutylène sur 0,5 à 5 pourcent en poids d'isoprène. On refroidit ces monomères avec environ 1 à 5 volumes de diluant inerte, tel que le chlorure de méthyle, jusqu'à une température qui varie   d'environ -60oC   à   environ -130oC.   On polymérise le mélange froid dans une zone de réaction par l'addition d'un catalyseur de Friedel-Crafts, de préférence le chlorure d'aluminium.

   On utilise généralement environ 0,02 à environ 0,5 pourcent en poids de catalyseur, sur base du poids des oléfines mélangées. 



   Dans la totalité de la description, des exemples et des revendications,   l'expression"agent complexant"s'uti-   lise de manière interchangeable avec l'expression" agent tampon". La demanderesse n'établit aucune espèce de distinction entre ces deux expressions. 



   Lors de la mise en oeuvre de la présente invention, il faut prêter attention à un certain nombre de conditions et de limites en vue de pouvoir tirer bénéfice de ses avantages. Ces conditions et limites se rapportent à la quantité d'agent complexant ou tampon utilisée et à la manière de l'introduire dans le réacteur, c'est-à-dire le réglage de la température d'injection et de la durée de 

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 séjour avant l'entrée de l'agent tampon dans la zone de la réaction de polymérisation. 



   La quantité d'agent tampon utilisée est principalement une fonction de la quantité de catalyseur mise en oeuvre. On a constaté que la quantité d'agent tampon ne doit pas excéder environ 1,0 à environ 1,25 mole, de préférence, ne pas excéder environ 1,0 mole par mole de catalyseur de polymérisation. Si un important excès molaire d'agent tampon par rapport au catalyseur est présent, il est possible qu'une réaction de cet agent tampon sur le catalyseur du type chlorure d'aluminium ou sur le catalyseur du type acide de Lewis se produise en entrainant ainsi de considérables réductions de l'efficience du catalyseur. 



  On définit l'efficience du catalyseur comme le poids de polymère engendré par poids de catalyseur. Par l'artifice d'expériences réglées, on a constaté que la quantité efficace minimale d'agent tampon était celle qui était en excès molaire par rapport aux poisons de polymérisation présents dans le mélange de réaction. Par conséquent, en relation avec la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention, la ligne de conduite appropriée consiste à veiller à ce que la quantité d'agent complexant ou d'agent tampon ne dépasse pas environ 1,0 à environ 1,25, de préférence à ce qu'elle ne dépasse pas environ 1,0 mole, par mole de catalyseur de polymérisation, étant donné que les poisons de polymérisation, lorsqu'ils sont présents, le sont toujours en proportions qui sont considérablement inférieures à la quantité de catalyseur mise en oeuvre.

   Un sensible excès molaire d'agent tampon par rapport aux poisons de polymérisation n'est pas préjudiciable à la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention. De manière générale, la quantité d'agent de complexion ou d'agent tampon à utiliser varie dans la gamme d'un rapport molaire d'environ 0,1 à 1, à un rapport molaire d'environ 1 à 1 ; la quantité préférée 

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 fluctue entre 0,5 à 1 et 1 à 1 mole d'agent tampon par mole de catalyseur de polymérisation, comme le chlorure d'aluminium. 



   La situation du point d'injection de l'agent tampon et la température d'injection constituent des facteurs également importants pour une mise en oeuvre réussie du procédé suivant la présente invention. Si l'on ajoute l'agent tampon au courant d'alimentation en monomère entrant froid, qui contient des monomères et du diluant inerte, il faut y procéder immédiatement avant l'introduction du courant d'alimentation dans le mélange de la réaction de   polyméri-   sation. Lorsque l'on produit du caoutchouc de butyle, le courant d'alimentation en monomère contient, de manière typique, un mélange des monomères formé par l'iso-oléfine et la dioléfine conjuguée.

   Une durée de séjour pendant un quelconque temps appréciable dans le courant d'alimentation, se traduit par l'apparition de réactions secondaires indésirables avec le monomère, ce qui limite l'efficacité de l'agent tampon. On a constaté qu'une durée de séjour supérieure à plusieurs minutes dans le courant d'alimentation froid était indésirable dans de nombreux cas. 



   Par conséquent, suivant un mode de mise en oeuvre du procédé conforme à la présente invention, on injecte l'agent tampon dans la zone de polymérisation de telle façon que la durée de séjour ou de contact de l'agent tampon avec 
 EMI10.1 
 les monomères, préalablement à la polymérisation, soit généralement inférieure à environ 60 secondes, de préfé- rence inférieure à 30 secondes, plus avantageusement encore inférieure à environ 10 secondes. En ayant recours à cette technique, un procédé d'introduction de l'agent tampon dans la zone de polymérisation consiste à introduire cet agent tampon dans le réacteur au démarrage du procédé, préalablement à l'introduction du ou des   monomère {s)   et du catalyseur dans la zone de polymérisation.

   L'agent est ensuite continuel- 

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 lement introduit au fur et à mesure du progrès de la polymérisation. En alternative et, de préférence, on ajoute directement l'agent au courant d'alimentation en monomère froid, immédiatement avant sa pénétration dans le réacteur, en prêtant une attention particulière à la durée de séjour. Selon une autre approche, l'agent tampon ou complexant est présent dans la zone de polymérisation avant de procéder à l'introduction du ou des monomère (s) et, ensuite, lorsque les monomères sont introduits, on incorpore l'agent au courant d'alimentation en monomère en une quantité appropriée pour obtenir l'effet tampon ou complexant. 



  D'autres procédés équivalents apparaltront de toute évidence aux spécialistes de la technique sur base d'une description des variables importantes qui seront décrites dans la suite du présent mémoire, plus particulièrement dans les exemples. 



   Les formes de réalisation préférées de caoutchouc de butyle auxquelles la présente invention peut s'appliquer sont les caoutchoucs de butyle du type isobutylène-isoprène qui utilisent un catalyseur à base de chlorure d'aluminium et un diluant à base de chlorure de méthyle, le produit possédant un poids moléculaire moyen par viscosité d'environ 250.000 à 600. 000 et un indice d'iode Wijs d'environ 1 à 20. 



   La présente invention sera à présent mieux illustrée encore à l'aide des exemples suivants qui ne limitent sa portée en aucune manière. 



  Procédé et matières pour les exemples 1-11
On a réalisé une série de polymérisations discontinues dans une boite sèche, purgée à l'azote, afin de montrer l'effet nuisible de traces d'une base oxygénée sur le poids moléculaire du caoutchouc de butyle et de montrer l'efficacité des agents tampons suivant la présente invention. La série entière   d'essais-a   été effectuée en se 

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 servant de parties aliquotes prélevées d'un mélange d'alimentation courant, de façon que la charge ou l'alimentation fût la même pour chaque essai de la série. et on a également entrepris la série d'essais entière en utilisant des fractions aliquotes prélevées d'un lot courant de solution de catalyseur de façon que le catalyseur fût identique pour chaque essai de la série.

   Les divers essais de la série ne différaient alors seulement que par les variables soumises à l'examen. 



   On a entrepris des polymérisations en se servant de ballons de réaction à fond rond, à quatre cols, d'une contenance de 500 ml, en verre Pyrex, standard, à cols équipés de joints à rotule. Un palier standard et un arbre d'agitateur en verre étaient raccordés à travers le col central et des puits thermiques en verre étaient raccordés à travers deux des cols latéraux. L'un des puits thermiques était destiné à un thermomètre pour suivre visuellement la température réactionnelle, cependant que l'autre puits thermique était destiné à un thermocouple raccordé à un enregistreur. Un entonnoir d'addition goutte à goutte chemisé et refroidi était monté par-dessus le troisième col latéral.

   On a permis à des quantités mesurées de la solution catalytique de s'égoutter lentement depuis l'entonnoir d'addition goutte à goutte dans le réacteur, selon qu'on le souhaitait. Pour procéder à l'essai, on a utilisé la méthode opératoire générale suivante :
1. On a pesé une fraction aliquote du mélange d'alimentation ou de charge dans le ballon de réaction que l'on a ensuite serré en position, plongé jusqu'au col dans un bain de refroidissement. 



   2. On a raccordé l'arbre d'agitation au moteur de l'agitateur au-dessus du bain et on a amorcé l'agitation. On a mis le thermomètre et le thermocouple en place dans leurs puits respectifs. 

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   3. Après que le contenu du réacteur eût atteint la température souhaitée, on a introduit les poisons, activateurs ou agents tampons voulus par l'intermédiaire d'une pipette volumétrique, avant de monter l'entonnoir d'addition goutte à goutte du catalyseur par-dessus le troisième col pour le serrer ensuite en position. On a rempli la chemise de l'entonnoir d'addition goutte à goutte de liquide issu du bain froid et on a versé la solution de catalyseur souhaitée dans l'entonnoir. 



   4. Après la durée de séjour voulue, on a laissé la solution de catalyseur couler lentement goutte à goutte dans le réacteur jusqu'à ce que l'on eût atteint le volume voulu. 



  On a réglé le débit d'addition du catalyseur de façon à ne conserver seulement qu'une faible différence de température entre le bain et le réacteur de manière à soigneusement régler la température de la polymérisation. 



   5. Une fois la quantité souhaitée de catalyseur ajoutée et la durée de la réaction écoulée, on a introduit un volume mesuré de méthanol froid dans le réacteur pour servir d'agent de refroidissement brusque. On a ensuite dégagé le réacteur refroidi et on l'a sorti du bain et placé dans l'entrée de la boite sèche dont on l'a ensuite enlevé et introduit dans une hotte où on l'a laissé se réchauffer, de manière à laisser le chlorure de méthyle et les monomères non entrés en réaction s'échapper par ébullition. On a ajouté de l'alcool isopropylique contenant 1 pourcent de PX-441 à titre d'inhibiteur au ballon de réaction au fur et à mesure de l'échappement des substances volatiles par ébullition, afin d'empêcher la coloration indue du polymère et son altération par des restes ou résidus de catalyseur.

   Après qu'il se fût réchauffé jusqu'à la température ambiante, on a récupéré quantitativement le polymère. 



  On l'a pétri dans l'alcool isopropylique pour éliminer les résidus de catalyseur et on y a ensuite incorporé 0,2 

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 pourcent de PX-441 par mélange avant de le sécher dans une étuve à vide à   70oC.   On a pesé le polymère séché et on l'a soumis à des analyses. 



   On a purifié l'isobutylène utilisé par lavage à travers du chlorure de calcium anhydre et de l'oxyde de baryum anhydre en vue d'éliminer toute humidité et on l'a distillé juste avant son emploi à travers une petite colonne de fractionnement située dans la boite sèche. Le chlorure de méthyle mis en oeuvre était le produit Ansul de pureté élevée que l'on s'était procuré à la société Air Products Speciality Gas Division. On a séché l'isoprène utilisé sur de la Driérite blanche et on l'a fralchement distillé à travers une colonne de fractionnement avant son emploi. La solution de catalyseur utilisée au cours des essais de polymérisation discontinus était constituée de chlorure d'aluminium en solution dans le chlorure de méthyle. 



  On a préparé une solution saturée contenant 0,9 g   d'Aide   par 100 grammes de solution en portant du chlorure de méthyle au reflux sur de   l'Aida   et on a dilué cette solution jusqu'à la concentration voulue avec du chlorure de méthyle fralchement lavé et filtré. 



   On a préparé un lot d'alimentation ou de charge pour une série d'essais en pesant la quantité souhaitée d'iso-   prène-isobutylène   froid et de chlorure de méthyle dans un ballon d'alimentation ou de charge froid et en secouant ensuite et en conservant le ballon bouché dans un bain froid. 



  On a pesé des fractions aliquotes de ce mélange d'alimentation ou de charge dans les réacteurs individuels destinés à la mise en oeuvre de la série d'essais. Dans chaque essai de l'exemple 1 décrit dans la suite du présent mémoire et des exemples suivants, on a chargé le réacteur de 230 g d'un mélange d'alimentation ou de charge constitué de 0,75 g d'isoprène, de 24,25 g d'isobutylène et de 205 g de chlorure de méthyle.

   On a ensuite agité le réacteur et on l'a 

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 refroidi de la manière décrite plus haut   jusqu'à -96oC,   on a ajouté la quantité indiquée d'agent tampon ou de stabilisant et/ou de poison de polymérisation et on a laissé la solution de catalyseur, constituée de 0,18 g   d'AlCl   par 100 grammes de chlorure de méthyle, s'écouler lentement goutte à goutte afin d'amorcer la polymérisation. En l'espace d'environ 10 minutes, on a ajouté une quantité suffisante de catalyseur pour convertir environ 25 pourcent du monomère en polymère, tout en maintenant la température réactionnelle   à -960C.   On a traité le mélange réactionnel par du méthanol et on a récupéré le polymère et on l'a séché de la manière précédemment décrite. 



   Dans les exemples qui   suivent,"INOPO"constitue   une mesure du degré d'insaturation, également connue sous l'appellation de procédé à l'iode-acétate mercurique, comme décrit dans l'ouvrage Ind. Eng. Chem 40,1277 (1948). On utilise l'abréviation TEAL pour désigner le triéthylaluminium.   L'abréviation Mv   se rapporte au poids moléculaire moyen par viscosité des polymères, sur base d'une 
 EMI15.1 
 mesure de viscosité de solution diluée dans le diisobutylène à 20oC. 



  Exemple 1 
 EMI15.2 
 
<tb> 
<tb> No. <SEP> d'essai <SEP> MeOH <SEP> ajouté <SEP> TEAL <SEP> ajouté <SEP> Analyse <SEP> du <SEP> butyle
<tb> Mv <SEP> INOPO
<tb> 1 <SEP> rien <SEP> rien <SEP> 971 <SEP> 500 <SEP> 7, <SEP> 7 <SEP> 
<tb> 2 <SEP> 12,6 <SEP> ppm <SEP> rien <SEP> 486 <SEP> 500 <SEP> 6, <SEP> 7 <SEP> 
<tb> 3 <SEP> 12, <SEP> 6 <SEP> ppm <SEP> 58,1 <SEP> ppm <SEP> 941 <SEP> 000 <SEP> 7, <SEP> 3 <SEP> 
<tb> 4 <SEP> rien <SEP> 58,1 <SEP> ppm <SEP> 962 <SEP> 100 <SEP> 7, <SEP> 4 <SEP> 
<tb> 5 <SEP> rien <SEP> rien <SEP> 945 <SEP> 000 <SEP> 7, <SEP> 3 <SEP> 
<tb> 
 
Les résultats obtenus montrent clairement que l'addition de 12,6 ppm de méthanol fait fortement régresser le poids moléculaire du polymère de plus de 900.000 à moins de 500.

   000, tandis que l'addition de 58,1 ppm de triéthylaluminium (TEAL) à titre d'agent tampon ou d'agent complexant n'a sensiblement pas d'effet sur le poids moléculaire 

 <Desc/Clms Page number 16> 

 par lui-même, mais que sa présence empêche le méthanol de provoquer une régression du poids moléculaire (c'est-àdire que le poids moléculaire de l'essai 3 de la série effectuée avec la présence à la fois de méthanol et de TEAL, est le même que celui des témoins 1 ou 5 où le méthanol était absent). 



  Exemple 2 
 EMI16.1 
 
<tb> 
<tb> No. <SEP> d'essai <SEP> Acétone <SEP> ajoutée <SEP> TEAL <SEP> ajouté <SEP> Analyse <SEP> du <SEP> butyle
<tb> Mv <SEP> INOPO
<tb> 1 <SEP> rien <SEP> rien <SEP> 705 <SEP> 000 <SEP> 7, <SEP> 5 <SEP> 
<tb> 2 <SEP> 24,5 <SEP> ppm <SEP> rien <SEP> 334 <SEP> 000 <SEP> 8, <SEP> 1 <SEP> 
<tb> 3 <SEP> rien <SEP> 81,3 <SEP> ppm <SEP> 835 <SEP> 000 <SEP> 7, <SEP> 8 <SEP> 
<tb> 4 <SEP> 24,5 <SEP> ppm <SEP> 81,3 <SEP> ppm <SEP> 765 <SEP> 000 <SEP> 7, <SEP> 1 <SEP> 
<tb> 5 <SEP> rien <SEP> rien <SEP> 725 <SEP> 000 <SEP> 7, <SEP> 6 <SEP> 
<tb> 
 
 EMI16.2 
 1 Les résultats montrent que l'addition de 24, 5 ppm d'acétone fait fortement régresser le poids moléculaire de plus de 700.000 à 334.000 ;

   l'addition de TEAL seul à raison de 81,3 ppm provoque une légère élévation du poids moléculaire et l'addition d'acétone au système tamponné contenant du TEAL n'a que peu d'effet sur le poids moléculaire. Le TEAL est capable de contrecarrer ou d'empêcher la régression du poids moléculaire provoquée par l'acétone juste comme il était efficace avec le méthanol de l'exemple 1. Le TEAL est un tampon efficace avec l'acétone, tout comme il l'est avec le méthanol. 



  Exemple 3 
 EMI16.3 
 
<tb> 
<tb> No. <SEP> d'essai <SEP> Ether <SEP> diméthylique <SEP> TEAL <SEP> ajouté <SEP> Analyse <SEP> du <SEP> buajouté <SEP> tyle
<tb> INOPO
<tb> 1 <SEP> rien <SEP> rien <SEP> 705 <SEP> 000 <SEP> 7, <SEP> 5 <SEP> 
<tb> 2 <SEP> 10,7 <SEP> ppm <SEP> rien <SEP> 457 <SEP> 900 <SEP> 8, <SEP> 3 <SEP> 
<tb> 3 <SEP> rien <SEP> 81,3 <SEP> ppm <SEP> 835 <SEP> 000 <SEP> 7, <SEP> 8 <SEP> 
<tb> 4 <SEP> 10,7 <SEP> ppm <SEP> 40,7 <SEP> ppm <SEP> 705 <SEP> 000 <SEP> 7, <SEP> 8 <SEP> 
<tb> 5 <SEP> rien <SEP> rien <SEP> 725 <SEP> 000 <SEP> 7, <SEP> 6 <SEP> 
<tb> 
 
Les résultats obtenus montrent que l'éther diméthylique est un poison important vis-à-vis du poids moléculaire 

 <Desc/Clms Page number 17> 

 
 EMI17.1 
 e en l'absence de TEAL, mais que son effet est annulé dans le système tamponné contenant du TEAL. 



  Exemple 4
On a procédé à une série d'essais de polymérisation discontinus, suivant les modes opératoires décrits plus haut, en utilisant l'alcool butylique tertiaire comme poison, en obtenant les résultats qui suivent : 
 EMI17.2 
 
<tb> 
<tb> No. <SEP> d'essai <SEP> t-BuOH <SEP> ajouté <SEP> TEAL <SEP> ajouté <SEP> Analyses <SEP> du <SEP> butyle
<tb> Mv <SEP> INOPO
<tb> 1 <SEP> rien <SEP> rien <SEP> 830 <SEP> 000 <SEP> 7, <SEP> 9 <SEP> 
<tb> 2 <SEP> 25,1 <SEP> ppm <SEP> rien <SEP> 650 <SEP> 000 <SEP> 8,3
<tb> 3 <SEP> rien <SEP> 65,0 <SEP> ppm <SEP> 850 <SEP> 000 <SEP> 7, <SEP> 8
<tb> 4 <SEP> 25,1 <SEP> ppm <SEP> 65,0 <SEP> ppm <SEP> 817 <SEP> 000 <SEP> 7, <SEP> 6 <SEP> 
<tb> 5 <SEP> rien <SEP> rien <SEP> 800 <SEP> 000 <SEP> 8,

   <SEP> 0 <SEP> 
<tb> 
 Les résultats montrent que le t-butanol constitue 
 EMI17.3 
 e un puissant agent de régression du poids moléculaire en l'absence de TEAL, mais qu'il n'a que peu d'effet dans un système tamponné contenant du TEAL. 



   Les exemples 1 à 4 montrent que lorsqu'on utilise un agent tampon tel que le TEAL, aux concentrations appropriées par rapport au catalyseur et aux poisons, et qu'on l'ajoute de manière convenable, il est capable d'empêcher toutes classes de bases oxygénées d'affecter de manière nuisible la polymérisation du butyle. Dans ces exemples, on a ajouté le TEAL en un excès molaire par rapport au poison, mais à raison de moins d'1 mole par mole de catalyseur du type   AIC13   présent. On a ajouté le TEAL au mélange d'alimentation froid à-960C et on l'a laissé former un complexe avec le poison avant d'ajouter le catalyseur pour amorcer la polymérisation. Seule une courte durée de séjour (plusieurs minutes) fut tolérée entre la formation du complexe et l'amorce de la polymérisation. 



  Exemple 5
Cet exemple est donné pour démontrer que l'agent tampon n'est pas efficace contre les agents de régression 

 <Desc/Clms Page number 18> 

 du poids moléculaire, à moins d'être présents en un excès molaire par rapport à la quantité du poison de polymérisation présente dans le système. 
 EMI18.1 
 
<tb> 
<tb> 



  No. <SEP> d'essai <SEP> MeOH <SEP> ajouté <SEP> TEAL <SEP> ajouté <SEP> Moles <SEP> TEAL/Analyse <SEP> du
<tb> moles <SEP> MeOH <SEP> butyle
<tb> Mv <SEP> INOPO
<tb> 1 <SEP> rien <SEP> rien-848 <SEP> 500 <SEP> 7, <SEP> 8 <SEP> 
<tb> 2 <SEP> 12, <SEP> 6 <SEP> ppm <SEP> rien-469 <SEP> 400 <SEP> 7, <SEP> 6 <SEP> 
<tb> 3 <SEP> 12, <SEP> 6 <SEP> ppm <SEP> 8, <SEP> 2 <SEP> ppm <SEP> 0, <SEP> 18 <SEP> 381 <SEP> 700 <SEP> 7, <SEP> 3 <SEP> 
<tb> 4 <SEP> 12, <SEP> 6 <SEP> ppm <SEP> 16, <SEP> 5 <SEP> ppm <SEP> 0, <SEP> 37 <SEP> 442 <SEP> 000 <SEP> 7, <SEP> 6 <SEP> 
<tb> 5 <SEP> 12 <SEP> 6 <SEP> ppm <SEP> 41, <SEP> 0 <SEP> ppm <SEP> 0, <SEP> 87 <SEP> 863 <SEP> 600 <SEP> 7, <SEP> 3 <SEP> 
<tb> 6 <SEP> 12 <SEP> 6 <SEP> ppm <SEP> 57, <SEP> 4 <SEP> ppm <SEP> 1, <SEP> 28 <SEP> 883 <SEP> 800 <SEP> 7, <SEP> 8 <SEP> 
<tb> 7 <SEP> 12.6 <SEP> ppm <SEP> 121,7 <SEP> ppm <SEP> 2,

   <SEP> 75 <SEP> 924 <SEP> 000 <SEP> 7, <SEP> 7 <SEP> 
<tb> 8 <SEP> rien <SEP> 123 <SEP> 5 <SEP> ppm-843 <SEP> 500 <SEP> 7, <SEP> 8 <SEP> 
<tb> 9 <SEP> rien <SEP> rien-810 <SEP> 000 <SEP> 7, <SEP> 4 <SEP> 
<tb> 
 Les données ci-dessus montrent que le TEAL est ineffi- 
 EMI18.2 
 e cace pour empêcher la régression du poids moléculaire pro- voquée par le méthanol, à moins que soient présentes environ autant de moles de TEAL que de moles de méthanol. L'excès de TEAL n'est pas préjudiciable pour autant (comme le montre l'exemple 7 ultérieur) que son rapport molaire vis-àvis   d'Aide   ne soit pas trop élevé. Le TEAL est apparemment efficace en une proportion molaire d'environ 1/1 par rapport au poison de polymérisation. 



  Exemple 6
Les données de ces expériences montrent que l'agent tampon ou complexant, dans ce cas le TEAL, n'est pas efficace si la durée de séjour ou de conservation avant l'amor- çage de la polymérisation dans le réacteur de polymérisation est trop longue, ou si la durée de séjour a lieu à une température trop élevée. 

 <Desc/Clms Page number 19> 

 
 EMI19.1 
 
<tb> 
<tb> 



  No. <SEP> Me <SEP> OH <SEP> TEAL <SEP> Durée <SEP> de <SEP> con-Mv <SEP> INOPO
<tb> d'essai <SEP> ajouté <SEP> ajouté <SEP> servation <SEP> à
<tb> - <SEP> 70oC <SEP> 
<tb> 1 <SEP> rien <SEP> rien <SEP> rien <SEP> 877 <SEP> 000 <SEP> 7, <SEP> 8 <SEP> 
<tb> 2 <SEP> 12,5 <SEP> ppm <SEP> rien <SEP> rien <SEP> 576 <SEP> 000 <SEP> 8,4
<tb> 3 <SEP> 12,5 <SEP> ppm <SEP> rien <SEP> 3 <SEP> 1/2 <SEP> h <SEP> 612 <SEP> 000 <SEP> 8,7
<tb> 4 <SEP> 12,5 <SEP> ppm <SEP> 58 <SEP> ppm <SEP> rien <SEP> 864 <SEP> 000 <SEP> 9, <SEP> 0 <SEP> 
<tb> 5 <SEP> 12, <SEP> 5 <SEP> ppm <SEP> 58 <SEP> ppm <SEP> 3 <SEP> 1/2 <SEP> h <SEP> 414 <SEP> 000 <SEP> 8,

   <SEP> 4
<tb> 
 
Ces données montrent que le méthanol constitue un puissant agent de régression du poids moléculaire en l'absence de TEAL et que la conservation de la charge d'alimentation en la seule présence de méthanol n'a pas d'effet supplémentaire. Les données de l'essai No. 4 montrent que le méthanol n'exerce aucun effet nuisible dans le système tamponné contenant le TEAL, mais les données de l'essai 5 prouvent que le TEAL perd complètement son aptitude tamponnante lorsque la charge ou l'alimentation contenant le méthanol et le TEAL est conservée pendant 3, 5 heures   à -70oye   avant l'addition du catalyseur pour amorcer la polymérisation. 
 EMI19.2 
 
<tb> 
<tb> 



  No. <SEP> Me <SEP> OH <SEP> TEAL <SEP> Durée <SEP> de <SEP> con-Mv <SEP> INOPO <SEP> 
<tb> d'essai <SEP> ajouté <SEP> ajouté <SEP> servation
<tb> 6 <SEP> rien <SEP> rien <SEP> rien <SEP> 803 <SEP> 000 <SEP> 8, <SEP> 1 <SEP> 
<tb> 7 <SEP> 12,7 <SEP> ppm <SEP> rien <SEP> rien <SEP> 555 <SEP> 000 <SEP> 8, <SEP> 0 <SEP> 
<tb> 8 <SEP> 12,7 <SEP> ppm <SEP> 58 <SEP> ppm <SEP> rien <SEP> 925 <SEP> 000 <SEP> 7, <SEP> 8 <SEP> 
<tb> 9 <SEP> 12, <SEP> 7 <SEP> ppm <SEP> 58 <SEP> ppm <SEP> 4, <SEP> 5 <SEP> h <SEP> à <SEP> 200 <SEP> c <SEP> 459 <SEP> 000 <SEP> 8, <SEP> 1 <SEP> 
<tb> 10 <SEP> 12, <SEP> 7 <SEP> ppm <SEP> 58 <SEP> ppm <SEP> 4 <SEP> h <SEP> à <SEP> -70oC <SEP> 395 <SEP> 000 <SEP> 7, <SEP> 8
<tb> 11 <SEP> 12,7 <SEP> ppm <SEP> 58 <SEP> ppm <SEP> -1hà-950C <SEP> 361 <SEP> 000 <SEP> 8,

   <SEP> 5 <SEP> 
<tb> 
 
Ces données montrent à nouveau que le méthanol constitue un puissant agent de régression du poids moléculaire mais que ses effets nuisibles peuvent être complètement évités dans le système tamponné contenant le TEAL. Cependant, le poids moléculaire est gravement réduit si l'on conserve le système tamponné à   20oC, -70oC   ou   même -950C   avant l'addition du catalyseur pour provoquer la polymérisation. Ces données montrent que le TEAL forme un système tamponné efficace, uniquement lorsqu'on l'ajoute à la charge ou l'alimentation froide immédiatement avant l'amor- çage de la polymérisation. 

 <Desc/Clms Page number 20> 

 
 EMI20.1 
 
<tb> 
<tb> 



  No. <SEP> Acétone <SEP> TEAL <SEP> Durée <SEP> de <SEP> con- <SEP> J1v <SEP> l <SEP> NOPO <SEP> 
<tb> d'essai <SEP> ajoutée <SEP> ajouté <SEP> servation
<tb> 13 <SEP> rien <SEP> rien <SEP> rien <SEP> 700 <SEP> 000 <SEP> 7, <SEP> 8 <SEP> 
<tb> 14 <SEP> 24,5 <SEP> ppm <SEP> rien <SEP> rien <SEP> 334 <SEP> 000 <SEP> 8, <SEP> 3
<tb> 15 <SEP> rien <SEP> 81,3 <SEP> ppm <SEP> rien <SEP> 836 <SEP> 000 <SEP> 7,8
<tb> 16 <SEP> 24,5 <SEP> ppm <SEP> 81,3 <SEP> ppm <SEP> rien <SEP> 756 <SEP> 000 <SEP> 7, <SEP> 8 <SEP> 
<tb> 17 <SEP> 24,5 <SEP> ppm <SEP> 81,3 <SEP> ppm <SEP> 1 <SEP> h <SEP> à <SEP> -1000C <SEP> 255 <SEP> 000 <SEP> 8, <SEP> 4
<tb> 
 
Ces données révèlent que l'acétone constitue un puissant agent de régression du poids moléculaire mais qu'il n'exerce aucun effet nuisible dans un système tamponné contenant du TEAL.

   Cependant, le poids moléculaire du système tamponné est réduit de manière importante lorsque le mélange ou charge d'alimentation contenant de l'acétone plus du TEAL est conservé pendant 1 heure   à -1000C   avant la polymérisation. 
 EMI20.2 
 
<tb> 
<tb> 



  No. <SEP> Acétone <SEP> TEAL <SEP> Durée <SEP> de <SEP> con-Mv <SEP> INOPO <SEP> 
<tb> d'essai <SEP> ajouté <SEP> ajouté <SEP> servation
<tb> 18 <SEP> rien <SEP> rien <SEP> rien <SEP> 830 <SEP> 000 <SEP> 7, <SEP> 6 <SEP> 
<tb> 19 <SEP> 24,9 <SEP> ppm <SEP> rien <SEP> rien <SEP> 453 <SEP> 000 <SEP> 8, <SEP> 3 <SEP> 
<tb> 20 <SEP> 24,9 <SEP> ppm <SEP> 81,3 <SEP> ppm <SEP> rien <SEP> 802 <SEP> 000 <SEP> 7, <SEP> 6 <SEP> 
<tb> 21 <SEP> 24,9 <SEP> ppm <SEP> 81,3 <SEP> ppm <SEP> 5 <SEP> h <SEP> à <SEP> 200C <SEP> 673 <SEP> 000 <SEP> 7, <SEP> 5 <SEP> 
<tb> 22 <SEP> 24,9 <SEP> ppm <SEP> 81,3 <SEP> ppm <SEP> 1 <SEP> h <SEP> à <SEP> - <SEP> 990C <SEP> 680 <SEP> 000 <SEP> 7,

   <SEP> 5 <SEP> 
<tb> 
 
Ces données révèlent à nouveau que l'acétone cons- titue un puissant agent de régression du poids moléculaire mais que son effet nuisible est complètement annihilé dans le système tamponné contenant du TEAL. Cependant, si le système tamponné est conservé avant la polymérisation, comme c'est le cas des essais 21 et 22, le TEAL perd l'efficacité et le poids moléculaire est réduit. 
 EMI20.3 
 
<tb> 
<tb> 



  No. <SEP> Poison <SEP> TEAL <SEP> Durée <SEP> de <SEP> con-Mv <SEP> INOPO
<tb> d'essai <SEP> ajouté* <SEP> ajouté** <SEP> servation
<tb> 23 <SEP> 0 <SEP> rien <SEP> rien <SEP> 662 <SEP> 000 <SEP> 7, <SEP> 0 <SEP> 
<tb> 24 <SEP> 12 <SEP> ppm <SEP> rien <SEP> rien <SEP> 439 <SEP> 000 <SEP> 7, <SEP> 1 <SEP> 
<tb> 25 <SEP> 12 <SEP> ppm <SEP> 1, <SEP> 2 <SEP> rien <SEP> 640 <SEP> 000 <SEP> 6, <SEP> 8 <SEP> 
<tb> 26 <SEP> 12 <SEP> ppm <SEP> 1, <SEP> 2 <SEP> 1 <SEP> h <SEP> à <SEP> -970C <SEP> 405 <SEP> 000 <SEP> 6, <SEP> 7 <SEP> 
<tb> 27 <SEP> 12 <SEP> ppm <SEP> 1, <SEP> 2 <SEP> rien*** <SEP> 646 <SEP> 000 <SEP> 7, <SEP> 4 <SEP> 
<tb> 
 * Le poison était constitué par 4 parties par million de méthanol, 4 parties par million d'acétone et 4 parties par million d'éther diméthylique. 

 <Desc/Clms Page number 21> 

 



     ** On   a ajouté le TEAL à raison de 1,2 mole par mole des poisons totaux ajoutés. 



   *** Aucune durée de conservation avant la polymérisation, mais durée de séjour de 15 minutes   à -950C   après l'amorçage et avant l'achèvement de la polymérisa- tion. 



   Ces données montrent que le poids moléculaire était fortement réduit en ajoutant les poisons mixtes à la charge ou alimentation non tamponnée (essai 24), mais n'était pas affecté dans la charge tamponnée (essai 25). 



  La conservation de la charge ou alimentation tamponnée préalablement à l'amorçage de la polymérisation a amené le TEAL à perdre de son efficacité (essai No. 26) ; mais en tolérant une période de séjour dans le réacteur après l'amorçage de la polymérisation (comme dans le cas de l'essai No. 27), il n'y avait pas d'effet nuisible sur l'aptitude de tamponnement. Ces données révèlent que le TEAL est un agent tampon efficace lorsqu'on l'utilise de manière appro- priée. 



   Les données de toutes ces expériences révèlent que le TEAL doit être utilisé de façon convenable afin de -constituer un agent tampon efficace. Il n'est seulement efficace que lorsqu'on l'ajoute à la charge ou alimentation froide, immédiatement avant la polymérisation. Il perd de l'efficacité si la charge est chaude ou si elle est con- servée avant la polymérisation, cependant que du TEAL y est présent. 



  Exemple 7 
Cet exemple démontre que le rapport molaire de l'agent tampon au catalyseur affecte à la fois le poids moléculaire du polymère et l'efficience du catalyseur à un niveau nette- ment supérieur à environ 1 : 1. Ici, on a utilisé du TEAL et de l'AlC13. 

 <Desc/Clms Page number 22> 

 
 EMI22.1 
 
<tb> 
<tb> 



  Essai <SEP> Rapport <SEP> molaire <SEP> Poids <SEP> moléculaire <SEP> Efficience <SEP> relaNo. <SEP> TEAL/AlCl3 <SEP> relatif <SEP> avec <SEP> TEAL <SEP> tive <SEP> du <SEP> catalyseur
<tb> "vis-à-vis <SEP> de <SEP> té-avec <SEP> TEAL <SEP> vis-àmoin <SEP> sans <SEP> TEAL <SEP> vis <SEP> de <SEP> témoin <SEP> sans
<tb> TEAL
<tb> 1 <SEP> 0, <SEP> 16 <SEP> 1, <SEP> 04 <SEP> 1, <SEP> 0 <SEP> 
<tb> 2 <SEP> 0, <SEP> 20 <SEP> 1, <SEP> 11 <SEP> 0, <SEP> 9 <SEP> 
<tb> 3 <SEP> 0, <SEP> 42 <SEP> 1, <SEP> 01 <SEP> 0, <SEP> 8 <SEP> 
<tb> 4 <SEP> 0, <SEP> 62 <SEP> 1, <SEP> 08 <SEP> 0, <SEP> 8 <SEP> 
<tb> 5 <SEP> 1, <SEP> 05 <SEP> 1, <SEP> 13 <SEP> 0, <SEP> 7 <SEP> 
<tb> 6 <SEP> 2,01 <SEP> 0, <SEP> 09 <SEP> 0,15
<tb> 
 
Les données montrent que l'addition de TEAL à la charge ou alimentation pure (aussi exempte d'impuretés oxygénées que possible)

   n'a seulement qu'un effet bénéfique modéré sur le poids moléculaire et un effet négatif modéré sur l'efficience du catalyseur jusqu'à ce qu'une quantité nettement supérieure à une mole de TEAL par mole   d'Aide   soit ajoutée, rapport après lequel le poids moléculaire et l'efficience du catalyseur chutent rapidement. Dans cet exemple, un excès molaire de 5 % n'avait pas encore donné de poids moléculaire réduit, mais provoqué une réduction de 30 % de l'efficience du catalyseur. A un rapport molaire   TEAL/AICI   de 2/1, le poids moléculaire est inférieur de 10 % au poids moléculaire du témoin et l'efficience du catalyseur a été réduite presque d'un facteur de six.

   Le champ de fonctionnement sur lequel le TEAL est efficace comme tampon est défini par la quantité de poisons présente et par la quantité de catalyseur du type   AlCl   utilisée. L'agent tampon devient efficace à un niveau quelque peu inférieur lorsque la quantité ajoutée sur une base molaire excède juste la quantité totale présente des poisons et il cesse d'être efficace à un niveau quelque peu supérieur lorsque la quantité ajoutée sur une base molaire 
 EMI22.2 
 e excède notablement la quantité de catalyseur du type AlC13 xce 3 utilisée. 



  Exemple 8
Cet exemple est incorporé au présent mémoire dans le 

 <Desc/Clms Page number 23> 

 but d'établir une comparaison et de démontrer le caractère critique des agents tampons utilisés aux fins de mise en oeuvre du procédé suivant l'invention. Dans cet exemple, on a constaté que le tri-isobutyl aluminium (TIBAL) était inefficace en tant qu'agent tampon. Les poisons ajoutés étaient, dans ce dernier cas, le t-butanol (TBOH) et le méthanol. 
 EMI23.1 
 
<tb> 
<tb> 



  Essai <SEP> TBOH <SEP> ajouté <SEP> TIBAL <SEP> ajouté <SEP> Rapport
<tb> No. <SEP> moles <SEP> Mv <SEP> INOPO
<tb> TIBAL/
<tb> moles
<tb> TBOH
<tb> 1 <SEP> rien <SEP> rien-487 <SEP> 000 <SEP> 8, <SEP> 3 <SEP> 
<tb> 2 <SEP> 26 <SEP> ppm <SEP> rien-249 <SEP> 000 <SEP> 8, <SEP> 4 <SEP> 
<tb> 3 <SEP> 52 <SEP> ppm <SEP> rien-226 <SEP> 000 <SEP> 8, <SEP> 4 <SEP> 
<tb> 4 <SEP> 26 <SEP> ppm <SEP> 110 <SEP> ppm <SEP> 1, <SEP> 6 <SEP> 240 <SEP> 000 <SEP> 8, <SEP> 7 <SEP> 
<tb> 5 <SEP> 52 <SEP> ppm <SEP> 220 <SEP> ppm <SEP> 1, <SEP> 6 <SEP> 244 <SEP> 000 <SEP> 9, <SEP> 0 <SEP> 
<tb> 
 Ces données montrent que le t-butanol provoque une 
 EMI23.2 
 e importante régression du poids moléculaire en présence ou non de TIBAL. 



   Les résultats d'une série d'essais effectués avec du méthanol comme poison et du TIBAL évalué en tant qu'agent tampon sont rassemblés ci-dessous : 
 EMI23.3 
 
<tb> 
<tb> Essai <SEP> MeOH <SEP> TIBAL <SEP> Rapport <SEP> moles
<tb> No. <SEP> ajouté <SEP> ajouté <SEP> TIBAL/moles <SEP> Mv <SEP> INOPO
<tb> Me <SEP> OH <SEP> 
<tb> 6 <SEP> rien <SEP> rien-908 <SEP> 000 <SEP> 7, <SEP> 9 <SEP> 
<tb> 7 <SEP> rien <SEP> 111 <SEP> ppm-619 <SEP> 000 <SEP> S, <SEP> 4 <SEP> 
<tb> 8 <SEP> 9 <SEP> ppm <SEP> rien-522 <SEP> 000 <SEP> 8, <SEP> 2 <SEP> 
<tb> 9 <SEP> 9 <SEP> ppm <SEP> 111 <SEP> ppm <SEP> 1, <SEP> 0 <SEP> 547 <SEP> 000 <SEP> S, <SEP> 3 <SEP> 
<tb> 
 
Le méthanol provoque une importante régression du poids moléculaire que le TIBAL soit présent ou non et, en fait, les données de l'essai 2 révèlent que l'addition de TIBAL entraîne, de par lui-même,

   une régression du poids moléculaire. L'effet du TIBAL seul est également très différent de l'effet du TEAL seul, comme montré par les données de l'exemple 7. Le TEAL seul tend à élever le poids moléculaire, tandis que le TIBAL seul le réduit. 

 <Desc/Clms Page number 24> 

 



  Exemple 9
Cet exemple est également incorporé au présent mémoire dans le but d'établir une comparaison et démontre plus encore le caractère critique des agents tampons utilisés aux fins de mise en oeuvre du procédé suivant l'invention. Dans cet exemple, on a constaté que le chlorure de diéthyl-aluminium (DEAC) était inefficace comme agent tampon, en dépit de sa similitude avec les agents tampons utilisés conformément à la présente invention. TBOH représente le t-butanol ; DME représente l'éther diméthylique. 
 EMI24.1 
 
<tb> 
<tb> 



  Essai <SEP> Poison <SEP> (base) <SEP> Agent <SEP> Rapport <SEP> moles <SEP> 
<tb> No. <SEP> tampon <SEP> DEAC/mole
<tb> base
<tb> 1 <SEP> rien <SEP> rien <SEP> Essai <SEP> témoin <SEP> 836 <SEP> 000
<tb> 2 <SEP> rien <SEP> 82 <SEP> ppm <SEP> Tampon <SEP> seuleDEAC <SEP> ment <SEP> 944 <SEP> 000
<tb> 3 <SEP> 25 <SEP> ppm <SEP> TBOH <SEP> rien <SEP> Poison <SEP> seulement <SEP> 481 <SEP> 000
<tb> 4 <SEP> 25 <SEP> ppm <SEP> TBOH <SEP> DEAC <SEP> 1,5 <SEP> mole/mole <SEP> 436 <SEP> 000
<tb> 5 <SEP> 11 <SEP> ppm <SEP> DME <SEP> rien <SEP> Poison <SEP> seule-593 <SEP> 000
<tb> ment
<tb> 6 <SEP> 11 <SEP> ppm <SEP> DME <SEP> DEAC <SEP> 1,4 <SEP> mole/mole <SEP> 339 <SEP> 000
<tb> 7 <SEP> 25 <SEP> ppm <SEP> acé-rien <SEP> Poison <SEP> seule-334 <SEP> 000
<tb> tone <SEP> ment
<tb> 8 <SEP> 25 <SEP> ppm <SEP> acé-DEAC <SEP> 1,

  1 <SEP> mole/mole <SEP> 408 <SEP> 000
<tb> tone
<tb> 
 
Ces données prouvent que le DEAC se comporte, de par lui-même, d'une manière similaire au TEAL, en ce sens qu'il exerce un effet bénéfique modéré sur le poids moléculaire du polymère, mais que le DEAC est totalement inefficace à titre d'agent tampon avec diverses bases oxygénées. L'acétone, l'éther diméthylique et le t-butanol réduisent tous fortement le poids moléculaire du caoutchoucdebutyle, que le DEAC soit ou non présent à titre d'agent tampon. Par conséquent, le DEAC, tel que le TIBAL, ne convient pas comme agent tampon au cours de la polymérisation du caoutchouc de butyle. 

 <Desc/Clms Page number 25> 

 



  Exemple 10
Cet exemple prouve l'utilité du triméthyl aluminium (TMAL) à titre d'agent tampon, conformément à la présente   inventbn.   
 EMI25.1 
 
<tb> 
<tb> 



  Essai <SEP> Poison <SEP> ajouté <SEP> TMAL <SEP> ajouté <SEP> Rapport
<tb> No. <SEP> mole <SEP> TMAL/Ev <SEP> INOPO
<tb> mole <SEP> Poison
<tb> 1 <SEP> rien <SEP> rien <SEP> Témoin <SEP> 891 <SEP> 000 <SEP> 8,1
<tb> 2 <SEP> rien <SEP> 41,6 <SEP> ppm <SEP> TMAL <SEP> seule-969 <SEP> 000 <SEP> 7,8
<tb> ment
<tb> 3 <SEP> 12,8 <SEP> ppm <SEP> MeOH <SEP> rien <SEP> MeOH <SEP> seule-763 <SEP> 000 <SEP> 8, <SEP> 1 <SEP> 
<tb> ment
<tb> 4 <SEP> 12,8 <SEP> ppm <SEP> MeOH <SEP> 58 <SEP> ppm <SEP> 2, <SEP> 03 <SEP> 967 <SEP> 000 <SEP> 7, <SEP> 7 <SEP> 
<tb> 5 <SEP> 24,9 <SEP> ppm <SEP> Acé-rien <SEP> Acétone <SEP> 509 <SEP> 000 <SEP> 7, <SEP> 6 <SEP> 
<tb> tone <SEP> seulement
<tb> 6 <SEP> 24,9 <SEP> ppm <SEP> Acé-56 <SEP> ppm <SEP> 1, <SEP> 84 <SEP> 790 <SEP> 000 <SEP> 7,

  4
<tb> tone
<tb> 
 
Ces données montrent que le méthanol ou l'acétone réduit de manière importante le poids moléculaire du poly- 
 EMI25.2 
 e mère lorsqu'on l'ajoute à la polymérisation témoin, mais que la réduction du poids moléculaire est fortement évitée lorsque ces mêmes poisons sont ajoutés à la charge ou alimentation tamponnée contenant du TMAL. Le TMAL est un agent tampon efficace lorsqu'on l'ajoute à la charge ou alimentation de butyle froide immédiatement avant la polymérisation. 



   On a effectué une autre série de polymérisations discontinues similaires à celles de l'exemple 1, avec de l'éther diméthylique comme poison et du TMAL comme agent tampon. Certaines des alimentations ou charges tamponnées furent également conservées avant d'amorcer la polymérisation, comme dans le cas de l'exemple 6, afin de déterminer si le TMAL perd de l'efficacité si les charges qui le contiennent sont conservées avant la polymérisation. 

 <Desc/Clms Page number 26> 

 
 EMI26.1 
 
<tb> 
<tb> 



  Essai <SEP> DME <SEP> TMAL <SEP> Rapport <SEP> Durée <SEP> de
<tb> No. <SEP> ajouté <SEP> ajouté <SEP> mole <SEP> conser- <SEP> Mv <SEP> INOPO
<tb> TMAL/vation
<tb> mole
<tb> DME
<tb> 7 <SEP> rien <SEP> rien <SEP> Témoin <SEP> rien <SEP> 589 <SEP> 000 <SEP> 8, <SEP> 2 <SEP> 
<tb> 8 <SEP> 34, <SEP> 5 <SEP> ppm <SEP> rien <SEP> DME <SEP> seu-rien <SEP> 315 <SEP> 000 <SEP> 7, <SEP> 9 <SEP> 
<tb> lement
<tb> 9 <SEP> 34,5 <SEP> ppm <SEP> 78,7 <SEP> ppm <SEP> 1,45 <SEP> rien <SEP> 621 <SEP> 000 <SEP> 7, <SEP> 9 <SEP> 
<tb> 10 <SEP> 34,5 <SEP> ppm <SEP> 78,7 <SEP> ppm <SEP> 1,45 <SEP> 4 <SEP> h <SEP> à <SEP> 424 <SEP> 000 <SEP> 8,3
<tb> - <SEP> 780C <SEP> 
<tb> 
 
Ces données montrent que l'addition d'éther diméthylique à la polymérisation témoin réduit fortement le poids moléculaire du polymère,

   mais que la réduction du poids moléculaire est empêchée lorsque l'on ajoute de l'éther diméthylique à la charge tamponnée contenant du TMAL. Cependant, si la charge tamponnée est conservée pendant des périodes importantes avant la polymérisation, comme dans le cas de l'essai 8, le TMAL perd son efficacité en tant qu'agent tampon et n'est plus capable d'empêcher l'éther diméthylique de réduire le poids moléculaire du caoutchouc de butyle. Ces données montrent que le TMAL est un agent tampon efficace pour la polymérisation du caoutchouc de butyle, mais que, de manière similaire au TEAL, il faut l'utiliser de la manière appropriée pour lui conserver son efficacité. 



  Exemple 11
Cet exemple démontre l'intérêt de l'hydrure de diisobutyl aluminium (DIBAL-H) à titre d'agent tampon utilisé conformément à la présente invention. 

 <Desc/Clms Page number 27> 

 
 EMI27.1 
 
<tb> 
<tb> 



  Essai <SEP> Poison <SEP> ajouté <SEP> Agent <SEP> tampon <SEP> Rapport
<tb> No. <SEP> ajouté <SEP> mole <SEP> tam- <SEP> Mv <SEP> INOPO
<tb> pon/mole
<tb> poison
<tb> 1 <SEP> rien <SEP> rien <SEP> Témoin <SEP> 635 <SEP> 000 <SEP> 8, <SEP> 6 <SEP> 
<tb> 2 <SEP> rien <SEP> 87,4 <SEP> ppm <SEP> DIBAL <SEP> H
<tb> DIBAL <SEP> H <SEP> seulement <SEP> 753 <SEP> 000 <SEP> 8, <SEP> 6 <SEP> 
<tb> 3 <SEP> 24,2 <SEP> ppm <SEP> rien <SEP> Acétone
<tb> Acétone <SEP> seulement <SEP> 424 <SEP> 000 <SEP> 8,2
<tb> 4 <SEP> 24,2 <SEP> ppm <SEP> 87,4 <SEP> ppm <SEP> 1, <SEP> 48
<tb> Acétone <SEP> DIBAL <SEP> H <SEP> 671 <SEP> 000 <SEP> 8, <SEP> 6 <SEP> 
<tb> 5 <SEP> 24,2 <SEP> ppm <SEP> 63,4 <SEP> ppm <SEP> 1, <SEP> 33 <SEP> 668 <SEP> 000 <SEP> 7, <SEP> 8 <SEP> 
<tb> Acétone <SEP> TEAL
<tb> 6 <SEP> 12,3 <SEP> ppm <SEP> rien <SEP> Méthanol
<tb> Méthanol <SEP> seule-487 <SEP> 000 <SEP> 8,

   <SEP> 5 <SEP> 
<tb> ment
<tb> 7 <SEP> 12,3 <SEP> ppm <SEP> 87,4 <SEP> ppm <SEP> 1, <SEP> 60 <SEP> 860 <SEP> 000 <SEP> 8, <SEP> 1 <SEP> 
<tb> Méthanol <SEP> DIBAL <SEP> H
<tb> 
 
Ces données montrent que le méthanol ou l'acétone réduit fortement le poids moléculaire du caoutchouc de butyle lorsqu'on l'ajoute à la polymérisation témoin, mais que la réduction du poids moléculaire est empêchée lorsque ces mêmes poisons sont ajoutés à une charge ou alimentation tamponnée contenant un excès molaire de DIBAL H ou de TEAL. Le DIBAL H dans l'essai 4 est aussi efficace pour empêcher la perte de poids moléculaire provoquée par l'acétone que le TEAL l'est dans l'essai 5. Les données montrent également que le DIBAL H seul (essai 2) tend, comparativement au témoin, à élever le poids moléculaire du caoutchouc de butyle plutôt qu'à le réduire.

   A la fois en termes d'efficience de tamponnement et d'effet sur le poids moléculaire, le DIBAL H se comporte bien plus comme le TEAL que comme le tri-isobutyl aluminium. 
 EMI27.2 
 
<tb> 
<tb> 



  Essai <SEP> t-Butanol <SEP> DIBAL <SEP> H <SEP> Rapport <SEP> moles
<tb> No. <SEP> ajouté <SEP> ajouté <SEP> DIBAL <SEP> H/moles <SEP> INOPO
<tb> t-Butanol
<tb> 8 <SEP> rien <SEP> rien <SEP> Témoin <SEP> 745 <SEP> 000 <SEP> 8, <SEP> 5 <SEP> 
<tb> 9 <SEP> 23 <SEP> ppm <SEP> rien <SEP> t-butanol <SEP> seu-237 <SEP> 000 <SEP> 9, <SEP> 0 <SEP> 
<tb> lement
<tb> 10 <SEP> 23 <SEP> ppm <SEP> 66,2 <SEP> ppm <SEP> 1, <SEP> 50 <SEP> 755 <SEP> 000 <SEP> 8, <SEP> 1 <SEP> 
<tb> 
 

 <Desc/Clms Page number 28> 

 
Ces données montrent que le t-butanol réduit de manière importante le poids moléculaire lorsqu'on l'ajoute au témoin, mais qu'il n'a pas d'effet lorsqu'on l'ajoute à la charge ou alimentation tamponnée contenant un excès molaire de DIBAL-H.

   Le DIBAL-H est indiqué pour être un agent tampon efficace destiné à empêcher les effets nuisibles du t-butanol sur la polymérisation du caoutchouc de butyle. 
 EMI28.1 
 
<tb> 
<tb> 



  Essai <SEP> Ether <SEP> diméthy-DIBAL-H <SEP> Rapport <SEP> moles <SEP> Mv <SEP> INOPO <SEP> 
<tb> No. <SEP> lique <SEP> ajouté <SEP> ajouté <SEP> DIBAL-H/moles
<tb> éther
<tb> 11 <SEP> rien <SEP> rien <SEP> Témoin <SEP> 589 <SEP> 000 <SEP> 8, <SEP> 2 <SEP> 
<tb> 12 <SEP> 34,5 <SEP> ppm <SEP> rien <SEP> Ether <SEP> seu-315 <SEP> 000 <SEP> 7, <SEP> 9 <SEP> 
<tb> lement
<tb> 13 <SEP> 34, <SEP> 5 <SEP> ppm <SEP> 15,2 <SEP> ppm <SEP> 1, <SEP> 43 <SEP> 678 <SEP> 000 <SEP> 7, <SEP> 1 <SEP> 
<tb> 
 
Ces données montrent que le DIBAL-H est un agent tampon efficace pour empêcher les effets nuisibles de l'éther diméthylique sur la polymérisation du caoutchouc de butyle. 



   Toutes ces données montrent que le DIBAL-H, tout comme le TEAL et le TMAL, constitue un agent tampon efficace pour la polymérisation du caoutchouc de butyle, lorsqu'on l'utilise de manière appropriée. Ces agents tampons contrecarrent ou empêchent les effets nuisibles que les   "poisons"exercent   sur la polymérisation du caoutchouc de butyle. Leur utilisation a pour résultat la mise en oeuvre d'un procédé de polymérisation amélioré. 



  Exemple 12
Afin de confirmer les avantages de la présente invention dans des conditions industrielles réelles, on a effectué une série d'essais dans un réacteur à caoutchouc de butyle de grande échelle, pour montrer que les effets nuisibles de traces de poisons et/ou d'activateurs dans la charge ou alimentation pour caoutchouc de butyle peuvent être combattus par l'utilisation appropriée d'agents complexants ou tampons. On a effectué ces tests ou essais en 

 <Desc/Clms Page number 29> 

 utilisant un réacteur à caoutchouc de butyle de grande échelle classique, que l'on avait pourvu d'un équipement auxiliaire pour permettre l'injection de quantités réglées et mesurées de poisons, d'activateurs et d'agents tampons dans la charge ou l'alimentation du réacteur. Le réacteur était du modèle tubulaire à tirage classique.

   On a fait circuler le contenu du réacteur par une pompe à hélice à pénétration par le fond, centrée dans le tube à tirage. On a refroidi le réacteur en faisant circuler de l'éthylène liquide dans les chemises où il se vaporisait pour assurer la réfrigération. On a maintenu la température du réacteur à sa valeur la plus faible possible permise par l'installation et on a réchauffé le réacteur lentement au cours d'un essai au fur et à mesure de son encrassement. 



  La vitesse de réchauffement est une fonction de la vitesse d'encrassement. On a réalisé tous les essais ou tests à un débit d'alimentation constant, avec une durée de séjour d'environ 40 minutes. L'effluent du réacteur déborda dans un réservoir de flashing auquel on ajouta de la vapeur d'eau et de l'eau chaude en vue de récupérer le caoutchouc de butyle sous forme d'une suspension dans de l'eau. Les mono mères non entrés en réaction subirent un flashing en tête à des fins de recyclage. 



   On a mis les essais ou tests en oeuvre en établissant des conditions d'état constant et en commençant ensuite l'injection continue de l'agent tampon et/ou activateur/poison souhaité à débit réglé et mesuré. Après l'établissement d'un nouvel état   constant" d'essai",   on a déterminé les effets des agents injectés en comparant les conditions d'état constant du réacteur avant, pendant et après l'injection d'essai. On a habituellement effectué les tests ou essais à conversion de monomère constante en ajustant le débit du catalyseur pour corriger l'effet de l'agent injecté sur l'activité du catalyseur, mais on a maintenu tous les autres 

 <Desc/Clms Page number 30> 

 paramètres aussi constants que possible au cours d'une série d'essais, de façon que les effets de l'agent injecté pussent être nettement établis.

   On a ensuite fait fonctionner les réacteurs témoins simultanément avec le réacteur d'essai, de façon à pouvoir observer les perturbations provoquées par des variations incontrôlées se manifestant dans l'installation et à ne pas les attribuer erronément à l'agent injecté. 



   Les accessoires de refroidissement de la charge ou de l'alimentation comprenaient deux étages d'échangeurs de chaleur refroidis à l'éthylène. Les accessoires pour l'injection des agents étaient construits de façon que le poison ou l'activateur fût injecté dans la charge ou alimentation du réacteur à l'entrée du premier réfrigérant de la charge à l'éthylène, cependant que l'agent tampon fût injecté en aval de ce point, à l'entrée du second réfrigérant de la charge à l'éthylène. On a procédé de cette manière afin de se conformer à des conditions que des études en vaisselle de laboratoire avaient révélées être nécessaires pour obtenir un tamponnement efficace.

   De cette manière, l'agent tampon fut injecté dans la   charge "empoisonnée" froide   avec une durée de contact de seulement quelques secondes avant d'entrer dans le réacteur où la polymérisation s'effectuait de manière continue. 



   Les données d'une série d'essais qui montrent les effets nuisibles de l'injection de méthanol dans la charge du réacteur et ensuite l'annihilation de ces effets par l'injection de TEAL en aval du méthanol, sont résumées cidessous. La vitesse d'alimentation du réacteur était de 6655 kg/heure d'une charge ou alimentation contenant 31,5 % en poids d'isobutylène et 0,82 % en poids d'isoprène dans le chlorure de méthyle. Au cours de la période d'essai, on a injecté du méthanol dans la charge à raison de 0,129   kg/h =   4, 03 moles/h = 19 ppm en poids par rapport à la charge ou 

 <Desc/Clms Page number 31> 

 l'alimentation. Au cours de la période d'injection du TEAL, on a injecté ce dernier en aval du méthanol à raison de 0,854 kg/h = 7,5 moles/h = 128 ppm en poids par rapport à la charge.

   Le rapport molaire du TEAL au méthanol au cours de l'essai était par conséquent de 1,86. Les données provenant des diverses périodes d'état constant des séries d'essais sont résumées ci-dessous. L'indice du réacteur est défini comme la viscosité Mooney du caoutchouc de butyle produit, divisée par la teneur en isobutylène de la phase liquide du réacteur. 
 EMI31.1 
 
<tb> 
<tb> 



  Résultats <SEP> résumés-Méthanol <SEP> suivis <SEP> de <SEP> la <SEP> série <SEP> d'essais
<tb> au <SEP> TEAL
<tb> Avant <SEP> essai <SEP> +MeOH <SEP> + <SEP> MeOH <SEP> Après
<tb> ô <SEP> TEAL <SEP> essai
<tb> Viscosité <SEP> Mooney <SEP> du
<tb> caoutchouc <SEP> de <SEP> butyle <SEP> 60 <SEP> 49 <SEP> 60 <SEP> 60
<tb> Indice <SEP> du <SEP> réacteur <SEP> 11, <SEP> 7 <SEP> 9, <SEP> 8 <SEP> 10, <SEP> 7 <SEP> 10, <SEP> 5
<tb> Isobutylène <SEP> non <SEP> entré
<tb> en <SEP> réaction, <SEP> % <SEP> 5, <SEP> 1 <SEP> 5, <SEP> 0 <SEP> 5, <SEP> 6 <SEP> 5, <SEP> 7 <SEP> 
<tb> Conversion <SEP> de <SEP> l'isobutylène, <SEP> % <SEP> 87, <SEP> 3 <SEP> 87, <SEP> 3 <SEP> 86, <SEP> 0 <SEP> 85, <SEP> 8
<tb> Débit <SEP> d'A1C13'kg/h, <SEP> 1, <SEP> 374 <SEP> 1, <SEP> 642 <SEP> 1, <SEP> 79 <SEP> 1, <SEP> 25 <SEP> 
<tb> moles/h <SEP> 10, <SEP> 3 <SEP> 12, <SEP> 3 <SEP> 13,

   <SEP> 4 <SEP> 9, <SEP> 36 <SEP> 
<tb> Efficience <SEP> d'Aide, <SEP> p/p <SEP> 1330 <SEP> 1115 <SEP> 1003 <SEP> 1439
<tb> Vitesse <SEP> de <SEP> réchauffement,
<tb> OC/h <SEP> 0, <SEP> 12 <SEP> 0, <SEP> 085 <SEP> 0, <SEP> 006 <SEP> 0, <SEP> 14 <SEP> 
<tb> 
 
Dans cette série d'essais, on a amené le réacteur à un fonctionnement à état constant et on a mesuré et enre-   gistré   les conditions de fonctionnement ; ensuite, on a amorcé l'injection de méthanol et on a ajusté le débit du catalyseur pour tenter de maintenir la conversion de l'isobutylène approximativement constante. On a équilibré le réacteur à un nouvel état constant que l'on a soumis à mesure et enregistrement ; ensuite, on a commencé l'injection de TEAL en aval du méthanol.

   On a de nouveau ajusté 

 <Desc/Clms Page number 32> 

 le débit du catalyseur pour maintenir la conversion environ constante et on a équilibré le réacteur à un troisième état constant que l'on a de nouveau soumis à mesure et enregistrement ; finalement, on a arrêté les injections tant du méthanol que du TEAL et on a de nouveau ajusté le débit de catalyseur pour maintenir la conversion constante et on a équilibré le réacteur à un quatrième état constant. 



  Les premier et quatrième états constants, tous deux sans injection intentionnelle de matériaux dans l'alimentation ou charge, représentent le cas de base auquel on peut comparer les périodes d'essai. Bien que les états constants initial et final représentassent l'état de base sans injection dans l'alimentation ou charge, ils n'étaient pas identiques parce que le réacteur avait été mis en service pendant une longue période au moment où le quatrième état constant fut atteint. Dans l'intervalle, il avait souffert d'un encrassement considérable et avait été réchauffé de plusieurs degrés Celsius. Etant donné qu'il faut au moins six heures pour qu'un réacteur atteigne un nouvel état constant après l'apport d'une modification, le réacteur avait été en cours de production au moins 24 heures au moment où le quatrième état constant fut atteint.

   En général, lorsqu'un réacteur s'encrasse et chauffe, on peut s'attendre à certaines tendances :
1. ) L'efficience du catalyseur tend à s'accroître légèrement (noter que l'efficience initiale du catalyseur était de 1330 et l'efficience finale de ce catalyseur de 1440). 



   2. ) La vitesse de réchauffement tend à s'élever de manière toujours accélérée (noter la vitesse de réchauffement initiale de 0,   120C   par heure et la vitesse de réchauffement finale de 0,   140C   par heure). 



   3. ) L'indice du réacteur qui est simplement le rapport de la viscosité Mooney à l'isobutylène non entré en réaction tend à diminuer légèrement (noter l'indice initial de 

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 11,7 et l'indice final de 10,5). L'indice du réacteur est une mesure des performances ou comportement d'un système de réaction que l'on exprime en l'absence d'effets d'empoisonnement, un indice élevé étant préféré. 



   Il est important d'être conscient de ces tendances au fur et à mesure du fonctionnement du réacteur pour interpréter les données obtenues. 



   Une comparaison de la période précédant les essais ou tests à la période au cours de l'injection du méthanol montre que le méthanol réduit fortement la viscosité Mooney (une mesure du poids moléculaire du polymère) et l'indice du réacteur, comme aussi l'activité du catalyseur. Ces changements sont indésirables et, s'ils se produisent par suite de fluctuations stochastiques du niveau de méthanol dans l'alimentation ou charge, rendraient très difficiles le réglage du réacteur et la production d'un caoutchouc de butyle conforme aux spécifications. Les données provenant de la période d'injection simultanée de méthanol et de TEAL montrent que l'injection de TEAL a contrecarré l'effet nuisible du méthanol sur la viscosité Mooney et l'indice du réacteur.

   Une comparaison de cet état constant à l'état constant final après arrêt de l'injection des deux agents précités montre que le TEAL a totalement empêché le méthanol   de-réduire   la viscosité Mooney ou l'indice du réacteur. Manifestement, l'injection de méthanol a gravement affecté la masse réactionnelle mais n'a que peu d'effet sur la masse réactionnelle tamponnée contenant du TEAL. 



   Le TEAL ne contrecarre pas l'effet nuisible du méthanol sur l'efficience du catalyseur parce que, comme il sera montré plus tard, le TEAL lui-même réduit l'efficience du catalyseur, mais ceci ne constitue pas de problème pratique important. Il est même apparent que l'introduction de méthanol et de TEAL exerce un effet favorable sur la réduction de la vitesse de réchauffement du réacteur, ce qui est 

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 extrêmement souhaitable. Cet effet favorable du TEAL est encore démontré dans des exemples ultérieurs. 



   Ces données montrent ainsi que le TEAL constitue un agent tampon efficace dans des conditions de production du caoutchouc de butyle à grande échelle et qu'il est capable de contrecarrer les effets nuisibles du méthanol sur le poids moléculaire du polymère et l'indice du réacteur. Au surplus, on constate que le TEAL exerce un effet bénéfique sur la vitesse de réchauffement du réacteur. 



  Exemple 13
On a entrepris une autre série d'essais d'une manière similaire à celle décrite à l'exemple 12, afin de confirmer l'efficacité du TEAL à titre d'agent tampon vis-à-vis des effets nuisibles du méthanol dans un réacteur de polymérisation du caoutchouc de butyle. Dans cette série d'essais également, le TEAL fut injecté dans le réacteur en premier lieu et le méthanol fut ensuite injecté, afin d'évaluer les effets du méthanol dans le réacteur tamponné contenant le TEAL. Les points d'injection étaient les mêmes que ceux décrits à l'exemple 12, le TEAL étant injecté dans la charge ou alimentation froide en aval du méthanol et immédiatement avant de pénétrer dans le réacteur.

   Pour cette série d'essais, le débit d'alimentation dans le réacteur était de 6655 kg/h d'une charge ou alimentation contenant 32,4 % en poids d'isobutylène et 0,84 % en poids d'isoprène dans du chlorure de méthyle. Comme à l'exemple 12, on a injecté le TEAL dans l'alimentation ou charge à raison de 0,854 kg/h et le méthanol à raison de 0,129 kg/h au cours des périodes d'injection. Le rapport molaire TEAL/méthanol était ici également de 1,86.

   Les données provenant des diverses parties à état constant de cette série d'essais sont rassemblées cidessous : 

 <Desc/Clms Page number 35> 

 Résultats résumés-Série d'essais avec TEAL suivi de méthanol 
 EMI35.1 
 
<tb> 
<tb> Avant <SEP> essai <SEP> + <SEP> TEAL <SEP> + <SEP> TEAL <SEP> Après
<tb> 6 <SEP> MeOH <SEP> essai
<tb> Viscosité <SEP> Mooney <SEP> 60 <SEP> 62 <SEP> 59 <SEP> 58
<tb> Indice <SEP> du <SEP> réacteur <SEP> 10, <SEP> 5 <SEP> 10,9 <SEP> 10, <SEP> 5 <SEP> 10, <SEP> 0 <SEP> 
<tb> Isobutylène <SEP> non <SEP> entré <SEP> en <SEP> réaction, <SEP> % <SEP> 5,7 <SEP> 5, <SEP> 7 <SEP> 5, <SEP> 6 <SEP> 5, <SEP> 8 <SEP> 
<tb> Conversion <SEP> de <SEP> l'isobutylène, <SEP> % <SEP> 86, <SEP> 4 <SEP> 86, <SEP> 0 <SEP> 86, <SEP> 3 <SEP> 86, <SEP> 1 <SEP> 
<tb> Débit <SEP> d'AlCle, <SEP> kg/h <SEP> 1, <SEP> 13 <SEP> 1, <SEP> 68 <SEP> 1, <SEP> 70 <SEP> 0,

   <SEP> 96 <SEP> 
<tb> moles/h <SEP> 8, <SEP> 44 <SEP> 12, <SEP> 59 <SEP> 12, <SEP> 73 <SEP> 7, <SEP> 18 <SEP> 
<tb> Efficience <SEP> de <SEP> l'AlCl3,
<tb> p/p <SEP> 1655 <SEP> 1103 <SEP> 1095 <SEP> 1930 <SEP> 
<tb> Vitesse <SEP> de <SEP> réchauffement,"C/h <SEP> 0,14 <SEP> 0, <SEP> 23 <SEP> 0, <SEP> 17 <SEP> 0, <SEP> 68 <SEP> 
<tb> 
 
Au cours de cette série d'essais, on a de nouveau équilibré le réacteur à quatre conditions à état constant séparées, comme dans le cas de l'exemple 12, des ajustements du débit en catalyseur étant réalisés après chaque changement pour garder la conversion approximativement constante. On a d'abord équilibré le réacteur en fonctionnement normal, puis avec injection de TEAL, puis avec injection de TEAL et de méthanol et finalement de nouveau avec injection des deux agents arrêtée. 



   Les données montrent que l'injection de TEAL seule a un effet bénéfique modéré sur la viscosité Mooney et l'indice du réacteur, comme dans le cas des tests en laboratoire et provoque une chute significative (quoique non importante) de l'efficience du catalyseur. Ensuite, on a commencé l'injection de méthanol dans le réacteur contenant le TEAL et cette injection demeura pratiquement sans effet aucun. Le réacteur tamponné dans lequel du TEAL était injecté demeurait virtuellement inaffecté par le méthanol. 



  Ceci est en contraste aigu avec l'effet de l'injection de 

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 méthanol dans un réacteur non tamponné, comme dans le cas de l'exemple 12. L'élimination simultanée du TEAL et du méthanol demeura sans effet appréciable sur la viscosité Mooney ou sur l'indice du réacteur, bien que l'efficience du catalyseur s'éleva bien évidemment nettement. La vitesse de réchauffement du réacteur s'éleva de nouveau fortement même lorsque le TEAL et le méthanol furent enlevés, montrant leur effet bénéfique sur cet important paramètre. Ces données montrent clairement que le TEAL est un agent tampon efficace dans des conditions de polymérisation à grande échelle pour empêcher le méthanol d'affecter les performances du réacteur de manière nuisible.

   Des variations du niveau de 
 EMI36.1 
 éthanol d'une charge ou a e méthanol d'une dans un réacteur tamponné contenant du TEAL ne troublent en aucune manière le réacteur, tandis que des variations similaires du niveau de méthanol de la charge ou alimentation pénétrant dans un système de réaction de caoutchouc de butyle non tamponné, perturbent fortement le réacteur et provoquent une mise hors spécification du caoutchouc à produire et entrainent un réglage difficile du réacteur. 



    Exemple 14   
On a effectué une série d'essais à grande échelle, similaires à ceux décrits dans les exemples 12 et 13, pour confirmer l'efficacité du TEAL en tant qu'agent tampon pour contrecarrer les effets préjudiciables de l'acétone dans un réacteur de polymérisation du caoutchouc de butyle. Dans cette série d'essais, on a injecté de l'acétone dans le réacteur équilibré pour mesurer son effet nuisible. Cette opération fut suivie d'une période au cours de laquelle on a simultanément injecté du TEAL et de l'acétone pour déterminer si le TEAL pouvait annihiler les effets nuisibles de l'acétone. La vitesse d'alimentation du réacteur pour cette série d'essais était de 6542 kg/h d'une charge contenant 32,0 % d'isobutylène et 0,83   %   d'isoprène en poids 

 <Desc/Clms Page number 37> 

 dans du chlorure de méthyle.

   On a injecté l'acétone à raison de 0,22 kg/h = 3,77 moles/h = 33 ppm sur base de la charge et on a injecté le TEAL à raison de 0,854 kg/h =   7, 5   moles/h = 130 ppm par rapport à la charge ou alimentation au cours des périodes d'injection. Le rapport molaire du TEAL à l'acétone était de 1,99.

   Les données provenant des diverses parties à état constant de cette série d'essais sont rassemblées ci-dessous : Résultats résumés-Série d'essais acétone suivie de TEAL 
 EMI37.1 
 
<tb> 
<tb> Avant <SEP> + <SEP> Acétone <SEP> + <SEP> Acétone <SEP> Après
<tb> essai <SEP> ô <SEP> TEAL <SEP> essai
<tb> Viscosité <SEP> Mooney <SEP> 68 <SEP> 59 <SEP> 70 <SEP> 64
<tb> Indice <SEP> du <SEP> réacteur <SEP> 10, <SEP> 5 <SEP> 9, <SEP> 4 <SEP> 10, <SEP> 5 <SEP> 10,5
<tb> Isobutylène <SEP> non <SEP> entré
<tb> en <SEP> réaction, <SEP> % <SEP> 6, <SEP> 5 <SEP> 6, <SEP> 3 <SEP> 6, <SEP> 7 <SEP> 6, <SEP> 1 <SEP> 
<tb> Conversion <SEP> de <SEP> l'isobutylène, <SEP> % <SEP> 84,0 <SEP> 84, <SEP> 3 <SEP> 82, <SEP> 7 <SEP> 85, <SEP> 2 <SEP> 
<tb> Débit <SEP> d'Aide, <SEP> kg/h <SEP> 1,14 <SEP> 1, <SEP> 40 <SEP> 1, <SEP> 74 <SEP> 0,

   <SEP> 95 <SEP> 
<tb> moles/h
<tb> Efficience <SEP> de <SEP> l'AlCl. <SEP> p/p <SEP> 1540 <SEP> 1256 <SEP> 990 <SEP> 1870
<tb> Vitesse <SEP> de <SEP> réchauffement,"C/h <SEP> 0,085 <SEP> 0, <SEP> 10 <SEP> 0, <SEP> 14 <SEP> 0, <SEP> 27 <SEP> 
<tb> 
 
Ces données montrent que l'injection d'acétone dans le réacteur équilibré réduit de manière importante la viscosité Mooney, l'indice du réacteur et l'efficience du catalyseur. Une variation stochastique du taux d'acétone dans la charge ou alimentation introduite dans un réacteur de caoutchouc de butyle dérègle gravement le réacteur et se traduit par une production hors spécification. L'injection de TEAL en aval de l'acétone contrecarre complètement les effets nuisibles de l'acétone sur la viscosité Mooney et l'indice du réacteur (mais non sur l'efficacité ou efficience du catalyseur comme déjà expliqué).

   L'élimination simultanée du TEAL et de l'acétone   n'eut   pas d'effet sur l'indice du réacteur (et n'aurait pas eu d'effet sur la viscosité Mooney si la conversion de l'isobutylène avait   - 37-    

 <Desc/Clms Page number 38> 

 été maintenue constante). Il apparaît ici encore clairement que le TEAL constitue un agent tampon efficace pour contrecarrer les effets nuisibles de l'acétone dans un système de réaction de caoutchouc de butyle. L'introduction d'acétone dans un réacteur tamponné contenant du TEAL n'aurait que peu d'effet sur les performances du réacteur ou sur le produit obtenu. 



  Exemple 15
On a mis en oeuvre une série d'essais à grande échelle, similaires à   ceux déjà décrits,   pour confirmer l'efficacité du TEAL à titre d'agent tampon contre les effets nuisibles de l'éther diéthylique dans un réacteur de polymérisation du caoutchouc de butyle. Au cours de cette série d'essais, on a en premier lieu injecté du TEAL dans le réacteur et on a ensuite injecté de l'éther diéthylique pour évaluer les effets de l'éther dans le réacteur tamponné contenant du TEAL. Les points d'injection étaient comme antérieurement décrits, le TEAL étant injecté dans la charge ou alimentation froide en aval du point d'injection d'éther et immédiatement avant la pénétration dans le réacteur.

   Le débit d'alimentation pour cette série d'essais était de 6542 kg/h d'une charge contenant 30,4 % d'isobutylène et 0,79 % d'isoprène en poids dans du chlorure de méthyle. On a injecté le TEAL dans la charge ou alimentation au débit de 0,69 kg/h = 6,1 moles/h = 105 ppm par rapport à l'alimentation ou charge et on a injecté l'éther diéthylique à raison de 0,288 kg/h = 3,89 moles/h = 44 ppm par rapport à la charge au cours des périodes d'injection. 



  Le rapport molaire TEAL/éther était de 1,57. Comme dans les essais précédents, on a de nouveau équilibré le réacteur à quatre conditions d'état constant séparées, des ajustements du débit du catalyseur étant réalisés après chaque changement pour maintenir la conversion de l'isobutylène approximativement constante. On a d'abord équilibré le réacteur 

 <Desc/Clms Page number 39> 

 en fonctionnement normal, puis, cependant que du TEAL y était injecté, puis avec injection simultanée de TEAL et d'éther diéthylique, et finalement avec injection des deux agents arrêtée.

   Les données provenant des quatre parties à état constant de cette série d'essais sont rassemblées ci-dessous : Résultats résumés-Série d'essais TEAL suivi d'éther di- éthylique 
 EMI39.1 
 
<tb> 
<tb> Avant <SEP> + <SEP> TEAL <SEP> + <SEP> TEAL <SEP> ô <SEP> Après
<tb> essai <SEP> éther <SEP> di- <SEP> essai <SEP> 
<tb> éthylique
<tb> Viscosité <SEP> Mooney <SEP> 64 <SEP> 68 <SEP> 64 <SEP> 65
<tb> Indice <SEP> du <SEP> réacteur <SEP> 11, <SEP> 6 <SEP> 11, <SEP> 7 <SEP> 11, <SEP> 2 <SEP> 11, <SEP> 4 <SEP> 
<tb> Isobutylène <SEP> non <SEP> entré
<tb> en <SEP> réaction, <SEP> % <SEP> 5,5 <SEP> 5,8 <SEP> 5, <SEP> 7 <SEP> 5,7
<tb> Conversion <SEP> de <SEP> l'isobutylène, <SEP> % <SEP> 85, <SEP> 5 <SEP> 84, <SEP> 3 <SEP> 84, <SEP> 5 <SEP> 85, <SEP> 1 <SEP> 
<tb> Débit <SEP> d'A1C13'kg/h <SEP> 1, <SEP> 20 <SEP> 1, <SEP> 84 <SEP> 1,84 <SEP> 1,

   <SEP> 18 <SEP> 
<tb> moles/h
<tb> Efficience <SEP> de <SEP> l'AlCl3,
<tb> p/p <SEP> 1410 <SEP> 912 <SEP> 915 <SEP> 1440 <SEP> 
<tb> Vitesse <SEP> de <SEP> réchauffement, <SEP> oC/h <SEP> 0, <SEP> 09 <SEP> 0, <SEP> 05 <SEP> 0, <SEP> 07 <SEP> 0, <SEP> 13
<tb> 
 
Ces données montrent que l'introduction de TEAL seul avait un effet bénéfique très modéré sur la viscosité Mooney et l'indice du réacteur et provoqua une chute substantielle de l'efficience du catalyseur. Ensuite, l'introduction de l'éther diéthylique dans le réacteur tamponné par du TEAL   n'eut   pratiquement pas d'effet du tout. Le TEAL a très efficacement tamponné le réacteur contre lee effets nuisibles de l'éther diéthylique, si bien que son introduction n'a pas déréglé le réacteur en aucune façon.

   Au cours d'un essai comparatif, dont les résultats sont présentés cidessous, l'introduction d'éther diéthylique dans un réacteur non protégé par l'action tamponnante du TEAL, réduisit fortement la viscosité Mooney et l'indice du réacteur et 

 <Desc/Clms Page number 40> 

 entraîna un caoutchouc de butyle de médiocre qualité. L'élimination simultanée du TEAL et de l'éther n'eut de nouveau aucun effet sur la viscosité Mooney, ni sur l'indice du réacteur, montrant ainsi que le TEAL empêchait l'éther de réduire ces paramètres. L'efficience du catalyseur s'éleva bien évidemment après l'enlèvement de l'agent tampon et du poison.

   Ces données montrent à nouveau que le TEAL constitue un agent tampon efficace dans des conditions de polymérisation à grande échelle, de manière à empêcher l'éther diéthylique d'affecter de façon préjudiciable les performances du réacteur. Le réacteur tamponné contenant du TEAL a été rendu insensible aux variations du taux d'éther dans la charge ou alimentation et il ne serait pas déréglé par les variations de qualité de la charge ou alimentation naturelles qui se manifestent de temps en temps. 



   Les données issues de l'essai comparatif montrant les effets de l'injection d'éther diéthylique dans un réacteur non tamponné normal sont présentées ci-dessous. 



  Au cours de cet essai, le débit de la charge ou de l'alimentation était de 6542 kg/h de charge ou alimentation contenant 32,5 % d'isobutylène et 0,84 % d'isoprène en poids dans du chlorure de méthyle. On a injecté l'éther   diéthyli-   que à raison de 0,25 kg/h = 3,4 moles/h = 38, 5 ppm par rapport à la charge. 
 EMI40.1 
 
<tb> 
<tb> 



  Résultats <SEP> résumés-effets <SEP> de <SEP> l'éther <SEP> diéthylique
<tb> Avant <SEP> l'essai <SEP> + <SEP> Ether <SEP> diéthylique
<tb> Viscosité <SEP> Mooney <SEP> 55 <SEP> o
<tb> Indice <SEP> du <SEP> réacteur <SEP> 10 <SEP> 8, <SEP> 5 <SEP> 
<tb> Isobutylène <SEP> non <SEP> entré <SEP> en
<tb> réaction, <SEP> % <SEP> 5, <SEP> 5 <SEP> 5, <SEP> 4 <SEP> 
<tb> Conversion <SEP> de <SEP> l'isobutylène, <SEP> % <SEP> 87, <SEP> 1 <SEP> 87, <SEP> 2 <SEP> 
<tb> Débit <SEP> d'AlC13'kg/h <SEP> 1, <SEP> 04 <SEP> 1, <SEP> 30 <SEP> 
<tb> moles/h
<tb> Efficience <SEP> de <SEP> l'AlCl, <SEP> p/p <SEP> 1780 <SEP> 1420
<tb> Vitesse <SEP> de <SEP> réchauffement,
<tb> oC/h <SEP> 0,17 <SEP> 0,

   <SEP> 14 <SEP> 
<tb> 
 

 <Desc/Clms Page number 41> 

 
Les données montrent que l'injection d'éther dans le réacteur non protégé normal provoqua une importante réduction de la viscosité Mooney, de l'indice du réacteur et de l'efficience du catalyseur et se traduisit par la production de caoutchouc de butyle hors spécification. 



   Les résultats de ces essais d'installation 12 à 15 ont révélé que le TEAL était un agent tampon efficace pour toutes classes de poisons oxygénés (alcools, cétones et éthers). Ce produit empêche efficacement ces poisons d'affecter un réacteur à caoutchouc de butyle, si bien que l'on peut maintenir une production stable conforme aux spécifications, en dépit des fluctuations des taux de ces poisons dans l'alimentation ou charge.

   Au surplus, ces données montrent qu'une injection de TEAL dans le réacteur a l'effet bénéfique de réduire la vitesse de réchauffement du réacteur, ce qui a des conséquences économiques importantes, parce qu'une vitesse de réchauffement réduite permet de prolonger la durée de service et/ou   d'accro1-   tre le taux de production de polymère sans réduire la longueur de service pouvant être atteinte jusqu'à une valeur inacceptablement faible. 



  Exemple 16
Le but de cet exemple était le tamponnement contre 
 EMI41.1 
 l'effet de l'HCl dans une réaction de polymérisation du caoutchouc de butyle. On se réfère communément à l'HCl comme à un activateur de catalyseur dans le procédé de fabrication du caoutchouc de butyle. On sait qu'il réduit la viscosité Mooney et l'indice du réacteur et qu'il augmente fortement l'efficience du catalyseur et la vitesse de réchauffement du réacteur lorsqu'il est présent dans la charge introduite dans le réacteur. L'efficience du catalyseur accrue est fréquemment souhaitable, mais un réchauffement du réacteur rapide est toujours indésirable parce qu'il limite la durée de service et la production du caoutchouc de butyle. 

 <Desc/Clms Page number 42> 

 



   On a mis en oeuvre une série d'essais à grande échelle en répétant les modes opératoires antérieurement décrits. Cependant, en raison de l'effet extrêmement puissant que   l'HCl   exerce sur la vitesse de réchauffement du réacteur, il ne fut pas possible d'effectuer un test prolongé pour obtenir un certain nombre de conditions d'état constant dans le même réacteur, comme c'était le cas des tests précédents. Au contraire, les tests avec   l'HCl   ont été effectués un à la fois et, dans certaines circonstances, il fut nécessaire de comparer le réacteur contenant   l'HCl   à un réacteur témoin côte à côte, au lieu de comparer deux états constants différents dans le même réacteur, comme c'était le cas des exemples précédents. 



   Les effets extrêmement nuisibles que   l'HCl   exerce sur la polymérisation du caoutchouc de butyle sont montrés par les résultats de l'expérience qui suit. 



   On a injecté de l'HCl gazeux anhydre dans la charge ou alimentation d'un réacteur équilibré à raison de 7,5 ppm en poids par rapport à l'alimentation ou charge. Le point d'injection était le même que celui utilisé pour l'injection des poisons oxygénés, à l'entrée du premier refroidisseur de la charge à l'éthylène. Dès que l'injection de   l'HCl   gazeux fut amorcée, la température du réacteur commença à s'élever rapidement. Elle poursuivit sa rapide élévation, accompagnée d'une forte chute du taux d'isobutylène non entré en réaction, en dépit de tous les efforts déployés pour réduirela vitesse du catalyseur dans le réacteur. Il se révéla impossible de stabiliser le réacteur pour obtenir un nouvel état constant.

   En moins d'une heure, la température du réacteur s'était élevée de plus de 50C et le réacteur se colmata, si bien qu'il dut être mis hors production en vue de son nettoyage. Il est clair qu'une fluctuation stochastique du niveau d'HCl dans la charge de cette amplitude serait extrêmement nuisible pour les opé- 

 <Desc/Clms Page number 43> 

 
 EMI43.1 
 e rations de polymérisation et pourrait entraîner un emballe- ment de la température de tous les réacteurs en service. 



   Etant donné que les effets de   l'HCl   furent si puissants qu'il ne fut pas possible d'injecter 7, 5 ppm dans la charge ou alimentation d'un réacteur en service sans provoquer son"grillage"et sa colmatation. Par conséquent, on a tenté d'amorcer la polymérisation cependant que du HCl était déjà présent dans l'alimentation ou charge au départ. Cette technique permit le fonctionnement d'un réacteur contenant de   l'HCl   pendant une durée suffisamment longue pour obtenir un état constant. Cependant, il ne fut pas possible d'enlever le HCl et de rééquilibrer le réacteur sans HCl pour comparer les deux états constants dans le même réacteur, en raison de la vitesse de réchauffement rapide.

   Par conséquent, le réacteur contenant de   l'HCl   doit être comparé à un autre réacteur fonctionnant en même temps comme réacteur témoin. On a fait fonctionner les deux réacteurs de la même manière et pendant la même durée de temps, sauf que l'on a injecté de   l'HCl   anhydre dans la charge ou alimentation du réacteur d'essai à raison de 7,5 ppm par rapport à la charge ou alimentation. Le débit de l'alimentation ou charge dans les deux réacteurs fut le même et s'éleva à 6542 kg/h d'une charge ou alimentation contenant 33 % d'isobutylène et 0,86 % d'isoprène en poids dans du chlorure de méthyle.

   Les conditions d'état constant dans les deux réacteurs sont comparées ci-dessous : 
 EMI43.2 
 
<tb> 
<tb> Réacteur <SEP> d'essai <SEP> Réacteur <SEP> témoin
<tb> avec <SEP> 7,5 <SEP> ppm <SEP> HCl <SEP> sans <SEP> HCl
<tb> Viscosité <SEP> Mooney <SEP> 44 <SEP> 70
<tb> Indice <SEP> du <SEP> réacteur <SEP> 9, <SEP> 4 <SEP> 12, <SEP> 5 <SEP> 
<tb> Isobutylène <SEP> non <SEP> entré <SEP> en
<tb> réaction, <SEP> % <SEP> 4,7 <SEP> 5,6
<tb> Conversion <SEP> de <SEP> l'isobutylène, <SEP> % <SEP> 89, <SEP> 8 <SEP> 86, <SEP> 8 <SEP> 
<tb> Débit <SEP> d'Alde, <SEP> kg/h <SEP> 0, <SEP> 22 <SEP> 1, <SEP> 31 <SEP> 
<tb> moles/h
<tb> Efficience <SEP> de <SEP> l'AlCl.

   <SEP> p/p <SEP> 8880 <SEP> 1430
<tb> Vitesse <SEP> de <SEP> réchauffement, <SEP> oC/h <SEP> 1, <SEP> 2 <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP> 
<tb> 
 

 <Desc/Clms Page number 44> 

 
Les données montrent que   l'HCl   a réduit de manière importante le viscosité Mooney et l'indice du réacteur et a provoqué un accroissement sextuple de l'efficience du catalyseur. En même temps, la vitesse de réchauffement du réacteur s'accrut d'un facteur de 12 jusqu'à 1, 20C/h. Au cours de la période de cinq heures nécessaire pour obtenir un état constant, le réacteur d'essai s'était réchauffé de plus de   6oC.   Il se colmata et dut être mis hors production en vue de son nettoyage peu de temps après l'arrêt de l'injection de   l'HCl   pour tenter de réétablir un équilibre sans HCl.

   Il est clair que la présence d'HCl dans la charge a un effet désastreux sur les performances du réacteur. 



   Au cours d'un autre essai, du HCl et du TEAL furent injectés simultanément dans un réacteur équilibré pour confirmer l'efficacité du TEAL à titre d'agent tampon en vue de prévenir les effets nuisibles de   l'HCl   sur la polymérisation du caoutchouc de butyle. Au cours de cet essai, on a équilibré le réacteur dans des conditions normales et on a ensuite entamé l'injection simultanée d'HCl et de TEAL dans la charge ou alimentation pour établir un nouvel état constant. Un troisième état constant fut atteint en interrompant l'injection des deux agents. Le débit d'alimentation du réacteur fut de 6542 kg/h d'une charge contenant   33, 2   % d'isobutylène et 0,86 % d'isoprène en poids dans du chlorure de méthyle.

   Au cours de la période d'injection, on a injecté de   l'HCl   anhydre gazeux à l'endroit du premier réfrigérant à éthylène, au débit de 0,042 kg/h =   1, 15   mole/h = 6,4 ppm par rapport à la charge ou alimentation. 



  On a injecté du TEAL en aval de l'HCl à l'entrée du second réfrigérant de la charge ou alimentation à   l'éthylène,   dans la charge ou alimentation froide, à raison de 0,992 kg/h = 8,7 moles/h = 152 ppm par rapport à la charge ou alimentation. Le rapport molaire   TEAL/HCl   était de 7,57.

   Les données provenant de ces périodes d'état constant de cette série 

 <Desc/Clms Page number 45> 

 d'essais sont rassemblées ci-dessous : 
 EMI45.1 
 
<tb> 
<tb> Résultats <SEP> résumés- <SEP> Injection <SEP> simultanée <SEP> HC1/TEAL
<tb> Avant <SEP> essai <SEP> HCl <SEP> et <SEP> TEAL <SEP> Après <SEP> essai
<tb> simultanés
<tb> Viscosité <SEP> Mooney <SEP> 57 <SEP> 65 <SEP> 59
<tb> Indice <SEP> du <SEP> réacteur <SEP> 10, <SEP> 2 <SEP> 10, <SEP> 8 <SEP> 9, <SEP> 8 <SEP> 
<tb> Isobutylène <SEP> non <SEP> entré
<tb> en <SEP> réaction, <SEP> % <SEP> 5, <SEP> 6 <SEP> 6, <SEP> 0 <SEP> 6, <SEP> 0 <SEP> 
<tb> Conversion <SEP> de <SEP> l'isobutylène, <SEP> % <SEP> 86, <SEP> 9 <SEP> 85, <SEP> 9 <SEP> 85, <SEP> 9 <SEP> 
<tb> Débit <SEP> d'AlCle, <SEP> kg/h <SEP> 1,23 <SEP> 1, <SEP> 23 <SEP> 1, <SEP> 23 <SEP> 
<tb> moles/h <SEP> 9, <SEP> 19 <SEP> 9, <SEP> 19 <SEP> 9,

   <SEP> 19 <SEP> 
<tb> Efficience <SEP> de <SEP> l'AlCl, <SEP> 1541 <SEP> 1524 <SEP> 1524
<tb> P/P
<tb> Vitesse <SEP> de <SEP> réchauffement, <SEP> oC/h <SEP> 0, <SEP> 2 <SEP> 0, <SEP> 2 <SEP> 9, <SEP> 1
<tb> Méthanol, <SEP> ppm <SEP> par <SEP> rapport <SEP> à <SEP> la <SEP> charge <SEP> 11 <SEP> 11 <SEP> 11 <SEP> 
<tb> 
 
Ces données montrent que le TEAL est un tampon efficace pour prévenir les effets nuisibles de   l'HCl   sur la réaction de polymérisation du caoutchouc de butyle. Le TEAL empêcha totalement   l'HCl   de réduire la viscosité Mooney et l'indice du réacteur et empêcha également   l'HCl   d'élever l'efficience du catalyseur et la vitesse de réchauffement. 



  En fait, l'introduction simultanée de HCl et de TEAL n'eut, au total, qu'extrêmement peu d'effet sur le réacteur, contrairement aux effets désastreux que   l'HCl   exerça en l'absence de l'action tamponnante protectrice du TEAL. La légère élévation de la viscosité Mooney et de l'indice du réacteur, qui se produisit au cours de cette série d'essais, lorsque   l'HCl   et le TEAL furent introduits simultanément, était due au fait qu'une petite quantité de méthanol était présente dans la charge ou alimentation et que le TEAL contrecarra ses effets aussi bien qu'il empêcha   l'HCl   d'affecter le réacteur. 



   Le TEAL est manifestement un agent tampon efficace contre les effets nuisibles de   l'HCl   gazeux sur la poly- 

 <Desc/Clms Page number 46> 

 mérisation du caoutchouc de butyle. De très faibles variations du taux d'HCl des charges de production du caoutchouc de butyle se manifestent au cours de la pratique normale et affectent de manière importante les performances en l'absence de TEAL, mais n'ont que peu d'effet dans un réacteur tamponné contenant du TEAL. 



  Exemple 17
Le chlore gazeux anhydre constitue un autre puissant activateur de catalyseur, tout comme l'HCl gazeux. A de très faibles proportions dans l'alimentation ou charge du réacteur, il réduit de manière importante la viscosité Mooney et l'indice du réacteur et augmente fortement l'efficience du catalyseur et la vitesse de réchauffement du réacteur. L'injection de 7, 5 ppm de chlore gazeux dans la charge ou alimentation d'un réacteur équilibré provoque des effets très semblables à ceux relatés à l'exemple 16 à propos de l'injection de 7,5 ppm d'HCl gazeux. Le réacteur se réchauffe à vitesse rapide, ne peut pas être stabilisé et se colmate avant de pouvoir parvenir à un état constant.

   Etant donné qu'un essai avec injection de chlore seulement n'a pas pu être réalisé, on a mis en oeuvre un test avec injection simultanée de chlore et de TEAL pour confirmer que le TEAL était un agent tampon efficace contre les effets nuisibles du chlore sur la polymérisation du caoutchouc de butyle. Au cours de cet essai, le réacteur fut normalement équilibré et, ensuite, on a commencé l'injection simultanée de chlore et de TEAL pour établir un nouvel état constant. Les points d'injection étaient les mêmes que ceux décrits à l'exemple 16. Le débit d'alimentation ou de charge dans le réacteur était de 6542 kg/h d'une charge contenant 33,5 % d'isobutylène et 0,87 % d'isoprène en poids dans du chlorure de méthyle. L'analyse de l'alimentation ou charge a montré qu'elle était contaminée d'environ 8,2 ppm de méthanol.

   On a injecté du chlore à raison de 0,049   kg/h =   

 <Desc/Clms Page number 47> 

 0,7 mole/h = 7,6 ppm par rapport à la charge et on a injecté du TEAL à raison de 0,74 kg/h = 6,5 moles/h = 113 ppm par 
 EMI47.1 
 2'tait de rapport à la charge. Le rapport molaire TEAL/C12 9, 28.

   Les données provenant des parties à état constant de cet essai sont rassemblées ci-dessous : 
 EMI47.2 
 
<tb> 
<tb> Résultats <SEP> résumés- <SEP> Injection <SEP> simultanée <SEP> de <SEP> chlore <SEP> et <SEP> de <SEP> TEAL
<tb> Avant <SEP> essai <SEP> Chlore <SEP> et <SEP> TEAL <SEP> simultanément
<tb> Viscosité <SEP> Mooney <SEP> 51 <SEP> 53
<tb> Indice <SEP> du <SEP> réacteur <SEP> 9, <SEP> 1 <SEP> 9, <SEP> 5 <SEP> 
<tb> Isobutylène <SEP> non <SEP> entré <SEP> en
<tb> réaction, <SEP> % <SEP> 5, <SEP> 6 <SEP> 5, <SEP> 6
<tb> Conversion <SEP> de <SEP> l'isobutylène,
<tb> % <SEP> 87, <SEP> 1 <SEP> 87, <SEP> 4 <SEP> 
<tb> Débit <SEP> de <SEP> l'AlCl.

   <SEP> kg/h <SEP> 1, <SEP> 39 <SEP> 0, <SEP> 91 <SEP> 
<tb> moles/h <SEP> 10, <SEP> 46 <SEP> 6, <SEP> 8 <SEP> 
<tb> Efficience <SEP> de <SEP> l'AlCl3,
<tb> p/p <SEP> 1367 <SEP> 2106 <SEP> 
<tb> Vitesse <SEP> de <SEP> réchauffement, <SEP> oC/h <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP> 0, <SEP> 2 <SEP> 
<tb> 
 
Ces données montrent que le TEAL constitue un agent tampon efficace pour empêcher les effets désastreux du chlore sur la polymérisation du caoutchouc de butyle. L'introduction simultanée de chlore et de TEAL a engendré une amélioration modérée de la viscosité Mooney, de l'indice du réacteur et de l'efficience du catalyseur et   n'eut   que peu d'effet sur la vitesse de réchauffement.

   Une certaine partie de   amélioration   modérée était due au fait que le TEAL a contrecarré les effets négatifs des faibles quantités de méthanol également présentes dans la charge ou alimentation. 



   En l'absence de TEAL, l'injection d'une quantité similaire de chlore aurait provoqué un réchauffement rapide du réacteur et un colmatage de ce dernier et aurait fortement réduit la viscosité Mooney et l'indice du réacteur, tout comme elle aurait fortement augmenté l'efficience du catalyseur. 

 <Desc/Clms Page number 48> 

 



  Exemple 18
Le chlorure de butyle tertiaire constitue un autre activateur très puissant lors de la mise en oeuvre de la polymérisation du caoutchouc de butyle. Ses effets nuisibles sont semblables à ceux de   l'HCl   et du chlore mais ne sont pas aussi prononcés, si bien qu'il est possible de mettre en oeuvre un test séquentiel et d'obtenir plusieurs états constants dans le même réacteur en service. On a pratiqué une série de tests à grande échelle, semblables à ceux décrits dans les exemples 12-18, pour confirmer l'efficacité du DIBAL-H comme agent tampon contre les effets nuisibles du chlorure de t-butyle dans un réacteur de polymérisation du caoutchouc de butyle. Dans cette série d'essais, on a injecté du chlorure de t-butyle dans un réacteur équilibré pour établir un nouvel état constant. 



  Ensuite, on a injecté du DIBAL-H dans la charge ou alimentation froide en aval du chlorure de t-butyl et immédiatement avant d'entrer dans le réacteur pour établir un troisième état constant avec du DIBAL-H contrecarrant les effets nuisibles du chlorure de t-butyle. On a effectué des ajustements du débit du catalyseur après chaque changement afin de maintenir la conversion aussi constante que possible. Le débit d'alimentation ou de charge dans le réacteur pour cette série d'essais était de 6542 kg/h d'une charge ou alimentation contenant 33 % d'isobutylène et 0, 86 % d'isoprène en poids dans le chlorure de méthyle. On a injecté du chlorure de butyle tertiaire à raison de 0,046 kg/h = 0,5 mole/h = 7 ppm par rapport à la charge. On a injecté le DIBAL-H à raison de 0,32 kg/h = 2,24   mo1es/h =   48 ppm par rapport à l'alimentation ou charge.

   Le rapport molaire DIBAL-H/chlorure de t-butyle était de 4,48. Les données provenant des diverses parties à état constant de l'essai sont rassemblées ci-dessous : 

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 EMI49.1 
 
<tb> 
<tb> Résultats <SEP> résumés-Série <SEP> avec <SEP> chlorure <SEP> de <SEP> t-butyle <SEP> suivi
<tb> de <SEP> DIBAL-H
<tb> Avant <SEP> essai <SEP> + <SEP> t-BuCl <SEP> + <SEP> T-BuCl <SEP> 6
<tb> DIBAL-H
<tb> Viscosité <SEP> Mooney <SEP> 59 <SEP> 49 <SEP> 62
<tb> Indice <SEP> du <SEP> réacteur <SEP> 10, <SEP> 5 <SEP> 8, <SEP> 7 <SEP> 10, <SEP> 3 <SEP> 
<tb> Isobutylène <SEP> non <SEP> entré <SEP> en
<tb> réaction, <SEP> % <SEP> 5,6 <SEP> 5, <SEP> 6 <SEP> 6, <SEP> 0 <SEP> 
<tb> Conversion <SEP> de <SEP> l'isobutylène,
<tb> % <SEP> 87, <SEP> 0 <SEP> 87, <SEP> 6 <SEP> 85, <SEP> 8 <SEP> 
<tb> Débit <SEP> de <SEP> l'AlCla, <SEP> kg/h <SEP> 1,

   <SEP> 23 <SEP> 0, <SEP> 375 <SEP> 1, <SEP> 43 <SEP> 
<tb> moles/h <SEP> 9,22 <SEP> 2, <SEP> 8 <SEP> 10, <SEP> 7 <SEP> 
<tb> Efficience <SEP> de <SEP> l'AlCl3,
<tb> p/p <SEP> 1520 <SEP> 5045 <SEP> 1295 <SEP> 
<tb> 
 
Ces données montrent que l'introduction de chlorure de butyle tertiaire dans le réacteur équilibré réduit de manière importante la viscosité Mooney et l'indice du réacteur et provoque une élévation plus que triplée de l'efficience du catalyseur. L'introduction du DIBAL-H annihile complètement tous les effets nuisibles du chlorure de t-butyle. La viscosité Mooney et l'indice du réacteur sont restaurés à leurs niveaux antérieurs à l'essai et l'effet d'activation du catalyseur est plus que complètement supprimé. 



   Ces données montrent que le DIBAL-H constitue un agent tampon très efficace contre les effets préjudiciables du chlorure de t-butyle dans un réacteur de polymérisation du caoutchouc de butyle. Une élévation du niveau du chlorure de t-butyle de la charge ou alimentation pour la fabrication du caoutchouc de butyle entraînerait la formation d'un produit ne répondant plus aux spécifications imposées et affecterait de manière très importante les performances d'un réacteur non tamponné, tandis que la même élévation de la proportion de chlorure de t-butyle dans la charge n'a pratiquement pas d'effet dans un réacteur protégé par 

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 des agents tampons efficaces comme le DIBAL-H ou le TEAL. 



  L'aptitude de ces agents à tamponner le réacteur contre les graves conséquences de l'inclusion de puissants activateurs dans la charge ou alimentation représente un grand bénéfice économique. 



  Exemple 19
A titre de confirmation supplémentaire encore de l'efficacité du TEAL comme agent tampon pour protéger des réacteurs de caoutchouc de butyle en fonctionnement contre les conséquences nuisibles de variations des proportions de traces de poisons et d'activateurs dans les courants d'alimentation ou de charge, on a procédé à un-troisième type d'essai à grande échelle en plus de ceux déjà décrits. 



  Lors du fonctionnement normal de réacteurs à caoutchouc de butyle à grande échelle, les composants de la charge (chlorure de méthyle, isobutylène, isoprène et isobutylène dimère) sont continuellement dosés aux rapports et débits souhaités, dans un réservoir à mélange d'alimentation ou de charge où ils sont mélangés et malaxés pour préparer le mélange d'alimentation ou de charge qui est ensuite introduit par doses mesurées dans des réacteurs séparés qui peuvent être en fonctionnement. Un moyen commode de démontrer l'efficacité d'un agent tampon contre un poison ou un activateur consiste à mettre deux réacteurs en production, alimentés à partir du même réservoir à mélange d'alimentation ou de charge, seulement l'un des réacteurs étant protégé par l'injection de l'agent tampon dans son courant d'alimentation ou de charge.

   Ensuite, on injecte une quantité de poison ou d'activateur dans le réservoir à mélange d'alimentation ou de charge, si bien que l'alimentation ou charge empoisonnée est introduite dans les deux réacteurs. 



  La différence de réponse entre le réacteur protégé contenant l'agent tampon et le réacteur normal peut ensuite être exploitée pour évaluer l'efficacité de l'agent tampon contre 

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 ce poison. Ce type d'essai a été entrepris avec de l'acide propionique comme activateur et du TEAL comme agent tampon. 



   Ceci n'est pas un test à état constant comme dans les exemples qui précèdent, mais un essai qui mesure la réponse passagère des réacteurs à une fluctuation du taux en poison de la charge ou alimentation. Au cours de cet essai avec de l'acide propionique, on a introduit une quantité d'acide propionique dans le mélange de charge ou d'alimentation pour obtenir 24,2 ppm en poids d'acide propionique dans la charge ou alimentation au départ de l'essai. 



  Cette proportion diminua ensuite exponentiellement dans le réservoir à mélange d'alimentation ou de charge, étant donné que l'on a continuellement ajouté une charge plus propre. Des calculs par ordinateur ont évalué la vitesse de l'altération et ont montré que le taux d'acide propionique avait chuté jusqu'à 1 ppm environ 107 minutes après l'amorce de l'essai. Le taux d'acide propionique dans les réacteurs amorcés à 0, s'éleva pendant la période où la charge ou alimentation empoisonnée y fut introduite et s'altéra ensuite lentement, de nouveau, lorsque l'acide propionique fut balayé du système. Des calculs par ordinateur ont montré que le taux maximal d'acide propionique dans les réacteurs atteignit 7,4 ppm environ 39 minutes après l'amorce de l'essai et avait chuté jusqu'à 1 ppm après 170 minutes.

   Les conditions du réacteur changèrent continuellement au cours de cette période, mais il n'y eut pas de changements de la vitesse du catalyseur. On a laissé les réacteurs répondre naturellement au changement du taux d'acide propionique. L'acide propionique est un activateur relativement puissant pour la polymérisation du caoutchouc de butyle, mais plus faible que   l'HCl,   le chlorure de tbutyle ou le chlore anhydre gazeux décrits dans les exemples précédents. 



   Le débit d'alimentation ou de charge des deux réac- 

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 teurs au cours de cet essai fut de 7870 kg/h d'une charge contenant 33, 1 % d'isobutylène et 0,87 % d'isoprène en poids dans du chlorure de méthyle. Le TEAL fut injecté dans le réacteur protégé à raison de 0,724 kg/h = 6,35 moles/h = 92 ppm par rapport à la charge ou alimentation. L'introduction de la pointe d'acide propionique dans le mélange d'alimentation ou de charge   n'eut   pas d'effets notables sur le réacteur dans lequel on avait injecté du TEAL à titre d'agent tampon. Ce réacteur protégé continua de produire du caoutchouc de butyle répondant aux spécifications imposées, sans réchauffement soudain, ni changement du taux d'isobutylène non entré en réaction.

   D'autre part, le réacteur témoin ne contenant pas d'agent tampon souffrit d'un important   dérè-   glement dû à la présence de la charge ou alimentation contaminée d'acide propionique. La température du réacteur s'éleva de 2,   50C,   le taux de l'isobutylène non entré en réaction tomba d'une valeur de 2,5 % et la viscosité Mooney du caoutchouc de butyle en cours de production chuta de 15 points. Ce réacteur produisit un caoutchouc hors des spécifications qui lui étaient imposées pendant plus de 4 heures avant de finalement récupérer du dérèglement. Il se manifesta par conséquent une très importante différence entre la réponse   dukéacteur   protégé et celle du réacteur témoin vis-à-vis de l'addition d'acide propionique à la charge.

   Le TEAL agit afficacement comme agent tampon pour empêcher le réacteur dans lequel il était injecté d'être affecté d'une quelconque manière par l'inclusion de l'activateur dans la charge ou alimentation, tandis que le réacteur témoin fut fortement déréglé et produisit une importante quantité de caoutchouc inacceptable. Le bénéfice économique de l'utilisation de l'agent tampon est montré de toute évidence par cet essai. 



   Il est manifeste que le TEAL constitue un agent tampon très efficace contre les effets nuisibles de l'acide 

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 propionique sur la polymérisation du caoutchouc de butyle. 



  Bien que ceci fut un test artificiel, en ce sens que de l'acide propionique fut injecté à dessein dans la charge, il simule cependant étroitement une situation de dérèglement réelle provoquée par des poisons ou des activateurs présents dans la charge ou alimentation. Ces matières pénètrent normalement dans la charge ou alimentation lorsqu'il se produit un certain dérèglement du système de recyclage   (c'est-à-dire   les séchoirs ou tours de fractionnement) ou lorsqu'un lot de matières premières contaminées (c'est-àdire monomères ou diluants) se manifeste dans la charge. 



  Le poison ou l'activateur est par conséquent naturellement introduit d'une manière sensiblement identique à celle simulée au cours du présent essai. Le très excellent effet de stabilisation du TEAL apparaît aisément et est extrêmement intéressant. 



  Exemple 20
On a effectué un autre essai similaire à celui décrit à l'exemple 19 pour comparer la réponse passagère d'un réacteur tamponné et d'un réacteur témoin à une inclusion d'alcool isopropylique dans la charge ou alimentation. L'alcool isopropylique est un activateur relativement puissant dans la charge ou alimentation du caoutchouc de butyle. Au cours de cet essai, on a introduit une importante quantité d'alcool dans le réservoir à mélange d'alimentation ou de charge pour déterminer la réponse des réacteurs à une importante inclusion d'activateur.

   On a injecté suffisamment d'alcool isopropylique en une fois dans le réservoir à mélange d'alimentation ou de charge pour élever le niveau d'alcool à 120 ppm et on a laissé ce niveau diminuer de 
 EMI53.1 
 manière exponentielle au fur et à mesure de l'addition continuelle de charge ou alimentation fraîchie et on a intro- duit la charge ou alimentation contaminée dans les réacteurs. Des calculs sur ordinateur ont montré que le niveau 

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 d'alcool dans le réservoir à mélange de charge ou d'alimentation diminua jusqu'à 1 ppm après 124 minutes. La proportion d'isopropanol dans les réacteurs s'éleva lentement de 0 à 31, 7 ppm en 33 minutes et retomba ensuite lentement jusqu'à 1 ppm après 218 minutes.

   Comme dans le cas de l'essai de l'exemple 19, l'intention était de laisser le réacteur protégé par du TEAL et le réacteur témoin répondre normalement à l'inclusion de la charge ou alimentation contaminée par l'alcool, mais la charge contaminée par l'alcool eut un tel effet important sur le réacteur témoin qu'il fut nécessaire d'interrompre l'écoulement du catalyseur dans ce réacteur et d'interrompre son fonctionnement ; le réacteur protégé par le TEAL ne fut pas notablement affecté. 



   Au cours de cet essai, on a injecté du TEAL dans la charge du réacteur tamponné, à raison de 0,724 kg/h = 6, 35 moles/h = 92 ppm par rapport à la charge. Le rapport d'alimentation des deux réacteurs en production était de 7870 kg/h d'une charge contenant 33,1 % d'isobutylène et 0, 87. % d'isoprène en poids dans du chlorure de méthyle. 



   Il ne se produisit pas de changement notable dans le réacteur tamponné qui était protégé par l'injection de TEAL dans sa charge ou alimentation. La température s'éleva de quelques dixièmes de degré mais ceci est à peine plus que les fluctuations normales qui s'obtiennent lors d'expériences en réacteur ; et il ne se produisit pas de changement du taux d'isobutylène non entré en réaction, ni de la viscosité Mooney du caoutchouc produit. Le TEAL était de toute évidence un tampon efficace. 



   D'autre part, le témoin, à savoir le réacteur non protégé, fut gravement déréglé par la charge ou alimentation contaminée par l'isopropanol au point de devoir être sorti de production et nettoyé. La température du réacteur commença à s'élever rapidement environ 8 à 10 minutes après 

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 l'introduction de l'isopropanol dans le mélange d'alimentation ou de charge et cette température continua à s'élever rapidement. Après 20 minutes, on arrêta l'écoulement de catalyseur dans ce réacteur en vue d'en empêcher la surchauffe, mais la température continua sa progression. En l'espace de 25 minutes, la température du réacteur était de pratiquement 50C supérieure à celle du départ et continua de monter.

   La suspension était si chaude à ce moment que le réacteur commença à se colmater et qu'on dut en interrompre le fonctionnement pour le soumettre à un cycle de lavage destiné à le nettoyer. La concentration en isobutylène non entré en réaction dans le réacteur avait chuté d'une valeur supérieure à 3 % et la viscosité Mooney du polymère produit avait également commencé à tomber. Il est clair que la charge ou alimentation contaminée à l'isopropanol avait fortement affecté ce réacteur normal, provoquant l'arrêt prématuré de l'essai en cours. 



   Ces données montrent l'efficacité du TEAL comme agent tampon pour protéger un réacteur de caoutchouc de butyle en fonctionnement contre un dérèglement provoqué par des variations des taux de poisons et d'activateurs présents dans les courants d'alimentation ou de charge du réacteur. Un réacteur tamponné au TEAL est susceptible de continuer la production de caoutchouc de butyle acceptable pendant des périodes de fluctuation de qualité de l'alimentation ou charge, qui amèneraient un réacteur non protégé normal à produire un caoutchouc inacceptable ou à être déréglé au point de subir un rapide encrassement et une agglomération de particules de suspension forçant l'arrêt du réacteur et la mise en oeuvre d'un cycle de nettoyage.

   Les importants avantages économiques qui proviennent de cette aptitude à maintenir des réacteurs en fonctionnement stable en dépit de variations de la qualité de l'alimentation ou charge, sont évidents.



    <Desc / Clms Page number 1>
 registered by the so-called company: EXXON RESEARCH AND ENGINEERING
COMPANY relating to: Agents preventing the reduction of the molecular weight of polyisobutylene or butyl rubber Qualification proposed: PATENT OF INVENTION Priority of a patent application filed in the United States of America on September 30, 1982 under the number NO 429. 139 on behalf of Kenneth W. POWERS and Ralph H. SCHATZ

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The present invention relates to the polymerization of elastomeric homopolymer polyisobutylene rubber and elastomeric copolymer butyl rubber, more particularly the polymerization reaction necessary to produce the isobutylene-isoprene form of butyl rubber.

   More particularly, the subject of the invention is a process for protecting the polymerization process used to produce polyisobutylene and butyl rubbers against a regression in molecular weight and other undesirable effects caused by the presence of poisons and / or polymerization activators, by the addition of a complexing or neutralizing agent with a buffering effect to the polymerization zone.



   An important problem encountered during the implementation of the butyl rubber production process lies in the sensitivity of the reaction system to the presence of catalyst activators and polymerization poisons, which, even in amounts corresponding to traces, can affect the polymerization process in a very detrimental way, by reaction or complexion with the catalytic species, or by the propagation of carbonium ions, so as to deeply influence the stages of priming, propagation, transfer and completion of polymerization.

   The consequences of these harmful effects are manifested by a significant reduction in the molecular weight of the butyl rubber generated, activation or deactivation of the catalytic system and, frequently, rapid heating and clogging of the reactors.

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 polymerization. Activators and polymerization poisons include oxygenated compounds such as alcohols, ketones and ethers; acidic compounds such as hydrochloric acid, chlorine, organic compounds containing chlorine and organic acids.



  Many of these polymerization activators or poisons are generated in the various areas of the butyl rubber production system where water is present and originate from hydrolytic reactions involving methyl chloride and / or methylene chloride. Certain activators or poisons are formed by the chemical reactions that take place in the alumina drying stage, of the process that is used to remove water from the diluent recycling section of a manufacturing facility. butyl rubber. Still other activators or poisons are introduced as impurities present in the monomer feed streams.

   As specific examples of activators and / or of polymerization poisons, mention may be made of methanol, isopropanol, acetone, dimethyl ether, diethyl ether, dimethoxy methane, t-butyl alcohol, tbutyl chloride, bis-chloromethyl ether, chlorine gas, hydrogen chloride, propionic acid and the like.



   The recognition of this problem by the prior art can be seen on reading the patent of the United States of America 3,005. 008 granted October 24, 1961 to Kelley et al., Whereby the polymerization poisons are removed according to one of the features of a process for treating the recycled diluent from the butyl rubber polymerization process. As far as has been brought to the knowledge of the applicant, no effective technique has been described to date for adding a complexing agent or buffer to the polymerization reaction mixture, in order to eliminate the regression

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 molecular weight and to remedy other problems associated by the presence of activators or poisons of polymerization mentioned above.



   The use of aluminum alkyls to purify the hydrocarbon diluents used for the polymerization of alpha-olefins is described in British patent 920,513 (1963) granted to the company Eastman Kodak Company.



  Similarly, in British Patent 1,298. 909 (1972) to Monsanto Company, the use of trialkyl aluminum compounds has been described as scavengers for water, oxygen and traces of alcohol and other impurities, in connection with a Ziegler polymerization process of olefins, such as ethylene. Although some of the trialkylaluminum compounds used in this British Monsanto patent are used for the purposes of the present invention, the manner in which they are used according to the reference literature and in the polymerization process of this reference literature is different of the present invention.

   Similarly, in U.S. Patent 3,257. 332 granted June 2, 1966 to Ziegler et al., Excess amounts of trialkylaluminum are used to remove impurities in the feed ethylene used for carrying out an ethylene polymerization process. Similarly, in US Patent 3,442,878 granted May 6, 1969 to Gippin, dihydrocarbon aluminum chlorides are used to destroy impurities present in the isoprene feed and in the hydrocarbon solvent used for the polymerization of isoprene.



   According to the present invention, a pro-
 EMI4.1
 . yielded improved preparation of C 4 isoolefin homopolymers to polyisobutylene rubber, 4 c7p by polymerization catalyzed by Lewis acid or

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 butyl rubber, by the Lewis acid catalyzed polymerization of a C4 - C7 isoolefin with a diene
 EMI5.1
 conjugate in an inert diluent, characterized conjugate in C e in that one introduces into the zone of the polymerization reaction up to approximately 1.0 to approximately 1.25 mole of a complexing agent or buffer per mole of catalyst , in an amount effective to protect the rubber produced against a regression in molecular weight, due to the presence of catalyst activators and of polymerization poisons,

   the complexing agent or buffer being constituted by certain alkyl metals, more particularly a lower trialkyl aluminum, the alkyl radical of this compound being a methyl or ethyl group, or a lower dialkyl aluminum hydride, the alkyl radical of this hydride being a C1 - C4 alkyl group. It has also been found that other alkyl metals, such as di-n-hexyl-magnesium, were also advantageous for carrying out the process according to the present invention, but that, on the whole, they were less effective and more expensive than preferred alkylaluminiums.



   It has been found that the complexing agent or buffer which it is particularly preferable to use for the purposes of the present invention is triethyl aluminum. Other preferred complexing agents or buffers are, as has been observed, trimethyl aluminum and diisobutyl aluminum hydride. According to a preferred embodiment of the invention, the alkyl buffering agent or complexing agent is added to the supply stream of cold monomer just before its introduction into the zone of the polymerization reaction.



   A whole series of substantial improvements come from the implementation of the method according to the invention. The polymerization reaction is effectively protected against the harmful effects caused by a sudden or unexpected variation in the level of traces of poisons

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 polymerization that we talked about above. The alkyl compound serves as a buffering agent or complexing agent which maintains the free concentration of these poisons at low constant values. The problem of regressing molecular weight is substantially eliminated, allowing the desired molecular weight polymer to be produced with a relatively lower constant reaction monomer concentration, which represents a considerable economic benefit of the process.

   The buffering agent according to the present invention allows the presence of tolerable higher levels of these polymerization poisons. The need for extensive purification and recycling monomer, as well as diluent streams, is significantly reduced. Likewise, starting the polymerization system is greatly facilitated, since the need for an excessive initial amount of catalyst flow to remedy the poisons present has been remedied. Operation with the alkyl buffering agent also gives results by a reduced degree of heating of the reactor when the polymerization takes place.



   The term "butyl rubber" as used in this specification and the claims terminating it, denotes copolymers of isoolefins
 EMI6.1
 at C4 to C7 and conjugated dienes at 4 7 4% c14, which comprise about 5.5 to about 15 mole percent of conjugated diene and about 85 to 99.5 mole percent of isoolefin.

   By way of illustrative examples of the iso-olefins used for the preparation of butyl rubber, mention may be made of isobutylene, 2-methyl-1-propene, 3-methyl-1-butene, 4-methyl-1 -pentene and beta-pinene. As illustrative examples of conjugated dienes which can be used for the preparation of butyl rubber, mention may be made of isoprene, butadiene, 2,3-dimethyl butadiene, piperylene, 2,5-dimethylhexa -2, 4-diene,

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 cyclopentadiene, cyclohexadiene and methylcyclopentadiene. The preparation of butyl rubber is described in US Patent 2,356. 128
 EMI7.1
 and is also described in an article by R. M.

   Thomas et al. in Industrial and Engineering Chemistry, volume 32, pages 1283 et seq., October 1940. Butyl rubber generally has an average molecular weight by viscosity of approximately 100,000 to approximately 800,000, preferably approximately 250,000 to approximately 600,000. and an iodine index Wijs of approximately 0.5 to 50, preferably 1 to 20. The expression "homopolymers of iso-olefins" as used in the present specification aims to define the homopoly-
 EMI7.2
 mothers of C4 to C iso-olefins, particularly polyisobutylene, which have a low degree of terminal unsaturation and which have certain elastomeric properties.



   The main commercial form of butyl rubber is isobutylene-isoprene rubber and both butyl rubber and polyisobutylene are produced during the implementation of a low temperature cationic polymerization process using acid type catalysts Lewis, typically aluminum chloride (AlCl); we know that BF3 is also interesting. The process widely used in industry uses the use of methyl chloride as a diluent for the reaction mixture at very low temperatures which are below about -90oC. Methyl chloride is used for a variety of reasons, including the fact that it is a solvent for the monomers and the aluminum chloride catalyst and a non-solvent for the polymer formed.

   Likewise, methyl chloride has freezing and boiling points which allow respectively polymerization at low temperature and efficient separation of the polymer and the monomers.

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 not entered in reaction. Other diluents suitable for using for the implementation of the butyl rubber polymerization process are methylene chloride, vinyl chloride, ethyl chloride, propane, butane, pentane and hexane, but methyl chloride is the most preferred polymerization diluent.



   For the preparation of butyl rubber, about 70 to 99.5 parts by weight, preferably 85 to 99.5 parts by weight, of an iso-olefin such as isobutylene are reacted with about 30 to 0.5 parts of a conjugated diene, such as isoprene. Particularly preferred is the reaction product from 95 to 99.5 percent by weight of isobutylene over 0.5 to 5 percent by weight of isoprene. These monomers are cooled with about 1 to 5 volumes of inert diluent, such as methyl chloride, to a temperature which varies from about -60oC to about -130oC. The cold mixture is polymerized in a reaction zone by the addition of a Friedel-Crafts catalyst, preferably aluminum chloride.

   Generally about 0.02 to about 0.5 percent by weight of catalyst is used, based on the weight of the mixed olefins.



   Throughout the description, examples and claims, the expression "complexing agent" is used interchangeably with the expression "buffering agent". The Applicant makes no distinction whatsoever between these two expressions.



   When practicing the present invention, attention must be paid to a number of conditions and limitations in order to be able to take advantage of its advantages. These conditions and limits relate to the quantity of complexing agent or buffer used and to the manner of introducing it into the reactor, that is to say the adjustment of the injection temperature and the duration of

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 stay before the entry of the buffering agent in the polymerization reaction zone.



   The amount of buffering agent used is mainly a function of the amount of catalyst used. It has been found that the amount of buffering agent should not exceed about 1.0 to about 1.25 moles, preferably not exceed about 1.0 moles per mole of polymerization catalyst. If a large molar excess of buffering agent relative to the catalyst is present, it is possible that a reaction of this buffering agent on the aluminum chloride-type catalyst or on the Lewis acid-type catalyst will occur, thereby causing significant reductions in catalyst efficiency.



  The efficiency of the catalyst is defined as the weight of polymer generated per weight of catalyst. By the device of controlled experiments, it has been found that the minimum effective amount of buffering agent is that which is in molar excess relative to the polymerization poisons present in the reaction mixture. Consequently, in relation to the implementation of the process according to the invention, the appropriate course of action consists in ensuring that the amount of complexing agent or of buffering agent does not exceed approximately 1.0 to approximately 1, 25, preferably not more than about 1.0 mole, per mole of polymerization catalyst, since the polymerization poisons, when present, are always present in proportions which are considerably less than the amount of catalyst used.

   A substantial molar excess of buffering agent relative to the polymerization poisons is not detrimental to the implementation of the method according to the invention. Generally, the amount of complexing agent or buffering agent to be used varies in the range from a molar ratio of about 0.1 to 1, to a molar ratio of about 1 to 1; the preferred amount

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 fluctuates between 0.5 to 1 and 1 to 1 mole of buffering agent per mole of polymerization catalyst, such as aluminum chloride.



   The location of the injection site of the buffering agent and the injection temperature are also important factors for a successful implementation of the process according to the present invention. If the buffering agent is added to the cold incoming monomer feed stream, which contains monomers and inert diluent, this should be done immediately before the feed stream is introduced into the polymer reaction mixture. - station. When producing butyl rubber, the monomer feed stream typically contains a mixture of the monomers formed by isoolefin and conjugated diolefin.

   An appreciable length of time in the feed stream results in the appearance of undesirable side reactions with the monomer, which limits the effectiveness of the buffering agent. A residence time of more than several minutes in the cold feed stream has been found to be undesirable in many cases.



   Consequently, according to an embodiment of the process in accordance with the present invention, the buffering agent is injected into the polymerization zone in such a way that the duration of stay or of contact of the buffering agent with
 EMI10.1
 the monomers, prior to polymerization, are generally less than about 60 seconds, preferably less than 30 seconds, more advantageously still less than about 10 seconds. By using this technique, a process for introducing the buffering agent into the polymerization zone consists in introducing this buffering agent into the reactor at the start of the process, prior to the introduction of the monomer (s) and of the catalyst in the polymerization zone.

   The agent is then continual-

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 LEMENT introduced as the polymerization progresses. As an alternative and, preferably, the agent is added directly to the cold monomer feed stream, immediately before its penetration into the reactor, paying particular attention to the residence time. According to another approach, the buffering or complexing agent is present in the polymerization zone before proceeding with the introduction of the monomer (s) and, then, when the monomers are introduced, the agent is incorporated into the current d supply of monomer in an appropriate amount to obtain the buffering or complexing effect.



  Other equivalent methods will obviously appear to those skilled in the art on the basis of a description of the important variables which will be described later in this memo, more particularly in the examples.



   The preferred butyl rubber embodiments to which the present invention can be applied are isobutylene-isoprene butyl rubbers which use an aluminum chloride catalyst and a methyl chloride diluent, the product having an average molecular weight per viscosity of approximately 250,000 to 600,000 and a Wijs iodine index of approximately 1 to 20.



   The present invention will now be further illustrated with the aid of the following examples which do not limit its scope in any way.



  Process and materials for Examples 1-11
A series of discontinuous polymerizations were carried out in a dry box, purged with nitrogen, in order to show the harmful effect of traces of an oxygenated base on the molecular weight of butyl rubber and to show the effectiveness of the buffering agents. according to the present invention. The entire series of tests was carried out

  <Desc / Clms Page number 12>

 serving as aliquots taken from a common feed mixture, so that the load or feed was the same for each test in the series. and the entire test series was also started using aliquots taken from a running batch of catalyst solution so that the catalyst was the same for each test in the series.

   The various tests in the series then differed only in the variables examined.



   Polymerizations were undertaken using 500-ml round bottom reaction flasks, 500 ml capacity, made of standard Pyrex glass, with necks fitted with ball joints. A standard bearing and a glass stirrer shaft were connected through the central neck and glass heat sinks were connected through two of the side necks. One of the heat sinks was for a thermometer to visually monitor the reaction temperature, while the other heat sink was for a thermocouple connected to a recorder. A jacketed and cooled addition funnel was mounted over the third side neck.

   Measured amounts of the catalytic solution were allowed to drip slowly from the addition funnel into the reactor, as desired. To carry out the test, the following general operating method was used:
1. An aliquot of the feed or feed mixture was weighed into the reaction flask which was then clamped in position, dipped to the neck in a cooling bath.



   2. The stirring shaft was connected to the agitator motor above the bath and the stirring was started. We put the thermometer and thermocouple in place in their respective wells.

  <Desc / Clms Page number 13>

 



   3. After the contents of the reactor had reached the desired temperature, the desired poisons, activators or buffering agents were introduced via a volumetric pipette, before mounting the funnel for the dropwise addition of the catalyst by above the third collar to then tighten it in position. The jacket of the addition funnel was filled with liquid from the cold bath and the desired catalyst solution was poured into the funnel.



   4. After the desired residence time, the catalyst solution was allowed to slowly trickle through the reactor until the desired volume was reached.



  The rate of addition of the catalyst was adjusted so as to retain only a small temperature difference between the bath and the reactor so as to carefully control the temperature of the polymerization.



   5. After the desired amount of catalyst has been added and the reaction time has elapsed, a measured volume of cold methanol is introduced into the reactor to serve as an abrupt coolant. The cooled reactor was then removed and removed from the bath and placed in the inlet of the dry box from which it was then removed and placed in a hood where it was allowed to warm up, so as to leave methyl chloride and the monomers which have not entered the reaction escape by boiling. Isopropyl alcohol containing 1 percent PX-441 was added as an inhibitor to the reaction flask as the volatiles escaped by boiling to prevent undue staining of the polymer and its alteration by remains or residues of catalyst.

   After it had warmed to room temperature, the polymer was recovered quantitatively.



  Kneaded in isopropyl alcohol to remove catalyst residue and then added 0.2

  <Desc / Clms Page number 14>

 percent of PX-441 by mixing before drying in a vacuum oven at 70oC. The dried polymer was weighed and subjected to analysis.



   The isobutylene used was purified by washing through anhydrous calcium chloride and anhydrous barium oxide in order to remove any moisture and was distilled just before use through a small fractionation column located in the dry box. The methyl chloride used was the Ansul product of high purity which had been obtained from the company Air Products Specialty Gas Division. The used isoprene was dried over white Drierite and distilled through a fractionation column before use. The catalyst solution used during the batch polymerization tests consisted of aluminum chloride in solution in methyl chloride.



  A saturated solution containing 0.9 g of Aid was prepared per 100 grams of solution by bringing methyl chloride to reflux on Aida and this solution was diluted to the desired concentration with methyl chloride. washed and filtered.



   A feed or feed lot was prepared for a series of tests by weighing the desired amount of cold isoprene-isobutylene and methyl chloride in a cold feed or load flask and then shaking and keeping the stoppered balloon in a cold bath.



  Aliquots of this feed or feed mixture were weighed in the individual reactors for carrying out the series of tests. In each test of Example 1 described hereinafter in this specification and the following examples, the reactor was charged with 230 g of a feed or charge mixture consisting of 0.75 g of isoprene, 24 , 25 g of isobutylene and 205 g of methyl chloride.

   Then we stirred the reactor and we

  <Desc / Clms Page number 15>

 cooled as described above to -96oC, the indicated amount of buffering agent or stabilizer and / or polymerization poison was added and the catalyst solution, consisting of 0.18 g of AlCl per 100 grams of methyl chloride, flow slowly drop by drop in order to initiate the polymerization. Over about 10 minutes, sufficient catalyst was added to convert about 25 percent of the monomer to polymer, while maintaining the reaction temperature at -960C. The reaction mixture was treated with methanol and the polymer was collected and dried as previously described.



   In the following examples, "INOPO" is a measure of the degree of unsaturation, also known as the iodine-mercuric acetate process, as described in the book Ind. Eng. Chem 40.1277 (1948). The abbreviation TEAL is used to denote triethylaluminium. The abbreviation Mv refers to the average molecular weight by viscosity of the polymers, based on a
 EMI15.1
 viscosity measurement of solution diluted in diisobutylene at 20oC.



  Example 1
 EMI15.2
 
 <tb>
 <tb> No. <SEP> test <SEP> MeOH <SEP> added <SEP> TEAL <SEP> added <SEP> Analysis <SEP> from <SEP> butyl
 <tb> Mv <SEP> INOPO
 <tb> 1 <SEP> nothing <SEP> nothing <SEP> 971 <SEP> 500 <SEP> 7, <SEP> 7 <SEP>
 <tb> 2 <SEP> 12.6 <SEP> ppm <SEP> nothing <SEP> 486 <SEP> 500 <SEP> 6, <SEP> 7 <SEP>
 <tb> 3 <SEP> 12, <SEP> 6 <SEP> ppm <SEP> 58.1 <SEP> ppm <SEP> 941 <SEP> 000 <SEP> 7, <SEP> 3 <SEP>
 <tb> 4 <SEP> nothing <SEP> 58.1 <SEP> ppm <SEP> 962 <SEP> 100 <SEP> 7, <SEP> 4 <SEP>
 <tb> 5 <SEP> nothing <SEP> nothing <SEP> 945 <SEP> 000 <SEP> 7, <SEP> 3 <SEP>
 <tb>
 
The results obtained clearly show that the addition of 12.6 ppm of methanol greatly decreases the molecular weight of the polymer from more than 900,000 to less than 500.

   000, while the addition of 58.1 ppm of triethylaluminum (TEAL) as a buffering agent or complexing agent has no appreciable effect on the molecular weight

  <Desc / Clms Page number 16>

 by itself, but that its presence prevents methanol from causing a regression in molecular weight (that is to say that the molecular weight of test 3 of the series carried out with the presence of both methanol and TEAL, is the same as that of controls 1 or 5 where methanol was absent).



  Example 2
 EMI16.1
 
 <tb>
 <tb> No. <SEP> test <SEP> Acetone <SEP> added <SEP> TEAL <SEP> added <SEP> Analysis <SEP> from <SEP> butyl
 <tb> Mv <SEP> INOPO
 <tb> 1 <SEP> nothing <SEP> nothing <SEP> 705 <SEP> 000 <SEP> 7, <SEP> 5 <SEP>
 <tb> 2 <SEP> 24.5 <SEP> ppm <SEP> nothing <SEP> 334 <SEP> 000 <SEP> 8, <SEP> 1 <SEP>
 <tb> 3 <SEP> nothing <SEP> 81.3 <SEP> ppm <SEP> 835 <SEP> 000 <SEP> 7, <SEP> 8 <SEP>
 <tb> 4 <SEP> 24.5 <SEP> ppm <SEP> 81.3 <SEP> ppm <SEP> 765 <SEP> 000 <SEP> 7, <SEP> 1 <SEP>
 <tb> 5 <SEP> nothing <SEP> nothing <SEP> 725 <SEP> 000 <SEP> 7, <SEP> 6 <SEP>
 <tb>
 
 EMI16.2
 1 The results show that the addition of 24.5 ppm of acetone greatly decreases the molecular weight from more than 700,000 to 334,000;

   the addition of TEAL alone at 81.3 ppm causes a slight increase in molecular weight and the addition of acetone to the buffered system containing TEAL has little effect on molecular weight. TEAL is able to counteract or prevent the regression of molecular weight caused by acetone just as it was effective with the methanol of Example 1. TEAL is an effective buffer with acetone, just as it is with methanol.



  Example 3
 EMI16.3
 
 <tb>
 <tb> No. <SEP> test <SEP> Ether <SEP> dimethyl <SEP> TEAL <SEP> added <SEP> Analysis <SEP> from <SEP> buadded <SEP> tyle
 <tb> INOPO
 <tb> 1 <SEP> nothing <SEP> nothing <SEP> 705 <SEP> 000 <SEP> 7, <SEP> 5 <SEP>
 <tb> 2 <SEP> 10.7 <SEP> ppm <SEP> nothing <SEP> 457 <SEP> 900 <SEP> 8, <SEP> 3 <SEP>
 <tb> 3 <SEP> nothing <SEP> 81.3 <SEP> ppm <SEP> 835 <SEP> 000 <SEP> 7, <SEP> 8 <SEP>
 <tb> 4 <SEP> 10.7 <SEP> ppm <SEP> 40.7 <SEP> ppm <SEP> 705 <SEP> 000 <SEP> 7, <SEP> 8 <SEP>
 <tb> 5 <SEP> nothing <SEP> nothing <SEP> 725 <SEP> 000 <SEP> 7, <SEP> 6 <SEP>
 <tb>
 
The results obtained show that dimethyl ether is an important poison with respect to molecular weight

  <Desc / Clms Page number 17>

 
 EMI17.1
 e in the absence of TEAL, but its effect is canceled in the buffered system containing TEAL.



  Example 4
A series of discontinuous polymerization tests were carried out, according to the procedures described above, using tertiary butyl alcohol as poison, obtaining the following results:
 EMI17.2
 
 <tb>
 <tb> No. <SEP> test <SEP> t-BuOH <SEP> added <SEP> TEAL <SEP> added <SEP> Analysis <SEP> from <SEP> butyl
 <tb> Mv <SEP> INOPO
 <tb> 1 <SEP> nothing <SEP> nothing <SEP> 830 <SEP> 000 <SEP> 7, <SEP> 9 <SEP>
 <tb> 2 <SEP> 25.1 <SEP> ppm <SEP> nothing <SEP> 650 <SEP> 000 <SEP> 8.3
 <tb> 3 <SEP> nothing <SEP> 65.0 <SEP> ppm <SEP> 850 <SEP> 000 <SEP> 7, <SEP> 8
 <tb> 4 <SEP> 25.1 <SEP> ppm <SEP> 65.0 <SEP> ppm <SEP> 817 <SEP> 000 <SEP> 7, <SEP> 6 <SEP>
 <tb> 5 <SEP> nothing <SEP> nothing <SEP> 800 <SEP> 000 <SEP> 8,

    <SEP> 0 <SEP>
 <tb>
 The results show that t-butanol constitutes
 EMI17.3
 e is a potent molecular weight regressant in the absence of TEAL, but has little effect in a buffered system containing TEAL.



   Examples 1 to 4 show that when a buffering agent such as TEAL is used, at the appropriate concentrations relative to the catalyst and the poisons, and that it is suitably added, it is capable of preventing all classes of oxygenated bases to adversely affect the polymerization of butyl. In these examples, TEAL was added in a molar excess relative to the poison, but in an amount of less than 1 mole per mole of AIC13 type catalyst present. TEAL was added to the cold feed mixture at -960C and allowed to form a complex with the poison before adding the catalyst to initiate polymerization. Only a short residence time (several minutes) was tolerated between the formation of the complex and the initiation of the polymerization.



  Example 5
This example is given to demonstrate that the buffering agent is not effective against regression agents

  <Desc / Clms Page number 18>

 molecular weight, unless present in a molar excess over the amount of the polymerization poison present in the system.
 EMI18.1
 
 <tb>
 <tb>



  No. <SEP> test <SEP> MeOH <SEP> added <SEP> TEAL <SEP> added <SEP> Moles <SEP> TEAL / Analysis <SEP> from
 <tb> moles <SEP> MeOH <SEP> butyl
 <tb> Mv <SEP> INOPO
 <tb> 1 <SEP> nothing <SEP> nothing-848 <SEP> 500 <SEP> 7, <SEP> 8 <SEP>
 <tb> 2 <SEP> 12, <SEP> 6 <SEP> ppm <SEP> nothing-469 <SEP> 400 <SEP> 7, <SEP> 6 <SEP>
 <tb> 3 <SEP> 12, <SEP> 6 <SEP> ppm <SEP> 8, <SEP> 2 <SEP> ppm <SEP> 0, <SEP> 18 <SEP> 381 <SEP> 700 <SEP> 7, <SEP> 3 <SEP>
 <tb> 4 <SEP> 12, <SEP> 6 <SEP> ppm <SEP> 16, <SEP> 5 <SEP> ppm <SEP> 0, <SEP> 37 <SEP> 442 <SEP> 000 <SEP> 7, <SEP> 6 <SEP>
 <tb> 5 <SEP> 12 <SEP> 6 <SEP> ppm <SEP> 41, <SEP> 0 <SEP> ppm <SEP> 0, <SEP> 87 <SEP> 863 <SEP> 600 <SEP> 7, <SEP> 3 <SEP>
 <tb> 6 <SEP> 12 <SEP> 6 <SEP> ppm <SEP> 57, <SEP> 4 <SEP> ppm <SEP> 1, <SEP> 28 <SEP> 883 <SEP> 800 <SEP> 7, <SEP> 8 <SEP>
 <tb> 7 <SEP> 12.6 <SEP> ppm <SEP> 121.7 <SEP> ppm <SEP> 2,

    <SEP> 75 <SEP> 924 <SEP> 000 <SEP> 7, <SEP> 7 <SEP>
 <tb> 8 <SEP> nothing <SEP> 123 <SEP> 5 <SEP> ppm-843 <SEP> 500 <SEP> 7, <SEP> 8 <SEP>
 <tb> 9 <SEP> nothing <SEP> nothing-810 <SEP> 000 <SEP> 7, <SEP> 4 <SEP>
 <tb>
 The above data shows that TEAL is ineffective
 EMI18.2
 effective in preventing regression of the molecular weight caused by methanol, unless about as many moles of TEAL are present as moles of methanol. The excess of TEAL is not detrimental provided (as shown in Example 7 later) that its molar ratio vis-à-vis Aid is not too high. TEAL is apparently effective in a molar proportion of approximately 1/1 relative to the polymerization poison.



  Example 6
The data from these experiments show that the buffering or complexing agent, in this case TEAL, is not effective if the residence or preservation time before the initiation of the polymerization in the polymerization reactor is too long. , or if the length of stay takes place at too high a temperature.

  <Desc / Clms Page number 19>

 
 EMI19.1
 
 <tb>
 <tb>



  No. <SEP> Me <SEP> OH <SEP> TEAL <SEP> Duration <SEP> from <SEP> con-Mv <SEP> INOPO
 <tb> test <SEP> added <SEP> added <SEP> servation <SEP> to
 <tb> - <SEP> 70oC <SEP>
 <tb> 1 <SEP> nothing <SEP> nothing <SEP> nothing <SEP> 877 <SEP> 000 <SEP> 7, <SEP> 8 <SEP>
 <tb> 2 <SEP> 12.5 <SEP> ppm <SEP> nothing <SEP> nothing <SEP> 576 <SEP> 000 <SEP> 8.4
 <tb> 3 <SEP> 12.5 <SEP> ppm <SEP> nothing <SEP> 3 <SEP> 1/2 <SEP> h <SEP> 612 <SEP> 000 <SEP> 8.7
 <tb> 4 <SEP> 12.5 <SEP> ppm <SEP> 58 <SEP> ppm <SEP> nothing <SEP> 864 <SEP> 000 <SEP> 9, <SEP> 0 <SEP>
 <tb> 5 <SEP> 12, <SEP> 5 <SEP> ppm <SEP> 58 <SEP> ppm <SEP> 3 <SEP> 1/2 <SEP> h <SEP> 414 <SEP> 000 <SEP> 8,

    <SEP> 4
 <tb>
 
These data show that methanol constitutes a powerful agent for regressing molecular weight in the absence of TEAL and that the conservation of the feedstock in the mere presence of methanol has no additional effect. Data from Test No. 4 show that methanol has no adverse effects in the buffered system containing TEAL, but data from Test 5 shows that TEAL completely loses its buffering ability when the filler or feed containing methanol and TEAL is kept for 3, 5 hours at -70 ° C. before the addition of the catalyst to initiate the polymerization.
 EMI19.2
 
 <tb>
 <tb>



  No. <SEP> Me <SEP> OH <SEP> TEAL <SEP> Duration <SEP> from <SEP> con-Mv <SEP> INOPO <SEP>
 <tb> test <SEP> added <SEP> added <SEP> servation
 <tb> 6 <SEP> nothing <SEP> nothing <SEP> nothing <SEP> 803 <SEP> 000 <SEP> 8, <SEP> 1 <SEP>
 <tb> 7 <SEP> 12.7 <SEP> ppm <SEP> nothing <SEP> nothing <SEP> 555 <SEP> 000 <SEP> 8, <SEP> 0 <SEP>
 <tb> 8 <SEP> 12.7 <SEP> ppm <SEP> 58 <SEP> ppm <SEP> nothing <SEP> 925 <SEP> 000 <SEP> 7, <SEP> 8 <SEP>
 <tb> 9 <SEP> 12, <SEP> 7 <SEP> ppm <SEP> 58 <SEP> ppm <SEP> 4, <SEP> 5 <SEP> h <SEP> to <SEP> 200 <SEP> c <SEP> 459 <SEP> 000 <SEP> 8, <SEP> 1 <SEP>
 <tb> 10 <SEP> 12, <SEP> 7 <SEP> ppm <SEP> 58 <SEP> ppm <SEP> 4 <SEP> h <SEP> to <SEP> -70oC <SEP> 395 <SEP> 000 <SEP> 7, <SEP> 8
 <tb> 11 <SEP> 12.7 <SEP> ppm <SEP> 58 <SEP> ppm <SEP> -1h-950C <SEP> 361 <SEP> 000 <SEP> 8,

    <SEP> 5 <SEP>
 <tb>
 
These data again show that methanol is a potent molecular weight regressant but that its deleterious effects can be completely avoided in the buffered system containing TEAL. However, the molecular weight is severely reduced if the buffered system is kept at 20oC, -70oC or even -950C before the addition of the catalyst to cause polymerization. These data show that TEAL forms an effective buffered system only when added to the load or cold feed immediately prior to initiation of polymerization.

  <Desc / Clms Page number 20>

 
 EMI20.1
 
 <tb>
 <tb>



  No. <SEP> Acetone <SEP> TEAL <SEP> Duration <SEP> from <SEP> con- <SEP> J1v <SEP> l <SEP> NOPO <SEP>
 <tb> test <SEP> added <SEP> added <SEP> servation
 <tb> 13 <SEP> nothing <SEP> nothing <SEP> nothing <SEP> 700 <SEP> 000 <SEP> 7, <SEP> 8 <SEP>
 <tb> 14 <SEP> 24.5 <SEP> ppm <SEP> nothing <SEP> nothing <SEP> 334 <SEP> 000 <SEP> 8, <SEP> 3
 <tb> 15 <SEP> nothing <SEP> 81.3 <SEP> ppm <SEP> nothing <SEP> 836 <SEP> 000 <SEP> 7.8
 <tb> 16 <SEP> 24.5 <SEP> ppm <SEP> 81.3 <SEP> ppm <SEP> nothing <SEP> 756 <SEP> 000 <SEP> 7, <SEP> 8 <SEP>
 <tb> 17 <SEP> 24.5 <SEP> ppm <SEP> 81.3 <SEP> ppm <SEP> 1 <SEP> h <SEP> to <SEP> -1000C <SEP> 255 <SEP> 000 <SEP> 8, <SEP> 4
 <tb>
 
These data show that acetone is a potent molecular weight regressant but has no harmful effects in a buffered system containing TEAL.

   However, the molecular weight of the buffered system is significantly reduced when the mixture or feedstock containing acetone plus TEAL is stored for 1 hour at -1000C before polymerization.
 EMI20.2
 
 <tb>
 <tb>



  No. <SEP> Acetone <SEP> TEAL <SEP> Duration <SEP> from <SEP> con-Mv <SEP> INOPO <SEP>
 <tb> test <SEP> added <SEP> added <SEP> servation
 <tb> 18 <SEP> nothing <SEP> nothing <SEP> nothing <SEP> 830 <SEP> 000 <SEP> 7, <SEP> 6 <SEP>
 <tb> 19 <SEP> 24.9 <SEP> ppm <SEP> nothing <SEP> nothing <SEP> 453 <SEP> 000 <SEP> 8, <SEP> 3 <SEP>
 <tb> 20 <SEP> 24.9 <SEP> ppm <SEP> 81.3 <SEP> ppm <SEP> nothing <SEP> 802 <SEP> 000 <SEP> 7, <SEP> 6 <SEP>
 <tb> 21 <SEP> 24.9 <SEP> ppm <SEP> 81.3 <SEP> ppm <SEP> 5 <SEP> h <SEP> to <SEP> 200C <SEP> 673 <SEP> 000 <SEP> 7, <SEP> 5 <SEP>
 <tb> 22 <SEP> 24.9 <SEP> ppm <SEP> 81.3 <SEP> ppm <SEP> 1 <SEP> h <SEP> to <SEP> - <SEP> 990C <SEP> 680 <SEP> 000 <SEP> 7,

    <SEP> 5 <SEP>
 <tb>
 
These data again reveal that acetone is a potent molecular weight regressor but that its deleterious effect is completely eliminated in the buffered system containing TEAL. However, if the buffered system is kept before polymerization, as is the case with tests 21 and 22, TEAL loses efficiency and the molecular weight is reduced.
 EMI20.3
 
 <tb>
 <tb>



  No. <SEP> Poison <SEP> TEAL <SEP> Duration <SEP> from <SEP> con-Mv <SEP> INOPO
 <tb> test <SEP> added * <SEP> added ** <SEP> servation
 <tb> 23 <SEP> 0 <SEP> nothing <SEP> nothing <SEP> 662 <SEP> 000 <SEP> 7, <SEP> 0 <SEP>
 <tb> 24 <SEP> 12 <SEP> ppm <SEP> nothing <SEP> nothing <SEP> 439 <SEP> 000 <SEP> 7, <SEP> 1 <SEP>
 <tb> 25 <SEP> 12 <SEP> ppm <SEP> 1, <SEP> 2 <SEP> nothing <SEP> 640 <SEP> 000 <SEP> 6, <SEP> 8 <SEP>
 <tb> 26 <SEP> 12 <SEP> ppm <SEP> 1, <SEP> 2 <SEP> 1 <SEP> h <SEP> to <SEP> -970C <SEP> 405 <SEP> 000 <SEP> 6, <SEP> 7 <SEP>
 <tb> 27 <SEP> 12 <SEP> ppm <SEP> 1, <SEP> 2 <SEP> nothing *** <SEP> 646 <SEP> 000 <SEP> 7, <SEP> 4 <SEP>
 <tb>
 * The poison consisted of 4 parts per million of methanol, 4 parts per million of acetone and 4 parts per million of dimethyl ether.

  <Desc / Clms Page number 21>

 



     ** TEAL was added at the rate of 1.2 moles per mole of the total poisons added.



   *** No shelf life before polymerization, but residence time of 15 minutes at -950C after initiation and before completion of polymerization.



   These data show that the molecular weight was greatly reduced by adding the mixed poisons to the load or unbuffered feed (test 24), but was not affected in the buffered load (test 25).



  The conservation of the charge or buffered supply prior to the initiation of the polymerization caused TEAL to lose its effectiveness (test No. 26); but tolerating a period of stay in the reactor after the initiation of the polymerization (as in the case of test No. 27), there was no adverse effect on the buffering ability. These data show that TEAL is an effective buffering agent when used appropriately.



   The data from all these experiments show that TEAL must be used appropriately in order to form an effective buffering agent. It is only effective when added to the cold feed or feed immediately before polymerization. It loses efficiency if the load is hot or if it is stored before polymerization, while TEAL is present there.



  Example 7
This example demonstrates that the molar ratio of the buffering agent to the catalyst affects both the molecular weight of the polymer and the efficiency of the catalyst at a level significantly greater than about 1: 1. Here, TEAL and of AlC13.

  <Desc / Clms Page number 22>

 
 EMI22.1
 
 <tb>
 <tb>



  Test <SEP> Report <SEP> molar <SEP> Weight <SEP> molecular <SEP> Efficiency <SEP> relaNo. <SEP> TEAL / AlCl3 <SEP> relative <SEP> with <SEP> TEAL <SEP> tive <SEP> from <SEP> catalyst
 <tb> "opposite <SEP> from <SEP> tee-with <SEP> TEAL <SEP> opposite <SEP> without <SEP> TEAL <SEP> screw <SEP> from <SEP> witness <SEP> without
 <tb> TEAL
 <tb> 1 <SEP> 0, <SEP> 16 <SEP> 1, <SEP> 04 <SEP> 1, <SEP> 0 <SEP>
 <tb> 2 <SEP> 0, <SEP> 20 <SEP> 1, <SEP> 11 <SEP> 0, <SEP> 9 <SEP>
 <tb> 3 <SEP> 0, <SEP> 42 <SEP> 1, <SEP> 01 <SEP> 0, <SEP> 8 <SEP>
 <tb> 4 <SEP> 0, <SEP> 62 <SEP> 1, <SEP> 08 <SEP> 0, <SEP> 8 <SEP>
 <tb> 5 <SEP> 1, <SEP> 05 <SEP> 1, <SEP> 13 <SEP> 0, <SEP> 7 <SEP>
 <tb> 6 <SEP> 2.01 <SEP> 0, <SEP> 09 <SEP> 0.15
 <tb>
 
The data show that adding TEAL to the feed or pure feed (as free of oxygen impurities as possible)

   has only a moderate beneficial effect on the molecular weight and a moderate negative effect on the efficiency of the catalyst until a quantity significantly greater than one mole of TEAL per mole of Aid is added, ratio after which the molecular weight and the efficiency of the catalyst drop rapidly. In this example, a 5% molar excess had not yet given a reduced molecular weight, but caused a 30% reduction in the efficiency of the catalyst. At a TEAL / AICI molar ratio of 2/1, the molecular weight is 10% lower than the molecular weight of the control and the efficiency of the catalyst has been reduced almost by a factor of six.

   The operating field on which TEAL is effective as a buffer is defined by the quantity of poisons present and by the quantity of AlCl-type catalyst used. Buffer becomes effective at somewhat lower level when the amount added on a molar basis just exceeds the total amount present with poisons and ceases to be effective at a somewhat higher level when the amount added on a molar basis
 EMI22.2
 e significantly exceeds the amount of catalyst of the AlC13 xce 3 type used.



  Example 8
This example is incorporated into this memo in the

  <Desc / Clms Page number 23>

 aim of establishing a comparison and of demonstrating the critical nature of the buffering agents used for the purposes of implementing the method according to the invention. In this example, it was found that tri-isobutyl aluminum (TIBAL) was ineffective as a buffering agent. The poisons added were, in the latter case, t-butanol (TBOH) and methanol.
 EMI23.1
 
 <tb>
 <tb>



  Test <SEP> TBOH <SEP> added <SEP> TIBAL <SEP> added <SEP> Report
 <tb> No. <SEP> moles <SEP> Mv <SEP> INOPO
 <tb> TIBAL /
 <tb> moles
 <tb> TBOH
 <tb> 1 <SEP> nothing <SEP> nothing-487 <SEP> 000 <SEP> 8, <SEP> 3 <SEP>
 <tb> 2 <SEP> 26 <SEP> ppm <SEP> nothing-249 <SEP> 000 <SEP> 8, <SEP> 4 <SEP>
 <tb> 3 <SEP> 52 <SEP> ppm <SEP> nothing-226 <SEP> 000 <SEP> 8, <SEP> 4 <SEP>
 <tb> 4 <SEP> 26 <SEP> ppm <SEP> 110 <SEP> ppm <SEP> 1, <SEP> 6 <SEP> 240 <SEP> 000 <SEP> 8, <SEP> 7 <SEP>
 <tb> 5 <SEP> 52 <SEP> ppm <SEP> 220 <SEP> ppm <SEP> 1, <SEP> 6 <SEP> 244 <SEP> 000 <SEP> 9, <SEP> 0 <SEP>
 <tb>
 These data show that t-butanol causes
 EMI23.2
 he significant regression in molecular weight with or without TIBAL.



   The results of a series of tests carried out with methanol as poison and TIBAL evaluated as a buffering agent are collated below:
 EMI23.3
 
 <tb>
 <tb> Trial <SEP> MeOH <SEP> TIBAL <SEP> Report <SEP> moles
 <tb> No. <SEP> added <SEP> added <SEP> TIBAL / moles <SEP> Mv <SEP> INOPO
 <tb> Me <SEP> OH <SEP>
 <tb> 6 <SEP> nothing <SEP> nothing-908 <SEP> 000 <SEP> 7, <SEP> 9 <SEP>
 <tb> 7 <SEP> nothing <SEP> 111 <SEP> ppm-619 <SEP> 000 <SEP> S, <SEP> 4 <SEP>
 <tb> 8 <SEP> 9 <SEP> ppm <SEP> nothing-522 <SEP> 000 <SEP> 8, <SEP> 2 <SEP>
 <tb> 9 <SEP> 9 <SEP> ppm <SEP> 111 <SEP> ppm <SEP> 1, <SEP> 0 <SEP> 547 <SEP> 000 <SEP> S, <SEP> 3 <SEP>
 <tb>
 
Methanol causes a significant regression in molecular weight whether or not TIBAL is present and, in fact, the data from Trial 2 reveal that the addition of TIBAL, by itself,

   a regression in molecular weight. The effect of TIBAL alone is also very different from the effect of TEAL alone, as shown by the data in Example 7. TEAL alone tends to increase molecular weight, while TIBAL alone reduces it.

  <Desc / Clms Page number 24>

 



  Example 9
This example is also incorporated into the present specification for the purpose of establishing a comparison and further demonstrates the critical nature of the buffering agents used for the purposes of implementing the method according to the invention. In this example, it was found that diethyl aluminum chloride (DEAC) was ineffective as a buffering agent, despite its similarity to the buffering agents used in accordance with the present invention. TBOH represents t-butanol; DME represents dimethyl ether.
 EMI24.1
 
 <tb>
 <tb>



  Test <SEP> Poison <SEP> (base) <SEP> Agent <SEP> Report <SEP> moles <SEP>
 <tb> No. <SEP> buffer <SEP> DEAC / mole
 <tb> base
 <tb> 1 <SEP> nothing <SEP> nothing <SEP> Trial <SEP> witness <SEP> 836 <SEP> 000
 <tb> 2 <SEP> nothing <SEP> 82 <SEP> ppm <SEP> Buffer <SEP> onlyDEAC <SEP> ment <SEP> 944 <SEP> 000
 <tb> 3 <SEP> 25 <SEP> ppm <SEP> TBOH <SEP> nothing <SEP> Poison <SEP> only <SEP> 481 <SEP> 000
 <tb> 4 <SEP> 25 <SEP> ppm <SEP> TBOH <SEP> DEAC <SEP> 1.5 <SEP> mole / mole <SEP> 436 <SEP> 000
 <tb> 5 <SEP> 11 <SEP> ppm <SEP> DME <SEP> nothing <SEP> Poison <SEP> alone-593 <SEP> 000
 <tb> ment
 <tb> 6 <SEP> 11 <SEP> ppm <SEP> DME <SEP> DEAC <SEP> 1.4 <SEP> mole / mole <SEP> 339 <SEP> 000
 <tb> 7 <SEP> 25 <SEP> ppm <SEP> acé-rien <SEP> Poison <SEP> alone-334 <SEP> 000
 <tb> tone <SEP> ment
 <tb> 8 <SEP> 25 <SEP> ppm <SEP> acé-DEAC <SEP> 1,

  1 <SEP> mole / mole <SEP> 408 <SEP> 000
 <tb> tone
 <tb>
 
These data prove that DEAC behaves, by itself, in a similar way to TEAL, in that it exerts a moderate beneficial effect on the molecular weight of the polymer, but that DEAC is completely ineffective as of buffering agent with various oxygen bases. Acetone, dimethyl ether and t-butanol all greatly reduce the molecular weight of butyl rubber, whether or not DEAC is present as a buffering agent. Therefore, DEAC, such as TIBAL, is not suitable as a buffering agent during the polymerization of butyl rubber.

  <Desc / Clms Page number 25>

 



  Example 10
This example proves the usefulness of trimethyl aluminum (TMAL) as a buffering agent, in accordance with the present invention.
 EMI25.1
 
 <tb>
 <tb>



  Test <SEP> Poison <SEP> added <SEP> TMAL <SEP> added <SEP> Report
 <tb> No. <SEP> mole <SEP> TMAL / Ev <SEP> INOPO
 <tb> mole <SEP> Poison
 <tb> 1 <SEP> nothing <SEP> nothing <SEP> Witness <SEP> 891 <SEP> 000 <SEP> 8.1
 <tb> 2 <SEP> nothing <SEP> 41.6 <SEP> ppm <SEP> TMAL <SEP> alone-969 <SEP> 000 <SEP> 7.8
 <tb> ment
 <tb> 3 <SEP> 12.8 <SEP> ppm <SEP> MeOH <SEP> nothing <SEP> MeOH <SEP> alone-763 <SEP> 000 <SEP> 8, <SEP> 1 <SEP>
 <tb> ment
 <tb> 4 <SEP> 12.8 <SEP> ppm <SEP> MeOH <SEP> 58 <SEP> ppm <SEP> 2, <SEP> 03 <SEP> 967 <SEP> 000 <SEP> 7, <SEP> 7 <SEP>
 <tb> 5 <SEP> 24.9 <SEP> ppm <SEP> Acé-rien <SEP> Acetone <SEP> 509 <SEP> 000 <SEP> 7, <SEP> 6 <SEP>
 <tb> tone <SEP> only
 <tb> 6 <SEP> 24.9 <SEP> ppm <SEP> Acé-56 <SEP> ppm <SEP> 1, <SEP> 84 <SEP> 790 <SEP> 000 <SEP> 7,

  4
 <tb> tone
 <tb>
 
These data show that methanol or acetone significantly reduces the molecular weight of the poly-
 EMI25.2
 e mother when added to the control polymerization, but the reduction in molecular weight is strongly avoided when these same poisons are added to the feed or buffered feed containing TMAL. TMAL is an effective buffering agent when added to cold butyl feed or feed immediately before polymerization.



   Another series of discontinuous polymerizations similar to those of Example 1 was carried out, with dimethyl ether as poison and TMAL as buffering agent. Some of the buffered feeds or charges were also kept before starting the polymerization, as in the case of Example 6, in order to determine whether the TMAL loses efficiency if the charges which contain it are kept before the polymerization.

  <Desc / Clms Page number 26>

 
 EMI26.1
 
 <tb>
 <tb>



  Test <SEP> DME <SEP> TMAL <SEP> Report <SEP> Duration <SEP> from
 <tb> No. <SEP> added <SEP> added <SEP> mole <SEP> store- <SEP> Mv <SEP> INOPO
 <tb> TMAL / vation
 <tb> mole
 <tb> DME
 <tb> 7 <SEP> nothing <SEP> nothing <SEP> Witness <SEP> nothing <SEP> 589 <SEP> 000 <SEP> 8, <SEP> 2 <SEP>
 <tb> 8 <SEP> 34, <SEP> 5 <SEP> ppm <SEP> nothing <SEP> DME <SEP> only-nothing <SEP> 315 <SEP> 000 <SEP> 7, <SEP> 9 <SEP>
 <tb> also
 <tb> 9 <SEP> 34.5 <SEP> ppm <SEP> 78.7 <SEP> ppm <SEP> 1.45 <SEP> nothing <SEP> 621 <SEP> 000 <SEP> 7, <SEP> 9 <SEP>
 <tb> 10 <SEP> 34.5 <SEP> ppm <SEP> 78.7 <SEP> ppm <SEP> 1.45 <SEP> 4 <SEP> h <SEP> to <SEP> 424 <SEP> 000 <SEP> 8.3
 <tb> - <SEP> 780C <SEP>
 <tb>
 
These data show that the addition of dimethyl ether to the control polymerization greatly reduces the molecular weight of the polymer,

   but that the reduction in molecular weight is prevented when dimethyl ether is added to the buffered charge containing TMAL. However, if the buffered charge is kept for long periods before polymerization, as in the case of test 8, the TMAL loses its effectiveness as a buffering agent and is no longer able to prevent dimethyl ether to reduce the molecular weight of butyl rubber. These data show that TMAL is an effective buffering agent for the polymerization of butyl rubber, but that, similarly to TEAL, it must be used appropriately to maintain its effectiveness.



  Example 11
This example demonstrates the advantage of diisobutyl aluminum hydride (DIBAL-H) as a buffering agent used in accordance with the present invention.

  <Desc / Clms Page number 27>

 
 EMI27.1
 
 <tb>
 <tb>



  Test <SEP> Poison <SEP> added <SEP> Agent <SEP> buffer <SEP> Report
 <tb> No. <SEP> added <SEP> mole <SEP> tam- <SEP> Mv <SEP> INOPO
 <tb> pon / mole
 <tb> poison
 <tb> 1 <SEP> nothing <SEP> nothing <SEP> Witness <SEP> 635 <SEP> 000 <SEP> 8, <SEP> 6 <SEP>
 <tb> 2 <SEP> nothing <SEP> 87.4 <SEP> ppm <SEP> DIBAL <SEP> H
 <tb> DIBAL <SEP> H <SEP> only <SEP> 753 <SEP> 000 <SEP> 8, <SEP> 6 <SEP>
 <tb> 3 <SEP> 24.2 <SEP> ppm <SEP> nothing <SEP> Acetone
 <tb> Acetone <SEP> only <SEP> 424 <SEP> 000 <SEP> 8.2
 <tb> 4 <SEP> 24.2 <SEP> ppm <SEP> 87.4 <SEP> ppm <SEP> 1, <SEP> 48
 <tb> Acetone <SEP> DIBAL <SEP> H <SEP> 671 <SEP> 000 <SEP> 8, <SEP> 6 <SEP>
 <tb> 5 <SEP> 24.2 <SEP> ppm <SEP> 63.4 <SEP> ppm <SEP> 1, <SEP> 33 <SEP> 668 <SEP> 000 <SEP> 7, <SEP> 8 <SEP>
 <tb> Acetone <SEP> TEAL
 <tb> 6 <SEP> 12.3 <SEP> ppm <SEP> nothing <SEP> Methanol
 <tb> Methanol <SEP> alone-487 <SEP> 000 <SEP> 8,

    <SEP> 5 <SEP>
 <tb> ment
 <tb> 7 <SEP> 12.3 <SEP> ppm <SEP> 87.4 <SEP> ppm <SEP> 1, <SEP> 60 <SEP> 860 <SEP> 000 <SEP> 8, <SEP> 1 <SEP>
 <tb> Methanol <SEP> DIBAL <SEP> H
 <tb>
 
These data show that methanol or acetone greatly reduces the molecular weight of butyl rubber when added to the control polymerization, but that reduction in molecular weight is prevented when these same poisons are added to a feed or feed. buffered containing a molar excess of DIBAL H or TEAL. DIBAL H in trial 4 is as effective in preventing the molecular weight loss caused by acetone as TEAL is in trial 5. The data also show that DIBAL H alone (trial 2) tends to compared to the control, to increase the molecular weight of the butyl rubber rather than reduce it.

   Both in terms of buffering efficiency and effect on molecular weight, DIBAL H behaves much more like TEAL than tri-isobutyl aluminum.
 EMI27.2
 
 <tb>
 <tb>



  Test <SEP> t-Butanol <SEP> DIBAL <SEP> H <SEP> Report <SEP> moles
 <tb> No. <SEP> added <SEP> added <SEP> DIBAL <SEP> H / moles <SEP> INOPO
 <tb> t-Butanol
 <tb> 8 <SEP> nothing <SEP> nothing <SEP> Witness <SEP> 745 <SEP> 000 <SEP> 8, <SEP> 5 <SEP>
 <tb> 9 <SEP> 23 <SEP> ppm <SEP> nothing <SEP> t-butanol <SEP> seu-237 <SEP> 000 <SEP> 9, <SEP> 0 <SEP>
 <tb> also
 <tb> 10 <SEP> 23 <SEP> ppm <SEP> 66.2 <SEP> ppm <SEP> 1, <SEP> 50 <SEP> 755 <SEP> 000 <SEP> 8, <SEP> 1 <SEP>
 <tb>
 

  <Desc / Clms Page number 28>

 
These data show that t-butanol significantly reduces the molecular weight when it is added to the control, but that it has no effect when it is added to the load or buffered diet containing an excess. DIBAL-H molar.

   DIBAL-H is indicated to be an effective buffering agent to prevent the deleterious effects of t-butanol on the polymerization of butyl rubber.
 EMI28.1
 
 <tb>
 <tb>



  Test <SEP> Ether <SEP> dimethy-DIBAL-H <SEP> Report <SEP> moles <SEP> Mv <SEP> INOPO <SEP>
 <tb> No. <SEP> lique <SEP> added <SEP> added <SEP> DIBAL-H / moles
 <tb> ether
 <tb> 11 <SEP> nothing <SEP> nothing <SEP> Witness <SEP> 589 <SEP> 000 <SEP> 8, <SEP> 2 <SEP>
 <tb> 12 <SEP> 34.5 <SEP> ppm <SEP> nothing <SEP> Ether <SEP> seu-315 <SEP> 000 <SEP> 7, <SEP> 9 <SEP>
 <tb> also
 <tb> 13 <SEP> 34, <SEP> 5 <SEP> ppm <SEP> 15.2 <SEP> ppm <SEP> 1, <SEP> 43 <SEP> 678 <SEP> 000 <SEP> 7, <SEP> 1 <SEP>
 <tb>
 
These data show that DIBAL-H is an effective buffering agent to prevent the deleterious effects of dimethyl ether on the polymerization of butyl rubber.



   All of these data show that DIBAL-H, like TEAL and TMAL, is an effective buffering agent for the polymerization of butyl rubber when used appropriately. These buffering agents counteract or prevent the deleterious effects that "poisons" have on the polymerization of butyl rubber. Their use results in the implementation of an improved polymerization process.



  Example 12
In order to confirm the advantages of the present invention under real industrial conditions, a series of tests were carried out in a large-scale butyl rubber reactor, to show that the harmful effects of traces of poisons and / or activators in the filler or feed for butyl rubber can be combated by the appropriate use of complexing agents or buffers. These tests or trials were carried out

  <Desc / Clms Page number 29>

 using a conventional large-scale butyl rubber reactor, which had been provided with auxiliary equipment to allow the injection of controlled and measured quantities of poisons, activators and buffering agents into the charge or reactor supply. The reactor was of the conventional draft tubular model.

   The contents of the reactor were circulated by a propeller pump with bottom penetration, centered in the draft tube. The reactor was cooled by circulating liquid ethylene through the liners where it vaporized to provide refrigeration. The reactor temperature was kept at the lowest possible value allowed by the installation and the reactor was warmed up slowly during a test as it became fouled.



  The rate of reheating is a function of the rate of fouling. All the tests or tests were carried out at a constant feed rate, with a residence time of approximately 40 minutes. The reactor effluent overflowed into a flash tank to which steam and hot water were added to recover the butyl rubber as a suspension in water. The single mothers who did not enter a reaction were flashed at the head for recycling purposes.



   The trials or tests were carried out by establishing constant state conditions and then starting the continuous injection of the desired buffering agent and / or activator / poison at a regulated and measured flow rate. After establishing a new constant "test" state, the effects of the injected agents were determined by comparing the constant state conditions of the reactor before, during and after the test injection. The constant monomer conversion tests or tests have usually been carried out by adjusting the flow rate of the catalyst to correct the effect of the agent injected on the activity of the catalyst, but all the others have been maintained.

  <Desc / Clms Page number 30>

 parameters as constant as possible during a series of tests, so that the effects of the agent injected can be clearly established.

   The control reactors were then operated simultaneously with the test reactor, so as to be able to observe the disturbances caused by uncontrolled variations occurring in the installation and not to erroneously attribute them to the injected agent.



   The charge or feed cooling accessories included two stages of ethylene-cooled heat exchangers. The accessories for the injection of the agents were constructed so that the poison or the activator was injected into the charge or feed of the reactor at the inlet of the first refrigerant of the ethylene charge, while the buffering agent was injected downstream of this point, at the inlet of the second refrigerant of the ethylene charge. This was done in order to comply with conditions that studies in laboratory dishes had found to be necessary for effective buffering.

   In this way, the buffering agent was injected into the cold "poisoned" charge with a contact time of only a few seconds before entering the reactor where the polymerization was carried out continuously.



   The data from a series of tests which show the harmful effects of the injection of methanol into the reactor charge and then the annihilation of these effects by the injection of TEAL downstream of the methanol, are summarized below. The feed rate of the reactor was 6655 kg / hour of a feed or feed containing 31.5% by weight of isobutylene and 0.82% by weight of isoprene in methyl chloride. During the test period, methanol was injected into the charge at a rate of 0.129 kg / h = 4.03 moles / h = 19 ppm by weight relative to the charge or

  <Desc / Clms Page number 31>

 food. During the TEAL injection period, the latter was injected downstream of methanol at a rate of 0.854 kg / h = 7.5 moles / h = 128 ppm by weight relative to the feed.

   The molar ratio of TEAL to methanol during the test was therefore 1.86. The data from the various constant state periods of the test series are summarized below. The reactor index is defined as the Mooney viscosity of the butyl rubber produced, divided by the isobutylene content of the liquid phase of the reactor.
 EMI31.1
 
 <tb>
 <tb>



  Results <SEP> summaries-Methanol <SEP> followed <SEP> from <SEP> the <SEP> series <SEP> of tests
 <tb> at <SEP> TEAL
 <tb> Before <SEP> test <SEP> + MeOH <SEP> + <SEP> MeOH <SEP> After
 <tb> ô <SEP> TEAL <SEP> test
 <tb> Viscosity <SEP> Mooney <SEP> from
 <tb> rubber <SEP> from <SEP> butyl <SEP> 60 <SEP> 49 <SEP> 60 <SEP> 60
 <tb> Hint <SEP> from <SEP> reactor <SEP> 11, <SEP> 7 <SEP> 9, <SEP> 8 <SEP> 10, <SEP> 7 <SEP> 10, <SEP> 5
 <tb> Isobutylene <SEP> no <SEP> entered
 <tb> in <SEP> reaction, <SEP>% <SEP> 5, <SEP> 1 <SEP> 5, <SEP> 0 <SEP> 5, <SEP> 6 <SEP> 5, <SEP> 7 <SEP>
 <tb> Conversion <SEP> from <SEP> isobutylene, <SEP>% <SEP> 87, <SEP> 3 <SEP> 87, <SEP> 3 <SEP> 86, <SEP> 0 <SEP> 85, <SEP> 8
 <tb> Debit <SEP> of A1C13'kg / h, <SEP> 1, <SEP> 374 <SEP> 1, <SEP> 642 <SEP> 1, <SEP> 79 <SEP> 1, <SEP> 25 <SEP>
 <tb> moles / h <SEP> 10, <SEP> 3 <SEP> 12, <SEP> 3 <SEP> 13,

    <SEP> 4 <SEP> 9, <SEP> 36 <SEP>
 <tb> Efficiency Help <SEP>, <SEP> p / p <SEP> 1330 <SEP> 1115 <SEP> 1003 <SEP> 1439
 <tb> Speed <SEP> from <SEP> warming,
 <tb> OC / h <SEP> 0, <SEP> 12 <SEP> 0, <SEP> 085 <SEP> 0, <SEP> 006 <SEP> 0, <SEP> 14 <SEP>
 <tb>
 
In this series of tests, the reactor was brought into constant state operation and the operating conditions were measured and recorded; then the injection of methanol was started and the flow rate of the catalyst was adjusted in an attempt to keep the conversion of isobutylene approximately constant. The reactor was balanced to a new constant state which was subjected to measurement and recording; then we started injecting TEAL downstream of methanol.

   We have adjusted again

  <Desc / Clms Page number 32>

 the catalyst flow rate to keep the conversion about constant and the reactor was balanced to a third constant state which was again subjected to measurement and recording; finally, the injections of both methanol and TEAL were stopped and the catalyst flow rate was again adjusted to keep the conversion constant and the reactor was balanced to a fourth constant state.



  The first and fourth constant states, both without intentional injection of materials into the supply or load, represent the basic case to which the test periods can be compared. Although the initial and final constant states represent the basic state without injection into the supply or load, they were not identical because the reactor had been in service for a long period by the time the fourth constant state was achieved. In the meantime, he had suffered considerable fouling and had been warmed by several degrees Celsius. Since it takes at least six hours for a reactor to reach a new constant state after making a modification, the reactor had been in production for at least 24 hours by the time the fourth constant state was reached .

   In general, when a reactor becomes clogged and heated, we can expect certain trends:
1.) The efficiency of the catalyst tends to increase slightly (note that the initial efficiency of the catalyst was 1330 and the final efficiency of this catalyst was 1440).



   2.) The heating speed tends to increase in an always accelerated way (note the initial heating speed of 0, 120C per hour and the final heating speed of 0.140C per hour).



   3.) The index of the reactor, which is simply the ratio of the Mooney viscosity to the unreacted isobutylene, tends to decrease slightly (note the initial index of

  <Desc / Clms Page number 33>

 11.7 and the final index of 10.5). The reactor index is a measure of the performance or behavior of a reaction system which is expressed in the absence of poisoning effects, a high index being preferred.



   It is important to be aware of these trends as the reactor operates to interpret the data obtained.



   A comparison of the period preceding the tests or tests to the period during the injection of methanol shows that methanol greatly reduces the Mooney viscosity (a measure of the molecular weight of the polymer) and the reactor index, as also the activity of the catalyst. These changes are undesirable and, if they occur as a result of stochastic fluctuations in the level of methanol in the feed or feed, would make it very difficult to adjust the reactor and produce butyl rubber to specification. The data from the simultaneous injection of methanol and TEAL show that the injection of TEAL counteracted the detrimental effect of methanol on the Mooney viscosity and the reactor index.

   A comparison of this constant state with the final constant state after stopping the injection of the two aforementioned agents shows that the TEAL completely prevented the methanol from reducing the Mooney viscosity or the reactor index. Obviously, the injection of methanol seriously affected the reaction mass but had little effect on the buffered reaction mass containing TEAL.



   TEAL does not counteract the detrimental effect of methanol on the efficiency of the catalyst because, as will be shown later, TEAL itself reduces the efficiency of the catalyst, but this is not a significant practical problem. It is even apparent that the introduction of methanol and TEAL exerts a favorable effect on the reduction of the rate of heating of the reactor, which is

  <Desc / Clms Page number 34>

 extremely desirable. This favorable effect of TEAL is further demonstrated in later examples.



   These data thus show that TEAL constitutes an effective buffering agent under conditions of production of butyl rubber on a large scale and that it is capable of counteracting the harmful effects of methanol on the molecular weight of the polymer and the index of the reactor. In addition, it can be seen that TEAL exerts a beneficial effect on the rate of heating of the reactor.



  Example 13
Another series of tests was undertaken in a similar manner to that described in Example 12, in order to confirm the effectiveness of TEAL as a buffering agent against the harmful effects of methanol in a reactor. polymerization of butyl rubber. Also in this series of tests, TEAL was injected into the reactor first and methanol was then injected, to assess the effects of methanol in the buffered reactor containing TEAL. The injection points were the same as those described in Example 12, the TEAL being injected into the feed or cold feed downstream of the methanol and immediately before entering the reactor.

   For this series of tests, the feed rate in the reactor was 6655 kg / h of a feed or feed containing 32.4% by weight of isobutylene and 0.84% by weight of isoprene in chloride methyl. As in Example 12, TEAL was injected into the feed or feed at a rate of 0.854 kg / h and methanol at a rate of 0.129 kg / h during the injection periods. The TEAL / methanol molar ratio was also 1.86 here.

   The data from the various constant-state parts of this series of tests are collated below:

  <Desc / Clms Page number 35>

 Summary results-Test series with TEAL followed by methanol
 EMI35.1
 
 <tb>
 <tb> Before <SEP> test <SEP> + <SEP> TEAL <SEP> + <SEP> TEAL <SEP> After
 <tb> 6 <SEP> MeOH <SEP> test
 <tb> Viscosity <SEP> Mooney <SEP> 60 <SEP> 62 <SEP> 59 <SEP> 58
 <tb> Hint <SEP> from <SEP> reactor <SEP> 10, <SEP> 5 <SEP> 10.9 <SEP> 10, <SEP> 5 <SEP> 10, <SEP> 0 <SEP>
 <tb> Isobutylene <SEP> no <SEP> entered <SEP> in <SEP> reaction, <SEP>% <SEP> 5.7 <SEP> 5, <SEP> 7 <SEP> 5, <SEP> 6 <SEP> 5, <SEP> 8 <SEP>
 <tb> Conversion <SEP> from <SEP> isobutylene, <SEP>% <SEP> 86, <SEP> 4 <SEP> 86, <SEP> 0 <SEP> 86, <SEP> 3 <SEP> 86, <SEP> 1 <SEP>
 <tb> Debit <SEP> d'AlCle, <SEP> kg / h <SEP> 1, <SEP> 13 <SEP> 1, <SEP> 68 <SEP> 1, <SEP> 70 <SEP> 0,

    <SEP> 96 <SEP>
 <tb> moles / h <SEP> 8, <SEP> 44 <SEP> 12, <SEP> 59 <SEP> 12, <SEP> 73 <SEP> 7, <SEP> 18 <SEP>
 <tb> Efficiency <SEP> from <SEP> AlCl3,
 <tb> p / p <SEP> 1655 <SEP> 1103 <SEP> 1095 <SEP> 1930 <SEP>
 <tb> Speed <SEP> from <SEP> warming, "C / h <SEP> 0.14 <SEP> 0, <SEP> 23 <SEP> 0, <SEP> 17 <SEP> 0, <SEP> 68 <SEP>
 <tb>
 
During this series of tests, the reactor was again balanced at four separate constant state conditions, as in the case of Example 12, adjustments of the catalyst flow rate being made after each change to keep the conversion approximately constant. The reactor was first balanced in normal operation, then with TEAL injection, then with TEAL and methanol injection and finally again with injection of the two agents stopped.



   The data show that injecting TEAL alone has a moderate beneficial effect on the Mooney viscosity and the reactor index, as in the case of laboratory tests, and causes a significant (although not significant) drop in catalyst efficiency. . Then, the injection of methanol into the TEAL reactor was started and this injection was practically ineffective. The buffered reactor into which TEAL was injected remained virtually unaffected by methanol.



  This is in sharp contrast to the effect of the injection of

  <Desc / Clms Page number 36>

 methanol in an unbuffered reactor, as in Example 12. The simultaneous elimination of TEAL and methanol remained without appreciable effect on the Mooney viscosity or on the index of the reactor, although the efficiency of the catalyst s 'obviously raised clearly. The heating rate of the reactor rose again strongly even when TEAL and methanol were removed, showing their beneficial effect on this important parameter. These data clearly show that TEAL is an effective buffering agent under large-scale polymerization conditions to prevent methanol from adversely affecting the performance of the reactor.

   Variations in the level of
 EMI36.1
 ethanol from a feed or methanol from in a buffered TEAL-containing reactor does not disturb the reactor in any way, while similar variations in the methanol level of the feed or feed entering a butyl rubber reaction system unbuffered, strongly disturb the reactor and cause the rubber to be produced to be out of specification and cause difficult adjustment of the reactor.



    Example 14
A series of large-scale tests, similar to those described in Examples 12 and 13, were carried out to confirm the effectiveness of TEAL as a buffering agent to counteract the detrimental effects of acetone in a polymerization reactor butyl rubber. In this series of tests, acetone was injected into the balanced reactor to measure its harmful effect. This was followed by a period in which TEAL and acetone were injected simultaneously to determine if TEAL could eliminate the harmful effects of acetone. The reactor feed rate for this series of tests was 6,542 kg / h of a feed containing 32.0% isobutylene and 0.83% isoprene by weight

  <Desc / Clms Page number 37>

 in methyl chloride.

   Acetone was injected at a rate of 0.22 kg / h = 3.77 moles / h = 33 ppm based on the load and TEAL was injected at a rate of 0.854 kg / h = 7.5 moles / h = 130 ppm compared to the load or supply during the injection periods. The TEAL to acetone molar ratio was 1.99.

   The data from the various constant state parts of this series of tests are collated below: Summary results-Series of acetone tests followed by TEAL
 EMI37.1
 
 <tb>
 <tb> Before <SEP> + <SEP> Acetone <SEP> + <SEP> Acetone <SEP> After
 <tb> test <SEP> ô <SEP> TEAL <SEP> test
 <tb> Viscosity <SEP> Mooney <SEP> 68 <SEP> 59 <SEP> 70 <SEP> 64
 <tb> Hint <SEP> from <SEP> reactor <SEP> 10, <SEP> 5 <SEP> 9, <SEP> 4 <SEP> 10, <SEP> 5 <SEP> 10.5
 <tb> Isobutylene <SEP> no <SEP> entered
 <tb> in <SEP> reaction, <SEP>% <SEP> 6, <SEP> 5 <SEP> 6, <SEP> 3 <SEP> 6, <SEP> 7 <SEP> 6, <SEP> 1 <SEP>
 <tb> Conversion <SEP> from <SEP> isobutylene, <SEP>% <SEP> 84.0 <SEP> 84, <SEP> 3 <SEP> 82, <SEP> 7 <SEP> 85, <SEP> 2 <SEP>
 <tb> Debit Help <SEP>, <SEP> kg / h <SEP> 1.14 <SEP> 1, <SEP> 40 <SEP> 1, <SEP> 74 <SEP> 0,

    <SEP> 95 <SEP>
 <tb> moles / h
 <tb> Efficiency <SEP> from <SEP> AlCl. <SEP> p / p <SEP> 1540 <SEP> 1256 <SEP> 990 <SEP> 1870
 <tb> Speed <SEP> from <SEP> warming, "C / h <SEP> 0.085 <SEP> 0, <SEP> 10 <SEP> 0, <SEP> 14 <SEP> 0, <SEP> 27 <SEP>
 <tb>
 
These data show that the injection of acetone into the balanced reactor significantly reduces the Mooney viscosity, the reactor index and the efficiency of the catalyst. A stochastic variation in the level of acetone in the feed or feed introduced into a butyl rubber reactor seriously disrupts the reactor and results in production out of specification. The injection of TEAL downstream of the acetone completely counteracts the harmful effects of acetone on the Mooney viscosity and the reactor index (but not on the effectiveness or efficiency of the catalyst as already explained).

   The simultaneous elimination of TEAL and acetone had no effect on the reactor index (and would not have had an effect on the Mooney viscosity if the conversion of isobutylene had - 37-

  <Desc / Clms Page number 38>

 been kept constant). It is again clear here that TEAL is an effective buffering agent to counteract the deleterious effects of acetone in a butyl rubber reaction system. The introduction of acetone into a buffered reactor containing TEAL would have little effect on the performance of the reactor or on the product obtained.



  Example 15
A series of large-scale tests, similar to those already described, have been carried out to confirm the effectiveness of TEAL as a buffering agent against the harmful effects of diethyl ether in a rubber polymerization reactor. butyl. During this series of tests, TEAL was first injected into the reactor and then diethyl ether was injected to assess the effects of ether in the buffered reactor containing TEAL. The injection points were as previously described, the TEAL being injected into the cold feed or feed downstream of the ether injection point and immediately before penetration into the reactor.

   The feed rate for this series of tests was 6542 kg / h of a feed containing 30.4% isobutylene and 0.79% isoprene by weight in methyl chloride. TEAL was injected into the feed or feed at a rate of 0.69 kg / h = 6.1 moles / h = 105 ppm relative to the feed or feed and diethyl ether was injected at a rate of 0.288 kg / h = 3.89 moles / h = 44 ppm relative to the load during the injection periods.



  The TEAL / ether molar ratio was 1.57. As in the previous tests, the reactor was again balanced at four separate constant state conditions, adjustments to the catalyst flow rate being made after each change to keep the conversion of isobutylene approximately constant. We first balanced the reactor

  <Desc / Clms Page number 39>

 in normal operation, then, however, while TEAL was injected into it, then with simultaneous injection of TEAL and diethyl ether, and finally with injection of the two agents stopped.

   The data from the four constant state parts of this series of tests are collated below: Summary results-TEAL series of tests followed by diethyl ether
 EMI39.1
 
 <tb>
 <tb> Before <SEP> + <SEP> TEAL <SEP> + <SEP> TEAL <SEP> ô <SEP> After
 <tb> test <SEP> ether <SEP> di- <SEP> test <SEP>
 <tb> ethyl
 <tb> Viscosity <SEP> Mooney <SEP> 64 <SEP> 68 <SEP> 64 <SEP> 65
 <tb> Hint <SEP> from <SEP> reactor <SEP> 11, <SEP> 6 <SEP> 11, <SEP> 7 <SEP> 11, <SEP> 2 <SEP> 11, <SEP> 4 <SEP>
 <tb> Isobutylene <SEP> no <SEP> entered
 <tb> in <SEP> reaction, <SEP>% <SEP> 5.5 <SEP> 5.8 <SEP> 5, <SEP> 7 <SEP> 5.7
 <tb> Conversion <SEP> from <SEP> isobutylene, <SEP>% <SEP> 85, <SEP> 5 <SEP> 84, <SEP> 3 <SEP> 84, <SEP> 5 <SEP> 85, <SEP> 1 <SEP>
 <tb> Debit <SEP> of A1C13'kg / h <SEP> 1, <SEP> 20 <SEP> 1, <SEP> 84 <SEP> 1.84 <SEP> 1,

    <SEP> 18 <SEP>
 <tb> moles / h
 <tb> Efficiency <SEP> from <SEP> AlCl3,
 <tb> p / p <SEP> 1410 <SEP> 912 <SEP> 915 <SEP> 1440 <SEP>
 <tb> Speed <SEP> from <SEP> warming, <SEP> oC / h <SEP> 0, <SEP> 09 <SEP> 0, <SEP> 05 <SEP> 0, <SEP> 07 <SEP> 0, <SEP> 13
 <tb>
 
These data show that the introduction of TEAL alone had a very moderate beneficial effect on the Mooney viscosity and the reactor index and caused a substantial drop in the efficiency of the catalyst. Then, the introduction of diethyl ether into the TEAL buffered reactor had practically no effect at all. TEAL very effectively buffered the reactor from the deleterious effects of diethyl ether, so its introduction did not in any way disturb the reactor.

   During a comparative test, the results of which are presented below, the introduction of diethyl ether into a reactor not protected by the buffering action of TEAL greatly reduced the Mooney viscosity and the index of the reactor and

  <Desc / Clms Page number 40>

 resulted in poor quality butyl rubber. The simultaneous removal of TEAL and ether again had no effect on the Mooney viscosity or on the reactor index, thus showing that TEAL prevented the ether from reducing these parameters. The efficiency of the catalyst obviously increased after the removal of the buffering agent and the poison.

   These data again show that TEAL is an effective buffering agent under large-scale polymerization conditions, so as to prevent diethyl ether from adversely affecting reactor performance. The TEAL-containing buffered reactor has been made insensitive to variations in the ether level in the feed or feed and would not be disturbed by the variations in the quality of the natural feed or feed which occur from time to time.



   The data from the comparative test showing the effects of the injection of diethyl ether into a normal unbuffered reactor are presented below.



  During this test, the flow rate of the feed or feed was 6542 kg / h of feed or feed containing 32.5% of isobutylene and 0.84% of isoprene by weight in methyl chloride. Diethyl ether was injected at a rate of 0.25 kg / h = 3.4 moles / h = 38.5 ppm relative to the feed.
 EMI40.1
 
 <tb>
 <tb>



  Results <SEP> summaries-effects <SEP> from <SEP> ether Diethyl <SEP>
 <tb> Before <SEP> the test <SEP> + <SEP> Ether Diethyl <SEP>
 <tb> Viscosity <SEP> Mooney <SEP> 55 <SEP> o
 <tb> Hint <SEP> from <SEP> reactor <SEP> 10 <SEP> 8, <SEP> 5 <SEP>
 <tb> Isobutylene <SEP> no <SEP> entered <SEP> in
 <tb> reaction, <SEP>% <SEP> 5, <SEP> 5 <SEP> 5, <SEP> 4 <SEP>
 <tb> Conversion <SEP> from <SEP> isobutylene, <SEP>% <SEP> 87, <SEP> 1 <SEP> 87, <SEP> 2 <SEP>
 <tb> Debit <SEP> d'AlC13'kg / h <SEP> 1, <SEP> 04 <SEP> 1, <SEP> 30 <SEP>
 <tb> moles / h
 <tb> Efficiency <SEP> from <SEP> AlCl, <SEP> p / p <SEP> 1780 <SEP> 1420
 <tb> Speed <SEP> from <SEP> warming,
 <tb> oC / h <SEP> 0.17 <SEP> 0,

    <SEP> 14 <SEP>
 <tb>
 

  <Desc / Clms Page number 41>

 
The data show that the injection of ether into the normal unprotected reactor caused a significant reduction in Mooney viscosity, reactor index and catalyst efficiency and resulted in the production of out of specification butyl rubber. .



   The results of these installation tests 12 to 15 revealed that TEAL was an effective buffering agent for all classes of oxygenated poisons (alcohols, ketones and ethers). This product effectively prevents these poisons from affecting a butyl rubber reactor, so that stable production can be maintained within specifications, despite fluctuations in the levels of these poisons in the feed or feed.

   Furthermore, these data show that an injection of TEAL into the reactor has the beneficial effect of reducing the rate of heating of the reactor, which has significant economic consequences, because a reduced rate of heating makes it possible to extend the duration. of service and / or of increasing the rate of polymer production without reducing the service length which can be reached to an unacceptably low value.



  Example 16
The purpose of this example was buffering against
 EMI41.1
 the effect of HCl in a polymerization reaction of butyl rubber. HCl is commonly referred to as a catalyst activator in the process for making butyl rubber. It is known that it reduces the Mooney viscosity and the index of the reactor and that it greatly increases the efficiency of the catalyst and the rate of heating of the reactor when it is present in the feed introduced into the reactor. Increased catalyst efficiency is frequently desirable, but rapid heating of the reactor is always undesirable because it limits service life and production of butyl rubber.

  <Desc / Clms Page number 42>

 



   A series of large-scale tests was carried out by repeating the procedures previously described. However, due to the extremely powerful effect that HCl exerts on the rate of heating of the reactor, it was not possible to carry out a prolonged test to obtain a certain number of conditions of constant state in the same reactor, as was the case with previous tests. On the contrary, the tests with HCl were carried out one at a time and, under certain circumstances, it was necessary to compare the reactor containing the HCl with a control reactor side by side, instead of comparing two different constant states in the same reactor, as was the case with the previous examples.



   The extremely harmful effects that HCl exerts on the polymerization of butyl rubber are shown by the results of the following experiment.



   Anhydrous HCl gas was injected into the feed or feed of a balanced reactor at a rate of 7.5 ppm by weight relative to the feed or feed. The injection point was the same as that used for the injection of oxygenated poisons, at the inlet of the first ethylene charge cooler. As soon as the injection of HCl gas was started, the reactor temperature began to rise rapidly. It continued its rapid rise, accompanied by a sharp drop in the rate of isobutylene not entering into reaction, in spite of all the efforts made to reduce the speed of the catalyst in the reactor. It proved impossible to stabilize the reactor to obtain a new constant state.

   In less than an hour, the temperature of the reactor had risen by more than 50C and the reactor collapsed, so that it had to be put out of production for cleaning. It is clear that a stochastic fluctuation in the level of HCl in the charge of this amplitude would be extremely harmful for the operators.

  <Desc / Clms Page number 43>

 
 EMI43.1
 polymerization rations and could lead to a runaway temperature of all reactors in service.



   Since the effects of HCl were so powerful that it was not possible to inject 7.5 ppm into the charge or feed of a reactor in service without causing its "roasting" and its clogging. Consequently, an attempt was made to initiate the polymerization, however, that HCl was already present in the feed or feed at the start. This technique allowed the operation of a reactor containing HCl for a sufficiently long time to obtain a constant state. However, it was not possible to remove the HCl and rebalance the reactor without HCl to compare the two constant states in the same reactor, due to the rapid rate of warming.

   Consequently, the reactor containing HCl must be compared with another reactor operating at the same time as a control reactor. The two reactors were operated in the same manner and for the same period of time, except that anhydrous HCl was injected into the feed or supply of the test reactor at a rate of 7.5 ppm relative to load or feed. The flow rate of the feed or feed in the two reactors was the same and amounted to 6542 kg / h of a feed or feed containing 33% of isobutylene and 0.86% of isoprene by weight in chloride of methyl.

   The constant state conditions in the two reactors are compared below:
 EMI43.2
 
 <tb>
 <tb> Reactor <SEP> test <SEP> Reactor <SEP> witness
 <tb> with <SEP> 7.5 <SEP> ppm <SEP> HCl <SEP> without <SEP> HCl
 <tb> Viscosity <SEP> Mooney <SEP> 44 <SEP> 70
 <tb> Hint <SEP> from <SEP> reactor <SEP> 9, <SEP> 4 <SEP> 12, <SEP> 5 <SEP>
 <tb> Isobutylene <SEP> no <SEP> entered <SEP> in
 <tb> reaction, <SEP>% <SEP> 4.7 <SEP> 5.6
 <tb> Conversion <SEP> from <SEP> isobutylene, <SEP>% <SEP> 89, <SEP> 8 <SEP> 86, <SEP> 8 <SEP>
 <tb> Debit <SEP> d'Alde, <SEP> kg / h <SEP> 0, <SEP> 22 <SEP> 1, <SEP> 31 <SEP>
 <tb> moles / h
 <tb> Efficiency <SEP> from <SEP> AlCl.

    <SEP> p / p <SEP> 8880 <SEP> 1430
 <tb> Speed <SEP> from <SEP> warming, <SEP> oC / h <SEP> 1, <SEP> 2 <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP>
 <tb>
 

  <Desc / Clms Page number 44>

 
The data show that HCl significantly reduced the Mooney viscosity and the reactor index and caused a sixfold increase in catalyst efficiency. At the same time, the heating rate of the reactor increased by a factor of 12 up to 1.20C / h. During the five hour period required to obtain a steady state, the test reactor had warmed by more than 6oC. It became clogged and had to be put out of production for cleaning shortly after stopping the injection of HCl in an attempt to restore equilibrium without HCl.

   It is clear that the presence of HCl in the feed has a disastrous effect on the performance of the reactor.



   In another test, HCl and TEAL were injected simultaneously into a balanced reactor to confirm the effectiveness of TEAL as a buffering agent to prevent the harmful effects of HCl on the polymerization of rubber. butyl. During this test, the reactor was balanced under normal conditions and then the simultaneous injection of HCl and TEAL into the feed or feed was started to establish a new constant state. A third constant state was reached by interrupting the injection of the two agents. The feed rate of the reactor was 6542 kg / h of a feed containing 33.2% of isobutylene and 0.86% of isoprene by weight in methyl chloride.

   During the injection period, anhydrous HCl gas was injected at the location of the first ethylene refrigerant, at the rate of 0.042 kg / h = 1.15 mole / h = 6.4 ppm relative to charge or power.



  TEAL was injected downstream of the HCl at the inlet of the second refrigerant of the feed or ethylene feed, into the feed or cold feed, at a rate of 0.992 kg / h = 8.7 moles / h = 152 ppm compared to the load or supply. The TEAL / HCl molar ratio was 7.57.

   Data from these constant state periods in this series

  <Desc / Clms Page number 45>

 of tests are gathered below:
 EMI45.1
 
 <tb>
 <tb> Results <SEP> summaries- <SEP> Injection <SEP> simultaneous <SEP> HC1 / TEAL
 <tb> Before <SEP> test <SEP> HCl <SEP> and <SEP> TEAL <SEP> After <SEP> test
 <tb> simultaneous
 <tb> Viscosity <SEP> Mooney <SEP> 57 <SEP> 65 <SEP> 59
 <tb> Hint <SEP> from <SEP> reactor <SEP> 10, <SEP> 2 <SEP> 10, <SEP> 8 <SEP> 9, <SEP> 8 <SEP>
 <tb> Isobutylene <SEP> no <SEP> entered
 <tb> in <SEP> reaction, <SEP>% <SEP> 5, <SEP> 6 <SEP> 6, <SEP> 0 <SEP> 6, <SEP> 0 <SEP>
 <tb> Conversion <SEP> from <SEP> isobutylene, <SEP>% <SEP> 86, <SEP> 9 <SEP> 85, <SEP> 9 <SEP> 85, <SEP> 9 <SEP>
 <tb> Debit <SEP> d'AlCle, <SEP> kg / h <SEP> 1.23 <SEP> 1, <SEP> 23 <SEP> 1, <SEP> 23 <SEP>
 <tb> moles / h <SEP> 9, <SEP> 19 <SEP> 9, <SEP> 19 <SEP> 9,

    <SEP> 19 <SEP>
 <tb> Efficiency <SEP> from <SEP> AlCl, <SEP> 1541 <SEP> 1524 <SEP> 1524
 <tb> P / P
 <tb> Speed <SEP> from <SEP> warming, <SEP> oC / h <SEP> 0, <SEP> 2 <SEP> 0, <SEP> 2 <SEP> 9, <SEP> 1
 <tb> Methanol, <SEP> ppm <SEP> by <SEP> report <SEP> to <SEP> the <SEP> charge <SEP> 11 <SEP> 11 <SEP> 11 <SEP>
 <tb>
 
These data show that TEAL is an effective buffer for preventing the harmful effects of HCl on the polymerization reaction of butyl rubber. TEAL completely prevented HCl from reducing the Mooney viscosity and the reactor index, and also prevented HCl from increasing the efficiency of the catalyst and the rate of heating.



  In fact, the simultaneous introduction of HCl and TEAL had, in total, only very little effect on the reactor, in contrast to the disastrous effects that HCl exerted in the absence of the protective buffering action of TEAL. The slight increase in the Mooney viscosity and the reactor index, which occurred during this series of tests, when HCl and TEAL were introduced simultaneously, was due to the fact that a small amount of methanol was present in the feed or feed and that TEAL will counteract its effects as well as preventing HCl from affecting the reactor.



   TEAL is clearly an effective buffering agent against the harmful effects of HCl gas on poly-

  <Desc / Clms Page number 46>

 meritization of butyl rubber. Very small variations in the HCl level of the butyl rubber production charges occur during normal practice and significantly affect performance in the absence of TEAL, but have little effect in a buffered reactor containing TEAL.



  Example 17
Another powerful catalyst activator is anhydrous chlorine gas, like gaseous HCl. At very low proportions in the reactor feed or charge, it significantly reduces the Mooney viscosity and the reactor index and greatly increases the efficiency of the catalyst and the rate of heating of the reactor. The injection of 7.5 ppm of chlorine gas into the feed or feed of a balanced reactor causes effects very similar to those described in Example 16 with regard to the injection of 7.5 ppm of gaseous HCl. The reactor heats up at high speed, cannot be stabilized and clogs before it can reach a constant state.

   Since a test with chlorine injection only could not be performed, a test with simultaneous injection of chlorine and TEAL was carried out to confirm that TEAL was an effective buffering agent against the harmful effects of chlorine on the polymerization of butyl rubber. During this test, the reactor was normally balanced, and then the simultaneous injection of chlorine and TEAL was started to establish a new constant state. The injection points were the same as those described in Example 16. The feed or charge rate in the reactor was 6542 kg / h of a charge containing 33.5% isobutylene and 0.87 % of isoprene by weight in methyl chloride. Analysis of the feed or charge showed that it was contaminated with approximately 8.2 ppm of methanol.

   Chlorine was injected at the rate of 0.049 kg / h =

  <Desc / Clms Page number 47>

 0.7 mole / h = 7.6 ppm relative to the load and TEAL was injected at the rate of 0.74 kg / h = 6.5 moles / h = 113 ppm per
 EMI47.1
 2 was related to the charge. The TEAL / C12 molar ratio 9, 28.

   The data from the constant state parts of this test are collated below:
 EMI47.2
 
 <tb>
 <tb> Results <SEP> summaries- <SEP> Injection <SEP> simultaneous <SEP> from <SEP> chlorine <SEP> and <SEP> from <SEP> TEAL
 <tb> Before <SEP> test <SEP> Chlorine <SEP> and <SEP> TEAL <SEP> simultaneously
 <tb> Viscosity <SEP> Mooney <SEP> 51 <SEP> 53
 <tb> Hint <SEP> from <SEP> reactor <SEP> 9, <SEP> 1 <SEP> 9, <SEP> 5 <SEP>
 <tb> Isobutylene <SEP> no <SEP> entered <SEP> in
 <tb> reaction, <SEP>% <SEP> 5, <SEP> 6 <SEP> 5, <SEP> 6
 <tb> Conversion <SEP> from <SEP> isobutylene,
 <tb>% <SEP> 87, <SEP> 1 <SEP> 87, <SEP> 4 <SEP>
 <tb> Debit <SEP> from <SEP> AlCl.

    <SEP> kg / h <SEP> 1, <SEP> 39 <SEP> 0, <SEP> 91 <SEP>
 <tb> moles / h <SEP> 10, <SEP> 46 <SEP> 6, <SEP> 8 <SEP>
 <tb> Efficiency <SEP> from <SEP> AlCl3,
 <tb> p / p <SEP> 1367 <SEP> 2106 <SEP>
 <tb> Speed <SEP> from <SEP> warming, <SEP> oC / h <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP> 0, <SEP> 2 <SEP>
 <tb>
 
These data show that TEAL is an effective buffering agent to prevent the disastrous effects of chlorine on the polymerization of butyl rubber. The simultaneous introduction of chlorine and TEAL resulted in a moderate improvement in Mooney viscosity, reactor index and catalyst efficiency, and had little effect on the rate of warming.

   Some of the moderate improvement was due to the fact that TEAL counteracted the negative effects of the small amounts of methanol also present in the feed or feed.



   In the absence of TEAL, the injection of a similar quantity of chlorine would have caused rapid heating of the reactor and clogging of the latter and would have greatly reduced the Mooney viscosity and the index of the reactor, just as it would have greatly increased the efficiency of the catalyst.

  <Desc / Clms Page number 48>

 



  Example 18
Tertiary butyl chloride is another very powerful activator during the polymerization of butyl rubber. Its harmful effects are similar to those of HCl and chlorine but are not as pronounced, so that it is possible to carry out a sequential test and to obtain several constant states in the same reactor in service. A series of large-scale tests, similar to those described in Examples 12-18, were performed to confirm the effectiveness of DIBAL-H as a buffering agent against the deleterious effects of t-butyl chloride in a polymerization reactor. butyl rubber. In this series of tests, t-butyl chloride was injected into a balanced reactor to establish a new constant state.



  Then, DIBAL-H was injected into the feed or cold feed downstream of the t-butyl chloride and immediately before entering the reactor to establish a third constant state with DIBAL-H counteracting the harmful effects of t-butyl. Catalyst flow rate adjustments were made after each change to keep the conversion as constant as possible. The feed or feed rate in the reactor for this series of tests was 6542 kg / h of a feed or feed containing 33% isobutylene and 0.86% isoprene by weight in methyl chloride . Tertiary butyl chloride was injected at the rate of 0.046 kg / h = 0.5 mol / h = 7 ppm relative to the charge. DIBAL-H was injected at a rate of 0.32 kg / h = 2.24 mo / h = 48 ppm relative to the feed or load.

   The DIBAL-H / t-butyl chloride molar ratio was 4.48. The data from the various constant state parts of the test are collected below:

  <Desc / Clms Page number 49>

 
 EMI49.1
 
 <tb>
 <tb> Results <SEP> summaries-Series <SEP> with <SEP> chloride <SEP> from <SEP> t-butyl <SEP> tracking
 <tb> of <SEP> DIBAL-H
 <tb> Before <SEP> test <SEP> + <SEP> t-BuCl <SEP> + <SEP> T-BuCl <SEP> 6
 <tb> DIBAL-H
 <tb> Viscosity <SEP> Mooney <SEP> 59 <SEP> 49 <SEP> 62
 <tb> Hint <SEP> from <SEP> reactor <SEP> 10, <SEP> 5 <SEP> 8, <SEP> 7 <SEP> 10, <SEP> 3 <SEP>
 <tb> Isobutylene <SEP> no <SEP> entered <SEP> in
 <tb> reaction, <SEP>% <SEP> 5.6 <SEP> 5, <SEP> 6 <SEP> 6, <SEP> 0 <SEP>
 <tb> Conversion <SEP> from <SEP> isobutylene,
 <tb>% <SEP> 87, <SEP> 0 <SEP> 87, <SEP> 6 <SEP> 85, <SEP> 8 <SEP>
 <tb> Debit <SEP> from <SEP> the AlCla, <SEP> kg / h <SEP> 1,

    <SEP> 23 <SEP> 0, <SEP> 375 <SEP> 1, <SEP> 43 <SEP>
 <tb> moles / h <SEP> 9.22 <SEP> 2, <SEP> 8 <SEP> 10, <SEP> 7 <SEP>
 <tb> Efficiency <SEP> from <SEP> AlCl3,
 <tb> p / p <SEP> 1520 <SEP> 5045 <SEP> 1295 <SEP>
 <tb>
 
These data show that the introduction of tertiary butyl chloride into the balanced reactor significantly reduces the Mooney viscosity and the index of the reactor and causes a more than tripled increase in catalyst efficiency. The introduction of DIBAL-H completely eliminates all the harmful effects of t-butyl chloride. The Mooney viscosity and the reactor index are restored to their pre-test levels and the catalyst activation effect is more than completely suppressed.



   These data show that DIBAL-H is a very effective buffering agent against the damaging effects of t-butyl chloride in a butyl rubber polymerization reactor. An increase in the level of t-butyl chloride in the feed or feed for the manufacture of butyl rubber would lead to the formation of a product no longer meeting the imposed specifications and would very significantly affect the performance of an unbuffered reactor, while the same increase in the proportion of t-butyl chloride in the feed has practically no effect in a reactor protected by

  <Desc / Clms Page number 50>

 effective buffering agents like DIBAL-H or TEAL.



  The ability of these agents to buffer the reactor against the serious consequences of including powerful activators in the feed or feed represents a great economic benefit.



  Example 19
As further confirmation of the effectiveness of TEAL as a buffering agent to protect butyl rubber reactors in operation against the harmful consequences of variations in the proportions of traces of poisons and activators in the feed or charge streams , a third type of large-scale test was carried out in addition to those already described.



  During normal operation of large-scale butyl rubber reactors, the feed components (methyl chloride, isobutylene, isoprene and isobutylene dimer) are continuously dosed at the desired ratios and flow rates, in a supply or mixing tank. feed where they are mixed and kneaded to prepare the feed or feed mixture which is then introduced in metered doses into separate reactors which may be in operation. A convenient way to demonstrate the effectiveness of a buffering agent against a poison or an activator is to put two reactors into production, fed from the same feed or feed mixture tank, only one of the reactors being protected by injecting the buffer agent into its feed or charge stream.

   Next, a quantity of poison or activator is injected into the supply or feed mixture tank, so that the poisoned feed or feed is introduced into the two reactors.



  The difference in response between the protected reactor containing the buffering agent and the normal reactor can then be used to assess the effectiveness of the buffering agent against

  <Desc / Clms Page number 51>

 this poison. This type of test was undertaken with propionic acid as an activator and TEAL as a buffering agent.



   This is not a constant-state test as in the preceding examples, but a test which measures the transient response of the reactors to a fluctuation in the rate of poison in the feed or feed. During this test with propionic acid, an amount of propionic acid was introduced into the feed or feed mixture to obtain 24.2 ppm by weight of propionic acid in the feed or feed from the test.



  This proportion then decreased exponentially in the feed or charge mixture tank, since a cleaner charge was continuously added. Computer calculations evaluated the rate of spoilage and showed that the level of propionic acid had dropped to 1 ppm approximately 107 minutes after the start of the test. The level of propionic acid in the reactors started at 0 rose during the period when the poisoned feed or feed was introduced into it and then slowly deteriorated again when the propionic acid was swept from the system. Computer calculations showed that the maximum level of propionic acid in the reactors reached 7.4 ppm approximately 39 minutes after the start of the test and had dropped to 1 ppm after 170 minutes.

   Reactor conditions changed continuously during this period, but there were no changes in the speed of the catalyst. The reactors were allowed to respond naturally to the change in the level of propionic acid. Propionic acid is a relatively powerful activator for the polymerization of butyl rubber, but weaker than the HCl, tbutyl chloride or anhydrous chlorine gas described in the previous examples.



   The feed or charge rate of the two reactors

  <Desc / Clms Page number 52>

 The weight during this test was 7870 kg / h of a load containing 33.1% isobutylene and 0.87% isoprene by weight in methyl chloride. TEAL was injected into the protected reactor at the rate of 0.724 kg / h = 6.35 moles / h = 92 ppm relative to the feed or feed. The introduction of the propionic acid spike into the feed or feed mixture had no significant effect on the reactor into which TEAL had been injected as a buffering agent. This protected reactor continued to produce butyl rubber meeting the imposed specifications, without sudden heating, or change in the rate of unreacted isobutylene.

   On the other hand, the control reactor containing no buffering agent suffered from a major disturbance due to the presence of the contaminated feed or feed of propionic acid. The reactor temperature rose 2.50C, the rate of unreacted isobutylene fell 2.5%, and the Mooney viscosity of butyl rubber in production fell 15 points. This reactor produced rubber outside the specifications imposed on it for more than 4 hours before finally recovering from the disturbance. There was therefore a very significant difference between the response of the protected reactor and that of the control reactor vis-à-vis the addition of propionic acid to the feed.

   TEAL acts displayly as a buffering agent to prevent the reactor into which it was injected from being affected in any way by the inclusion of the activator in the feed or feed, while the control reactor was severely disordered and produced a large amount of rubber unacceptable. The economic benefit of using the buffering agent is clearly shown by this test.



   It is clear that TEAL is a very effective buffering agent against the harmful effects of acid

  <Desc / Clms Page number 53>

 propionic on the polymerization of butyl rubber.



  Although this was an artificial test, in the sense that propionic acid was purposely injected into the charge, it nevertheless closely simulates a situation of real imbalance caused by poisons or activators present in the charge or food. These materials normally enter the load or feed when there is a certain imbalance in the recycling system (i.e. dryers or fractionation towers) or when a batch of contaminated raw materials (i.e. i.e. monomers or diluents) manifests in the filler.



  The poison or the activator is therefore naturally introduced in a manner substantially identical to that simulated during the present test. The very excellent stabilizing effect of TEAL appears easily and is extremely interesting.



  Example 20
Another test similar to that described in Example 19 was carried out to compare the transient response of a buffered reactor and of a control reactor to an inclusion of isopropyl alcohol in the feed or feed. Isopropyl alcohol is a relatively powerful activator in the feed or supply of butyl rubber. During this test, a large amount of alcohol was introduced into the feed or feed mixture tank to determine the reaction of the reactors to a large inclusion of activator.

   Sufficient isopropyl alcohol was injected at once into the feed or charge mixture tank to raise the alcohol level to 120 ppm and was allowed to decrease by
 EMI53.1
 exponentially as the fresh feed or feed is continuously added and the contaminated feed or feed is introduced into the reactors. Computer calculations have shown that the level

  <Desc / Clms Page number 54>

 of alcohol in the charge or feed mixture tank decreased to 1 ppm after 124 minutes. The proportion of isopropanol in the reactors rose slowly from 0 to 31.7 ppm in 33 minutes and then slowly fell to 1 ppm after 218 minutes.

   As in the case of the test of Example 19, the intention was to let the reactor protected by TEAL and the control reactor respond normally to the inclusion of the charge or feed contaminated with alcohol, but the charge contaminated by alcohol had such a significant effect on the control reactor that it was necessary to interrupt the flow of the catalyst in this reactor and to interrupt its operation; the TEAL-protected reactor was not significantly affected.



   During this test, TEAL was injected into the charge of the buffered reactor, at a rate of 0.724 kg / h = 6.35 moles / h = 92 ppm relative to the charge. The feed ratio of the two reactors in production was 7870 kg / h of a feed containing 33.1% of isobutylene and 0.87% of isoprene by weight in methyl chloride.



   There was no noticeable change in the buffered reactor which was protected by the injection of TEAL into its feed or feed. The temperature rose by a few tenths of a degree, but this is hardly more than the normal fluctuations which are obtained in experiments in a reactor; and there was no change in the rate of unreacted isobutylene, or in the Mooney viscosity of the rubber produced. TEAL was clearly an effective buffer.



   On the other hand, the witness, namely the unprotected reactor, was seriously disturbed by the charge or feed contaminated with isopropanol to the point of having to be taken out of production and cleaned. The reactor temperature began to rise rapidly about 8-10 minutes after

  <Desc / Clms Page number 55>

 the introduction of isopropanol into the feed or feed mixture and this temperature continued to rise rapidly. After 20 minutes, the flow of catalyst to this reactor was stopped to prevent overheating, but the temperature continued to rise. In 25 minutes, the reactor temperature was almost 50C higher than that of the start and continued to rise.

   The suspension was so hot at the time that the reactor began to clog and it had to be shut down to undergo a wash cycle to clean it. The concentration of unreacted isobutylene in the reactor had dropped by more than 3% and the Mooney viscosity of the polymer produced had also started to drop. It is clear that the charge or feed contaminated with isopropanol had strongly affected this normal reactor, causing the premature termination of the test in progress.



   These data show the effectiveness of TEAL as a buffering agent to protect a butyl rubber reactor in operation against a disturbance caused by variations in the levels of poisons and activators present in the feed or charge streams of the reactor. A TEAL-buffered reactor is likely to continue production of acceptable butyl rubber during periods of fluctuating feed quality or load, which would cause a normal unprotected reactor to produce unacceptable rubber or to be out of adjustment to the point of rapid fouling and agglomeration of suspension particles forcing the reactor to stop and the implementation of a cleaning cycle.

   The important economic advantages which come from this ability to keep reactors in stable operation despite variations in the quality of the supply or load, are obvious.


    

Claims (1)

REVENDICATIONS 1.-Procédé de polymérisation catalysée par des acides de Lewis pour la préparation d'homopolymères d'iso- EMI56.1 oléfines en C4 à de copolymères d'une iso-oléfine 4 % c 7 1 e en C a e en et d'un diène conjugué un diluant inerte, caractérisé en ce que l'on introduit dans la zone de la réaction de polymérisation jusqu'à environ 1,0 à environ 1,25 mole d'un agent tampon ou complexant par mole de catalyseur du type acide de Lewis, en une quantité au moins efficace pour protéger ledit caoutchouc produit contre une régression du poids moléculaire, due à la présence de poisons ou d'activateurs de polymérisation, l'agent tampon ou complexant étant (1) un trialkyl inférieur aluminium, le groupe alkyle étant un radical méthyle ou éthyle, ou (2) un hydrure de dialkyl inférieur aluminium,  CLAIMS 1.-Method of polymerization catalyzed by Lewis acids for the preparation of homopolymers of iso-  EMI56.1  C4 olefins to copolymers of a 4% c 7 1 e iso-olefin C a in and of a conjugated diene an inert diluent, characterized in that the polymerization reaction is introduced into the zone at about 1.0 to about 1.25 moles of a buffering or complexing agent per mole of Lewis acid catalyst, in an amount at least effective for protecting said rubber produced against a regression in molecular weight, due to the presence poisons or polymerization activators, the buffering or complexing agent being (1) a lower aluminum trialkyl, the alkyl group being a methyl or ethyl radical, or (2) a lower dialkyl aluminum hydride, le groupe alkyle de l'hydrure étant un radical alkyle en EMI56.2 C1 a C4. 1 4* 2.-Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'agent tampon ou complexant est le triéthyl aluminium.  the alkyl group of the hydride being an alkyl radical in  EMI56.2  C1 to C4. 1 4 * 2.-A method according to claim 1, characterized in that the buffering or complexing agent is triethyl aluminum. 3.-Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'agent tampon ou complexant est le triméthyl aluminium.  3.-A method according to claim 1, characterized in that the buffering or complexing agent is trimethyl aluminum. 4.-Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'agent tampon ou complexant est l'hydrure de diisobutyl aluminium.  4.-Method according to claim 1, characterized in that the buffering or complexing agent is diisobutyl aluminum hydride. 5.-Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la quantité d'agent tampon ou complexant atteint jusqu'à environ 1,0 mole de cet agent par mole du cata- lyseur en question.  5.-A method according to claim 1, characterized in that the amount of buffer or complexing agent reaches up to about 1.0 mole of this agent per mole of the catalyst in question. 6.-Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la quantité d'agent tampon ou complexant repré- sente au moins un excès molaire par rapport à la quantité des poisons de polymérisation présents dans le mélange réac- tionnel de polymérisation. <Desc/Clms Page number 57>  6.-A method according to claim 1, characterized in that the amount of buffering agent or complexing agent represents at least a molar excess relative to the amount of polymerization poisons present in the polymerization reaction mixture.  <Desc / Clms Page number 57>   7.-Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'homopolymère est le polyisobutylène et le copolymère est le caoutchouc de butyle isobutylène-isoprène.  7.-A method according to claim 1, characterized in that the homopolymer is polyisobutylene and the copolymer is butyl rubber isobutylene-isoprene. 8.-Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le catalyseur est le chlorure d'aluminium.  8.-A method according to claim 1, characterized in that the catalyst is aluminum chloride. 9.-Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le diluant inerte est choisi dans le groupe formé par le chlorure de méthyle, le chlorure de méthylène, le chlorure de vinyle, le chlorure d'éthyle, le propane, le butane, les pentanes ou les hexanes.  9. A method according to claim 1, characterized in that the inert diluent is chosen from the group formed by methyl chloride, methylene chloride, vinyl chloride, ethyl chloride, propane, butane, pentanes or hexanes. 10.-Procédé suivant la revendication 9, caractérisé en ce que le diluant inerte est le chlorure de méthyle.    10.-A method according to claim 9, characterized in that the inert diluent is methyl chloride. 11.-Procédé suivant la revendication 7, caractérisé en ce que le caoutchouc de butyle possède un poids moléculaire moyen, par viscosité, de 250.000 à 600.000, le diluant est le chlorure de méthyle, le catalyseur est le chlorure d'aluminium et l'agent tampon ou complexant est choisi dans lé groupe formé par le triéthyl aluminium, le triméthyl aluminium ou l'hydrure de diisobutyl aluminium.    11.-A method according to claim 7, characterized in that the butyl rubber has an average molecular weight, by viscosity, from 250,000 to 600,000, the diluent is methyl chloride, the catalyst is aluminum chloride and buffering or complexing agent is chosen from the group formed by triethyl aluminum, trimethyl aluminum or diisobutyl aluminum hydride. 12.-Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'agent tampon ou complexant est introduit dans ladite zone de la réaction de polymérisation en introduisant ledit agent dans le courant d'alimentation ou de charge en monomère entrant, froid, immédiatement avant l'introduction de ce courant d'alimentation ou de charge dans ladite zone de réaction de polymérisation.  12.-A method according to claim 1, characterized in that the buffering or complexing agent is introduced into said zone of the polymerization reaction by introducing said agent into the feed stream or charge of incoming monomer, cold, immediately before introducing this feed or feed stream into said polymerization reaction zone. 13.-Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit agent tampon ou complexant est introduit dans ladite zone de polymérisation avant le moment d'introduction des monomères et du catalyseur.  13.-A method according to claim 1, characterized in that said buffering or complexing agent is introduced into said polymerization zone before the moment of introduction of the monomers and the catalyst. 14.-Procédé suivant la revendication 13, caractérisé en ce que ledit agent tampon ou complexant est également introduit dans le courant d'alimentation ou de charge en monomère entrant, froid, en un point immédiatement avant <Desc/Clms Page number 58> l'introduction dudit courant d'alimentation ou de charge dans ladite zone de réaction de polymérisation.  14.-A method according to claim 13, characterized in that said buffering or complexing agent is also introduced into the supply or charge stream of incoming monomer, cold, at a point immediately before  <Desc / Clms Page number 58>  introducing said feed or charge stream into said polymerization reaction zone. 15.-Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit agent tampon ou complexant est en contact avec l'isobutylène monomère ou l'iso-oléfine et le diène conjugué avant la polymérisation, pendan1ne période de temps inférieure à environ 60 secondes.  15.-A method according to claim 1, characterized in that said buffering or complexing agent is in contact with the isobutylene monomer or the iso-olefin and the conjugated diene before the polymerization, during a period of time less than about 60 seconds. 16.-Procédé suivant la revendication 12, caractérisé en ce que l'homopolymère d'iso-oléfine est le polyisobutylène.    16.-Method according to claim 12, characterized in that the iso-olefin homopolymer is polyisobutylene. 17.-Procédé suivant la revendication 12, caractérisé en ce que le copolymère est un caoutchouc de butyle à base d'isobutylène-isoprène.    17.-A method according to claim 12, characterized in that the copolymer is a butyl rubber based on isobutylene-isoprene.
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