CS213374B2 - Method of catalytic production of homopolymeres and copolymeres of ethylene - Google Patents
Method of catalytic production of homopolymeres and copolymeres of ethylene Download PDFInfo
- Publication number
- CS213374B2 CS213374B2 CS792148A CS214879A CS213374B2 CS 213374 B2 CS213374 B2 CS 213374B2 CS 792148 A CS792148 A CS 792148A CS 214879 A CS214879 A CS 214879A CS 213374 B2 CS213374 B2 CS 213374B2
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- precursor
- compound
- titanium
- catalyst
- impregnated
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 51
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 title claims description 23
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 22
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 title claims description 15
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 10
- 229920001519 homopolymer Polymers 0.000 title claims description 9
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 title claims description 4
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 89
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 77
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 65
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 57
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 57
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 38
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical group O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 37
- -1 aromatic carboxylic acids Chemical class 0.000 claims description 26
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 23
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 claims description 22
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims description 20
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 20
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 19
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 18
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 17
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 claims description 14
- 150000003609 titanium compounds Chemical class 0.000 claims description 14
- 239000012190 activator Substances 0.000 claims description 12
- 150000002681 magnesium compounds Chemical class 0.000 claims description 12
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 claims description 11
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 10
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 150000001338 aliphatic hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 7
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims description 7
- WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N Bromine atom Chemical group [Br] WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N bromine Chemical group BrBr GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052794 bromium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L Magnesium chloride Chemical compound [Mg+2].[Cl-].[Cl-] TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- 125000005907 alkyl ester group Chemical group 0.000 claims description 4
- 125000001309 chloro group Chemical group Cl* 0.000 claims description 4
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 150000004292 cyclic ethers Chemical class 0.000 claims description 3
- 229930195734 saturated hydrocarbon Natural products 0.000 claims description 3
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 claims description 2
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims description 2
- PNDPGZBMCMUPRI-UHFFFAOYSA-N iodine Chemical group II PNDPGZBMCMUPRI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 2
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 claims description 2
- XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J titanium tetrachloride Chemical compound Cl[Ti](Cl)(Cl)Cl XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims description 2
- 206010071578 autoimmune retinopathy Diseases 0.000 claims 1
- 238000010574 gas phase reaction Methods 0.000 claims 1
- 229910001629 magnesium chloride Inorganic materials 0.000 claims 1
- JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N olefin Natural products CCCCCCCC=C JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 49
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 28
- 238000001994 activation Methods 0.000 description 21
- QWTDNUCVQCZILF-UHFFFAOYSA-N isopentane Chemical compound CCC(C)C QWTDNUCVQCZILF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 13
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 12
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 12
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 11
- VOITXYVAKOUIBA-UHFFFAOYSA-N triethylaluminium Chemical compound CC[Al](CC)CC VOITXYVAKOUIBA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 9
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 8
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 8
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 7
- AFABGHUZZDYHJO-UHFFFAOYSA-N dimethyl butane Natural products CCCC(C)C AFABGHUZZDYHJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000005243 fluidization Methods 0.000 description 7
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 7
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 7
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 7
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 7
- VXNZUUAINFGPBY-UHFFFAOYSA-N 1-Butene Chemical compound CCC=C VXNZUUAINFGPBY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 6
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 6
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 238000007334 copolymerization reaction Methods 0.000 description 5
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 5
- 239000004711 α-olefin Substances 0.000 description 5
- LIKMAJRDDDTEIG-UHFFFAOYSA-N 1-hexene Chemical compound CCCCC=C LIKMAJRDDDTEIG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- KWKAKUADMBZCLK-UHFFFAOYSA-N 1-octene Chemical compound CCCCCCC=C KWKAKUADMBZCLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- WSSSPWUEQFSQQG-UHFFFAOYSA-N 4-methyl-1-pentene Chemical compound CC(C)CC=C WSSSPWUEQFSQQG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N propylene Natural products CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 7553-56-2 Chemical group [I] ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- SXSVTGQIXJXKJR-UHFFFAOYSA-N [Mg].[Ti] Chemical compound [Mg].[Ti] SXSVTGQIXJXKJR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 125000005234 alkyl aluminium group Chemical group 0.000 description 3
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 3
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 3
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 3
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 3
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 3
- 229920001038 ethylene copolymer Polymers 0.000 description 3
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 3
- 239000002685 polymerization catalyst Substances 0.000 description 3
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 3
- 150000003254 radicals Chemical class 0.000 description 3
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- ZGEGCLOFRBLKSE-UHFFFAOYSA-N 1-Heptene Chemical compound CCCCCC=C ZGEGCLOFRBLKSE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 2
- WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N Trioxochromium Chemical compound O=[Cr](=O)=O WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000423 chromium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 2
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 229920006158 high molecular weight polymer Polymers 0.000 description 2
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 2
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 2
- 239000011630 iodine Chemical group 0.000 description 2
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- TZIHFWKZFHZASV-UHFFFAOYSA-N methyl formate Chemical compound COC=O TZIHFWKZFHZASV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002480 mineral oil Substances 0.000 description 2
- 235000010446 mineral oil Nutrition 0.000 description 2
- TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N n-Octanol Natural products CCCCCCCC TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011236 particulate material Substances 0.000 description 2
- YWAKXRMUMFPDSH-UHFFFAOYSA-N pentene Chemical compound CCCC=C YWAKXRMUMFPDSH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 2
- 238000013022 venting Methods 0.000 description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 2
- 150000003752 zinc compounds Chemical class 0.000 description 2
- RYHBNJHYFVUHQT-UHFFFAOYSA-N 1,4-Dioxane Chemical compound C1COCCO1 RYHBNJHYFVUHQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BPIUIOXAFBGMNB-UHFFFAOYSA-N 1-hexoxyhexane Chemical compound CCCCCCOCCCCCC BPIUIOXAFBGMNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DKPFZGUDAPQIHT-UHFFFAOYSA-N Butyl acetate Natural products CCCCOC(C)=O DKPFZGUDAPQIHT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 1
- XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N Cyclohexane Chemical compound C1CCCCC1 XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002879 Lewis base Substances 0.000 description 1
- NTIZESTWPVYFNL-UHFFFAOYSA-N Methyl isobutyl ketone Chemical compound CC(C)CC(C)=O NTIZESTWPVYFNL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UIHCLUNTQKBZGK-UHFFFAOYSA-N Methyl isobutyl ketone Natural products CCC(C)C(C)=O UIHCLUNTQKBZGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CQBWEBXPMRPCSI-UHFFFAOYSA-M O[Cr](O[SiH3])(=O)=O Chemical compound O[Cr](O[SiH3])(=O)=O CQBWEBXPMRPCSI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910003074 TiCl4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000007933 aliphatic carboxylic acids Chemical class 0.000 description 1
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical class [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K aluminium trichloride Chemical class Cl[Al](Cl)Cl VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 150000004945 aromatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012986 chain transfer agent Substances 0.000 description 1
- 238000003889 chemical engineering Methods 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- WVBBLFIICUWMEM-UHFFFAOYSA-N chromocene Chemical compound [Cr+2].C1=CC=[C-][CH]1.C1=CC=[C-][CH]1 WVBBLFIICUWMEM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000001739 density measurement Methods 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- 238000000921 elemental analysis Methods 0.000 description 1
- GCPCLEKQVMKXJM-UHFFFAOYSA-N ethoxy(diethyl)alumane Chemical group CCO[Al](CC)CC GCPCLEKQVMKXJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 1
- 239000008246 gaseous mixture Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- FUZZWVXGSFPDMH-UHFFFAOYSA-N hexanoic acid Chemical compound CCCCCC(O)=O FUZZWVXGSFPDMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 150000007527 lewis bases Chemical class 0.000 description 1
- 238000000399 optical microscopy Methods 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002574 poison Substances 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 239000012254 powdered material Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000007790 scraping Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000005029 sieve analysis Methods 0.000 description 1
- 238000000935 solvent evaporation Methods 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 229920006029 tetra-polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- VPULIQHINAVFKO-UHFFFAOYSA-N triethylalumane Chemical compound CC[Al](CC)CC.CC[Al](CC)CC.CC[Al](CC)CC VPULIQHINAVFKO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
- 238000004260 weight control Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Transition And Organic Metals Composition Catalysts For Addition Polymerization (AREA)
Description
Vynález se týká katalytické homopolymerace ia kopolymerace ethylenu za použití vysoce aktivních komplexních katalyzátorů obsahujících hořčík a titan nízkotlakým postupem v plynné fázi za vzniku polymerů ethylenu s hustotou od 940 kg/m3 včetně do· 970 kg/m3 včetně s poměrem rychlostí toku taveniny (definovaným dále) v rozmezí od 22 včetně do· 32 včetně. Částice získaných polymerů mají poměrně kulatý tvar a obsahují nízké množství prachovitých podílů.The invention relates to catalytic homopolymerization and copolymerization of ethylene using highly active complex catalysts containing magnesium and titanium in a low pressure gas phase process to produce ethylene polymers with a density of from 940 kg / m 3 inclusive to · 970 kg / m 3 inclusive with a melt flow ratio as defined below) ranging from 22 inclusive to · 32 inclusive. The particles of the obtained polymers have a relatively round shape and contain a low amount of dust.
Homopolymery ethylenu s hustotou 960 kg/m3 a vyšší a indexem toku taveniny od asi 5 do 50 se hodí pro výrobu vstřikovaných předmětů s vynikající rázuvzdorností v tom případě, že mají poměrně úzkou distribuci molekulových hmotností. Polymery ethylenu s hustotou 960 kg/m5 a vyšší a s indexem toku taveniny 20 g/10 min nebo nižším lze připravit pomocí katalyzátorů a nízkotlakých postupů v plynné fázi, které jsou popsány v patentech USA č. 3 023 203, 4 003 712 a č. 3 709 853. Polymery, vyrobené za použití ηο>sičiových katalyzátorů obsahujících kysličník chrómu, silylchromát a chromocen podle těchto patentů, mají však poměrně širokou distribuci molekulových hmotností, jak ukazuje poměr rychlostí toku taveniny 35 a vyšší. Polymery vyrobené podle těchto patentů mlají proto poměrně omezené použití pro tva2 rování vstřikováním tam, kde je žádána vynikající rázuvzdornost. Je proto, žádoucí nalézt katalyzátory, které by umožnily snadno· připravit postupem v plynné fázi polymery ethylenu s poměrně úzkou distribucí molekulových hmotností.Ethylene homopolymers with a density of 960 kg / m 3 and above and a melt index of from about 5 to 50 are suitable for the production of injection molded articles with excellent impact resistance, provided they have a relatively narrow molecular weight distribution. Ethylene polymers with a density of 960 kg / m < 5 > and above and a melt flow index of 20 g / 10 min or less can be prepared using the catalysts and low pressure gas phase processes described in U.S. Pat. Nos. 3,023,203, 4,003,712; However, the polymers produced using the chromium oxide catalysts containing chromium oxide, silyl chromate and chromocene according to these patents, however, have a relatively broad molecular weight distribution, as shown by the melt flow rate ratio of 35 or higher. The polymers produced according to these patents therefore have a relatively limited use for injection molding where excellent impact resistance is desired. It is therefore desirable to find catalysts which make it possible to readily prepare ethylene polymers with a relatively narrow molecular weight distribution by a gas-phase process.
Aby byly katalyzátory užitečné při průmyslovém postupu v plynné fázi, jako při postupu vs fluidním loži podle patentu USA č. 3 709 853, 4 003 712 a 4 011 382, kanadského patentu 991 798 a belgického patentu 839 380, musí mít vysokou aktivitu, tj. musí mít produktivitu alespoň 50 000 .a přednostně alespoň 100 000 kg polymeru na kg hlavního kovu, který tvoří katalyzátor, nebo· vyšší. Je tomu tak proto, že se při takových způsobech v plynné fázi obvykle nepoužívá žádných postupů pro odstraňování zbytků katalyzátoru. Zbytky katalyzátoru v polymeru musí proto být tak malé, aby je bylo· možno v polymeru ponechat bez toho, že by vznikly nežádoucí obtíže při zpracování pryskyřic a nebo při ‘ejich aplikac5 u konečného zákazníka. Nízký obsah zbytků katalyzátoru ie rovněž důležitý v tom případě, že katalyzátor obsahuje látky obsahující chlor, jako chloridy titanu, hořčíku a/nebo hliníku, používané v tzv. Zieglerových nebo Ziegler-Nattových katalyzátorech. Vysoký obsah chloru ve tvarovací pryskyřici může způsobovat důlkovou korozi a jinou korozi kovových povrchů tvarovacích zařízení. Obsah chloru 200 ppm, nebo vyšší je pro průmyslovou výrobu neúnosnýV patentu USA č. 3 989 881 je zveřejněno použijtí vysoce aktivního' katalyzátoru pro suspenzní postup výroby polymerů ethylenu, které mají poměrně _nízkou distribuci molekulových hmotností Mw/Mn v rozmezí od asi 2,7 do 3,1. Byly učiněny pokusy použít katalyzátorů, podobajících se katalyzátorům popsaným v patentu USA č. 3 989 881, při výrobě polyethylenu s úzkou distribucí molekulových hmotností polymerací samotného ethylenu nebo ve spojení s propylenem v plynné fázi postupem ve fluidním loži za použití zařízení a podmínek podobajících se zařízení a .podmínkám popsaným v patentu USA č. 4 011 382 a belgickém patentu číslo 839 380. Tyto pokusy však byly neúspěšné. Aby bylo možno1 se vyhnout použití rozpouštědel používaných v katalytických systémech typu suspenze popsaných v patentu USA č. 3 989 881, byly složky obsahující titan a hořčík vysušeny. Vysušená látka měla však povahu viskózní, prysky řicovité pyroforické látky, kterou nebylo možno dobře dávkovat dó reaktoru, protože nebyla volně pohyblivá. Ani když byla tato látka pro zlepšení pohyblivosti (tekutosti) smíšena s kysličníkem křemičitým a v této formě dávkována do reaktoru, nedosáhlo se průmyslově přijatelných výsledků. Produktivita katalyzátoru byla nízká nebo byl katalyzátor 'pyroforický a obtížně se s ním manipulovalo nebo se polymérní produkt získal ve formě jehliček, které se obtížně uvádějí do vznosu a které mají velmi špatnou pohyblivost či sypkost.In order to be useful in an industrial gas phase process, such as the fluidized bed process of U.S. Patent Nos. 3,709,853, 4,003,712 and 4,011,382, Canadian Patent 991,798 and Belgian Patent 839,380, they must have a high activity, i.e. it must have a productivity of at least 50,000 and preferably at least 100,000 kg of polymer per kg of parent metal which forms the catalyst, or higher. This is because such processes in the gas phase generally do not employ any processes to remove catalyst residues. The catalyst residues in the polymer must therefore be so small that they can be in the polymer · leave without causing unwanted problems would arise when resins or when 'heir application 5 for the final consumer. The low content of catalyst residues is also important if the catalyst contains chlorine-containing substances, such as titanium, magnesium and / or aluminum chlorides, used in so-called Ziegler or Ziegler-Natta catalysts. The high chlorine content of the forming resin can cause pitting and other corrosion of the metal surfaces of the forming apparatus. Chlorine content of 200 ppm or higher is unacceptable for industrial production US Patent No. 3,989,881 discloses the use of a highly active catalyst for a slurry process for the production of ethylene polymers having a relatively low molecular weight distribution Mw / Mn ranging from about 2.7 do 3,1. Attempts have been made to use catalysts similar to those disclosed in U.S. Patent No. 3,989,881 in the production of narrow molecular weight polyethylene by polymerization of ethylene alone or in conjunction with gas-propylene propylene using apparatus and apparatus-like conditions. and the conditions described in U.S. Patent No. 4,011,382 and Belgian Patent No. 839,380. However, these attempts were unsuccessful. 1 In order to avoid the use of solvents used in the catalyst systems of type suspension disclosed in U.S. Pat. No. 3,989,881, the component containing titanium and magnesium dried. However, the dried substance was in the nature of a viscous, resinous pyrophoric substance which could not be dosed well into the reactor because it was not freely movable. Even when the agitator was mixed with silica and fed to the reactor in this form, industrially acceptable results were not achieved. The catalyst productivity was low or the catalyst was pyrophoric and difficult to handle, or the polymer product was obtained in the form of needles that were difficult to float and that had very poor mobility or flowability.
Patenty USA č. 3 922 322 a 4 035 560 popisují použití několika katalyzátorů obsahujících titan a hořčík pro· výrobu granulovaných polymerů ethylenu postupem v plynné fázi ve fluidním loži za tlaku pod 6,87 MPa. Použití těchto katalyzátorů při těchto· způsobech má však značné nevýhody. Za použití katalyzátoru podle patentu USA č. 3 922 322 se získají, jak je uvedeno v příkladu provedení tohoto patentu, polymery s velmi vysokým obsahem zbytků 'katalyzátorů, tj. zbytku asi 100· pm Ti a více než asi 300 ppm Cl. Kromě toho, jak je uvedeno v příkladu provedení patentu USA č. 3 922 322, katalyzátoru se používá ve formě předpolymerů a do· reaktoru je nutno dávkovat velmi vysoké objemy katalytické kompozice, s ohledem na objem polymeru vyráběného v reaktoru. Příprava a používání tohoto katalyzátoru proto vyžadují použití poměrně velmi rozměrného zařízení pro výrobu, skladování a dopravu tohotoi katalyzátoru.U.S. Pat. Nos. 3,922,322 and 4,035,560 disclose the use of several titanium and magnesium containing catalysts for the production of granular ethylene polymers by a fluidized bed gas phase process at pressures below 20 psig. However, the use of these catalysts in these processes has considerable disadvantages. Using the catalyst of U.S. Pat. No. 3,922,322, polymers having a very high catalyst residue content, i.e. a residue of about 100 .mu.m Ti and more than about 300 ppm Cl, are obtained, as exemplified in this patent. In addition, as exemplified in U.S. Patent No. 3,922,322, the catalyst is used in the form of prepolymers, and very high volumes of catalyst composition need to be fed into the reactor with respect to the volume of polymer produced in the reactor. The preparation and use of this catalyst therefore requires the use of a relatively very large apparatus for the production, storage and transport of the catalyst.
Rovněž za použití katalyzátorů podle patentu USA č. 4 035 560 se získají polymery obsahující vysoké množství zbytků katalyzátorů a použité katalytické kompozice jsou zřejmě, jak vyplývá z typů a množství re4 dukčních činidel, použitých' v těchto· katalyzátorech, pyroforické.Also, using the catalysts of U.S. Patent No. 4,035,560, polymers containing high amounts of catalyst residues are obtained and the catalyst compositions used appear to be pyrophoric, as is apparent from the types and amounts of reducing agents used in these catalysts.
V patentu USA č. 4124 532 je zveřejněna polymerace ethylenu a propylenu za použití vysoce; aktivních katalyzátorů. Tyto katalyzátory zahrnují komplexy, které mohou obsahovat hořčík a titan. Uvedené komplexy se připravují reakcí halogenidu obecného vzorce MX2 (kde M může být hořčík) se sloučenou obecného vzorce M’Y (kde M’ může být titan a Y halogen nebo organický zbytek) v elektrondorní sloučině. Tyto; komplexy se pak izolují bud krystalizaci, odpařením rozpouštědla, nebo srážením.U.S. Patent No. 4124,532 discloses the polymerization of ethylene and propylene using high; active catalysts. These catalysts include complexes which may contain magnesium and titanium. Said complexes are prepared by reacting a halide of formula MX2 (where M may be magnesium) with a compound of formula M ' Y (where M ' may be titanium and Y a halogen or an organic radical) in an electron donor compound. These; the complexes are then isolated either by crystallization, solvent evaporation, or precipitation.
Polymerace se provádí za použití těchto katalytických komplexů a alkylhlinité sloučeniny.The polymerization is carried out using these catalyst complexes and an alkyl-aluminum compound.
Patent USA č. 4124 532 však nezveřejňuje žádnou speciální techniku ani metody přípravy katalyzátoru, pro dosažení požadovaných výsledků v případě způsobu podle vynálezu, popsaných v těchto podlahách. Použití katalyzátorů popsaných v patentu USA č. 4 124 532 bez těchto speciálních metod by nevedlo! k průmyslovému postupu ve fluidním loži vhodnému pro výrobu polyethylenu v průmyslovém měřítku. Kromě toho příklady v plynné fázi nepopisují praktický způsob kopolymierace vhodný pro výrobu speciálních kopolymerů, které mají výhodnou morfologii, podle vynálezu, popsaných v těchto podlohách.U.S. Patent No. 4124,532, however, does not disclose any special technique or methods of preparing the catalyst to achieve the desired results in the process of the invention described in these floors. The use of the catalysts disclosed in U.S. Patent No. 4,124,532 without these special methods would not result! for an industrial fluidized bed process suitable for the production of polyethylene on an industrial scale. In addition, the gas phase examples do not disclose a practical copolymerization process suitable for the production of special copolymers having the preferred morphology of the invention described in these teachings.
Americká přihláška vynálezu č. 892 322. podaná 31. 3. 1978 (autoři: G. L. Goeke a další, název: Impregnovaný polymerační katalyzátor, způsob jeho přípravy a jeho použití při kopolymeraci ethylenu) uvádí, že lze kopolymery ethylenu s rozmezím hustoty od asi 910 do 940 kg/m3 a s poměrem rychlostí toku taveniny od 22 do 32, včetně mezních hodnot, které mají poměrně nízký, obsah zbytků katalyzátoru a poměrně vysokou objemovou hmotnost a· které poskytují filmy s dobrou čirostí, vyrobit v poměrně vysoké produktivitě vhodné pro průmyslovou výrobu kopolymeraci ethylenu s jedním nebot více C3 až C6 ot-olefiny v plynné fázi v přítomnosti vysoce aktivního katalyzátoru obsahujícího komplex hořčíku a titanu, připraveného za specifických podmínek aktivace pomocí organolhlinité sloučeniny, který je napuštěn do porézního' inertního nosiče.No. 892,322, filed Mar. 31, 1978 (GL Goeke et al., Title: Impregnated Polymerization Catalyst, Process for its Preparation, and its Use in Ethylene Copolymerization) discloses that ethylene copolymers having a density range of about 910 up to 940 kg / m 3 and with a melt flow rate ratio of 22 to 32, including limit values having a relatively low, catalyst residue content and relatively high bulk density, and which provide films with good clarity, to produce relatively high productivity suitable for industrial use to produce gas-phase copolymerization of ethylene with one or more C 3 -C 6 α-olefins in the presence of a highly active catalyst comprising a magnesium-titanium complex prepared under specific activation conditions with an organoaluminum compound which is impregnated into a porous inert carrier.
Aktivace katalyzátoru se provádí alespoň ve dvou stupních. V prvním stupni se prekursor impregnovaný v kysličníku křemičitém částečně aktivuje reakcí s takovým množstvím aktivační sloučeniny, aby se získal částečně aktivovaný prekursor, ve kterém je molární poměr aktivátoru k titanu asi až do 10 : 1 a přednostně asi 4 až 8 : 1. Aby se částečně aktivovaný a napuštěný prekursor převedl na formu účinnou při polymeraci ethylenu, musí se do polymeračního reaktoru uvádět přídavný aktivátor. Aktivace prekursoru se tak dokončí přímo v polymeračním reaktoru.The catalyst is activated in at least two stages. In the first step, the precursor impregnated in silica is partially activated by reacting with an amount of activating compound to obtain a partially activated precursor in which the molar ratio of activator to titanium is up to about 10: 1 and preferably about 4 to 8: 1. If the partially activated and impregnated precursor has been converted to a form effective in ethylene polymerization, an additional activator must be introduced into the polymerization reactor. Activation of the precursor is thus completed directly in the polymerization reactor.
Přídavná aktivační sloiučenina a částečně aktivovaný napuštěný prekursor se do- reaktoru přednostně uvádějí oddělenými potrubími. Přídavná aktivační sloučenina se může do reaktoru vstřikovat ve formě roztoku v uhlovodíkovém rozpouštědle, jako isopentanu, hekánu nebo minerálním ole ji. Tento roztok obvykle obsahuje asi 2 až 30 %' hmotnostních aktivační sloučeniny.The additional activating compound and the partially activated impregnated precursor are preferably introduced into the reactor via separate lines. The additional activating compound can be injected into the reactor as a solution in a hydrocarbon solvent such as isopentane, hecane or mineral oil. This solution typically contains about 2 to 30% by weight of the activating compound.
Když byl napuštěný katalyzátor podle přihlášky č. 892 322 zkoušen při přípravě produktů s vysokou hustotou (940 kg/m3 a vyšší) za zvýšené teploty, zjistilo se, že produktivita těchto- katalyzátorů byla vysoce závislá na množství elektrondonorní sloučeniny (ED)q v napuštěném prekursoru. Výzkum ukázal, že obsah elektrondonorní sloučeniny v napuštěném prekursoru lze v určitém rozsahu regulovat sušením, ale je obtížné regulovat sušení tak, aby se připravil reprodubovatelný prekursor s přesně požadovaným obsahem elektrondonorní sloučeniny.When the impregnated catalyst of Application No. 892 322 was tested in the preparation of high density products (940 kg / m < 3 > and above) at elevated temperature, it was found that the productivity of these catalysts was highly dependent on the amount of electron donor compound (ED) q in the impregnated precursor. Research has shown that the content of the electron donor compound in the impregnated precursor can be controlled to some extent by drying, but it is difficult to control the drying to prepare a re-displaceable precursor with the exact desired electron donor content.
Americká přihláška vynálezu č. 892 037 podaná 31. 3. 1978 (autoři: Β. E. Wagner a další, název: Polyímerační katalyzátor, způsob jeho přípravy a jeho použití na homopolymeraci ethylenu) uvádí, že lze homopolymery ethylenu s rozmezím hustoty od 960 do 970 kg/m3 a s poměrem rychlostí toku taveniny od 22 do 32, včetně mezních 'hodnot, které niají poměrně nízký obsah zbytků katalyzátoru vyrobit při poměrně vysoké produktivitě, vhodné pro průmyslovou výrobu, nízkotlakým postupem v plynné fázi, tak, že se ethylen homopolymeruje v přítomnosti vysoce aktivního komplexu hořčíku a titanu, jako katalyzátoru, smíchaného! s Inertním nosičem. Polymery vyrobené za použití tohoto katalyzátoru smíšeného s nosičem mají však přes vysokou aktivitu těchto katalyzátorů nevýhiodu v tom, že částice polymeru vytvořené během,' polymerace ve fluidním loži, mají nepravidelný tvar a poněkud obtížně se fiuiidizují. Výsledný produkt obsahuje rovněž poměrně vysoký podíl prachovitých podílů, tj. částic o· velikosti' 125 μΐη nebo menší.No. 892,037, filed Mar. 31, 1978 (E. Wagner et al., Title: Polymerization Catalyst, Process for its Preparation, and its Use for Ethylene Homopolymerization) discloses that ethylene homopolymers having a density range of 960 up to 970 kg / m 3 and a melt flow rate ratio of 22 to 32, including limit values which have a relatively low catalyst residue content at relatively high productivity, suitable for industrial production, by a low pressure gas phase process such that ethylene homopolymerizes in the presence of a highly active magnesium-titanium complex as a mixed catalyst; with an inert carrier. However, despite the high activity of these catalysts, the polymers produced using this supported catalyst have the disadvantage that the polymer particles formed during the fluidized bed polymerization are irregular in shape and somewhat difficult to fluidize. The resulting product also contains a relatively high proportion of dust fractions, i.e. particles of " size " of 125 μΐη or less.
Nyní se neočekávaně zjistilo, že hcmopolymery a kopolymery ethylenu s hustotou od asi 940- do 970 kg/m3, včetně mezních hodnot a s poměrem rychlostí toku taveniny od asi 22 doi 3:2, včetně mezních hodnot, které mají poměrně vysokou objemovou hmotnost, obsahují poměrně vysokou objemovou hmotnost, obsahují poměrně málo prachovitých podílů a které sestávají z částic relativně .kulatého tvaru lze vyrobit s poměrně vysokou produktivitou. Tyto polymery lze vyrábět průmyslově nízkotlakým postupem v plynlné fázi' hoímopolymerací nebo kopolymerací ethylenu v přítomnosti vysoce aktivního katalyzátoru obsahujícího komplex hořčíku a titanu, připraveného dále popsaným způsobem a napuštěného v určeném množství v porézním inertním nosiči a aktivovaného za specifických podmínek.It has now unexpectedly been found that ethylene homopolymers and copolymers having a density of from about 940 to 970 kg / m 3 , including limit values, and a melt flow rate ratio of from about 22 to 3: 2, including limit values having a relatively high bulk density, they have a relatively high bulk density, relatively little dust, and which consist of particles of relatively round shape can be produced with relatively high productivity. These polymers can be manufactured by an industrial low pressure gas phase process by polymerization or copolymerization of ethylene in the presence of a highly active catalyst comprising a magnesium-titanium complex prepared as described below and impregnated in a specified amount in a porous inert carrier and activated under specific conditions.
Úkolem předloženého vynálezu je tedy vyvinout způsob výroby homopolymerů a kopolymerů ethylenu o hustotě od asi 940 do, asi 970 kg/m3, poměru rychlostí toku taveniny asi 22 až 32 s poměrně nízkým obsahem zbytků katalyzátoru a s objemovou hmotností 340,6 až 519 kg/m3, postupem v plynné fázi za nízkého tlaku s poměrně vysokou produktivitou..SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to provide a process for producing ethylene homopolymers and copolymers having a density of from about 940 to about 970 kg / m 3 , a melt flow rate ratio of about 22 to 32 with relatively low catalyst residues. m 3 , low pressure gas phase process with relatively high productivity.
Dalším úkolem vynálezu je připravit granulované kopolymery ethylenu, jejichž částice mají zakulacený tvar a které obsahují poměrně malé množství jemných prachovitých podílů (částic o velikosti 125 μία nebo menších).It is a further object of the present invention to provide granulated ethylene copolymers whose particles have a rounded shape and which contain relatively small amounts of fines (particles of 125 μm or smaller).
Připojený obrázek znázorňuje reakční systém s flulldním ložem pro postup v plynné fázi, ve kterém lze použít katalytického systému podle vynálezu.The attached figure illustrates a fluidized bed reaction system for the gas phase process in which the catalyst system of the invention can be used.
Při způsobu podle vynálezu se používá Shora definovaného napuštěného prekursoru, ve kterém má q (viz dále) hodnotu vyhovující vztahu q > 1,5 m + 2. Napuštěný prekursor se částečně aktivuje až 10 moly aktivační sloučeniny na mol titanu obsaženého v prekursoru a úplná aktivace částečně aktivovaného prekursoru se dokončí v reaktoru aktivační sloučeninou v množství od 10 ďo 400 molů včetně, vztaženo na mol titanu v katalyzátoru. Tento aktivační postup má za následek vysokou aktivitu katalyzátoru a při použití talktO' aktivovaného katalyzátoru se získá ethylenový polymer se zlepšenou morfologií (počítaje v to i poměrně nízký obsah prachovitých podílů).The process of the invention employs the above-defined impregnated precursor in which q (see below) has a value satisfying q> 1.5 m + 2. The impregnated precursor is partially activated up to 10 moles of activating compound per mole of titanium contained in the precursor and fully activated The partially activated precursor is completed in the reactor with the activating compound in an amount of from 10 to 400 moles inclusive, based on the mole of titanium in the catalyst. This activation process results in a high catalyst activity, and using this activated catalyst gives an ethylene polymer with improved morphology (including relatively low dust content).
Polymery ethylenu mají poměr rychlosti toku taveniny od 22 do 32, přednostně od 25 do 30, včetně mezních hodnot. Poměr rychlostí toku taveniny je jiný způsob charakterizace distribuce molekulových hmotností polymeru. Hodnota poměru rychlostí toku taveniny (MFR) 22 až 32 (včetně mezních hodnot) Odpovídá hodnotě Mw/Mn v rozmezí od asi 2,7 do 4,1 a hodnota MFR od 25 do 30 (včetně mezních hodnot) odpovídá péměru Mw/Mn asi 2,8 až 3,6.The ethylene polymers have a melt flow rate ratio of 22 to 32, preferably 25 to 30, including limit values. The melt flow rate ratio is another way of characterizing the molecular weight distribution of a polymer. The melt flow rate (MFR) value of 22 to 32 (including limit values) corresponds to an Mw / Mn value in the range of about 2.7 to 4.1 and an MFR value of 25 to 30 (including limit values) corresponds to an Mw / Mn ratio of about 2.8 to 3.6.
Kopolymery, které lze vyrobit způsobem podle vynálezu jsou kopolymery obsahující jako hlavní molární podíl ethylen (a 97%) a jato vedlejší 'molární podíl do 3 % jednoho nebo více Cs až Ce ajolefinů, které by neměly obsahovat žádná rozvětvení na žádném ze svých atomů uhlíku, který je bližší k hlavnímu řetězci kopolymeru, než čtvrtý atom uhlíku. V případě použití jednoho! C3 až Ce α-olefinu se získají kopolymery, v případě použití více Cs až 0β α-olefinů se získají ter- nebo tetrapolymery apod.Copolymers obtained by the method according to the invention are copolymers comprising a major mol percent (and 97%) and Jato side 'molar ratio to 3% of one or more Cs and Ce j olefins which should not contain any branching on any of their carbon atoms, which is closer to the copolymer backbone than the fourth carbon atom. In case of using one! C 3 to C 6 alpha-olefins are obtained by copolymers, in the case of using more C 8 to O beta α-olefins, ter- or tetrapolymers etc. are obtained.
Jako tyto a-olefiny lze uvést propylen, 1-buten, 1-penten, l-hexen, 4-methyl-l-penten, 1-hepten a l-Okten, Přednostními a-olefiny jsou propylen, 1-buten, 1-hexen., 4-methyl-l-penten a 1-okten,These α-olefins include propylene, 1-butene, 1-pentene, 1-hexene, 4-methyl-1-pentene, 1-heptene and 1-octene. Preferred α-olefins are propylene, 1-butene, 1- hexene, 4-methyl-1-pentene and 1-octene,
Polymery ethylenu mají hustotu asi 940 až 970, včetně mezních hodnot. Hustotu kopolymeru lze při daném indexu toku tavě213374 niny regulovat především množstvím Cs až Cs komonomeru, který s,e má kopolymerovat s ethylenem'. V nepřítomnosti komonomeru by ethylen hoímopolymeroval s katalyzátorem podle předloženého vynálezu za vzniku homopolymerů s hustotou asi ě 0,96.The ethylene polymers have a density of about 940 to 970, including limit values. At a given melt index of 213374, the copolymer density can be controlled primarily by the amount of Cs to Cs of the comonomer to be copolymerized with ethylene. In the absence of comonomer, ethylene would polymerize with the catalyst of the present invention to form homopolymers having a density of about 0.96.
Zavádění vzrůstajících množství komonomerů doi polymerů má za následek postupné snižování hustoty kopolymerů. Za stejných reakčních podmínek se množství každého z různých C3 až Ce komonomerů potřebných pro dosažení stejného výsledku mění od komonomeru ke komonomeru.The introduction of increasing amounts of comonomers into the polymers results in a gradual decrease in the density of the copolymers. Under the same reaction conditions, the amount of each of the various C 3 to C 6 comonomers needed to achieve the same result varies from comonomer to comonomer.
Pro dosažení stejných výsledků, tj. stejné hustoty při určitém indexu toku taveniny je zapotřebí vzrůstajících molárních množství komonomerů v řadě C3 > C4 > Cs > Ce > C7 >Ce.Increasing the molar amounts of comonomers in the series C3 > C4 > Cs > Ce > C7 > Ce is needed to achieve the same results, i.e. the same density at a certain melt index.
Index toku taveniny homopolymerů nebo· kopolymerů je obrazem jeho molekulové hmotnosti. Polymery s relativně vysokou hmotností mají poměrně nízký Index toku taveniny. Polymery ethylenu s ultravysokou molekulovou hmotrioistí mají index toku taveniny při větším zatížení (HLMI] asi 0,0 a polymery s velmi vysokou molekulovou hmotností mají index toku taveniny při větším’ zatížení asi 0,0 až asi 1,0 g/10 min.The melt index of homopolymers or copolymers is an image of its molecular weight. Polymers with a relatively high weight have a relatively low melt index. Ultra high molecular weight ethylene polymers have a high load melt index (HLMI) of about 0.0, and very high molecular weight polymers have a high load melt index of about 0.0 to about 1.0 g / 10 min.
Takové vysokomolekulární polymery se obtížně tvarují v běžných vstřikovacích strojích a někdy je to vůbec nemožné. Polymery vyrobené způsobem podle předloženého vynálezu se naproti tomu v takovém zařízení snadno tvaruijí. Mají index toku taveniny při normálním zatížení (MI) v rozmezí od s 0,0 do asi 100, přednostně v rozmezí cd asi 0,5 do 80 a index toku taveniny při větším zatížení (HLMI) od asi 11 do asi 2000. Index toku taveniny polymerů vyrobených způsobem! podle vynálezu je závislý na kombinaci reakční teploty při polymeraci, hustotě, kopolymerů a poměru vodík/monomer v reakěním systému.Such high molecular weight polymers are difficult to mold in conventional injection molding machines and sometimes even impossible. The polymers produced by the process of the present invention, on the other hand, are easily formed in such a device. They have a melt index at normal load (MI) in the range of from about 0.0 to about 100, preferably in the range of from about 0.5 to 80, and a melt index at high load (HLMI) of from about 11 to about 2000. Melts of polymers produced by the process! according to the invention is dependent on the combination of the polymerization reaction temperature, density, copolymers and hydrogen / monomer ratio in the reaction system.
Index toku taveniny se zvyšuje se zvyšováním polymerační teploty a/nebo se snižováním hustoty polymeru a/nebo se zvyšováním poměru vodík/monomer. Kromě vodíku lze též pro další zvýšení indexu toku taveniny kopolymerů použít jiných přenašečů řetězce, jako dialkylzinečnatých sloučenin.The melt flow index increases with increasing polymerization temperature and / or decreasing polymer density and / or increasing hydrogen / monomer ratio. In addition to hydrogen, other chain transfer agents such as dialkyl zinc compounds can also be used to further increase the melt index of the copolymers.
Polymery poidle vynálezu obsahují á 1 a obvykle S 0,1 až š0,3 dvojných vazeb C = =C na 1000 atomů uhlíku, a mají obsah složek extřahovatelných cyklohexanem nižší než asi 3 a přednostně nižší než asi 2 >% hmotnostní.The polymers of the invention contain á1 and usually with 0.1 to ,33.3 C = =C double bonds per 1000 carbon atoms, and have a cyclohexane extractable content of less than about 3 and preferably less than about 2% by weight.
Polymery podle vynálezu obsahují jako zbytky katalyzátoru řádově do 20 ppm Ti při produktivitě 50! 000 nebo vyšší. Pokud se týká obsahu zbytků chloru, brOmu nebo jodu, polymery podle vynálezu typicky obsahují méně než asi 140 ppm těchto zbytků, v případě1 produktivity 50000 nebo výší.The polymers of the invention contain as catalyst residues of the order of up to 20 ppm Ti at a productivity of 50% . 000 or higher. With respect to the content of chlorine, bromine or iodine residues, the polymers of the invention typically contain less than about 140 ppm of these residues, in the case of 1 productivity of 50,000 or higher.
Polymery poidle vynálezu jsou granulární látky, které mají střední velikost částic řádově asi 0,5 až asi 1,3 mm a přednostně asi 0,5 až asi 1 mm. Velikost částic je důležitá prd snadnou fluidizaci polymerních částic v reaktoru s fluidním ložem, jak je uvedeno dále. Tyto granulární látky mají rovněž nízký obsah prachovitých podílů (4 %, vztaženo na celkové množství polymeru nebo méně), přičemž pod prachovitými částicemi se rozumějí částice o velikosti do 125 ^m. Při sledování optickou mikroskopií je zřejmé, že částice granulovaného polymeru vyrobené podle tohoto' vynálezu mají kulatější tvar než částice granulárního polymeru vyrobenéhoi podle již uvedené přihlášky vynálezu USA č. 892 037.The polymers of the invention are granular materials having a mean particle size of the order of about 0.5 to about 1.3 mm, and preferably about 0.5 to about 1 mm. Particle size is important in order to easily fluidize the polymer particles in a fluidized bed reactor as described below. These granular substances also have a low dust content (4% based on the total amount of polymer or less), with dust particles being understood to mean particles up to 125 µm in size. As observed by optical microscopy, it is apparent that the granular polymer particles produced according to the present invention have a rounder shape than the granular polymer particles produced according to the aforementioned U.S. Patent Application Serial No. 892,037.
Polymery podle vynálezu mají objemovou hmotnost .(sypnou hmotnost) asi 341 až asi 519 kg/m3.The polymers of the invention have a bulk density (bulk density) of about 341 to about 519 kg / m 3 .
Sloučeniny používané pro přípravu vysoce aktivního katalyzátoru, kterého se používá podle vynálezu, zahrnují alespoň jednu sloučeninu titanu, alespoň jednu sloučeninu hořčíku, alespoň jednu elektrondonornl sloučeninu, alespoň jednu aktivační sloučeninu a alespoň jednu inertní látku, jako nosič; Jednotlivé slolžky jsod definovány dále.The compounds used to prepare the highly active catalyst to be used according to the invention include at least one titanium compound, at least one magnesium compound, at least one electron donor compound, at least one activating compound, and at least one inert substance as a carrier; The individual items are defined below.
Sloučenina titanu má strukturu odpovídající obecnému vzorciThe titanium compound has a structure corresponding to the general formula
Ti(OR)aXb kdeTi (OR) and X b where
R představuje Ci ,až Ci4 alifatický nebo aromatický uhlovodíkový zbytek nebo zbytek obecného vzorce COR’, kde R’ představuje Ci až Ci4 alifatický nebo aromatický uhlovodíkový zbytek,R is a C 1 to C 14 aliphatic or aromatic hydrocarbon radical or a radical of formula COR ', wherein R' is a C 1 to C 14 aliphatic or aromatic hydrocarbon radical,
X představuje chlor, brom, jod nebo jejich směs, a představuje čisto 0, 1 nebo 2, b představuje číslo 1 až 4 včetně·, přičemž součet a + b má hodnotu 3 nebo 4.X is chlorine, bromine, iodine, or a mixture thereof, and is pure 0, 1 or 2;
Sloučenin titanu lze používat jednotlivě nebo ve směsích a zahrnují sloučeniny vzorcůThe titanium compounds can be used singly or in mixtures and include compounds of the formulas
TiCl3, TiCl4, Ti(OC8H5)Cl3,TiCl 3, TiCl 4, Ti (OC 8 H 5) Cl 3,
Ti’(OCOCH3)Cl3 a Tl(OCOCeHs)C'l3.Ti '(OCOCH3) Cl3 and Tl (OCOCeHs) C'l3.
Sloučenina hořčíku má strukturu odpovídající obecnému vzorciThe magnesium compound has a structure corresponding to the general formula
MgXž kdeMgXž where
X představuje chlor, brom, jod nebo jejich směs.X represents chlorine, bromine, iodine or a mixture thereof.
Těchto sloučenin hořčíku lze používat jednotlivě nebo v kombinacích a zahrnují sloučeniny vzorců MgCh, MgBra a Mglz. Z horečnatých sloučenin se obzvláštní přednost dává bezvodému chloridu hořečmatému.These magnesium compounds can be used singly or in combination and include compounds of the formulas MgCl 2, MgBra and Mg 2z. Of the magnesium compounds, anhydrous magnesium chloride is particularly preferred.
Při přípravě katalyzátorů používaných při způsobu podle vynálezu se používá na 1 mol sloučeniny titanu asi 0,5 až 56, před213374 nostně asi 1 až 10 molů sloučeniny hořčíku.In the preparation of the catalysts used in the process of the invention, about 0.5 to 56, preferably about 1 to 10 mol, of the magnesium compound are used per mole of titanium compound.
Sloučeniny titanu a sloučeniny hořčíku se účelně používá ve formě, která usnadňuje jejich rozpouštění v elektrondonorní sloučenině, jak je uvedeno dále.The titanium compound and the magnesium compound are conveniently used in a form which facilitates their dissolution in the electron donor compound as described below.
Elektrondonorní sloučenina je organická sloučenina, která je kapalná při 25 °C a ve které je sloučenina titanu a sloučenina hořčíku částečně nebo úplně rozpustná. Elektrondonorní sloučeniny jsou známé buď pod tímto jménem nebo pod jménem Lewisovy báze.The electron donor compound is an organic compound that is liquid at 25 ° C and in which the titanium compound and the magnesium compound are partially or fully soluble. The electron donor compounds are known either under this name or under the name of the Lewis base.
Pod pojmem elektrondonorní sloučeniny se rozumějí takové sloučeniny, jako alkylestery alifatických, a aromatických karboxylových kyselin, alifatické ethery, cyklické ethery a alifatické ketony. Z těchto elektrondonorních sloučenin se dává přednost alkylesterům Ci až C4 nasycených alifatických karboxylových kyselin, alkylesterům C7 až Ce aromatických karboxylových kyselin, O2 až Ce a přednostně C3 až C4 alifatickým etherům, C3 až C4 cyklickým etherům a přednostně Cd cyklickým : mono- nebo dietherům, C3 až Ce a s výhodou Cg až Cd alifatickým ketonům, Nejvýhodnějšími z těchto elektrondonorních sloučenin jsou methylformiát, ethylacetát, butylacetát, ethylether, hexylether, tetrahydrofuran, dioxan, aceton a methylisobutylketon.By electron donor compounds are meant such compounds as alkyl esters of aliphatic and aromatic carboxylic acids, aliphatic ethers, cyclic ethers and aliphatic ketones. Among these electron donor compounds the preferable ones are alkyl esters of Cl to C4 saturated aliphatic carboxylic acids; alkyl esters of C7 to Ce aromatic carboxylic acids, O2 and Ce, and preferably C3 to C4, aliphatic ethers, C3 to C4 cyclic ethers, and preferably cyclic Cd: mono- or di The most preferred of these electron donor compounds are methyl formate, ethyl acetate, butyl acetate, ethyl ether, hexyl ether, tetrahydrofuran, dioxane, acetone and methyl isobutyl ketone.
Elektrondonorních sloučenin lze používat jednotlivě nebo· ve směsích.The electron donor compounds may be used singly or in mixtures.
Obsah etebtrondonorní sloučeniny [ED]q v napuštěném prekursoru má mít hodnotu q > 1,5 m +2, a proto je částečná aktivace kritickým stupněm přípravy vysoce aktivního katalyzátoru, pomocí kterého se získávají polymerjr s atraktivní morfologií částic.The content of the etebtrondonor compound [ED] q in the impregnated precursor should have a value of q> 1.5 m +2, and therefore partial activation is a critical step in the preparation of a highly active catalyst to obtain a polymer with attractive particle morphology.
Aktivační sloučenina má strukturu odpovídající obecnému vzorciThe activating compound has a structure corresponding to the general formula
A1(R )cXd‘He kdeA 1 (R) c X d 'H e where
X’ představuje chlor nebo skupinu obecného vzorce OR” a každý ze symboilůX 'represents chlorine or a group of the formula OR' and each of the symboils
R” a R’”, které jsou stejné nebo· různé, představuje Ci až Cid nasycený uhlovodíkový zbytek, d představuje číslo· 0 až 1,5, e představuje číslo· 1 nebo 0, přičemž platí, že součet c + d + e má hodnotu 3.R "and R '", which are the same or different, represent a C 1 to Cid saturated hydrocarbon radical, d is a number of · 0 to 1.5, e is a number of · 1 or 0, the sum of c + d + e is 3.
Aktivačních sloučenin lze používat jednotlivě nebo v kombinacích a jako jejich příklady lze uvést látky vzorceThe activating compounds may be used singly or in combination and exemplified by compounds of the formula
A1[C2H5)S, A1(C2H5)2C1, Al(i-CdH9)3, Al2(C2H5)5Cl3, Al(Í-CdHs>)2H, Al(C6Hl3)3, Al(CeHl7)3, A1(C2H5)2H aA1 (C2H5) S, A1 (C2H5) 2Cl, Al (i-CdH9) 3, Al2 (C2H5) 5Cl3, Al (C1-CdH5) 2H, Al (C6H13) 3, Al (C6H17) 3, A1 (C2H5) ) 2H a
A1(C2H5)2(OC2H5).A1 (C2 H5) 2 (OC2H5).
Při aktivaci katalyzátorů používaných podle vynálezu se používá asi 10 až 400 a přednostně asi 15 až 60 molů aktivační sloučeniny na 1 mol sloučeniny titanu.About 10 to 400, and preferably about 15 to 60 moles of activating compound per mole of titanium compound are used to activate the catalysts used in the present invention.
Látky, používané jako nosiče, jsou pevné porézní látky ve formě částic, které jsou inertní vůči ostatním složkám katalytické kompozice a k ostatním aktivním složkám reakčního systému. Tyto nosiče zahrnují anorganické látky, jako je kysličník křemičitý a/nebo· hlinitý. Nosičů se používá ve formě suchých prášků, které mají střední velikost čáisitic asi 1O až 250, přednostně asi 50 až 150 jum.The substances used as carriers are solid, porous particulate materials which are inert to the other components of the catalyst composition and to the other active components of the reaction system. These carriers include inorganic materials such as silica and / or aluminum. The carriers are used in the form of dry powders having a mean particle size of about 10 to 250, preferably about 50 to 150 µm.
Tyto látky jsou rovněž porézní a mají specifický povrch alespoň 3 a přednostně alespoň 50 m2/g. Aktivita katalyzátoru nebo produktivita se rovněž zlepší tím, když má kysličník křemičitý póry o rozměrech alespoň 8 nm a přednostně alespoň 10 nm a větší. Nosič má být suchý, tj. nemá obsahovat absorbovanou vodu. Sušení nosiče se provádí zahříváním na teplotu alespoň 600 stupňů Celsia.They are also porous and have a specific surface area of at least 3 and preferably at least 50 m 2 / g. Catalyst activity or productivity is also improved when the silica has pores of at least 8 nm and preferably at least 10 nm and greater. The carrier should be dry, ie not contain absorbed water. The carrier is dried by heating to a temperature of at least 600 degrees Celsius.
Alternativně se může nosič sušit při teplotě alespoň 200 °C a pak se na něj může působit 1 až 8 % hmotnostními jedné nebo více alkylhlinitých sloučenin, popsaných výše. Tato imodiifikace nosiče alkylhlinitými sloučeninami poskytuje katalytický systém se zvýšenou aktivitou a za použití takového katalytického systému mají rovněž částice výsledného polymeru ethylenu lepší morfologii.Alternatively, the carrier may be dried at a temperature of at least 200 ° C and then treated with 1-8% by weight of one or more of the alkyl aluminum compounds described above. This imodification of the support with alkyl-aluminum compounds provides a catalyst system with increased activity, and using such a catalyst system, the resulting ethylene polymer particles also have improved morphology.
Katalyzátor používaný při způsobu podle vynálezu se připravuje tak, že se nejprve ze sloučeniny titanu, sloučeniny hořčíku a elektrondonorní sloučeniny dále uvedeným způsobem připraví prekursor a pak se nosič napustí tímto prekursorem.The catalyst used in the process of the invention is prepared by first preparing a precursor from a titanium compound, a magnesium compound, and an electron donor compound as follows, and then impregnating the support with the precursor.
Prekursor se připraví rozpuštěním sloučeniny v elektrondonorní sloučenině při teplotě od asi 20 °C do asi teploty varu elektrondonorní sloučeniny. Sloučenina titanu může se přidávat k elektrondonorní sloučenině před nebo po přidání sloučeniny hořčíku nebo současně s jejím přidáváním. Rozpouštění sloučeniny titanu a sloučeniny hořčíku se může napomáhat mícháním a v některých případech zahříváním těchto dvou sloučenin v elektrondonorní sloučenině k varu pod zpětným chladičem. Po rozpuštění sloučeniny titanu a sloučeniny hořčíku se může prekursor izolovat krystalizaci nebo srážením Cg až Ce alifatickým nebo aromatickým uhlovodíkem, jako hexanem, isopentanem nebo benzenem.The precursor is prepared by dissolving the compound in the electron donor compound at a temperature from about 20 ° C to about the boiling point of the electron donor compound. The titanium compound may be added to the electron donor compound before or after the addition of the magnesium compound, or simultaneously with the addition thereof. Dissolution of the titanium compound and the magnesium compound can be aided by stirring and, in some cases, heating the two compounds in the electron donor to reflux. After dissolution of the titanium compound and the magnesium compound, the precursor can be isolated by crystallization or by precipitation of a C 8 -C 6 aliphatic or aromatic hydrocarbon such as hexane, isopentane or benzene.
Vy,krystalovaný nebo· srážený prekursor se může izolovat ve formě jemných, volně pohyblivých částic o střední velikosti asi 10 až 100 («m a objemové hmotnosti po usazení asi 292 až asi 535 kg/m3.The crystallized or precipitated precursor may be isolated in the form of fine, free-moving particles having a mean particle size of about 10 to 100 (m < 3 >
Prekursoreim se pak napustí nosič v hmotnostním poměru odpovídajícím asi 0,033 až 1 a přednostně 0,1 až 0,43 dílu prekursoru na 1 díl nosiče.The precursor compound is then impregnated with a carrier in a weight ratio of about 0.033 to 1, and preferably 0.1 to 0.43 parts of the precursor per part of the carrier.
Napouštění vysušeného (aktivovaného) nosiče prekursorem se může provádět tak, že se prekursor rozpustí v elektrondonorní sloučenině' a pak se vzniklý roztok smísí s nosičem·. Kdyiž je nosič napuštěn prekursorem, odpaří se rozpouštědlo sušením při teplotě do 70 °C.Impregnation of the dried (activated) carrier with the precursor can be carried out by dissolving the precursor in the electron donor compound and then mixing the resulting solution with the carrier. When the carrier is impregnated with the precursor, the solvent is evaporated by drying at a temperature of up to 70 ° C.
Nosič se může’ napouštět prekursorem těž talk, že se1 přidá k roztoku surovin používaných pro přípravu prekursoru v elektrondonorní sloučenině. V tomto případě se prekursor meizoluje z roztoku. Tomuto postupu se dává pro· jeho jednoduchost přednost. Přebytečná elektrondonorní sloučenina se pak odstraní sušením při teplotě do, 70 °C.The carrier can 'talk Photogene, white impregnated with the precursor, the one added to the raw material solution used to form the precursor composition in the electron donor compound. In this case, the precursor is isolated from the solution. This procedure is preferred for its simplicity. Excess electron donor compound is then removed by drying at a temperature of up to 70 ° C.
Zkušenost ukázala, že sušení napuštěného prekursoru se dosáhne koncentrace elekťrondonoru [ED]q (viz dále) odpovídající vztahu q > 1,5 m + 2. Při Opakované výrobě napuštěného prekursoru v případě průmyslové iaplifcace je účelné připustit, aby v napuštěném prekursoru zůstal určitý přebytek elekitrondionoru (q > 1,5 m + 2) než riskovat přesušení a v důsledku .toho tepelný rozklad prekursoru.Experience has shown that drying of the impregnated precursor results in an electron-donor concentration [ED] q (see below) corresponding to q> 1.5 m + 2. When re-impregnating the impregnated precursor in the case of industrial iaplification, it is expedient to allow some of the elekitrondionor (q > 1.5 m + 2) than risk drying and as a result of the thermal decomposition of the precursor.
Takto připravený napuštěný prekursor cmá složení odpovídající obecnému vzorci lMgmTii(OR)nXp(ED]q kde1 The impregnated precursor thus prepared has a composition corresponding to the general formula 1 µg m Tii (OR) n X p (ED] q where 1
ED představuje elektrondonorní sloučeninu, m představuje číslo od 0,5 do 56, přednostně od 1,5 do 0 včetně mezních hodnot, n představuje číslo 0, 1 nebo 2, p představuje číslo od 2 doi 116, přednostně cd 6 do 14, včetně mezních hodnot, q představuje číslo is hodnotou odpovídající vztahu q > 1,5 m 2,ED represents an electron donor compound, m represents a number from 0.5 to 56, preferably from 1.5 to 0 including limit values, n represents a number from 0, 1 or 2, p represents a number from 2 to 116, preferably from 6 to 14, inclusive limit values, q represents a number with a value corresponding to q> 1,5 m 2,
R představuje Ci laž Cu alifatický nebo aromatický uhlovodíkový zbytek obecného vzorce OOR’, kde R’ představuje Ci až Cu alifatický nebo aromatický uhlovodíkový zbytek aR represents a C 1 to Cu aliphatic or aromatic hydrocarbon radical of the general formula OOR ´, where R až represents a C 1 to Cu aliphatic or aromatic hydrocarbon radical and
X představuje chlor, brom nebo jod nebo jejich směs.X represents chlorine, bromine or iodine or a mixture thereof.
index u elementárního titanu (Ti) znamená arabské číslo jedna.the elemental titanium (Ti) index means the Arabic number one.
Aby hoi bylo· možno použít při způsobu podle vynálezu, je nutno prekursor úplně aktivovat, tj. musí se zpracovat působením dostatečného množství aktivační sloučeniny, aby byly atomy titanu obsažené v prekursoru převedeny do aktivního stavu.In order to be used in the process according to the invention, the precursor must be fully activated, i.e. it must be treated with a sufficient amount of the activating compound to bring the titanium atoms contained in the precursor to active state.
Při aktivaci katalyzátoru podle vynálezu se aktivace provádí ve dvou stupních. V prvním stupni se prekursor napuštěný v kysličníku křemičitém částečně aktivuje reakcí s takovým množstvím aktivační sloučeniny, aby se získal částečně aktivovaný prekursor, ve kterém je molární poměr aktivátoru k titanu asi 1 až 10 :1. Tato částečná aktivace se provádí v suspenzi uhlovodíkového rozpouštědla. Výsledný produkt se pak vysuší, aby se odstranilo! rozpouštědlo, pří teplotě 20 až· 70, přednostně 50 až 70 °C. Výsledný produkt 'má charakter volně pohyblivé látky ve formě částic a lze ho snadno uvádět dojpolymeračního reaktoru.In the activation of the catalyst according to the invention, the activation is carried out in two stages. In the first step, the precursor impregnated in silica is partially activated by reacting with an amount of activating compound to obtain a partially activated precursor in which the molar ratio of activator to titanium is about 1 to 10: 1. This partial activation is carried out in a hydrocarbon solvent suspension. The resulting product is then dried to remove it. a solvent, at a temperature of 20 to 70 ° C, preferably 50 to 70 ° C. The resulting product has the character of a free-flowing particulate material and can be readily referred to in a polymerization reactor.
Částečně aktivovaný napuštěný prekursor je přednostně slabě účinný jako polymerační katalyzátor při· způsobu podle vynálezu. Aby se částečně aktivovaný napuštěný prekursor aktivoval pro polymeraci ethylenu, musí se do polymeračního reaktoru zavést přídavný aktivátor. Tím se aktivace prekursoru dokončí v reaktoru. Přídavná aktivační sloučenina’ a částečně aktivovaný napuštěný prekursor se doi reaktoru přednostně uvádějí oddělenými· potrubími. Přídavná aktivační sloučenina se může do reaktoru vstřikovat ve formě roztoku v uhlovodíkovém rozpouštědle,, jiako isopentanu, hexanu nebo minerálním oleji.The partially activated impregnated precursor is preferably poorly effective as a polymerization catalyst in the process of the invention. In order to activate the partially activated impregnated precursor for ethylene polymerization, an additional activator must be introduced into the polymerization reactor. This completes the activation of the precursor in the reactor. The additional activator compound and the partially activated impregnated precursor are preferably introduced into the reactor via separate lines. The additional activating compound may be injected into the reactor as a solution in a hydrocarbon solvent such as isopentane, hexane or mineral oil.
Tento roztok obvykle obsahuje asi 2 až 30 % hmotnostních aktivační sloučeniny. Přídaívná aktivační sloučenina se do reaktoru· přidává v takovém množství, aby se v reaktoru dosáhlo spolu s množstvím aktivační sloučeniny titanu uvedenými ve formě Částečně aktivovaného napuštěného prekursoru celkového molárního poměru Al/Ti asi 10 až 400 a přednostně asi 15 až 60. Přídavné množství aktivační sloučeniny zavedené do reaktoru zreaguje s částečně aktivovaným prékursorem a dokončí aktivaci sloučeniny titanu, přímto v reaktoru.This solution typically contains about 2 to 30% by weight of the activating compound. The additional activating compound is added to the reactor in an amount such that a total activated Al / Ti molar ratio of about 10 to 400, and preferably about 15 to 60, is achieved in the reactor together with the amount of titanium activating compound listed as partially activated impregnated precursor. the compound introduced into the reactor reacts with the partially activated precursor and completes the activation of the titanium compound, directly in the reactor.
Při kontinuálním postupu v plynné fázi, jako je postup prováděný ve fluidním loži, popsaný dále se do reaktoru v průběhu polymeraoe kontinuálně uvádějí jednotlivé oddělené dávky částečně aktivovaného prekursoru napuštěného v nosiči za současného uvádění oddělených dávek aktivační sloučeniny potřebné pro aktivaci prekursoru. Tak se nahrazují .aktivní místa· katalyzátoru, která byla v průběhu reakce spotřebována.In a continuous gas phase process such as the fluidized bed process described below, separate batches of partially activated precursor impregnated in a carrier are continuously fed into the reactor during polymerization, while providing separate batches of activating compound needed to activate the precursor. This replaces the active sites of the catalyst that have been consumed during the reaction.
•Polymeraoe se provádí tak, že se proud monomeru nebo monomerů uvádí v plynné fázi, například postupem ve fluidním loži popsaném dále, v podstatě v nepřítomnosti katalytických jedů, jako vlhkosti, kyslíku, kysličníku uhelnatého, kysličníku uhličitého a. acetylenu, do styku s katalyticky účinným množstvím úplně aktivovaného prekursoru (katalyzátoru) impregnovaného na nosiči', za tlaku a teploty, které jsou dostatečné pro iniciaci polymeraoe.The polymerization is carried out by contacting the stream of monomer or monomers in the gas phase, for example in the fluidized bed process described below, substantially in the absence of catalytic poisons such as moisture, oxygen, carbon monoxide, carbon dioxide and acetylene, in contact with catalytically. an effective amount of the fully activated precursor (catalyst) impregnated on the support, at a pressure and temperature sufficient to initiate the polymerization.
Reakční systém s fluidním ložem, kterého lze použít při provádění způsobu podle vynálezu, je ilustrován na obr. 1. Reaktor 10 se skládá z reakční zóny 12 a ze zóny 14 snižující rychlost.The fluidized bed reaction system that can be used in the process of the present invention is illustrated in FIG. 1. The reactor 10 consists of a reaction zone 12 and a speed reducing zone 14.
Reakční zóna 12 obísahuje lože rostoucích částic polymeru, vytvořené částice polymeru a menší množství katalyzátoru fluidizovaného (kontinuálním tokem polymerizovatelných a modifikačních plynných složek tvořených doplňovaným plynem a plynem recyklovaným do reakční zóny. Aby se flúidní lože udrželo ve fluidizovaném stavu, musí mít hmotnostní průtok plynu ložem vyšší hodnotu, než je hodnota minimálního průtoku vyžadovaná pro fluidizaci.Reaction zone 12 includes a bed of growing polymer particles, formed polymer particles, and a smaller amount of catalyst fluidized (continuous flow of polymerizable and modifying gaseous constituents consisting of make-up gas and gas recycled to the reaction zone). higher than the minimum flow rate required for fluidization.
Přednostně je vhodný hmotnostní průtok plynu ložem asi 1,5 až asi 15 X vyšší, s výhodou asi 3 až 6X vyšší než minimální hmotnostní průtok plynu, nutný pro fluidizaci (Gmf). Označení Gmf pro minimální hmiotnoistní průtok plynu nutný pro· dosažení fluidizace navrhli V. Y. Wen a Y. H. Yu, „Mechanics of Fluidization”, Chemical Enginhíerlng Progress Symposium Series, svazek 62, str. 100 alž 111 (1966].Preferably, a suitable gas mass flow rate through the bed is about 1.5 to about 15 times higher, preferably about 3 to 6 times higher than the minimum gas flow rate required for fluidization (Gmf). The Gmf designation for the minimum gas mass flow rate required to achieve fluidization was suggested by V. Y. Wen and Y.H. Yu, "Mechanics of Fluidization", Chemical Engineering Progress Symposium Series, Vol. 62, pp. 100-111 (1966).
Je důležité, aby lože vždycky obsahovalo částice, které by zabraňovaly vzniku „horkých mísit” ai které by zachycovaly a distribuovaly práškovltý katalyzátor v reakční zóně. Při zahájení provozu se do reakční zóny obvykle předloží jako základ polymerní částice před tím, než se začne uvádět proud plynu. Tyto částice mohou být identické s vznikajícím polymerem nebo mohou být odlišné. Když jsou odlišné a odtahují se s částicemi vzniklého polymeru jako přední produkt. Nakonec fluidizované lože částic požadovaného' polymeru vytlačí startovací lože.It is important that the bed always contain particles that prevent the formation of "hot mixes" and that also trap and distribute the pulverulent catalyst in the reaction zone. Upon commencement of operation, a polymeric particle is usually introduced as a base into the reaction zone before the gas stream is introduced. The particles may be identical to the polymer formed or may be different. When different, they are drawn off with the resulting polymer particles as a leading product. Finally, the fluidized bed of the desired polymer particles displaces the starter bed.
Částečně aktivovaný napuštěný prekursor (katalyzátor) používaný ve fluidním loži se přednostně skladuje v pohotovostním zásobníku 32 pod atmosférou inertního plynu, jako dusíku nebol argonu.The partially activated impregnated precursor (catalyst) used in the fluidized bed is preferably stored in a standby container 32 under an atmosphere of an inert gas such as nitrogen or argon.
Fluidizace se dosahuje vysokou rychlostí plynného recyklu uváděného do lože a skrz lože, která je typicky řádově asi 50X vyšší než rychlost doplňovaného plynu. Fluidní lože obvykle vypadá jako hustá hmota pohyblivých částic proudících ve volném víru vzniklém průchodem plynu ložem. Tlaková ztráta v loži je rovná nebo poněkud vyšší nož hmotnost lože dělená průřezem lože·, je tedy závislá na geometrii reaktoru.Fluidization is achieved by a high rate of gaseous recycle introduced into and through the bed, which is typically of the order of about 50 times higher than that of the make-up gas. The fluidized bed usually looks like a dense mass of moving particles flowing in the free vortex created by the passage of gas through the bed. The pressure drop across the bed is equal to or slightly higher than the bed weight divided by the cross-section of the bed, so it is dependent on the reactor geometry.
Doplňovaný plyn se uvádí dO1 lože stejnou rychlostí, jako je rychlost odtahování částic polymerního· produktu. Složení doplňovaného plynu se určuje pomocí analyzátoru 16 umístěného nad ložem. Analyzátor plynu určuje úbytek složek v plynu, který se recykluje a podle toho se příslušným způsobem, nastavuje složení doplňovaného plynu, aby se v reakční zóně udrželo, složení plynné směsi v podstatě v ustáleném stavu.Make-up gas is fed to the bed 1 at the same speed as the drawing speed at which particulate polymer product ·. The make-up gas composition is determined by an analyzer 16 located above the bed. The gas analyzer determines the loss of components in the gas to be recycled and accordingly adjusts the make-up gas composition to maintain the composition of the gaseous mixture substantially steady state in the reaction zone.
Aby se zaručila úplná fluidizace, uvádí se do reaktoru recyklovaný plyn a popřípadě též část1 doplňovaného plynu přívodem 10 pod ložem. Na'd přívodem 18 je umístěna deska 20 rozdělující plyn, která napomáhá fluidizaci lože.In order to ensure complete fluidization, the recycle gas and possibly also part 1 of the make-up gas are fed into the reactor via an inlet 10 under the bed. A gas-distributing plate 20 is placed on the inlet 18 to assist fluidization of the bed.
Část plynného proudu, která nezreaguje v loži, tvoří recyklovaný plyn, který se odvádí z polymerační zóny přednostně tak, že se vede přes zónu 14, umístěnou nad ložem, ve které dochází ke snížení rychlosti, a k vypadnutí stržených částic zpět do lože.The portion of the gaseous stream that does not react in the bed forms recycled gas, which is discharged from the polymerization zone preferably by passing through a zone 14 located above the bed in which the velocity is reduced and the entrained particles fall back into the bed.
Oddělení částic se může napomoci zapojením cyklonu 22, který může být bud součástí zóny 14 snižující rychlost, nebo, může být vně tétoi zóny. Když je to zapotřebí, může se pak recyklovaný plyn vést .přes filtr 24, který je upraven tak, aby se v něm Oddělovaly malé částice v případě vysokých rychlostí toku a aby se tak zabránilo ukládání prachu na povrchu sloužícím k přenosu tepla a na listech kompresoru.Particle separation may be aided by the inclusion of cyclone 22, which may either be part of the speed reducing zone 14 or may be outside the zone. If desired, the recycle gas can then be passed through a filter 24 which is adapted to separate small particles at high flow rates to prevent dust from depositing on the heat transfer surface and on the compressor sheets. .
Recyklovaný plyn se pak stlačuje v kompresoru 25 a vede tepelným výměníkem, 26, kde se před vracením do lože zbavuje reakČního tepla. Tím, že se konstantně odvádí reakční teplo, nedochází v horní části lože k žádnému patrnému teplotnímu gradientu. Teplotní gradient existuje ve spodních 152 až 304 nte lože, mezi teplotou vstupujícího plynu a teplotou zbytku lože. Bylo pozorováno, že lože téměř okamžitě přizpůsobuje teplotu recyklovaného plynu nad touto 152 až 304 >mm zónou lože na hustotu teploty lože, takže je za podmínek ustáleného stavu teplota lože v podstatě konstantní. Recyklovaný plyn se do dna reaktoru uvádí přívodem 18 a do fluidního lože rozdělovači deskou 20. Kompresor 25 může být rovněž umístěn před výměníkem tepla 26 ve smyslu směru toku.The recycle gas is then compressed in a compressor 25 and passed through a heat exchanger 26, where it is freed from the heat of reaction before returning to the bed. By constantly removing the heat of reaction, there is no apparent temperature gradient in the upper part of the bed. A temperature gradient exists in the lower 152 to 304 nte bed, between the inlet gas temperature and the bed rest temperature. It has been observed that the bed almost immediately adapts the temperature of the recycle gas above the bed to the bed temperature density so that the bed temperature is substantially constant under steady-state conditions. The recycle gas is fed to the bottom of the reactor through the inlet 18 and into the fluidized bed through the distributor plate 20. The compressor 25 may also be placed upstream of the heat exchanger 26 in the direction of flow.
Rozdělovači deska 20 hraje při provozu reaktoru důležitou úlohu. Fluidní lože obsahuje jak rostoucí a vzniklé částice polymeru, tak částice katalyzátoru. Poněvadž polymerní částice jsou horké a možná aktivní, musí se zabránit jejich usazování, poněvadž kdyby došlo k vytvoření jakékoli klidné hmoty, mohl by aktivní katalyzátor obsažený v těchto částicích způsobit pokračování reakce a vlivem vzniklého tepla by se částice roztavily.The distributor plate 20 plays an important role in the operation of the reactor. The fluidized bed contains both growing and formed polymer particles and catalyst particles. Since the polymer particles are hot and possibly active, they must be prevented from settling, since if any calm mass is formed, the active catalyst contained in these particles could cause the reaction to continue and the particles would melt due to the heat generated.
Je proto důležité, aby se ložem nechal procházet recyklovaný plyn rychlostí dostačující k fluidizaci částic ve spodku lože. Spodek lože je tvořen rozdělovači deskou 20, a touto deskou může být síto, deska se štěrbinami, perforovaná deska, deska s kloboučky (analogickými jako u pater destilační koleny) apod. Všechny části desky mohou být stacionární, nebo může být deska pohyblivého typu, jako je deska popsaná v patentu USA č. 3 298 792. Ať už je konstrukční uspořádání desky jakékoli, musí deska rozptylovat recyklovaný plyn mezi částicemi u dna lože a udržovat je ve fluidizovaném stavu. Úkolem desky je rovněž podpírat klidné lože částic pryskyřice, když není reaktor v provozu. Pohyblivých částí desky se1 může použít k vytlačení polymerních částic zachycených na desce nebo· v ní.It is therefore important that the recycle gas is passed through the bed at a rate sufficient to fluidize the particles at the bottom of the bed. The bottom of the bed is formed by a separating plate 20 and may be a sieve, a plate with slits, a perforated plate, a plate with caps (analogous to the distillation elbows) and the like. All parts of the plate may be stationary or is a plate as described in U.S. Pat. No. 3,298,792. Whatever the plate design, the plate must disperse the recycle gas between the particles at the bottom of the bed and maintain it in a fluidized state. The board also aims to support a quiet bed of resin particles when the reactor is not in operation. The movable portions of the sheet 1 may be used to extrude polymer particles retained on or within the sheet.
Jako přenašeče řetězce se při polymeraci podle vynálezu může použít vodíku. Molární poměr vodíkhthylen, které se může p otužit leží v rozmezí od asi 0 do asi 21,0 molů vodíku na mol monomeru v plynném proudu.Hydrogen can be used as the chain transfer agent in the polymerization of the invention. The molar ratio of hydrogen-ethylene which can be expanded ranges from about 0 to about 21.0 moles of hydrogen per mole of monomer in the gas stream.
V plynném proudu může být též přítomen jakýkoli plyn, který je inertní vůči katalyzátorům a reakčním složkám. Aktivační sloučenina se přednostně přidává do systému plynového recyklu v jeho nejteplejší čás213374 ti. Přednostně se proto aktivátor zavádí, do potrubí s recyklem ve· směru po proudu za výměníkem tepla, jako například ze zásobníku 27 potrubím 27A.Any gas inert to the catalysts and reactants may also be present in the gas stream. The activator compound is preferably added to the gas recycle system at its hottest part. Preferably, therefore, the activator is introduced into the recycle line downstream of the heat exchanger, such as from the reservoir 27 through line 27A.
Jako činidel pro regulaci molekulové hmotnosti, tj jako· přenašečů řetězce se může spolu s katalyzátory podle vynálezu kromě vodíku použít též sloučenin obecného vzorceIn addition to hydrogen, the compounds of the formula I can be used in addition to hydrogen as molecular weight control agents, i.e. as chain transfer agents.
Zn(Ra)(Rb) kdeZn (Ra) (Rb) where
Ra a Rb jsou stejné nebo různé Ci až Gí4 alifatické nebo aromatické uhlovodíkové zbytky.R a and R b are the same or different C 1 to C 14 aliphatic or aromatic hydrocarbon radicals.
Tím se dosáhne dalšího zvýšení hodnot indexu toku taveniny vyrobených kopolymerů. Doi plynného proudu uváděného do reaktoru se může přidávat asi 0 až 50 a přednostně asi 20· až 30 molů sloučeniny zinku (počítáno jako Zn] na mol sloučeniny titanu (počítáno· jako Ti]. Sloučenina zinku se může do· reaktoru uvádět přednostně ve formě zředěného roztoku (o koncentraci 2, až 10 % hmotnostních) v uhlovodíkovém rozpouštědle nebo v absorbované formě v pevném ředidle, jako je kysličník křemičitý, a to v množství od asi 10 do 50 % hmotnostních. Tyto· látky bývají pyroforické. Sloučenina zinku se může uvádět do proudu recyklovaného· plynu z dávkovače, který sousedí s dávkováním zařízením 27.This further increases the melt index values of the produced copolymers. About 0 to 50, and preferably about 20 to 30 moles of the zinc compound (calculated as Zn) per mole of the titanium compound (calculated as Ti) may be added to the reactor gas feed into the reactor. a dilute solution (2 to 10% by weight) in a hydrocarbon solvent or in absorbed form in a solid diluent such as silica in an amount of about 10 to 50% by weight. supplying a recycle gas from the dispenser adjacent the dispensing device 27.
Reaktor s fluidním ložem musí pracovat při teplotě nižší, než je teplota spékání polymerních částic. Aby se zabránilo spékání částic je nutné, aby byla pracovní teplota pod teplotou spékání. Při výrobě kopolymerů ethylenu způsobem podle vynálezu se přednostně pracuje při teplotě asi 90· až asi 105 stupňů Celsia. Přitom se získají polymery s hustotou asi 940 až 970 kg/m3.The fluidized bed reactor must operate at a temperature below the sintering temperature of the polymer particles. In order to prevent sintering of the particles, the working temperature must be below the sintering temperature. The production of ethylene copolymers by the process of the invention is preferably carried out at a temperature of about 90 to about 105 degrees Celsius. Thereby, polymers having a density of about 940 to 970 kg / m 3 are obtained .
Reaktor s fluidním ložem pracuje za tlaku až do asi 6,87 MPa, přednostně za tlaku přibližně od 1,03 až 2,40 MPa, přičemž když se pracuje za vyšších tlaků v tomto rozmezí usnadňuje se přenos tepla, poněvadž zvýšení tlaku má za následek zvýšení jednotkové objemové tepelné kapacity plynu.The fluidized bed reactor is operated at a pressure of up to about 6.87 MPa, preferably at a pressure of about 1.03 to 2.40 MPa, and when operating at higher pressures within this range, heat transfer is facilitated, since an increase in pressure results increase in unit volume heat capacity of gas.
Částečně aktivovaný napuštěný prekursor se injektuje do lože rychlostí, která je stejná, jako rychlost, kterou se spotřebovává, přívodem 30 umístěným nad rozdělovači deskou 20. Důležitým rysem vynálezu je, že se katalyzátor injektuje v místě nad rozdělovači deskou. Poněvadž jsou katalyzátory používané podle vynálezu vysoce aktivní, mohlo by mít injektování do prostoru pod rozdělovači deskou za následek zahájení polymerace v tomto místě, což by mohlo nakonec vést až k ucpání rozdělovači desky. Injektování katalyzátoru do vířivého lože naopak napomáhá rozdělení katalyzátoru v loži a zabraňuje tvorbě míst s vysokou koncentrací katalyzátoru, která by mohla vést ke vzniku horkých míst.The partially activated impregnated precursor is injected into the bed at a rate equal to the rate at which it is consumed by an inlet 30 located above the manifold plate 20. An important feature of the invention is that the catalyst is injected at a point above the manifold plate. Since the catalysts used according to the invention are highly active, injection into the space below the distributor plate could result in polymerization being initiated at this point, which could eventually lead to blockage of the distributor plate. On the contrary, injecting the catalyst into the fluidized bed helps to distribute the catalyst in the bed and avoids the formation of sites with high catalyst concentrations which could lead to hot spots.
Za určité kombinace provozních podmínek se fluidizované lože udržuje v podstatě ve stejné výšce tím, že se část lože odtahuje jako produkt stejnou rychlostí, jako· je rychlost .tvorby částic polymerního produktu. Vzhledem k tomu, že rychlost vývoje teplá je přímo úměrná tvorbě produktu, je pro rychlost tvorby částic polymeru při konstantní rychlosti plynu určující měření vzrůstu teploty plynu podél reaktoru (tj. teplotního rozdílu mezi teplotou vstupujícího plynu a teplotou odcházejícího' plynu).Under a certain combination of operating conditions, the fluidized bed is maintained at substantially the same height by withdrawing part of the bed as product at the same rate as the particle formation rate of the polymer product. Since the rate of heat evolution is directly proportional to product formation, the measurement of the increase in gas temperature along the reactor (i.e. the temperature difference between the inlet gas temperature and the outgoing gas temperature) determines the rate of polymer particle formation at a constant gas velocity.
Částice polymerního produktu se odebírají přednostně kontinuálně vedením 34 nebo· v blízkosti rozdělovači desky 20. Částice se odebírají ve formě suspenze s částí plynného proudu, který ise ©dvětrává před usazením částic, aby se zabránilo další polymerací a spékání před tím než částice dosáhnou zóny, kde se shromažďují. Suspenzního· plynu lze, jak již bylo uvedeno, rovněž použít k převádění produktu z jednoho reaktoru do· druhého.Preferably, the polymer product particles are collected continuously through a conduit 34 or near the distributor plate 20. The particles are collected in the form of a suspension with a portion of the gaseous stream that is ventilated before the particles settle to prevent further polymerization and caking before the particles reach the zone. where they gather. The suspending gas can also be used to transfer the product from one reactor to another.
Částice polymerního produktu se účelně a přednostně odebírají pomocí dvou postupně pracujících časově nastavených ventilů 36 a 38, mezí kterými je upravena oddětovací zóna 40. Když je ventil 38 uzavřen, je ventil 36 otevřen, takže propouští směs plynu a produktu do zóny 40. Pak se ventil 38 otevře, aby se produkt převedl do· vnější izolační zóny. Ventil 38 se pak uzavře a je uzavřen až do okamžiku následujícího odebírání produktu.The polymer product particles are expediently and preferably removed by means of two sequentially operated time-adjusted valves 36 and 38, between which the separating zone 40 is provided. When valve 38 is closed, valve 36 is opened so that the gas / product mixture passes through zone 40. valve 38 opens to transfer the product to the outer insulation zone. The valve 38 is then closed and closed until the next product withdrawal.
Konečně je reaktor s fluidním ložem vybaven vhodným odvětrávacím systémem, který umožňuje odvětrávání lože při zahajování a při končení provozu. Reaktor nevyžaduje použití žádných míchacích zařízení a/nebo zařízení k oškrabávání stěn·.Finally, the fluidized bed reactor is equipped with a suitable venting system to allow venting of the bed at start-up and shutdown. The reactor does not require the use of any mixing and / or scraping devices.
Vysoce aktivní nosičový katalytický systém podle vynálezu poskytuje ve fluidizovaném loži produkt se střední velikostí částic přibližně O,50 až 1,27 mm, přednostně přibližně mezi 0,56 až 1,0 mm, přičemž zbytky nosičového katalyzátoru v polymeru jsou neobvykle malé. Polymerní částice mají relativně kulatý tvar a obsahují poměrně malé množství prachovltých částic (menších než 126 μιη], tj. 4 % hmotnostní nebo méně.The highly active supported catalyst system of the present invention provides a fluidized bed product with an average particle size of about 0.5 mm to about 1 mm, preferably between about 0.56 mm to 1.0 mm, with the support catalyst residues in the polymer being unusually small. The polymer particles have a relatively round shape and contain a relatively small amount of dusty particles (less than 126 μιη), i.e. 4% or less by weight.
Zaváděný proud plynného monomeru, popřípadě s inertními plynnými ředidly se do reaktoru uvádí takovou rychlostí, aby se dosáhlo výtěžku vztaženého na prostor a čas asi 32,4 až asi 1·6·2,2 kg/hod/m3 objemu lože.The feed monomer feed stream, optionally with inert gaseous diluents, is fed into the reactor at a rate such that a space and time yield of about 32.4 to about 1 · 6 · 2.2 kg / hr / m 3 bed volume is achieved.
Pod pojmem „surová pryskyřice nebo polymer“ se zde rozumí polymer v granulované formě, jak se získá z polymeračního· reaktoru.The term "crude resin or polymer" as used herein refers to a polymer in granular form as obtained from a polymerization reactor.
Následující příklady slouží k bližší ilustraci vynálezu, v žádném směru však rozsah vynálezu neomezují.The following examples serve to illustrate the invention in more detail, but do not limit the scope of the invention in any way.
Vlastnosti polymerů vyrobených v příkladech se stanovují těmito zkušebními metodami:The properties of the polymers produced in the examples are determined by the following test methods:
Hustota:Density:
Vyrobí se zkušební destička a ta se 1 hodinu temperuje na 120 °C, aby se přiblížila stavu rovnovážné krystalinity a pak se rychle ochladí na teplotu místnosti. Měření hustoty se pak provádí v koloně s gradientem hustoty.A test plate is made and tempered at 120 ° C for 1 hour to approach equilibrium crystallinity and then cooled rapidly to room temperature. The density measurement is then performed in a density gradient column.
% hmotnostních). Směs se míchá 1/4 hodiny. Přebytek rozpouštědla se dekantuje a pevná látka se oddělí na Sparklerově filtru. Výsledná kaše se odpaří v rotačním cdpařováku za vakua 2 kPa pomalým proplachováním dusíkem při teplotě < 65 °C po dobu 16 hoďn. Získá se suchá sypká látka. Napuštěný prekursor má vzorec% by weight). The mixture was stirred for 1/4 hour. The excess solvent was decanted and the solid was collected on a Sparkler filter. The resulting slurry was evaporated in a rotary evaporator under 2 kPa vacuum by slowly flushing with nitrogen at <65 ° C for 16 hours. A dry, free-flowing material is obtained. The inked precursor has the formula
Index toku taveniny (MI):Melt Flow Index (MI):
TiMg2,9Cl9,8(THF)9,3TiMg2.9Cl9.8 (THF) 9.3
ASTM D-1238-Condition E měření se provádí při 19,0 °C, údaje v g za 10 minut.ASTM D-1238-Condition E measurements are performed at 19.0 ° C, g data per 10 minutes.
Rychlost toku (index toku taveniny při větším zatížení) (íHLMI):Flow rate (melt flow index at higher load) (HLMI):
ASTM-D-1238-Oondition F. Měření se provádí za použití 10 násobného zatížení než při měření indexu toku tayeniny.ASTM-D-1238-Oondition F. Measurements are performed using 10 times the load index of the thayenine.
Poměr rychlostí toku:= rychlost toku_ index toku taveninyRatio of flow rates: = flow rate_ melt flow index
Produktivita:Productivity:
Vzorek pryskyřičného produktu se zpopelní a stanoví se· hmotnostní % popele, poněvadž popel je v podstatě tvořen katalyzátorem. Produktivita je tedy udána v kg polymeru vyrobeného na kg celkem spotřebovaného katalyzátoru. Množství titanu, hořčíku a chloru v popeli se určí elementární analýzoiu.The resin product sample is ashed and the ash weight is determined, since the ash is essentially a catalyst. The productivity is therefore expressed in kg of polymer produced per kg of total catalyst consumed. The amount of titanium, magnesium and chlorine in the ash is determined by elemental analysis.
Objemová hmotnost:Density:
Pryskyřice se nasype pomocí nálevky s průměrem stonku 9,5 mm do 100 ml odměrného válce až po rysku 100 ml. Během plnění válce se válcem netřepe. Hmotnostní rozdíl se zjistí vážením.The resin is poured into a 100 ml graduated cylinder through a funnel with a 9.5 mm stem diameter up to the 100 ml mark. Do not shake the cylinder during filling. The weight difference is determined by weighing.
Střední velikost částicMean particle size
Tato, hodnota se vypočte z dat sítové analýzy získaných měřením podle ASTM-D-1921-Method A za použití vzorku o hmotnosti 500, gramů. Výpočty jsou založeny na hmotnostních zlomcích, produktu zachyceného· na sítech.This value is calculated from the sieve analysis data obtained by measurement according to ASTM-D-1921-Method A using a 500 grams sample. The calculations are based on fractions of mass, the product captured on the sieves.
Příklad IExample I
Příprava napuštěného prekursoruPreparation of impregnated precursor
Do autoklávu. vyloženého sklem o objemu 380 1 vybaveného· mechanickým míchadlem se umístí 6,0 kg (62,83 molu) bezvodého chloridu horečnatého a 195 kg tetrahydrofuranu. K této směsi se během 1/2 hodiny přidá 3,554 kg (18,73 molu) chloridu titdničitého. Směs se zahřívá 1/2 hodiny na 60 °C, aby se látka úplně rozpustila. K této směsi se přidá 45 kg porézního kysličníku křemičitého, zbaveného vody při 800 °C, který byl zpracován triethylhliníkem (obsah triethylhliníkuDo autoclave. lined with 380 L glass equipped with a mechanical stirrer are placed 6.0 kg (62.83 mol) of anhydrous magnesium chloride and 195 kg of tetrahydrofuran. To this mixture was added 3.554 kg (18.73 mol) of TiCl4 over 1/2 hour. The mixture was heated at 60 ° C for 1/2 hour to completely dissolve the material. To this mixture was added 45 kg of deionized porous silica at 800 ° C which had been treated with triethyl aluminum (triethyl aluminum content)
Vypočtená hodnota q ve vzorci ,-e 6,4, což je podstatně nižší hodnota než hodnota 9,3 určená experimentálně.The calculated value of q in the formula , - e 6.4, which is substantially lower than the value of 9.3 determined experimentally.
Příklad IIExample II
Akťvační postupAkťvační postup
Požadovaná navážka Impregnovaného prekursoru a aktivační sloučeniny se umístí do mísícího bubnu spolu s dostatečném množstvím bezvodého allfaťckého u.htovodíkového ředidla, ’'ako· isopentanu, aby vznikla suspenze.The required portion of the impregnated precursor and activator compound is placed in a mixing drum together with a sufficient amount of anhydrous all-phathic hydrocarbon diluent, such as isopentane, to form a suspension.
AktivačM sloučeniny a prekursoru se používá v takových množstvích, aby se získal částečně aktivovaný prekursor, který má poměr Al/Ti větší než 0 ale menší nebo rovný 10.The compound activator and precursor are used in amounts to provide a partially activated precursor having an Al / Ti ratio greater than 0 but less than or equal to 10.
Suspenze se důkladně míchá při teplotě místnosti a za atmosférického tlaku po dobu 1/4 až 1/2 hodiny. Výsledná suspenze se vysuší proudem suchého Inertního plynu, iako dusíku nebo argonu za atmosférického tlaku a při teplotě 65 + 10 °C. abv se odstranilo uhlovodíkové ředidlo. Výsledný katalyzátor ie ve formě částečně aktivovaného prekursoru napuštěného v pórech kysličníku křemičitého. Látka má podobu volně pohyblivého práškovitého materiálu. Částice odpovídají velikostí a tvarem částicím kysličníku křemičitého. Produkt není pyroforický, pokud ie obsah alkylhliníku do 10 % hmotnostních. Udržuje se pod suchým inertním plynem, jako dusíkem nebo argonem až do svého použití. Je připraven pro zavedení do polymeračního· reaktoru, kde se pak provede úplná aktivace.The suspension is stirred vigorously at room temperature and at atmospheric pressure for 1/4 to 1/2 hour. The resulting suspension is dried with a stream of dry inert gas such as nitrogen or argon at atmospheric pressure and at a temperature of 65 + 10 ° C. abv removed the hydrocarbon diluent. The resulting catalyst is in the form of a partially activated precursor impregnated in the pores of silica. The substance is in the form of a freely movable powdered material. The particles correspond to the size and shape of the silica particles. The product is not pyrophoric if it contains an alkyl aluminum content of up to 10% by weight. It is kept under a dry inert gas such as nitrogen or argon until use. It is ready for introduction into the polymerization reactor where complete activation is then performed.
Když se do polymeračního reaktoru uvádí přídavná aktivační sloučenina, aby se dokončila aktivace prekursoru, dávkuje se do reaktoru ve formě zředěného roztoku v uhlovodíkovém rozpouštědle, jako v isopentanu. Tyto zředěné roztoky obsahují asi 5 až asi 30 % obj. aktivační sloučeniny.When an additional activating compound is introduced into the polymerization reactor to complete activation of the precursor, it is metered into the reactor as a dilute solution in a hydrocarbon solvent such as isopentane. These dilute solutions contain about 5 to about 30% by volume of the activating compound.
Aktivační sloučenina se uvádí do polymeračního reaktoru v takovém množství, aby sie poměr Al/Ti v reaktoru udržel na hodnotě od alespoň 10 do 400:1, přednostně od 15 do· 60 : 1.The activator compound is introduced into the polymerization reactor in an amount such that the Al / Ti ratio in the reactor is maintained at a value of at least 10 to 400: 1, preferably 15 to 60: 1.
Příklady laž 7Examples laž 7
Ethylen se homopolymerů je (příklady 1 až 3 a 5 až 7) a kopolymeruje s 1-butenem (příklad 4) v následující sérii příkladů.Ethylene from homopolymers is (Examples 1 to 3 and 5 to 7) and copolymerized with 1-butene (Example 4) in the following series of examples.
213 37 4212 37 4
V příkladech 1 a 2 se použitý katalyzátor připraví shora popsaným postupem s tím rozdílem, že se neprovádí částečná aktivace, nýbrž se prekursor úplně aktivuje v polymeračním reaktoru- triethylhliníkem ve formě roztoku o koncentraci 5 % hmotnostních, v takovém; množství, aby se v reaktoru získal aktivovaný katalyzátor -s poměrem Al/Ti 15 až 40.In Examples 1 and 2, the catalyst used is prepared as described above except that the partial activation is not carried out but the precursor is fully activated in the triethyl aluminum polymerization reactor in the form of a 5 wt. in order to obtain an activated catalyst with an Al / Ti ratio of 15 to 40 in the reactor.
V příkladech 3 až 7 se napuštěný prekursor částečně aktivuje (shora uvedeným aktivačním postupem) v mísícím tanku za použití sloučeniny hliníku uvedené v tabulkách I až III v takovém množství, aby se dosáhlo poměru Al/Ti uvedeného v tabulkách I až III. Dokončení aktivace prekursoru v polymeračním reaktoru se provádí triethylhliníkem ve formě isopentanového roztoku o koncentraci 5 % hmotnostních, v takovém množství, aby se v reaktoru získal aktivovaný katalyzátor s molárním poměrem Al/Ti 15 až 40.In Examples 3 to 7, the impregnated precursor is partially activated (by the above activation procedure) in a mixing tank using the aluminum compound listed in Tables I to III in an amount to achieve the Al / Ti ratio shown in Tables I to III. The activation of the precursor in the polymerization reactor is completed with triethyl aluminum in the form of a 5% by weight isopentane solution, in an amount such that an activated catalyst with an Al / Ti molar ratio of 15 to 40 is obtained in the reactor.
V příkladech 3 až 7 se napuštěný prekursor částečně aktivuje shora uvedeným aktivačním postupem v mísícím tanku za použití sloučeniny hliníku uvedeného v tabulce I až III v takovém množství, aby se dosáhlo- molárního poměru Al/Ti uvedenéhov tabulce I až III. Dokončení aktivace prekursoru v polymeračním reaktoru se provádí 5% (hmotnostní %) roztokem triethylhliníku v isopentanu tak, aby se získal v reaktoru úplně aktivovaný katalyzátor s molárním poměrem Al/Ti 15 až 40.In Examples 3 to 7, the impregnated precursor is partially activated by the above activation process in a mixing tank using the aluminum compound listed in Tables I to III in an amount such that the Al / Ti molar ratio shown in Tables I to III is achieved. Completion of the precursor activation in the polymerization reactor is accomplished with a 5% (w / w) solution of triethyl aluminum in isopentane to provide a fully activated catalyst with an Al / Ti molar ratio of 15 to 40 in the reactor.
Každá z poly-meračních reakcí se provádí v reakčním systému s fluidním ložem po dobu 1 hodiny od dosažení rovnováhy při 103 až 105 °C a za tlaku 2,06 MPa při molárními poměru vodík/ethylen 0,35 až 0,5-0 rychlosti plynu odpovídající asi troj- až čtyřnásobku hodnoty Gmf a výtěžku vztaženém -na prostor a čas· 4-6,7 -až 97,3 kg/m2/h. Používá se shora popsaného systému, znázorněného na obr. jeho spodní část je vysoká 3,05 metru a její vnitřní průměr je 0,343 metru. Horní část je vysoká 4,88 m a její vnitřní průměr je 0-,597 m.Each of the polymerization reactions is carried out in a fluidized bed reaction system for 1 hour after reaching equilibrium at 103-105 ° C and 2.06 MPa at a hydrogen / ethylene molar ratio of 0.35 to 0.5-0 velocity of gas corresponding to about three to four times the Gmf value and the space-based yield of 4-6.7 to 97.3 kg / m 2 / h. The system described above, shown in FIG., Is used, its lower part being 3.05 meters high and its inner diameter being 0.343 meters. The upper part is 4.88 m high and its inner diameter is 0.57 m.
V tabulkách I až III je uveden obsah prekursoru napuštěném v kysličníku křemičitém, množství triethylhliníku použitého· pro úpravu kysličníku křemičitého (% hmotnostní), q změřené, q vypočtené (q vypočtené se vypočítává podle vzorce q = 1,5 m -j+ 2), sloučenina hliníku používaná v mísícím tanku, molární poměr Al/Ti v mísicím tanku a vlastnosti surových granulárních pryskyřic vyrobených v těchto příkladech, tj. obsah zbytků titanu, objemová hmotnost, hustota, střední velikost částic a obsah prachových podílů.Tables I to III show the precursor content impregnated in silica, the amount of triethyl aluminum used to treat the silica (% by weight), q measured, q calculated (q calculated as q = 1.5 m-j + 2), the aluminum compound used in the mixing tank, the Al / Ti molar ratio in the mixing tank, and the properties of the crude granular resins produced in these examples, i.e. titanium residue content, bulk density, density, mean particle size, and dust content.
Tabulka ITable I
Vliv přebytku elektrondonorní sloučeniny (tetrahydrofuranu, q > 1,5 m + 2) ma aktivitu napuštěného katalyzátoruInfluence of excess electron donor compound (tetrahydrofuran, q> 1.5 m + 2) and activity of impregnated catalyst
Příklad 12 3Example 12 3
PrekursorPrekursor
Obsah prekursoru v prekursoru napuštěném v kysličníku křemičitém.The content of the precursor in the precursor impregnated in silica.
[θ/ohmotnostní] 20[θ / mass] 20
Obsah triethylhliníku v kysličníku křemičitém modifikovaném triethylhliníkem [% hmotnostní] 8 q (nalezeno) 8,-0 q (vypočteno) 8,0Triethylaluminium content in triethyl aluminum modified silica [% by weight] 8 q (found) 8.0 -0 q (calculated) 8.0
Aktivace prekursoru v mísicím tankuActivation of the precursor in the mixing tank
Sloučenina hliníku —Aluminum compound -
Molární· poměr Al/Ti —Molar · Al / Ti ratio -
2-02-0
88
10,2 9,510.2 9.5
7,4 7,5 .triethylhliník7.4 7.5
Vlastnosti polymeruPolymer properties
Obsah titanových zbytků [ppm] 9Titanium residue content [ppm] 9
Hustota [kg/m3] 970Density [kg / m 3 ] 970
Objemová hmotnost [kg/m3] 454Bulk density [kg / m 3 ] 454
Střední velikost částic [mm] 0,76Mean particle size [mm] 0.76
Obsah prachoVltých podílů (<126 ,um) [ % hmotnostní ] 1,6Dust content (<126 µm) [% by weight] 1.6
969969
519519
0,480.48
1,21,2
966966
446446
1,011.01
0,20.2
Data uvedená v tabulce I ukazují, že když má q hodnotu větší než součet 1,5 m -j- 2 a neprovádí se částečná aktivace, v mísícím tanku (příklad. 2], produktivita katalyzátoru je velmi nízká (Ti — 60). Když q > 1,5 m -j- 2 a .provádí se částečná aktivace v mísícím tanku (příklad 3), tj. pracuje se podle vynálezu, je produktivita vysoká (Ti — 9).The data presented in Table I show that when q has a value greater than the sum of 1.5 m-i-2 and there is no partial activation, in the mixing tank (Example 2), the catalyst productivity is very low (Ti-60). q > 1.5 m -1 and partial activation is carried out in the mixing tank (Example 3), i.e. working according to the invention, the productivity is high (Ti-9).
Tabulka. IITable. II
Účinek proměnných při přípravě katalyzátoru na aktivitu katalyzátoruEffect of variables in catalyst preparation on catalyst activity
Vlastnosti polymeruPolymer properties
Obsah titanových zbytků [ ppmj 9: Titanium residue content [ppmj 9 :
Hustota [kg/.m5] 966Density [kg / m 5 ] 966
Objemová· hmotnost [kg/m3] 446Bulk density [kg / m 3 ] 446
Střední velikost částic [mm] 1,02Mean particle size [mm] 1.02
Obsah prachovltých podílů (< 125yim] [% hmotnostní] 0,2Dust content (<125 µm) [% by weight] 0.2
Data uvedená v tabulce II ukazují, že při změnách obsahu prekursoru v prékursoru napuštěném v kysličníku křemičitém, obsahu triethylhliníku v kysličníku křemičitém na modifikaci kysličníku křemičitého; hodnoty q (nalezené) a molárního poměru Al/Ti se získají katalyzátory, které mají vysokou aktivitu a které poskytují polymery s vysokou objemovou hmotností, a nízkým: obsahem praehovitých podílů.The data presented in Table II show that upon changing the precursor content of the precursor impregnated in silica, the triethyl aluminum content of the silica to modify the silica; q (found) and Al / Ti molar ratio yields catalysts having high activity and providing high bulk density polymers with low threshold content.
TabulkaIII 'TableIII '
Očinek organohiinitých aktivátorů na aktivitu napuštěného·· katalyzátoru Příklad 3 6 7Effect of Organohaline Activators on Impregnated Catalyst Activity Example 3 6 7
PrekursorPrekursor
Obsah prekursoruContent of precursor
1. EtsAl = trlefhylhliník1. EtsAl = aluminum trlefhyl
2. EtaAlOEt = diethylaluminiumethoixid2. EtaAlOEt = diethylaluminum ethoxide
213213
Data uvedená v tabulce III ukazují, ae se za použití různých sloučenin hliníku pro částečnou aktivaci prekursoru v mísícím tanku mohou připravit vysoce aktivní kata74 lyzátory, které poskytují polymery s vysokou objemovou hmotností a nízkým obsahem prachovitých podílů.The data presented in Table III shows that using various aluminum compounds to partially activate the precursor in a mixing tank, highly active catalysers can be prepared which provide polymers with high bulk density and low dust content.
Claims (10)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US06/012,712 US4303771A (en) | 1978-12-14 | 1979-02-16 | Process for the preparation of high density ethylene polymers in fluid bed reactor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CS213374B2 true CS213374B2 (en) | 1982-04-09 |
Family
ID=21756326
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CS792148A CS213374B2 (en) | 1979-02-16 | 1979-03-30 | Method of catalytic production of homopolymeres and copolymeres of ethylene |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CS (1) | CS213374B2 (en) |
-
1979
- 1979-03-30 CS CS792148A patent/CS213374B2/en unknown
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0004647B1 (en) | Process for copolymerizing ethylene | |
EP0004645B1 (en) | Low pressure preparation of ethylene copolymers in fluid bed reactor | |
EP0012147B1 (en) | Process for the preparation of high density ethylene polymers in fluid bed reactor | |
US4379759A (en) | Impregnated polymerization catalyst, process for preparing, and use for ethylene copolymerization | |
EP0020818B1 (en) | Process for preparing a polymerization catalyst and process for the production of ethylene polymers | |
CS232720B2 (en) | Method of flow catalytic production of ethylene polymers | |
US4376062A (en) | Spheroidal polymerization catalyst, process for preparing, and use for ethylene polymerization | |
EP1891125B1 (en) | Catalyst compositions comprising small silica support materials and methods of use in polymerization reactions | |
US4383095A (en) | Process for the preparation of high density ethylene polymers in fluid bed reactor | |
CS232723B2 (en) | Method of ethylene copolymer catalytic production | |
US4395359A (en) | Polymerization catalyst, process for preparing, and use for ethylene homopolymerization | |
CS214736B2 (en) | Method of making the heterogenous hydrocarbon polymeres on the base of ethylene in the gaseous phase | |
EP0083456B1 (en) | Improved process for copolymerizing ethylene | |
EP0004646B2 (en) | Process for preparing polymerization catalyst and process for ethylene homopolymerization | |
CS213374B2 (en) | Method of catalytic production of homopolymeres and copolymeres of ethylene | |
EP0012148B1 (en) | Process for the preparation of high density ethylene polymers in fluid bed reactor | |
CS216208B2 (en) | Method of preparation of the catalytic system | |
KR830000165B1 (en) | Process for producing ethylene polymer using fluidized bed reactor | |
CS213382B2 (en) | Method of catalytic production of homopolymeres and copolymeres of the ethylene | |
CS216209B2 (en) | Method of catalytic production of ethylene homopolymere | |
CS214686B2 (en) | Method of preparation of catalytic system for polymeration or copolymeration of ethylene | |
CS215015B2 (en) | Method of catalytic production of ethylene copolymere | |
CS215014B2 (en) | Catalytic system and method of preparation thereof | |
CS213373B2 (en) | Method of catalytic production of the ethylene copolymere | |
CS209829B2 (en) | Catalytic method of making the ethylene copolymeres |