CS215015B2 - A process for the catalytic production of an ethylene copolymer - Google Patents
A process for the catalytic production of an ethylene copolymer Download PDFInfo
- Publication number
- CS215015B2 CS215015B2 CS805046A CS504680A CS215015B2 CS 215015 B2 CS215015 B2 CS 215015B2 CS 805046 A CS805046 A CS 805046A CS 504680 A CS504680 A CS 504680A CS 215015 B2 CS215015 B2 CS 215015B2
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- precursor
- reactor
- compound
- titanium
- catalyst
- Prior art date
Links
Landscapes
- Transition And Organic Metals Composition Catalysts For Addition Polymerization (AREA)
- Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
Abstract
Vynález se týká způsobu katalytické výroby ethylenového kopolymeru za použití katalyzátoru obsahujícího titan při produktivitě > 50 000 kg polymeru na 1 kg titanu v reaktoru za tlaku pod 6,87 MPa v plynné fázi, přičemž polymer vzniká v granulární formě a má hustotu od 910 dú 940 kg/m3, včetně mezních hodnot, a poměr rychlostí toku taveniny 22 až 32, včetně mezních hodnot. Způsob se vyznačuje tím, že se ethyl kopoTymeruje spolu alespoň s jedním C3 až Ce α-olefinem při teplotě 30 až '105 °C tak, že se monomerní násada uvádí do styku v přítomnosti 0 až 2,0 molů vodíku na mol ethylenu v reakční zóně pro reakce v plynné fázi s částicemi katalytického systému obsahujícího prekursor, který je reakčním produktem halogenidu hořečnatého, určité sloučeniny titanu a elektrondonorní sloučeniny a který je napuštěn v pórovitém nosiči. Prekursor je aktivován organohlinitou sloučeninou. Polymerace se s výhodou provádí ve fluidním loži. Získané kopolyméry se hodí pro výrobu fólií. ;The invention relates to a process for the catalytic production of an ethylene copolymer using a titanium-containing catalyst at a productivity of > 50,000 kg of polymer per 1 kg of titanium in a reactor at a pressure below 6.87 MPa in the gas phase, the polymer being produced in granular form and having a density of 910 to 940 kg/m3, inclusive, and a melt flow rate ratio of 22 to 32, inclusive. The process is characterized in that ethyl is copolymerized together with at least one C3 to C6 α-olefin at a temperature of 30 to 105 °C by contacting the monomer feed in the presence of 0 to 2.0 moles of hydrogen per mole of ethylene in a gas phase reaction zone with particles of a catalytic system comprising a precursor which is the reaction product of a magnesium halide, a certain titanium compound and an electron donor compound and which is impregnated in a porous support. The precursor is activated with an organoaluminum compound. The polymerization is preferably carried out in a fluidized bed. The copolymers obtained are suitable for the production of films. ;
Description
Vynález se týká způsobu katalytické výroby ethylenového kopolymeru za použití katalyzátoru obsahujícího titan při produktivitě > 50 000 kg polymeru na 1 kg titanu v reaktoru za tlaku pod 6,87 MPa v plynné fázi, přičemž polymer vzniká v granulární formě a má hustotu od 910 dú 940 kg/m3, včetně mezních hodnot, a poměr rychlostí toku taveniny 22 až 32, včetně mezních hodnot.The invention relates to a method for catalytic production of ethylene copolymer using a titanium-containing catalyst at a productivity of > 50,000 kg of polymer per 1 kg of titanium in a reactor at a pressure below 6.87 MPa in the gas phase, the polymer being produced in granular form and having a density of from 910 to 940 kg/m 3 , inclusive, and a melt flow rate ratio of 22 to 32, inclusive.
Způsob se vyznačuje tím, že se ethyl kopoTymeruje spolu alespoň s jedním C3 až Ce α-olefinem při teplotě 30 až '105 °C tak, že se monomerní násada uvádí do styku v přítomnosti 0 až 2,0 molů vodíku na mol ethylenu v reakční zóně pro reakce v plynné fázi s částicemi katalytického systému obsahujícího prekursor, který je reakčním produktem halogenidu hořečnatého, určité sloučeniny titanu a elektrondonorní sloučeniny a který je napuštěn v pórovitém nosiči. Prekursor je aktivován organohlinitou sloučeninou. Polymerace se s výhodou provádí ve fluidním loži. Získané kopolyméry se hodí pro výrobu fólií. ;The process is characterized in that ethyl is copolymerized together with at least one C3 to C6 α-olefin at a temperature of 30 to 105 °C by contacting the monomer feed in the presence of 0 to 2.0 moles of hydrogen per mole of ethylene in a gas phase reaction zone with particles of a catalytic system containing a precursor which is the reaction product of a magnesium halide, a certain titanium compound and an electron donor compound and which is impregnated in a porous support. The precursor is activated with an organoaluminum compound. The polymerization is preferably carried out in a fluidized bed. The copolymers obtained are suitable for the production of films. ;
Vynález se týká způsobu katalytické výroby ethylenového kopolymeru za použití vysoce aktivních komplexních katalyzátorů obsahujících hořčík a titan postupem v plynné fázi za vzniku kopolymerů ethylenu s hustotou od 9.1.0· kg/m3 včetně do 940 kg/m3 včetně s poměrem rychlostí toku taveniny (definovaným dále) v rozmezí od 22 včetně do 32 včetně.The invention relates to a method for the catalytic production of an ethylene copolymer using highly active complex catalysts containing magnesium and titanium by a gas phase process to form ethylene copolymers with a density of from 9.1.0 kg/m 3 inclusive to 940 kg/m 3 inclusive with a melt flow rate ratio (defined below) in the range of from 22 inclusive to 32 inclusive.
Až do nedávné doby se polyethylen s nízkou hustotou (tj. s hustotou 940 kg/m3 nebo nižší) průmyslově vyráběl většinou homopolymerací ethylenu za vysokého tlaku (tj. za tlaku 103 MPa a vyššího) v plynné fázi v míchaných a dlouhých trubkových reaktorech, v nepřítomnosti rozpouštědel a za použití radikálových iniciátorů. Ve světovém měřítku se ročně vyrobí tímto způsobem více než 450 tisíc tun polyethylenu s nízkou hustotou.Until recently, low-density polyethylene (i.e., with a density of 940 kg/ m3 or less) was produced industrially mostly by high-pressure (i.e., 103 MPa or higher) gas-phase homopolymerization of ethylene in stirred and long tube reactors, in the absence of solvents, and using radical initiators. More than 450,000 tons of low-density polyethylene are produced annually worldwide in this manner.
Jak bylo nedávno zveřejněno v patentu USA č. 4 011 382 a v belgickém patentu č. 839 380, zjistilo se, že nízkotlaký polyethylen lze průmyslově vyrábět za tlaku pod· 6,87 MPa reakcí v plynné fázi v nepřítomnosti rozpouštědel za použití určitých katalyzátorů obsahujících chrom a titan (a popřípadě fluor) a za specifických provozních podmínek postupem ve fluidním loži.As recently disclosed in U.S. Patent No. 4,011,382 and Belgian Patent No. 839,380, it has been found that low-density polyethylene can be produced industrially at pressures below 6.87 MPa by gas-phase reaction in the absence of solvents using certain catalysts containing chromium and titanium (and optionally fluorine) and under specific operating conditions in a fluidized bed process.
Produkty vyrobené způsoby popsanými ve způsobech podle patentu USA č. 4 011 382 a belgického patentu č. 839 380 mají však poměrně širokou distribuci molekulové hmotnosti Mw/Mn od 6 do 20 (včetně mezních hodnot), jako takové jsou sice dobře použitelné při četných aplikacích na poli izolace drátů a kabelů a výroby hadic, ale příliš se nehodí pro vstřikování. Rovněž se jich příliš nepoužívá pro výrobu filmů, poněvadž filmy vyrobené z těchto pryskyřic mají špatné optické a mechanické vlastnosti.However, the products produced by the processes described in the processes of U.S. Patent No. 4,011,382 and Belgian Patent No. 839,380 have a relatively wide molecular weight distribution Mw/Mn from 6 to 20 (inclusive), and as such, although they are well suited for numerous applications in the field of wire and cable insulation and hose production, they are not very suitable for injection molding. They are also not very widely used for film production, since films made from these resins have poor optical and mechanical properties.
Aby byly katalyzátory užitečné při průmyslovém postupu v plynné fázi, jako při postupu ve fluidním loži podle patentu USA číslo· 3 709 853, 4 003 7.12 a 4 011 382, kanadského patentu 991 7S8 a belgického patentu číslo 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, poněvadž 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 výrobě pryskyřic, při zpracování pryskyřic a/nebo při aplikaci hotových výrobků u konečného zákazníka. Tam, kde se úspěšně používá vysoce aktivních katalyzátorů při takových postupech ve fluidním loži, bývá obsah těžkého kovu v pryskyřici řádově 20· ppm hlavního kovu nebo nižší při produktivitě alespoň 50 000 nebo· vyšší, 10 ppm nebo nižší při produktivitě alespoň 100 000· nebo vyšší a 3 ppm nebo nižší při produktivitě 300 000 nebo vyšší. Nízký obsah zbytků katalyzátoru je 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 (lulkovou korozi a jinou korozi kovových povrchů tvarovacích zařízení. Obsah chloru 200 ppm nebo vyšší je pro průmyslovou výrobu neúnosný.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 No. 991,788 and Belgian Patent No. 839,380, the catalysts must have high activity, i.e., they must have a productivity of at least 50,000 and preferably at least 100,000 kg of polymer per kg of the main metal forming the catalyst, or higher. This is because such gas phase processes typically do not employ any procedures for removing catalyst residues. The catalyst residues in the polymer must therefore be small enough to be retained in the polymer without causing undesirable problems in the production of the resins, in the processing of the resins and/or in the application of the finished products to the end user. Where highly active catalysts are successfully used in such fluidized bed processes, the heavy metal content in the resin is on the order of 20 ppm of the main metal or less at a productivity of at least 50,000 or more, 10 ppm or less at a productivity of at least 100,000 or more, and 3 ppm or less at a productivity of 300,000 or more. Low catalyst residue content is also important where the catalyst contains chlorine-containing substances, such as titanium, magnesium and/or aluminum chlorides used in so-called Ziegler or Ziegler-Natta catalysts. High chlorine content in the molding resin can cause pitting and other corrosion of metal surfaces of molding equipment. Chlorine content of 200 ppm or more is unacceptable for industrial production.
V patentu USA č. 3 989 881 jé zveřejněno použití vysoce aktivního· katalyzátoru pro suspenzní postup výroby polymerů ethylenu, které mají poměrně nízkou distribuci molekulových hmotností Mw/Mn, v rozmezí asi od 2,7 do 3,1. Byly určiněny 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 belgickému patentu č. 839 380·. Tyto pokusy však byly neúspěšné. Aby bylo možno vyhnout se použití rozpouštědel používaných v katalytických systémech typu suspenze popsaných v patentu USA číslo 3 989 881, byl složky obsahující titan a hořčík vysušeny. Vysušená látka měla však povahu viskózní, pryskyřicovité pyroforické látky, kterou nebylo možno dobře dávkovat do 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 měl polymerní produkt nízkou objemovou hmotnost, tj. nižší nebo rovnou 97,3 kg/m3.U.S. Patent No. 3,989,881 discloses the use of a highly active catalyst in a slurry process for the production of ethylene polymers having a relatively narrow molecular weight distribution Mw/Mn, in the range of about 2.7 to 3.1. Attempts have been made to use catalysts similar to those described in U.S. Patent No. 3,989,881 in the production of polyethylene with a narrow molecular weight distribution by polymerizing ethylene alone or in conjunction with propylene in the gas phase in a fluidized bed process using equipment and conditions similar to those described in U.S. Patent No. 4,011,382 and Belgian Patent No. 839,380. However, these attempts have been unsuccessful. In order to avoid the use of solvents used in the slurry-type catalytic systems described in U.S. Patent No. 3,989,881, the titanium and magnesium-containing components were dried. However, the dried material was in the form of a viscous, resinous pyrophoric material which could not be easily fed into the reactor because it was not free-flowing. Even when this material was mixed with silica to improve mobility (fluidity) and fed into 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 had a low bulk density, i.e. less than or equal to 97.3 kg/m 3 .
Polymery s takovou objemovou hmotností nejsou z průmyslového hlediska požadovány, poněvadž mají prachovou povahu. V případě, že má být polymer skladován nebo prodáván v granulované formě, je pro skladování a dopravu takových produktů zapotřebí podstatně většího prostoru. I když se má granulovaný polymer před dopravou zpracovat na pelety, vyžaduje zpracovávání tak velkého množství látky s nízkou objemovou hmotností v peletizačním zařízení podstatně delší dobu zpracování ve srovnání s dobou pro zpracování stejného množství látky o vysoké objemové hmotnosti na stejném vytlačovacím zařízení.Polymers with such bulk density are not required from an industrial point of view because of their powdery nature. In case the polymer is to be stored or sold in granular form, a considerably larger space is required for the storage and transportation of such products. Even if the granular polymer is to be processed into pellets before transportation, processing such a large amount of low bulk density material in a pelletizing device requires a considerably longer processing time compared to the time for processing the same amount of high bulk density material in the same extruder.
V patentu USA č. 4 124 532 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 slou21S01S ceninou obecného vzorce M‘Y (kde M‘ může být titan a Y halogen nebo organický zbytek) v elektrondonorní sloučenině. Tyto komplexy se pak izolují buď krystalizaci, odpařením rozpouštědla, nebo srážením.U.S. Patent No. 4,124,532 discloses the polymerization of ethylene and propylene using highly active catalysts. These catalysts include complexes which may contain magnesium and titanium. The complexes are prepared by reacting a halide of the general formula MX2 (where M may be magnesium) with a compound of the general formula M'Y (where M' may be titanium and Y a halogen or organic radical) in an electron donor compound. These complexes are then isolated either by crystallization, evaporation of the solvent, or precipitation.
Polymerace se provádí za použití těchto katalytických komplexů a alkylhlinité sloučeniny.The polymerization is carried out using these catalytic complexes and an alkylaluminum compound.
Patent USA č. 4 124 532 však nezveřejňuje žádnou speciální techniku ani metody přípravy katalyzátoru pro dosažení požadovaných výsledků v případě způsobu podle vynálezu, popsaných v těchto podlohách. 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 kopolymerace vhodný pro výrobu speciálních kopolymerú s nízkou hustotou, které mají výhodnou morfologii, podle vynálezu, popsaných v těchto podlohách.However, U.S. Patent No. 4,124,532 does not disclose any special technique or methods of catalyst preparation to achieve the desired results in the process of the invention described in these references. The use of the catalysts described in U.S. Patent No. 4,124,532 without these special methods would not result in an industrial fluidized bed process suitable for the production of polyethylene on an industrial scale. Furthermore, the gas phase examples do not describe a practical copolymerization process suitable for the production of the special low density copolymers having the preferred morphology of the invention described in these references.
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 číslo 3 922 322 se získají, jak je uvedeno v příkladu provedení tohoto patentu, polymery s velmi vysokým obsahem zbytků katalyzátorů, tj. zbytku asi 100 ppm 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 předpolymeru a do reaktoru je nutno dávkovat velmi vysoké objemy katalytické kompozice. Příprava a používání tohoto katalyzátoru proto vyžadují použití poměrně velmi rozměrného zařízení pro výrobu, skladování a dopravu tohoto katalyzátoru.U.S. Patents Nos. 3,922,322 and 4,035,560 describe the use of several catalysts containing titanium and magnesium for the production of granular ethylene polymers by a gas phase fluidized bed process at pressures below 6.87 MPa. However, the use of these catalysts in these processes has significant disadvantages. The use of the catalyst according to U.S. Patent No. 3,922,322 results, as shown in the exemplary embodiment of this patent, in polymers with a very high content of catalyst residues, i.e. a residue of about 100 ppm Ti and more than about 300 ppm Cl. In addition, as shown in the exemplary embodiment of U.S. Patent No. 3,922,322, the catalyst is used in the form of a prepolymer and very large volumes of the catalyst composition must be fed into the reactor. The preparation and use of this catalyst therefore require the use of relatively large equipment for the production, storage and transport of this catalyst.
Rovněž za použití katalyzátorů podle patentu USA č. 4 035 56i0 se získají polymery obsahující vysoké množství zbytků katalyzátorů a použité katalytické kompozice jsou zřejmé, jak vyplývá z typů a množství redukčních činidel použitých v těchto katalyzátorech, pyroforické.Also, using the catalysts of U.S. Patent No. 4,035,5610, polymers containing high amounts of catalyst residues are obtained, and the catalyst compositions used are, as is evident from the types and amounts of reducing agents used in these catalysts, pyrophoric.
Americká přihláška vynálezu č. 892 325, podaná 31. 3. 1978 (autoři: F. J. Karol a další, název: Příprava kopolymerú ethylenu ve fluidním loži), uvádí, že kopolymery ethylenu s hustotou 910 až 960 kg/m3, s poměrem rychlostí toku taveniny (definovaným dále) od 22 do 32, včetně mezních hodnot, a s nízkým obsahem zbytků katalyzátoru lze vyrobit v granulované formě při poměrně vysoké produktivitě tak, že se monomer nebo monomery polymerují postupem v plynné fázi za použití specifického vysoce aktivního komplexního katalyzátoru obsahujícího hořčík a a titan, který je smíšen s inertním nosičem. Takto vyrobené granulované polymery mají výborné fyzikální vlastnosti, které umožňují jejich použití v široké míře jako tvarovacích pryskyřic. Přesto však tyto polymery mají několik nevýhod. Předně, poněvadž katalyzátor obsahuje nosič, který se z polymeru před jeho tvarováním neodstraňuje, nejsou polymery obsahující některé z těchto nosičů příliš vhodné pro výrobu čirých filmů. Částice nosiče mohou zhoršovat vlastnosti čirých filmů vyrobených z těchto polymerů. Za druhé mají tyto polymery, zejména ty polymery, které mají nižší hustotu, poměrně nízkou objemovou hmotnost. Zpracování těchto polymerů vyžaduje proto použití větších objemů při dopravě a skladování, než je tomu v případě peletizovaných produktů, na jejichž použití je zpracovatelský průmysl zvyklý. To vede k potřebě větších kapitálových investic na zařízení potřebné pro manipulaci a skladování těchto granulárních látek s nízkou objemovou hmotností. Kromě toho, dávkování granulárních látek s nízkou objemovou hmotností do tvarovacího a vytlačovacího zařízení vyžaduje delší dobu dávkování, než je tomu v případě dávkování stejné hmotnosti pelletizované látky, poněvadž se musí zpracovávat větší objem granulované látky. Za třetí, polymerní částice vzniklé během polymerace ve fluidním loži mají nepravidelný tvar a je poněkud obtížné je uvést do vznosu. Výsledný produkt obsahuje též poměrně vysoký počet prachovitých částic, tj. částic o rozměru 150 nebo menším.US Patent Application No. 892,325, filed March 31, 1978 (authors: FJ Karol et al., title: Preparation of Ethylene Copolymers in a Fluidized Bed), states that ethylene copolymers with a density of 910 to 960 kg/m 3 , with a melt flow rate ratio (defined below) of 22 to 32, inclusive, and with a low content of catalyst residues can be produced in granular form at relatively high productivity by polymerizing the monomer or monomers in a gas phase process using a specific highly active complex catalyst containing magnesium and titanium, which is mixed with an inert carrier. The granular polymers thus produced have excellent physical properties that allow their widespread use as molding resins. However, these polymers have several disadvantages. First, because the catalyst contains a carrier that is not removed from the polymer before it is molded, polymers containing some of these carriers are not very suitable for the production of clear films. The carrier particles can impair the properties of clear films made from these polymers. Second, these polymers, especially those polymers that have a lower density, have a relatively low bulk density. Processing these polymers therefore requires the use of larger volumes for transportation and storage than is the case with pelletized products to which the processing industry is accustomed. This leads to the need for greater capital investment in the equipment needed to handle and store these low bulk density granular materials. In addition, the dosing of low bulk density granular materials into molding and extrusion equipment requires a longer dosing time than is the case for dosing the same weight of pelletized material, since a larger volume of granular material must be processed. Third, the polymer particles formed during fluidized bed polymerization have an irregular shape and are somewhat difficult to levitate. The resulting product also contains a relatively high number of dusty particles, i.e. particles with a size of 150 or less.
Nyní se neočekávaně zjistilo, že lze kopolymery ethylenu s širokým rozmezím hustoty Od 910i 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 při vysoké produktivitě, vhodné pro průmyslovou výrobu, kopolymerací ethylenu s jedním nebo více C3 až Ce «-olefiny v plynné fázi v přítomnosti vysoce aktivního katalyzátoru obsahujícího komplex hořčíku a titanu, popsaného dále, připraveného za specifických podmínek aktivace pomocí organohlinité sloučeniny, napuštěním do porézního inertního* nosiče.It has now been unexpectedly found that ethylene copolymers with a wide density range from 910 to 940 kg/ m3 and with a melt flow rate ratio of 22 to 32, inclusive, which have a relatively low catalyst residue content and a relatively high bulk density and which provide films with good clarity, can be produced at high productivity, suitable for industrial production, by copolymerizing ethylene with one or more C3 to C6 olefins in the gas phase in the presence of a highly active catalyst comprising a magnesium-titanium complex, as described below, prepared under specific activation conditions with an organoaluminum compound, by impregnating a porous inert* support.
Úkolem vynálezu je tedy vyvinout způsob výroby kopolymerú ethylenu o hustotě asi od 910 asi do· 940' kg/m3, s poměrem rychlostí toku taveniny asi 22 až 32 včetně mezních hodnot, s poměrně nízkým obsahem zbytků katalyzátoru a s objemovou hmotností 303 až 503 kg/m3, které by poskytovaly fólie s dobrými vlastnostmi, postupem v plynné fázi za nízkého tlaku s poměrně vysokou produktivitou.The object of the invention is therefore to develop a method for producing ethylene copolymers with a density of about 910 to about 940 kg/ m3 , with a melt flow rate ratio of about 22 to 32 inclusive, with a relatively low content of catalyst residues and a bulk density of 303 to 503 kg/ m3 , which would provide films with good properties, by a gas phase process at low pressure with relatively high productivity.
Dalším úkolem vynálezu je připravit granulované kopolymery ethylenu, jejichž částice mají zakulacený tvar a snadněji se uvádějí ve fluidním loži do vznosu a které obsahují poměrně malé množství jemných prachovitých podílů.Another object of the invention is to prepare granular ethylene copolymers whose particles have a rounded shape and are more easily suspended in a fluidized bed and which contain a relatively small amount of fine dust-like particles.
Způsobem podle vynálezu lze získat novéThe method according to the invention can be used to obtain new
215013 kopolymery ethylenu vhodné pro četné aplikace.215013 ethylene copolymers suitable for numerous applications.
Připojený obrázek znázorňuje reakční systém s fluidním ložem pro· postup v plynné fázi, ve kterém lze použít katalytického systému podle vynálezu.The attached figure shows a fluidized bed reaction system for a gas phase process in which the catalytic system of the invention can be used.
Způsobem podle vynálezu lze vyrobit kopolymery obsahující jako hlavní molární podíl ethylen (s 50 % j a jako vedlejší molární podíl (g: 10 °/o) jeden nebo více C3 až Ce «-olefinů, které by neměly obsahovat žádná rozvětvení na žádném ze svých atomů uhlíku, který je bližší k hlavnímu řetězci kopolymerů než čtvrtý atom uhlíku. V případě použití jednoho Cs až Ce «-olefinů se získají kopolymery, v případě použití více C3 až Ce a-olefinů se získají ter- nebo tetrapolymery apod. Jako tyto «-olefiny lze uvést propylén, 1-buten, 1-penten, 1-hexen, 4-methyl-l-penten, Ihepten a 1-okten. Přednostními «-olefiny jsou propylén, 1-buten, 1-hexen, 4-methyl-1-penten a 1-okten.The process according to the invention can produce copolymers containing ethylene as the main molar fraction (50%) and as a minor molar fraction (g: 10%) one or more C3 to C6 α-olefins, which should not contain any branches on any of their carbon atoms that are closer to the main chain of the copolymers than the fourth carbon atom. In the case of using one C5 to C6 α-olefin, copolymers are obtained, in the case of using more C3 to C6 α-olefins, ter- or tetrapolymers, etc. are obtained. As such α-olefins, propylene, 1-butene, 1-pentene, 1-hexene, 4-methyl-1-pentene, 1heptene and 1-octene can be mentioned. Preferred α-olefins are propylene, 1-butene, 1-hexene, 4-methyl-1-pentene and 1-octene.
Kopolymery mají poměr rychlostí 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 asi od 2,7 do 4,1 a hodnota MFR od 25 do 30 (včetně mezních hodnot) odpovídá poměru Mw/Mn asi. 2,8 až 3,6.The copolymers have a melt flow ratio of from 22 to 32, preferably from 25 to 30, inclusive. The melt flow ratio is another way of characterizing the molecular weight distribution of a polymer. A melt flow ratio (MFR) value of 22 to 32 (inclusive) corresponds to a Mw/Mn value in the range of about 2.7 to 4.1, and an MFR value of 25 to 30 (inclusive) corresponds to a Mw/Mn ratio of about 2.8 to 3.6.
Kopolymery mají hustotu asi 910 až 940, přednostně 917 až 935 kg/m3, včetně mezních hodnot. Hustotu kopolymerů lze při daném indexu toku taveniny regulovat především množstvím Cs až Ce komonomeru, který se má kopolymerovat s ethylenem. V nepřítomnosti komonomeru by ethylen homopolymeroval s katalyzátorem podle vynálezu za vzniku homopolymerů s hustotou asi 0,96. Přidáváním vzrůstajících množství komonomerů k polymerům má za následek postupné snižování hustoty kopolymerů. Za stejných reakčních podmínek se množství každého z různých C3 až C8 komonomerů potřebných pro dosažení stejného výsledku mění od monomeru k monomeru.The copolymers have a density of about 910 to 940, preferably 917 to 935 kg/m 3 , inclusive. The density of the copolymers can be controlled, for a given melt flow index, primarily by the amount of Cs to Ce comonomer to be copolymerized with the ethylene. In the absence of comonomer, ethylene would homopolymerize with the catalyst of the invention to form homopolymers with a density of about 0.96. The addition of increasing amounts of comonomer to the polymers results in a gradual decrease in the density of the copolymers. Under the same reaction conditions, the amount of each of the different C3 to C8 comonomers required to achieve the same result varies from monomer to monomer.
Pro dosažení stejných výsledků, tj. stejné hustoty při určitém indexu toku taveniny, je zapotřebí vzrůstajících molárních množství komonomerů v řadě C3 > Cd > C5 > C6 >To achieve the same results, i.e. the same density at a certain melt flow index, increasing molar amounts of comonomers are required in the series C3 > Cd > C5 > C6 >
> C7 > C8.> C7 > C8.
Index toku taveniny polymerů je odrazem jeho· molekulové hmotnosti. Polymery s relativně vysokou molekulovou hmotností mají poměrně nízký index toku taveniny. Polymery ethylenu s ultravysokou molekulovou hmotností mají index toku taveniny při větším zatížení (HLMIJ asi 0,0 a polymery s velmi vysokou molekulovou hmotností asi 0,0 až asi 1,0 g/10 min. Takové vysokomolekulární polymery se obtížně tvarují v běžných vstřikovacích strojích a někdy je to vůbec nemožné. Kopolymery vyrobené způsobem podle vynálezu se naproti tomu v takovém zařízení snadno tvarují. Mají index toku taveniny pří normálním zatížení (MI) v rozmezí od ž 0,0 asi do 100, přednostně v rozmezí asi od 0,5 do 80, a při větším zatížení (HLMI) asi od 11 asi do 2000. Index toku taveniny polymerů vyrobených způsobem podle vynálezu je závislý na kombinaci reakční teploty při polymeraci, hustotě kopolymeru a poměru vodík/monomer v reakčním systému. 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 přenášečů řetězce, jako dialkylzinačnatých sloučenin.The melt flow index of polymers is a reflection of their molecular weight. Polymers with relatively high molecular weight have relatively low melt flow index. Ultra-high molecular weight ethylene polymers have a melt flow index at higher loads (HLMI) of about 0.0 and very high molecular weight polymers have a melt flow index of about 0.0 to about 1.0 g/10 min. Such high molecular weight polymers are difficult to mold in conventional injection molding machines, and sometimes even impossible. The copolymers produced by the process of the invention, on the other hand, are easily molded in such equipment. They have a melt flow index at normal loads (MI) in the range of from 0.0 to about 100, preferably in the range of from about 0.5 to 80, and a melt flow index at higher loads (HLMI) of from about 11 to about 2000. The melt flow index of the polymers produced by the process of the invention is dependent on a combination of the reaction temperature during polymerization, the density of the copolymer, and the hydrogen/monomer ratio in the reaction system. 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 dialkylzinc compounds, can also be used to further increase the melt flow index of copolymers.
Kopolymery vyrobené způsobem podle vyntáliezu obsahují á 1 a obvykle š 0,1 ažThe copolymers produced by the process according to the invention contain á 1 and usually š 0.1 to
0,3 dvojných vazeb C = C na 1000, atomů uhlíku a mají obsah složek extrahovatelných n-hexanem (při 50 °C) nižší než asi 3 °/o a přednostně nižší než asi 2 % hmotnostní.0.3 C=C double bonds per 1000 carbon atoms and have a content of n-hexane extractable components (at 50°C) of less than about 3% and preferably less than about 2% by weight.
Kopolymery vyrobené způsobem podle vynálezu obsahují jako zbytky katalyzátoru řádově od 0· do 20’ ppm Ti včetně při produktivitě 50 000* nebo vyšší, od 0 do 10 ppm Ti včetně při produktivitě 100 000 nebo vyšší a 0 až 3 ppm včetně při produktivitě 300 000· nebo vyšší. Co se týče zbytků Cl, Br nebo I, závisí obsah těchto prvků v kopolymerů na jejich obsahu v prekursoru katalyzátoru. Z hodnoty poměru množství titanu κ chloru, bromu nebo jodu v původním prekursoru lze na základě známé hodnoty produktivity, vztažené na samotný titanový zbytek, vypočítat obsah zbytků chloru, bromu nebo jodu.The copolymers produced by the process according to the invention contain as catalyst residues on the order of 0 to 20 ppm Ti inclusive at a productivity of 50,000* or higher, 0 to 10 ppm Ti inclusive at a productivity of 100,000 or higher and 0 to 3 ppm inclusive at a productivity of 300,000 or higher. As for Cl, Br or I residues, the content of these elements in the copolymers depends on their content in the catalyst precursor. From the value of the ratio of the amount of titanium κ to chlorine, bromine or iodine in the original precursor, the content of chlorine, bromine or iodine residues can be calculated on the basis of the known productivity value, based on the titanium residue itself.
U mnohých kopolymerů vyráběných pouze za použití složek katalytického systému obsahujících chlor (Cl/Tl = 7) lze vypočítat obsah zbytků chloru v rozmezí od 0 do 140· ppm včetně při produktivitě 50/000 nebo vyšší, od 0 do 70' ppm včetně při produktivitě 100 000 nebo vyšší a od 0 do 20 ppm při produktivitě 300· 000 nebo vyšší. Při způsobu podle vynálezu se kopolymery snadno vyrábějí při produktivitě až asi do 500 000·.For many copolymers produced using only chlorine-containing catalyst components (Cl/Tl = 7), residual chlorine content can be calculated to range from 0 to 140 ppm inclusive at a productivity of 50,000 or more, from 0 to 70 ppm inclusive at a productivity of 100,000 or more, and from 0 to 20 ppm inclusive at a productivity of 300,000 or more. The copolymers are readily produced at productivity of up to about 500,000 by the process of the invention.
Kopolymery vyrobené způsobem podle vynálezu jsou granulární látky, které mají střední velikost částic řádově asi 0,127 až asi 1,78 mm a přednostně asi 0,5 až asi 1 milimetr. Velikost částic je důležitá pro •snadnou fluidizaci polymerních částic v reaktoru s fluidním ložem, jak je uvedeno dále. Kopolymery vyrobené způsobem podle vynálezu mají objemovou hmotnost asi od 308 asi do 503 kg/m3.The copolymers produced by the process of the invention are granular materials having a mean particle size on the order of about 0.127 to about 1.78 mm and preferably about 0.5 to about 1 millimeter. The particle size is important for easy fluidization of the polymer particles in a fluidized bed reactor, as discussed below. The copolymers produced by the process of the invention have a bulk density of about 308 to about 503 kg/m 3 .
Kopolymery vyrobené způsobem podle vynálezu se hodí nejen pro výrobu filmů, nýbrž i pro jiné tvarovací aplikace.The copolymers produced by the process according to the invention are suitable not only for film production but also for other shaping applications.
Pro výrobu fólií se přednostně používá těch kopolymerů podle vynálezu, které mají hustotu asi 9,12 až 940, přednostně 9,16 až 928 kg/m3, včetně mezních hodnot, distribuci molekulových hmotností 2,7áMw/Mnš3,6, přednostně 2,8 á Mw/Mn š 3,1, a standardní index toku taveniny (MFI) 0,5<MFIš5,0, přednostně asi 0,7 š MFI š 4,0. Filmy mají tlouštku od 0, do 0,25 mm, přednostně do 0,12 mm a nejvýhodněji do 0,025 mm.For the production of films, those copolymers according to the invention are preferably used which have a density of about 9.12 to 940, preferably 9.16 to 928 kg/m 3 , inclusive, a molecular weight distribution of 2.7∼Mw/Mn∼3.6, preferably 2.8∼Mw/Mn∼3.1, and a standard melt flow index (MFI) of 0.5∼MFI∼5.0, preferably about 0.7∼MFI∼4.0. The films have a thickness of from 0. to 0.25 mm, preferably up to 0.12 mm and most preferably up to 0.025 mm.
Kopolyméry vyrobené podle vynálezu vhodné pro vstřikování na pružné předměty, jako například na předměty používané v domácnostech, mají přednostně hustotu od 920 do S40, s výhodou od 925 do 930 kg/m3, včetně mezních hodnot, rozmezí distribuce molekulové hmotnosti 2,7áMw/Mnš3,6, s výhodou 2,8 šMw/Mhž3,1, a hodnotu 2žMFIš glOO, s výhodou asi 8 á MFI s 80.Copolymers produced according to the invention suitable for injection molding into flexible articles, such as household articles, preferably have a density of from 920 to 540, preferably from 925 to 930 kg/ m3 , inclusive, a molecular weight distribution range of 2.7 to 3.6, preferably 2.8 to 3.1, and a MFI value of 2 to 100, preferably about 8 to 80.
Sloučeniny používané pro přípravu vysoce aktivního katalyzátoru, kterého se používá podle vynálezu, zahrnují alespoň jednu sloučeninu titanu, alespoň jednu sloučeninu hořčíku, alespoň jednu elektrondonorní sloučeninu, alespoň jednu aktivační sloučeninu a alespoň jednu porézní inertní látku jako nosič.The compounds used for preparing the highly active catalyst 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 porous inert substance as a support.
Sloučenina titanu má strukturu, odpovídající obecnému vzorciThe titanium compound has a structure corresponding to the general formula
Ti(OR)aXb kde představujeTi(OR) and X b where represents
R Ci až Cn alifatický nebo aromatický uhlovodíkový zbytek nebo zbytek obecného vzorceR Ci to Cn aliphatic or aromatic hydrocarbon radical or radical of the general formula
COR* kdeCOR* where
Ř* představuje Ci až Ci4 alifatický nebo aromatický uhlovodíkový zbytek,R* represents a C1 to C14 aliphatic or aromatic hydrocarbon radical,
X chlor, brom, jod nebo jejich směs, a číslo 0, 1 nebo 2, b číslo 1 až 4 včetně, přičemž součet a + b má hodnotu 3 noho 4.X is chlorine, bromine, iodine or a mixture thereof, a is a number 0, 1 or 2, b is a number from 1 to 4 inclusive, the sum of a + b having the value 3 or 4.
Sloučeninu titanu lze používat jednotlivě nebo ve směsích a zahrnují sloučeniny vzorcůThe titanium compound can be used singly or in mixtures and include compounds of the formulas
TiCb,TiCb,
TiCii,TiCii,
Ti(OCH3)Cl3,Ti(OCH3)Cl 3 ,
TifOCeHsjCb,TifOCeHsjCb,
Ti(OCOCH3)Cl3 a TifOCOCeHájCb.Ti(OCOCH3)Cl 3 and TifOCOCeHájCb.
Sloučenina hořčíku má strukturu odpovídající obecnému vzorciThe magnesium compound has a structure corresponding to the general formula
MgX2 kdeMgX 2 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 Mgh. Z horečnatých sloučenin se obzvláštní přednost dává bezvodému chloridu horečnatému.These magnesium compounds can be used singly or in combination and include compounds of the formulae MgCl, MgBr and Mgh. 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, přednostně asi 1 až 10 molů sloučeniny hořčíku.In the preparation of the catalysts used in the process according to the invention, about 0.5 to 56, preferably about 1 to 10, moles of magnesium compound are used per 1 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,Titanium compounds and magnesium compounds are advantageously used in a form that facilitates their dissolution in the electron donor compound, as set forth below,
Elektrondonorní sloučeninou je organická sloučenina, která je kapalná při 26 °C a ve které je sloučenina titanu a sloučenina hořčíku rozpustná. Elekrondonorní sloučeniny jsou známé buď pod tímto jménem, nebo pod jménem Lewisovy báze.An electron donor compound is an organic compound that is liquid at 26 °C and in which a titanium compound and a magnesium compound are soluble. Electron donor compounds are known either by this name or by the name of a 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 C-4 nasycených alifatických karboxylových kyselin, C2 až Cs a přednostně Cs až C-4 alifatickým etherům, Cs až C4 cyklickým etherům a přednostně Ch cyklickým mono- nebo dietherům, Cs až Ce a s výhodou C.; až Ci alifatickým ketonům. Nejvýhodnějšími z těchto elektrondoncrních sloučenin jsou methyiformiát, ethylacetát, butylacetát, ethylether, hexylether, tetrahydrofuran, d.o.ian, aceton a meíhyiisobutylketon.The term electron donor compounds refers to compounds such as alkyl esters of aliphatic and aromatic carboxylic acids, aliphatic ethers, cyclic ethers and aliphatic ketones. Of these electron donor compounds, alkyl esters of C1 to C4 saturated aliphatic carboxylic acids, C2 to C5 and preferably C5 to C4 aliphatic ethers, C5 to C4 cyclic ethers and preferably C6 cyclic mono- or diethers, C5 to C6 and preferably C6 to C1 aliphatic ketones are preferred. The most preferred of these electron donor compounds are methyl formate, ethyl acetate, butyl acetate, ethyl ether, hexyl ether, tetrahydrofuran, dolan, acetone and methyl isobutyl ketone.
Elektrondonorních sloučenin lze používat jednotlivě nebo ye směsích.The electron donor compounds can be used individually or in mixtures.
Na mol titanu še používá asi 2 až 85 a přednostně asi 3 až 10 molů elektrondonorní sloučeniny.About 2 to 85, and preferably about 3 to 10, moles of electron donor compound are used per mole of titanium.
Aktivační sloučenina má strukturu odpovídající obecnému vzorciThe activating compound has a structure corresponding to the general formula
Al(R“jcX‘dHe kdeAl(R“j c X' d H e where
X‘ představuje chlor nebo skupinu obecného vzorce OR“‘ a každý ze symbolůX' represents chlorine or a group of the general formula OR"' and each of the symbols
R“ a R‘“, které jsou stejné nebo různé, představuje Ci až Cm 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 may be the same or different, represent a Ci to Cm saturated hydrocarbon radical; d represents a number from 0 to 1.5 e represents a number 1 or 0, with the sum of c + d + e being 3.
Aktivačních sloučenin lze používat jednotlivě nebo v kombinacích a jako jejich příklady lze uvést látky vzorceThe activating compounds can be used individually or in combinations and are exemplified by the following compounds:
A1(C2H5)3,A1(C2H5)3,
A1(CzH5)2C1,A1(CzH5)2C1,
Al(i-C4Hg)3,Al(i-C4Hg)3,
Al2(C2H5)3Cl3,Al2(C2H5)3Cl3,
AI(í-CiH9)2H,Al(i-CiH9)2H,
A1(CsHí3)3,A1(CsH13)3,
A1(CsH17)3,A1(CsH17)3,
A1(C2H5]2H aA1(C2H5]2H and
A1(Cí2H5)2(OC,2H5).A1(C12H5)2(OC, 2 H5).
Při aktivaci katalyzátorů používaných podle vynálezu se používá asi 10 až 400 a přednostně asi 10 až 100 molů aktivační sloučeniny na 1 mol sloučeniny titanu.In activating the catalysts used according to the invention, about 10 to 400 and preferably about 10 to 100 moles of activating compound are used per 1 mole of titanium compound.
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 částic asi 10 až 250, přednostně asi 50 až 150 ^m. Tyto látky jsou rovněž porézní a mají měrný 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 7 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. Alternativně se může nosič sušit při teplotě alespoň 200 °C a pak se na něj může působit 1 až 8 % hmotnostními jedné neibo více alkylhlinitých sloučenin popsaných výše. Tato modifikace nosiče alkylhlinitými sloučeninami poskytuje katalytický systém se zvýšenou aktivitou a za použití takového katalytického systému mají rovněž částice výsledného polymeru lepší morfologii.The substances used as supports are solid porous substances in the form of particles which are inert to the other components of the catalytic composition and to the other active components of the reaction system. These supports include inorganic substances such as silica and/or alumina. The supports are used in the form of dry powders which have an average particle size of about 10 to 250, preferably about 50 to 150 µm. These substances are also porous and have a specific surface area of at least 3 and preferably at least 50 m 2 /g. The activity of the catalyst or productivity is also improved when the silica has pores of dimensions of at least 7 nm and preferably at least 10 nm and larger. The support should be dry, i.e. it should not contain absorbed water. Drying of the support is carried out by heating to a temperature of at least 600 degrees Celsius. Alternatively, the support can be dried at a temperature of at least 200°C and then treated with 1 to 8% by weight of one or more of the aluminum alkyl compounds described above. This modification of the support with the aluminum alkyl compounds provides a catalyst system with increased activity and, using such a catalyst system, the resulting 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, pak se nosič napustí tímto prekursorem a pak se na prekursor napuštěný v nosiči působí aktivační sloučeninou, v jednom nebo více stupních, jak je popsáno· dále.The catalyst used in the process according to the invention is prepared by first preparing a precursor from a titanium compound, a magnesium compound and an electron donor compound in the manner described below, then impregnating the carrier with this precursor and then treating the precursor impregnated in the carrier with an activating compound, in one or more stages, as described below.
Prekursor se připraví rozpuštěním sloučeniny titanu a sloučeniny hořčíku v elekrondonorní sloučenině při teplotě asi od 20 °C asi do teploty varu elektrondonorní sloučeniny. Sloučenina titanu se může přidávat k elektrondonorní sloučenině před přidáním 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 krystalizací nebo srážením Cs až Cs alifatickým nebo aromatickým uhlovodíkem, jako hexanem, isopentanem nebo benzenem.The precursor is prepared by dissolving the titanium compound and the magnesium 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, after, or simultaneously with the addition of the magnesium compound. Dissolution of the titanium compound and the magnesium compound may be aided by stirring and, in some cases, by heating the two compounds in the electron donor compound to reflux. After dissolution of the titanium compound and the magnesium compound, the precursor may be isolated by crystallization or precipitation with a C5 to C5 aliphatic or aromatic hydrocarbon such as hexane, isopentane, or benzene.
Vykrystalovaný nebo srážený prekursor se může izolovat ve formě jemných, volně pohyblivých částic o střední velikosti asi 10 až 100 ftm a objemové hmotnosti asi 202 až asi 535 kg/m3.The crystallized or precipitated precursor can be isolated in the form of fine, freely moving particles with a mean size of about 10 to 100 µm and a bulk density of about 202 to about 535 kg/m 3 .
Takto připraven prekursor má složení odpovídající obecnému vzorciThe precursor prepared in this way has a composition corresponding to the general formula
MgmTit(OR)nXp[ED]q kde představujeMg m Tit(OR) n X p [ED] q where represents
ED elektrondonorní sloučeninu, m číslo od 0,5 do 56, přednostně od 1,5 do včetně mezních hodnot, n číslo 0·, 1 nebo 2, p číslo od 2 do 116, přednostně od 6 do· 14, včetně mezních hodnot, q číslo· od 2 do 85, přednostně od 4 do 11, včetně mezních hodnot,ED electron donor compound, m number from 0.5 to 56, preferably from 1.5 to inclusive limits, n number 0, 1 or 2, p number from 2 to 116, preferably from 6 to 14, inclusive limits, q number from 2 to 85, preferably from 4 to 11, inclusive limits,
R Ci až Cli alifatický nebo aromatický uhlovodíkový zbytek nebo zbytek obecného vzorce COR‘, kde R‘ představuje 'Ci až Cu alifatický nebo aromatický uhlovodíkový zbytek aR is a Ci to C1 aliphatic or aromatic hydrocarbon radical or a radical of the general formula COR', where R' represents a 'Ci to C1 aliphatic or aromatic hydrocarbon radical and
X chlor, brom nebo jod nebo jejich směs.X chlorine, bromine or iodine or a mixture thereof.
Index u elementárního titanu (Ti) znamená arabské číslo jedna.The index for elemental titanium (Ti) means the Arabic numeral one.
Prekursorem se pak napustí nosič v hmotnostním poměru odpovídajícím asi 0,033 až 1 a přednostně 0,1 až . 0,33 dílu prekursoru na 1 díl nosiče.The precursor is then impregnated into the carrier in a weight ratio corresponding to about 0.033 to 1, and preferably 0.1 to 0.33, parts of precursor per 1 part of 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. Když je nosič napuštěn prekursorem, odpaří se rozpouštědlo sušením při teplotě nejvýše 70 °C.The impregnation of the dried (activated) carrier with the precursor can be carried out by dissolving the precursor in an 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 not exceeding 70 °C.
Nosič se může napouštět prekursorem též tak, že se přidá k roztoku surovin používaných pro přípravu prekursoru v elektrondonorní sloučenině. V tomto případě se prekursor neizoluje z roztoku. Přebytek elektrondonorní sloučeniny se pak odstraní sušením nebo promýváním a sušením při teplotě nejvýše 70 °C.The carrier can also be impregnated with the precursor by adding it to a solution of the raw materials used for the preparation of the precursor in the electron donor compound. In this case, the precursor is not isolated from the solution. The excess electron donor compound is then removed by drying or by washing and drying at a temperature not exceeding 70 °C.
Aby ho bylo možno použít při způsobu podle vynálezu, je nutno prekursor úplně nebo částečně 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 or partially activated, i.e. it must be treated with a sufficient amount of an activating compound to convert the titanium atoms contained in the precursor into an active state.
Při přípravě užitečného katalyzátoru je potřeba provádět aktivaci tak, aby alespoň poslední stupeň aktivace probíhal v nepřítomnosti rozpouštědla, aby nebylo nutno plně aktivní katalyzátor sušit za účelem odstranění rozpouštědla. Pro dosažení tohoto cíle byly vyvinuty dva postupy.In preparing a useful catalyst, it is necessary to carry out the activation in such a way that at least the last activation step takes place in the absence of solvent, so that the fully active catalyst does not have to be dried to remove the solvent. Two procedures have been developed to achieve this goal.
Podle prvního postupu se prekursor úplně aktivuje mimo reaktor v nepřítomnosti rozpouštědla tak, že se napuštěný prekursor mísí za sucha s aktivační sloučeninou. Při tomto suchém míšení se aktivační sloučeniny používá v napuštěném stavu v nosiči. Plně aktivovaný prekursor se při tomto postupu připraví bez toho, že by bylo nutno katalytický systém před dávkováním do polymeračního reaktoru zahřívat nad 50 °C.According to the first method, the precursor is fully activated outside the reactor in the absence of solvent by dry mixing the impregnated precursor with the activating compound. In this dry mixing, the activating compound is used in an impregnated state in a carrier. In this method, a fully activated precursor is prepared without the need to heat the catalyst system above 50 °C before feeding it into the polymerization reactor.
Podle druhého postupu, kterému se dává přednost, se prekursor částečně aktivuje mi215015 mo polymerační reaktor 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. Tato částečná aktivace se přednostně provádí v suspenzí uhlovodíkového rozpouštědla. Výsledný produkt se pak vysuší, aby se odstranilo rozpouštědlo, při teplotě 20 až 80 °C, přednostně 50! až 70 °C. Výsledný produkt má charakter volně pohyblivé látky ve formě částic a lze ho snadno uvádět do polymeračního reaktoru. Částečně aktivovaný napuštěný prekursor se může uvádět do polymeračního reaktoru, ve kterém se dokončí aktivace přídavným aktivátorem, kterým může být stejná nebo jiná sloučenina.According to a second preferred process, the precursor is partially activated in a polymerization reactor 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. This partial activation is preferably carried out in a hydrocarbon solvent suspension. The resulting product is then dried to remove the solvent at a temperature of 20 to 80°C, preferably 50 to 70°C. The resulting product is in the form of a freely mobile particulate material and can be easily introduced into the polymerization reactor. The partially activated impregnated precursor can be introduced into the polymerization reactor, where the activation is completed with an additional activator, which may be the same or a different compound.
Přídavná aktivační sloučenina 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, hexanu nebo minerálním oleji. Tento roztok obvykle obsahuje asi 2 až 30 % hmotnostních aktivační sloučeniny. Přídavná aktivační sloučenina se do reaktoru přidává v takovém množství, aby se v reaktoru dosáhlo spolu s množstvím aktivační sloučeniny a sloučeniny titanu uvedenými ve formě částečně aktivovaného napuštěného prekursoru celkového molárního poměru Al/Ti ž 10 až 400 a přednostně asi 15 až 60. Přídavné množství aktivační sloučeniny zavedené do reaktoru zreaguje s částečně aktivovaným napuštěným prekursorem a dokončí aktivaci sloučeniny titanu přímo v reaktoru.The additional activating 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 in the form of a solution in a hydrocarbon solvent such as isopentane, hexane or mineral oil. This solution typically contains about 2 to 30% by weight of the activating compound. The additional activating compound is added to the reactor in such an amount that, together with the amount of activating compound and titanium compound introduced in the form of the partially activated impregnated precursor, a total molar ratio of Al/Ti of 10 to 400, and preferably about 15 to 60, is achieved in the reactor. The additional amount of activating compound introduced into the reactor reacts with the partially activated impregnated 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 loží popsaný dále, se do reaktoru v průběhu polymerace kontinuálně uvádějí jednotlivé odKomonomer mol. % potřebná v kopolymerů dělené dávky částečně nebo úplně aktivovaného prekursoru napuštěného v nosiči, popřípadě za současného uvádění oddělených dávek přídavně aktivační sloučeniny potřebné pro dokončení aktivace částečně aktivovaného prekursoru, a tak se nahrazují aktivní místa katalyzátoru, která byla v průběhu reakce spotřebovávána.In a continuous gas phase process, such as the fluidized bed process described below, individual portions of the partially or fully activated precursor impregnated in the carrier are continuously fed into the reactor during the polymerization, optionally with the simultaneous introduction of separate portions of the activating compound required to complete the activation of the partially activated precursor, thus replacing the active sites of the catalyst that were consumed during the reaction.
Polymerace se provádí tak, že se proud 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 polymerace.The polymerization is carried out by contacting a stream of monomers in the gas phase, for example by the fluidized bed process described below, in the substantial absence of catalytic poisons such as moisture, oxygen, carbon monoxide, carbon dioxide and acetylene, with a catalytically effective amount of a fully activated precursor (catalyst) impregnated on a support, at a pressure and temperature sufficient to initiate the polymerization.
Aby se dosáhlo požadovaného rozmezí hustoty kopolymerů, je nutné kopolymerovat s ethylenem dostatečné množství komonomerů s uhlíkatým řetězcem o počtu 3 nebo více atomů uhlíku, aby byl obsah C3 až Ca komonomerů v kopolymerů 1,0 až 15 mol. %. Množství komonomeru potřebné pro dosažení tohoto výsledku závisí na konkrétně použitém komonomeru nebo komonomerech.In order to achieve the desired density range of the copolymers, it is necessary to copolymerize with ethylene a sufficient amount of comonomers having a carbon chain of 3 or more carbon atoms such that the content of C3 to C1 comonomers in the copolymer is 1.0 to 15 mol. %. The amount of comonomer required to achieve this result depends on the particular comonomer or comonomers used.
Následující tabulka uvádí několik různých komonomerů, kterých lze použít pro kopolymeraci s ethylenem za účelem vyrobení polymerů, které mají hustotu v požadovaném rozmezí při jakémkoli daném indexu toku taveniny. V tabulce je uvedeno jednak množství komonomeru potřebné v kopolymerů pro dosažení těchto vlastností a jednak potřebná relativní molární koncentrace komonomeru vzhledem k ethylenu v recyklovaném plynném proudu monomerů za podmínek reakční rovnováhy v reaktoru.The following table lists several different comonomers that can be used for copolymerization with ethylene to produce polymers having a density in the desired range at any given melt flow index. The table shows both the amount of comonomer required in the copolymer to achieve these properties and the required relative molar concentration of the comonomer relative to ethylene in the recycled monomer gas stream under reaction equilibrium conditions in the reactor.
mol. % potřebná v plynném proudu propylen 1-buten 1-penten 1-hexen 1-ok tenmol. % required in the gas stream propylene 1-butene 1-pentene 1-hexene 1-octene
3,0 až 10 2,5 až 7,0 2,0 až 6,0 1,0 až 5,0 0,8 až 4,53.0 to 10 2.5 to 7.0 2.0 to 6.0 1.0 to 5.0 0.8 to 4.5
0,2 až 0,9 0,2 až 0‘,7 0,15 až 0,45 0,12 až 0,4 0,10 až 0,350.2 to 0.9 0.2 to 0.7 0.15 to 0.45 0.12 to 0.4 0.10 to 0.35
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.A fluidized bed reaction system that can be used in carrying out the process of the invention is illustrated in Figure 1. Reactor 10 consists of a reaction zone 12 and a rate-reducing zone 14.
Reakční zóna 12 obsahuje 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 fluidní lože udrželo ve fluidizovaném stavu, musí mít hmotnostní průtok plynu ložem vyšší hodnotu, než je hodnota minimálního průtoku vyžadovaná pro fluidizaci, Přednostně je vhodný hmotnostní průtok plynu ložem asiThe reaction zone 12 contains a bed of growing polymer particles, formed by polymer particles and a minor amount of catalyst fluidized by a continuous flow of polymerizable and modifying gaseous components formed by make-up gas and gas recycled to the reaction zone. In order to maintain the fluidized bed in a fluidized state, the mass flow rate of the gas through the bed must be greater than the minimum flow rate required for fluidization. Preferably, a mass flow rate of the gas through the bed of about
1,5 až asi 10 X vyšší, s výhodou asi 3 až 6X vyšší než minimální hmotnostní průtok plynu nutný pro fluidizaci (Gmf). Označení Gmf pro minimální hmotnostní průtok plynu nutný pro dosažení fluidizace navrhli C. Y. Wen a Y. H. Yu, „Mechanics of Fluidization“, Chemical Engineering Progress Symposium Series, svazek 62, str. 100 až 111 (1966).1.5 to about 10X higher, preferably about 3 to 6X higher, than the minimum gas mass flow rate required for fluidization (Gmf). The designation Gmf for the minimum gas mass flow rate required to achieve fluidization was proposed by C. 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 míst“ a které by zachycovaly a distribuovaly práškovitý katalyzátor v réakční zóně. Při zahájení provozu se do reakční zóny obvykle předloží jako základ polymerní čás215015 tíce před tím, než se začne uvádět proud plynu. Tyto částice mohou být identické ee vznikajícím polymerem nebo mohou být odlišné. Když jsou odlišné, odtahují se s částicemi vzniklého' polymeru jako přední produkt. Nakonec fluidizované lože Částic požadovaného polymeru vytláčí startovací lože.It is important that the bed always contains particles to prevent the formation of "hot spots" and to trap and distribute the powdered catalyst in the reaction zone. At start-up, polymer particles are usually introduced into the reaction zone as a starting material before the gas flow is introduced. These particles may be identical to the polymer being produced or they may be different. If they are different, they are withdrawn with the polymer particles as the leading product. Finally, the fluidized bed expels the starting bed.
Částečně naho úplně aktivovaný prekursor (katalyzátor) používaný ve fluidním loži se přednostně skladuje v pohotovostním zásobníku 32 pod atmosférou inertního plynu, jako dusíku nebo argonu.The partially or fully activated precursor (catalyst) used in the fluidized bed is preferably stored in a standby tank 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 50 X 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 než hmotnost lože dělená průřezem lože, je tedy závislá na geometrii reaktoru.Fluidization is achieved by high velocity of the gaseous recycle introduced into and through the bed, which is typically on the order of about 50 times higher than the velocity of the make-up gas. A fluidized bed usually appears as a dense mass of moving particles flowing in a free vortex created by the passage of the gas through the bed. The pressure drop across the bed is equal to or slightly greater than the weight of the bed divided by the cross-section of the bed, and is therefore dependent on the reactor geometry.
Doplňovaný plyn se uvádí do lože stejnou rychlostí, jako je rychlost odtahování částic polymerního produktu. Složení doplňovaného plynu se určuje pomocí analyzátoru 16, umístěného nad ložem. Analyzátor plynu určuje složení 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.The make-up gas is introduced into the bed at the same rate as the rate of withdrawal of the polymer product particles. The composition of the make-up gas is determined by means of an analyzer 16 located above the bed. The gas analyzer determines the composition of the gas being recycled, and the make-up gas composition is adjusted accordingly to maintain a substantially steady state composition of the gas mixture in the reaction zone.
Aby se zaručila úplná fluidizace, uvádí se do reaktoru recyklovaný plyn a popřípadě též část doplňovaného plynu prostřednictvím přívodu 18 pod ložem. Nad přívodem 18 je umístěná deska 20 rozdělující plyn, která napomáhá fluidizaci lože.To ensure complete fluidization, recycle gas and optionally also a portion of the make-up gas are introduced into the reactor via an inlet 18 below the bed. A gas distribution plate 20 is located above the inlet 18 to assist in fluidizing 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. Oddělení částic se může napomoci zapojením cyklónu 22, který buď může být součástí zóny 14, snižující rychlost, nebo může být vně této zóny. Když je zapotřebí, může se 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.The portion of the gas stream that does not react in the bed forms the recycle gas, which is removed from the polymerization zone preferably by passing it through a zone 14 located above the bed, in which the velocity is reduced and the entrained particles fall back into the bed. Particle separation may be aided by the inclusion of a cyclone 22, which may either be part of the velocity reducing zone 14 or may be external to this zone. If necessary, the recycle gas may be passed through a filter 24, which is adapted to separate small particles at high flow rates and thus prevent dust from accumulating on the heat transfer surfaces and on the compressor blades.
Recyklovaný plyn se pak stlačuje v kompresoru 25 a vede se 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 mm 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 hodnotu teploty lože, takže je za podmínek ustáleného sta16 vu 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 za výměníkem tepla 26 ve smyslu směru toku.The recycle gas is then compressed in compressor 25 and passed through heat exchanger 26, where it is stripped of the heat of reaction before being returned to the bed. By constantly removing the heat of reaction, there is no noticeable temperature gradient at the top of the bed. A temperature gradient exists in the lower 152 to 304 mm of the bed, between the temperature of the entering gas and the temperature of the rest of the bed. It has been observed that the bed almost immediately adjusts the temperature of the recycle gas above this 152 to 304 mm zone of the bed to the temperature of the bed, so that under steady-state conditions the temperature of the bed is essentially constant. The recycle gas is introduced into the bottom of the reactor through inlet 18 and into the fluidized bed through distributor plate 20. Compressor 25 may also be located downstream of 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 mohou být 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. Je proto důležité, aby se ložem nechal procházet rozptýlený 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 kolony) 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 již je konstrukční uspořádáni desky jakékoli, musí deska rozptylovat recyklovaný plyn mezi částicemi u dna lože a udržovat částice lože ve fluidizovaném stavu. Úkolem desky je rovněž podpíťat klidné lože částic pryskyřice, když není reaktor v provozu. Pohyblivých částí desky se může použít k vytlačení polymerních částic zachycených na desce nebo v ní.The distributor plate 20 plays an important role in the operation of the reactor. The fluidized bed contains both the growing and formed polymer particles and the catalyst particles. Since the polymer particles are hot and may be active, their settling must be prevented, since if any quiescent mass were to form, the active catalyst contained in these particles could cause the reaction to continue and the particles would melt due to the heat generated. It is therefore important that the dispersed 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 distribution plate 20, and this plate may be a screen, a slotted plate, a perforated plate, a plate with caps (analogous to the trays of a distillation column), etc. All parts of the plate may be stationary, or the plate may be of the moving type, such as the plate described in U.S. Patent No. 3,298,792. Whatever the structural arrangement of the plate, the plate must disperse the recycle gas among the particles at the bottom of the bed and maintain the particles of the bed in a fluidized state. The function of the plate is also to support the quiescent bed of resin particles when the reactor is not in operation. The moving parts of the plate may be used to displace polymer particles trapped on or in the plate.
Jako přenéšeče řetězce se při polymeraci podle vynálezu může použít vodíku. Molární poměr vodík/ethylen, kterého se může použít, leží v rozmezí asi od 0 asi do 2,0 molů vodíku na mol monomeru v plynném proudu.Hydrogen can be used as a chain transfer agent in the polymerization of the invention. The hydrogen/ethylene molar ratio that can be used is in the range of about 0 to about 2.0 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 části. 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 that is inert to the catalysts and reactants may also be present in the gas stream. The activating compound is preferably added to the gas recycle system at its hottest point. Therefore, the activator is preferably introduced into the recycle line downstream of the heat exchanger, such as from reservoir 27 via line 27A.
Jako činidel pro regulaci molekulové hmotnosti, tj. jalko přenášečů řetězce, se může spolu s katalyzátory podle vynálezu kromě vodíku používat též sloučenin obecného vzorceAs molecular weight control agents, i.e. as chain transfer agents, compounds of the general formula can be used together with the catalysts according to the invention in addition to hydrogen.
Zn(Ra)(Rb) kdeZn(R a )(R b ) where
Ra a Rb jsou stejné nebo různé Ci až C14 '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. Do plynného proudu uváděného do reaktoruThis results in a further increase in the melt flow index values of the produced copolymers. The gas stream fed into the reactor
1 5 0 15 se může přidával 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 asi od 10 do 50 % hmotnostních. Tyto látky bývají pyroforické. Sloučenina zinku se může uvádět do proudu recyklovaného· plynu z dávkovače, který sousedí s dávkovacím zařízením 27.1 5 0 15 may be added about 0 to 50 and preferably about 20 to 30 moles of zinc compound (calculated as Zn) per mole of titanium compound (calculated as Ti). The zinc compound may be introduced into the reactor preferably in the form of a dilute solution (at a concentration of 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. These substances tend to be pyrophoric. The zinc compound may be introduced into the recycle gas stream from a dispenser adjacent to the dispenser 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 podie vynálezu se přednostně pracuje při teplotě asi 30 až asi 105 °C, nejvýhodněji při teplotě 75 až 95 °C. Teplot asi od 75 do 95 °C se používá pro výrobu produktů s hustotou asi 910 až 920* kg/ /m3 a teplot asi 80 až 100 °C pro výrobu produktů o hustotě asi >920 až 940: 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, it is necessary that the operating temperature is below the sintering temperature. In the production of ethylene copolymers by the process according to the invention, it is preferable to operate at a temperature of about 30 to about 105 °C, most preferably at a temperature of 75 to 95 °C. Temperatures of about 75 to 95 °C are used to produce products with a density of about 910 to 920 * kg / /m 3 and temperatures of about 80 to 100 °C are used to produce products with a density of about >920 to 940 : kg / m 3 .
Reaktor s fluidním ložem pracuje za tlaku až asi do 6,87 MPa, přednostně za tlaku přibližně od 1,0*3 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 operates at pressures up to about 6.87 MPa, preferably at pressures from about 1.0*3 to 2.40 MPa, and when operating at higher pressures in this range, heat transfer is facilitated because the increase in pressure results in an increase in the unit volume heat capacity of the gas.
Částečně nebo úplně aktivovaný prekursor se injeíktuje 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 or fully activated precursor is injected into the bed at a rate equal to the rate at which it is consumed through a feed 30 located above the distributor plate 20. An important feature of the invention is that the catalyst is injected at a location above the distributor plate. Since the catalysts used in the invention are highly active, injection into the space below the distributor plate could result in the initiation of polymerization at that location, which could ultimately lead to clogging of the distributor plate. Injecting the catalyst into the fluidized bed, on the other hand, helps to distribute the catalyst in the bed and prevents the formation of areas of high catalyst concentration that could lead to hot spots.
Pro zavádění částečně nebo úplně redukovaného prekursoru a případné aktivační sloučeniny nebo přenosového činidla, které není v plynném skupenství, do lože, se používá iplynu, který je inertní vůči katalyzátoru, jako dúsíku nebo argonu.A gas that is inert to the catalyst, such as nitrogen or argon, is used to introduce the partially or fully reduced precursor and any activating compound or transfer agent that is not in the gaseous state into the bed.
Produktivita lože se reguluje rychlostí injektování katalyzátoru. Produktivita lože se může jednoduše zvýšit zvýšením rychlosti injektování katalyzátoru a snížit snížením této rychlosti.The productivity of the bed is controlled by the catalyst injection rate. The productivity of the bed can be increased simply by increasing the catalyst injection rate and decreased by decreasing it.
Poněvadž jakákoli změna v rychlosti injektování katalyzátoru má za následek změnu v rychlosti vývoje reakčního tepla, upravuje se teplota recyklovaného plynu vstupujícího do reaktoru nahoru nebo dolů, aby se přizpůsobila změnám rychlosti vývoje tep18 ia. Tím se zajistí udržování v podstatě konstantní teploty v loži. Jak fluidizované lože, tak systém chlazení recyklovaného plynu musí být samozřejmě vybaveny příslušnými přístroji pro· detekci změn teploty v loži a chladicím systému, aby mohla obsluha provést vhodnou úpravu teploty recyklovaného plynu.Since any change in the catalyst injection rate results in a change in the rate of heat development of the reaction, the temperature of the recycle gas entering the reactor is adjusted up or down to accommodate the changes in the rate of heat development. This ensures that the bed temperature is maintained at a substantially constant level. Both the fluidized bed and the recycle gas cooling system must, of course, be equipped with appropriate instruments for detecting changes in the bed temperature and the cooling system so that the operator can make appropriate adjustments to the recycle gas temperature.
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 tepla 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 certain combinations of operating conditions, the fluidized bed is maintained at substantially the same height by withdrawing a portion of the bed as product at the same rate as the rate of formation of polymer product particles. Since the rate of heat evolution is directly proportional to the rate of formation of the product, the rate of formation of polymer particles at constant gas velocity is determined by measuring the rise in gas temperature across the reactor (i.e., the temperature difference between the temperature of the entering gas and the temperature of the leaving gas).
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 se odvětrává před usazením částic, aby se zabránilo· další polymeraci 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.The polymer product particles are preferably withdrawn continuously through line 34 or near the distributor plate 20. The particles are withdrawn in suspension with a portion of the gas stream being vented before the particles settle to prevent further polymerization and caking before the particles reach the zone where they are collected. The suspension gas, as previously mentioned, 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, mezi kterými je upravena oddělovací 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 conveniently and preferably withdrawn by means of two sequentially operating, timed valves 36 and 38, between which a separation zone 40 is provided. When valve 38 is closed, valve 36 is opened, allowing the gas/product mixture to pass into zone 40. Valve 38 is then opened to transfer the product to an outer isolation zone. Valve 38 is then closed and remains closed until the next product withdrawal.
Konečně je reaktor s fluidním ložem vybaven vhodným odvětrávacím systémem, který umožňuje odvěťrávání při zahajování a při končení provozu. Reaktor nevyžaduje použití žádných míchacích zařízení nebo/a zařízení k oškrabávání stěn.Finally, the fluidized bed reactor is equipped with a suitable venting system that allows venting during start-up and shut-down. The reactor does not require the use of any stirring devices and/or wall scraping devices.
Vysoce účinný nosičovy katalytický systém používaný podle vynálezu poskytuje ve fluidním loži produkt se střední velikostí částic přibližně 0,25 až 1,78 mm, přednostně přibližně mezi 0,45 až 0,90 mm, přičemž zbytky nosičového katalyzátoru v polymeru jsou neobvykle malé. Polymerní částice se při postupu ve fluidním loži uvádějí poměrně snadno do vznosu. Polymerní produkt obsahuje poměrně malé množství prachovitých částic (menších než 150 μηα), tj. méně než 4% hmotnostní.The highly efficient supported catalyst system used in the invention provides a fluidized bed product with a mean particle size of about 0.25 to 1.78 mm, preferably between about 0.45 and 0.90 mm, with unusually small amounts of supported catalyst residue in the polymer. The polymer particles are relatively easily suspended in the fluidized bed process. The polymer product contains relatively small amounts of dust particles (less than 150 μm), i.e. less than 4% 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 162,2 kg/h/m3 objemu lože.The feed stream of gaseous monomer, optionally with inert gaseous diluents, is introduced into the reactor at a rate to achieve a space-time yield of about 32.4 to about 162.2 kg/h/m 3 of bed volume.
Pod pojmem „surová pryskyřice nebo po215015 lymer“ se zde rozumí polymer v granulované formě, jak se získá z polymeračního reaktoru.The term "raw resin or polymer" herein refers to the polymer in granular form as obtained from the polymerization reactor.
Následující příklady slouží k bližší ilustraci vynálezu, v žádném směru však rozsah vynálezu neomezují.The following examples serve to further illustrate the invention, 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:
HustotaDensity
Vyrobí se zkušební destička a ta se 1 hodinu temperuje na 100 °C, aby se přiblížila stavu rovnovážné krystalinity. Měření hustoty se pak provádí v koloně s gradientem hustoty.A test plate is fabricated and annealed at 100°C for 1 hour to approach the equilibrium crystallinity state. Density measurements are then performed in a density gradient column.
Index toku taveniny (MI)Melt flow index (MI)
ASTM D-1238-Condition E měření se provádí při 190 °C, údlaje v g za 10. minut.ASTM D-1238-Condition E measurement is performed at 190 °C, results in g per 10 minutes.
Rychlost toku (index toku taveniny při větším zatížení) (HLMI)Flow rate (High Load Melt Flow Index) (HLMI)
ASTM-D-1238-Condition F měření se pro-vádí za použití desetinásobného zatížení než při měření indexu toku taveninyASTM-D-1238-Condition F measurement is performed using ten times the load than when measuring melt flow index
Poměr rychlostí rychios,t toku toku = -—— -;index toku -taveninyThe ratio of the speeds of the y and y axes , t of the flow = -—— -;flow index -melt
ProduktivitaProductivity
Vzorek pryskyřičného produktu se zpopelní a stanoví se hmotností % popela, 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 popelu se určí elementární analýzou.A sample of the resin product is ashed and the ash percentage is determined by weight, since the ash is essentially composed of catalyst. The productivity is therefore given in kg of polymer produced per kg of total catalyst consumed. The amounts of titanium, magnesium and chlorine in the ash are determined by elemental analysis.
Sypná (objemová) hmotnostBulk (volumetric) weight
Pryskyřice se nasype pomocí nálevky s průměrem stonku 9,5 mm do 100 ml odměrného válce až po trysku 10O ml. Během plnění válce se válcem netřepe. Hmotnostní rozdíl se zjistí vážením.The resin is poured into a 100 ml graduated cylinder using a funnel with a stem diameter of 9.5 mm up to the 100 ml nozzle. The cylinder is not shaken during filling. The difference in weight is determined by weighing.
Distribuce molekulových hmotností (Mw/ /Mn)Molecular weight distribution (Mw/ /Mn)
Stanovuje se gelovou chromatografií na Styrogelu se sekvencí velikosti pórů ΙΟ6, 104, 103, 102, 6 nm. Jako rozpouštědla se používá perchlorethylenu při 117 °C. Detekce se provádí infračerveným zářením při 3,45 ,um. Hodnocení fólieIt is determined by gel chromatography on Styrogel with a pore size sequence of ΙΟ 6 , 10 4 , 103 , 10 2 , 6 nm. Perchloroethylene is used as a solvent at 117 °C. Detection is performed by infrared radiation at 3.45 μm. Evaluation of the foil
Vzorek fólie se sleduje prostým okem, aby se zjistila velikost a rozdělení gelovitých čás20 tic nebo jiných cizích částic ve srovnání se standardním vzorkem fólie. Vzhled fólie je tak srovnáván se standardními vzorky a ohodnocen vhodným stupněm ze stupnice od —100 (velmi špatná fólie) do +100 (výborná fólie).The film sample is observed with the naked eye to determine the size and distribution of gel particles or other foreign particles compared to a standard film sample. The appearance of the film is thus compared to the standard samples and rated with an appropriate grade on a scale from -100 (very poor film) to +100 (excellent film).
Látky extrahovatelné n-hexanem (FDA-Zkouška používaná pro polyethylenové fólie, které mají přijít do styku s potravinami). Vzorek fólie o tloušťce 38,1 μπι a ploše 1290 cm2 se nastříhá na proužky o rozměrech 2,54 X 15,24 cm a zváží se s přesností na 0,1 mg. Proužky se umístí do nádoby a extrahují se 300 ml n-hexanu při teplotě 50+1 °C po dobu 2hodin. Extrakt se pak dekantuje do vyvážené kultivační misky. Po vysušení extraktu ve vakuovém exsikátoru se kultivační miska zváží s přesností na 0,1 miligramů. Množství extraktu přepočtené na původní hmotnost vzorku se pak uvádí jako hmotnostní zlomek látek extrahovatelných n-hexanem.n-Hexane extractables (FDA-Test used for polyethylene films intended to come into contact with food). A film sample with a thickness of 38.1 μm and an area of 1290 cm2 is cut into strips measuring 2.54 X 15.24 cm and weighed to the nearest 0.1 mg. The strips are placed in a container and extracted with 300 ml of n-hexane at a temperature of 50+1 °C for 2 hours. The extract is then decanted into a balanced culture dish. After drying the extract in a vacuum desiccator, the culture dish is weighed to the nearest 0.1 milligram. The amount of extract converted to the original weight of the sample is then reported as the mass fraction of n-hexane extractables.
NenasycenoátUnsaturated
Měření se provádí s pomocí infračerveného spektrofotometru (Perkin Elmer Model 21). Z pryskyřice se vyrobí výlisky o tloušťce 0,635 mm, které slouží jako zkušební vzorky. Absorbance se měří při 10,35 /zm v případě transvinylidenové nenasycenosti, přiThe measurement is carried out using an infrared spectrophotometer (Perkin Elmer Model 21). Extrusions of 0.635 mm thick are made from the resin and serve as test specimens. The absorbance is measured at 10.35 /m in the case of trans-vinylidene unsaturation, at
I. 1,0 /zrn v případě terminální vinylové nenasycenosti a při 11,25 μΐη v případě vinylidenové nenasycenosti v bočních řetězcích. Absorbance na 1 mm tloušťky výlisku je přímo úměrná násobku koncentrace nenasycenosti a absorbtivity. Hodnoty absorbtivity jsou převzaty z literatury (R. J. de Kock a další,I. 1.0 /grain in the case of terminal vinyl unsaturation and at 11.25 μΐη in the case of vinylidene unsaturation in the side chains. The absorbance per 1 mm of the thickness of the molding is directly proportional to the product of the unsaturation concentration and the absorbency. The absorbency values are taken from the literature (R. J. de Kock et al.,
J. Polymer Science. Part B, 2, 339 (1964)).J. Polymer Science. Part B, 2, 339 (1964)).
P ř í klad I aExample I
Příprava napuštěného prekursoruPreparation of impregnated precursor
Do 12 1 baňky, vybavené.mechanickým míchadlem, se umístí 41,8 g (0,439 molu) bezvodého chloridu hořečnatého a 2,5 1 tetrahydrofuranu (THF). K této směsi se během 1/2 hodiny přikape 27,7 g (0,184 molu) chloridu titaničitého. Aby se látka úplně rozpustila, může být potřeba zahřívat směs po dobu asi 1/2 hodiny na 60 °C.In a 12 L flask equipped with a mechanical stirrer, 41.8 g (0.439 mol) of anhydrous magnesium chloride and 2.5 L of tetrahydrofuran (THF) are placed. To this mixture, 27.7 g (0.184 mol) of titanium tetrachloride are added dropwise over 1/2 hour. It may be necessary to heat the mixture to 60 °C for about 1/2 hour to completely dissolve the substance.
Prekursor se může izolovat z roztoku krystalizaci nebo srážením a pak se může analyzovat na obsah hořčíku a titanu, poněvadž určité množství sloučeniny hořčíku nebo/a titanu se mdhlo ztratit při izolaci prekursoru. Empirické vzorce, kterých se zde používá pro· charakterizaci složení prekursoru, jsou odvozeny za toho předpokladu, že hořčík a .titan stále existují ve formě sloučenin, které byly původně přidány k elektrondonorní sloučenině. Množství elektrondonorní sloučeniny se určí chromatograficky.The precursor can be isolated from solution by crystallization or precipitation and then analyzed for magnesium and titanium content, since some amount of magnesium and/or titanium compound may be lost during the isolation of the precursor. The empirical formulas used herein to characterize the composition of the precursor are derived assuming that the magnesium and titanium still exist in the form of compounds that were originally added to the electron donor compound. The amount of electron donor compound is determined chromatographically.
Ke shora uvedenému roztoku se přidá 500 gramů porézního kysličníku křemičitého, vysušeného při teplotě do 800 °C a popřípadě zpracovaného 4 až 8 % hmotnostními triethylhliníku, a směs sa míchá po dobu 1/4 hodiny. Směs se vysuší profukováním dusíkem při 60 °C po dobu asi 3 až 5 hodin. Získá se suchý, volně pohyblivý prášek, který má velikost částic stejnou jako použité částice kysličníku křemičitého. Absorbovaný prekursor má složení odpovídající vzorciTo the above solution, 500 grams of porous silica, dried at a temperature of up to 800 °C and optionally treated with 4 to 8% by weight of triethylaluminum, are added and the mixture is stirred for 1/4 hour. The mixture is dried by blowing nitrogen at 60 °C for about 3 to 5 hours. A dry, free-moving powder is obtained, which has the same particle size as the silica particles used. The absorbed precursor has a composition corresponding to the formula
TlMgMCl10(THF)6(7 TlMg M Cl 10 (THF) 6(7
P ř 1 k 1 a d I bP ř 1 k 1 a d I b
Příprava napuštěného prekursoru z předem připraveného prekursoruPreparation of impregnated precursor from pre-prepared precursor
Ve 12 1 baňce, vybavené mechanickým míchadlem, se rozpustí 140 g prekursoru veIn a 12 L flask equipped with a mechanical stirrer, 140 g of the precursor are dissolved in
2,5 1 suchého THF. Roztok se může zahřát na 60 °C, aby se usnadnilo rozpuštění. Přidá se 500 g porézního kysličníku křemičitého a směs se míchá po dobu 1/4 hodiny. Pak se směs vysuší proplachováním proudém dusíku při teplotě nejvýše 60 °C po dobu asi 3 až 5 hodin. Získá se suchý, volně pohyblivý prášek, který má velikost částic stejnou, jako mají částice kysličníku křemičitého.2.5 L of dry THF. The solution may be heated to 60°C to facilitate dissolution. 500 g of porous silica are added and the mixture is stirred for 1/4 hour. The mixture is then dried by purging with a stream of nitrogen at a temperature not exceeding 60°C for about 3 to 5 hours. A dry, free-flowing powder is obtained which has a particle size similar to that of the silica particles.
PřikladliThey applied
Aktivační postupActivation procedure
Požadovaná navážka impregnovaného prekursoru a aktivační sloučeniny se umístí do mísicího bubnu spolu, s dostatečným množstvím bezvodého alifatického uhlovodíkového ředidla, jako isopentanu, aby vznikla suspenze.The required weight of the impregnated precursor and the activating compound is placed in a mixing drum, together with a sufficient amount of an anhydrous aliphatic hydrocarbon diluent, such as isopentane, to form a suspension.
Aktivační sloučeniny a prekursoru se používá v takových množstvích, aby se získal částečně aktivovaný prekursor, který má poměr Al/Ti větší než 0, ale menší než 10 nebo rovný 10. Přednostní poměr je 4 až 8:1.The activating compound and the precursor are used in such amounts as to obtain a partially activated precursor having an Al/Ti ratio greater than 0 but less than or equal to 10. The preferred ratio is 4 to 8:1.
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, jako dusíku nebo argonu, za atmosférického tlaku a při teplotě 65+10 °C, aby se odstranilo uhlovodíkové ředidlo. To si vyžádá obvykle asi 3 až 5 hodin. Výsledný katalyzátor je 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 je obsah alkylhliníku nejvýše 10 °/o hmotnostních. Udržuje se pod suchým inertním plynem, jako dusíkem nebo argoném, až do svého použití. Je připraven pro zavedení do polymeračního reaktoru, kde se pak provede úplná aktivace.The suspension is stirred thoroughly at room temperature and 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, to remove the hydrocarbon diluent. This usually takes about 3 to 5 hours. The resulting catalyst is in the form of a partially activated precursor impregnated in the pores of the silica. The substance is in the form of a freely moving powdery material. The particles correspond in size and shape to the particles of silica. The product is not pyrophoric if the alkylaluminum content is not more than 10% by weight. It is kept under dry inert gas, such as nitrogen or argon, until it is used. It is ready for introduction into the polymerization reactor, where complete activation is then carried out.
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 additional activating compound is introduced into the polymerization reactor to complete the activation of the precursor, it is fed into the reactor in the form of a dilute solution in a hydrocarbon solvent, such as isopentane. These dilute solutions contain from about 5 to about 30% by volume of the activating compound.
Aktivační sloučenina se uvádí do polymeračního reaktoru v takovém množství, aby se poměr Al/Ti v reaktoru udržel na hodnotě od šlO do 400 : 1, přednostně od 15 do 60:The activating compound is introduced into the polymerization reactor in such an amount that the Al/Ti ratio in the reactor is maintained at a value of from 10 to 400:1, preferably from 15 to 60:1.
: 1.: 1.
Příklady 1 až 6Examples 1 to 6
V každém z těchto 6 příkladů se ethylen kopolymeruje s 1-butenemIn each of these 6 examples, ethylene is copolymerized with 1-butene
V příkladech 1 až 3 se používá katalyzátoru připraveného shora uvedeným způsobem. Katalytický systém napuštěný v kysličníku křemičitém, kterého se po-užívá v příkládech 1 a 2, obsahuje 14,5 % hmotnostního prekursoru a katalytický systém napuštěný v kysličníku křemičitém, kterého se používá v příkladu 3, obsahuje 20,0 % hmotnostních prekursoru. Kysličník křemičitý, použitý jako nosů pro katalyzátor podle příkladu 2, se před použitím na přípravu nosičového katalyzátoru zpracovává triethylhliníkem.Examples 1 to 3 used the catalyst prepared as described above. The silica-impregnated catalyst system used in Examples 1 and 2 contained 14.5% by weight of precursor and the silica-impregnated catalyst system used in Example 3 contained 20.0% by weight of precursor. The silica used as the catalyst support in Example 2 was treated with triethylaluminum before being used to prepare the supported catalyst.
Katalyzátory použité v příkladech 4 až 6 byly připraveny takovými způsoby, že jejich použití nespadá do rozsahu vynálezu, a slouží pro srovnání. Katalyzátor podle příkladu 4 se připraví fyzikálním smísením 7,5 % hmotnostního nenapuštěného prekursoru, připraveného podle příkladu Ia, s 92,5 % hmotnostního polyethylenového prášku. Jako polyethylenového prášku se použije vysokotlakého kotoopolymeru ethylenu o nízké hustotě (pod 940 kg/m3), který má střední velikost částic asi od 50 do 150· ,um. Katalyzátor použitý v příkladech 5 a 6 se připraví fyzikálním smísením 20 % hmotnostních nenapuštěného prekursoru připraveného podle příkladu Ia a 80· % hmotnostních kysličníku křemičitého, který má specifický povrch 300 m2/g a střední velikost částic 70 /<id. V každém z příkladů 1 až 6 se prekursor částečně aktivuje triethylhliníkem, aby se získal systém kysličníku hlinitého a prekursoru s molárním poměrem Al/Ti 5+1. 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 25 až 30.The catalysts used in Examples 4 to 6 were prepared by methods that are not within the scope of the invention and are for comparison purposes. The catalyst of Example 4 is prepared by physically mixing 7.5% by weight of the unimpregnated precursor prepared in Example Ia with 92.5% by weight of polyethylene powder. The polyethylene powder is a high-pressure copolymer of ethylene with a low density (below 940 kg/ m3 ) having an average particle size of about 50 to 150 µm. The catalyst used in Examples 5 and 6 is prepared by physically mixing 20% by weight of the unimpregnated precursor prepared in Example Ia and 80% by weight of silica having a specific surface area of 300 m2 /g and an average particle size of 70 µm. In each of Examples 1 to 6, the precursor is partially activated with triethylaluminum to obtain an alumina-precursor system with an Al/Ti molar ratio of 5+1. The completion of the activation of the precursor in the polymerization reactor is carried out with a 5% (w/w) solution of triethylaluminum in isopentane to obtain a fully activated catalyst in the reactor with an Al/Ti molar ratio of 25 to 30.
Každá z reakcí se provádí v reakčním systému s fluidním ložem po dobu 1 hodiny od dosažení rovnováhy při 85 °C a za tlaku 2,00 MPa při rychlosti plynu odpovídající asi troj- až šestinásobku hodnoty Gmf a výtěžku vztaženému na prostor a čas 71,3 až 10'2,2 kilogramů/m2/'h. Používá se shora popsaného reakčního systému, znázorněného na obrázku. Jeho spodní část je vysoká 3,05 m a její vnitřní průměr je 0,343 m. Horní část je vysoká 4,83 m a její vnitřní průměr je 0>,597 metru.Each of the reactions is carried out in a fluidized bed reaction system for 1 hour after reaching equilibrium at 85°C and 2.00 MPa at a gas velocity of about three to six times the Gmf and a space-time yield of 71.3 to 10'2.2 kilograms/m 2 /'h. The reaction system described above is used, as shown in the figure. Its lower part is 3.05 m high and its inner diameter is 0.343 m. The upper part is 4.83 m high and its inner diameter is 0.597 m.
V tabulce I je uveden molární poměr 1-buten-ethylen, molární poměr H2/ethylen a výtěžek vztažený na jednotku času a prostoto™ (kg/h/m3 prostoru lože) v každém příkladu, různé vlastnosti vyrobených polymerů a různé vlastnosti vzorků filmů vyrobených z těchto polymerů.Table I shows the 1-butene-ethylene molar ratio, the H2/ethylene molar ratio and the yield per unit time and space (kg/h/ m3 bed space) in each example, various properties of the polymers produced and various properties of film samples produced from these polymers.
Ve srovnání s granulárníml kopolymery vyrobenými podle americké patentové přihlášky č. 892 235 podané 31. 3. 1978 (F. J.Compared to granular copolymers made according to U.S. Patent Application No. 892,235 filed March 31, 1978 (F. J.
Karol a další, Příprava kopolymerů ethylenu v reaktoru s fluidním ložem) mají kopolymery podle vynálezu ve stavu surového prášku při dané hustotě a indexu toku taveniny menší střední velikost částic, užší distribuci molekulových hmotností, snadněji se fluidizují, mají vyšší objemovou hmotnost a snadně,! se pneumaticky dopravují. Filmy vyrobené z kopolymerů vyrobených způsobem podie vynálezu mají podstatně lepší vlastnosti než filmy z kopolymerů vyrobených podle citované patentové přihlášky.Karol et al., Preparation of Ethylene Copolymers in a Fluidized Bed Reactor), the copolymers of the invention in the raw powder state at a given density and melt flow index have a smaller mean particle size, a narrower molecular weight distribution, are easier to fluidize, have a higher bulk density, and are easily pneumatically transported. Films made from copolymers made by the method of the invention have significantly better properties than films made from copolymers made according to the cited patent application.
Tabulka ITable I
V každém z těchto příkladů se ethylen kopolymeruje s 1-butenem.In each of these examples, ethylene is copolymerized with 1-butene.
V těchto· příkladech se katalytický prekursor, napuštěný do kysličníku křemičitého, připraví shora popsaným způsobem. Katalytický systém napuštěný do kysličníku křemičitého obsahuje 20,0 % hmotnostních prekursoru. Nosič tvořený kysličníkem křemičitým, použitý pro přípravu katalyzátorů v těchto příkladech, se před napouštěním prekursoru zpracuje triethylhliníkem. V každém z těchto příkladů se prekursor částečně aktivuje sloučeninou hliníku, uvedenou v tabulce II, shora uvedeným způsobem, tak, aby poměrem Al/Ti uvedeným v tabulce II.In these examples, the catalyst precursor impregnated into silica is prepared as described above. The catalyst system impregnated into silica contains 20.0% by weight of the precursor. The silica support used to prepare the catalysts in these examples is treated with triethylaluminum prior to precursor impregnation. In each of these examples, the precursor is partially activated with the aluminum compound shown in Table II as described above, such that the Al/Ti ratio shown in Table II.
Dokončení aktivace prekursoru v polymeračním reaktoru se provede 5% (hmotnostně) roztokem triethylaluminia v isopentanu, •aby se získal v reaktoru úplně aktivovaný katalyzátor s molárním poměrem Al/Ti 25 až 30.The activation of the precursor in the polymerization reactor is completed with a 5% (w/w) solution of triethylaluminum in isopentane to obtain a fully activated catalyst in the reactor with an Al/Ti molar ratio of 25 to 30.
Polymerační reakce se provádějí stejným způsobem jako· v příkladech 1 až 6.The polymerization reactions are carried out in the same manner as in Examples 1 to 6.
V tabulce II jsou uvedeny hodnoty molárxúho poměru Al/Ti při přípravě prekursoru, molárního poměru 1-buten/ethylen, H2/ /ethylen o výtěžku, vztaženého na prostor a čas [kg/h/m3] v každém příkladu, a různé vlastnosti získaných polymerů.Table II shows the values of the molar ratio of Al/Ti in the preparation of the precursor, the molar ratio of 1-butene/ethylene, H2//ethylene, the yield, relative to space and time [kg/h/ m3 ] in each example, and the various properties of the polymers obtained.
Tabulka IITable II
XTEAL = tríethylaluminium Příklady, jejichž parametry jsou uvedeny X TEAL = triethylaluminium Examples whose parameters are given
TIBAL — tri-isobutylaluminium v tabulce II, ukazují, že kopolymery s vysoTNHEXAL = tri-n-hexylaluminium kou objemovou hmotností, malým obsahemTIBAL — tri-isobutylaluminium in Table II, show that copolymers with high bulk density, low TNHEXAL = tri-n-hexylaluminium content
TNOCTAL = tri-n-oktylaluminium katalytických zbytků a dobrými vlastnostmi' lze připravit za použití katalyzátorů podlé (vynálezu, které byly připraveny s použitím' dvou různých aktivačních sloučenin.TNOCTAL = tri-n-octylaluminium with catalytic residues and good properties can be prepared using catalysts according to the invention, which were prepared using two different activating compounds.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS805046A CS215015B2 (en) | 1979-02-16 | 1980-07-16 | A process for the catalytic production of an ethylene copolymer |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/012,720 US4302565A (en) | 1978-03-31 | 1979-02-16 | Impregnated polymerization catalyst, process for preparing, and use for ethylene copolymerization |
| CS214479A CS215014B2 (en) | 1979-02-16 | 1979-03-30 | Catalytic system and method of preparation thereof |
| CS805046A CS215015B2 (en) | 1979-02-16 | 1980-07-16 | A process for the catalytic production of an ethylene copolymer |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS215015B2 true CS215015B2 (en) | 1982-06-25 |
Family
ID=25745566
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS805046A CS215015B2 (en) | 1979-02-16 | 1980-07-16 | A process for the catalytic production of an ethylene copolymer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CS (1) | CS215015B2 (en) |
-
1980
- 1980-07-16 CS CS805046A patent/CS215015B2/en unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0004647B1 (en) | Process for copolymerizing ethylene | |
| US4379759A (en) | Impregnated polymerization catalyst, process for preparing, and use for ethylene copolymerization | |
| CA1143897A (en) | Preparation of ethylene copolymers in fluid bed reactor | |
| US4363904A (en) | High tear strength polymers | |
| US4359561A (en) | High tear strength polymers | |
| CS232723B2 (en) | Method of ethylene copolymer catalytic production | |
| US4293673A (en) | Spheroidal polymerization catalyst, process for preparing, and use for ethylene polymerization | |
| US4376062A (en) | Spheroidal polymerization catalyst, process for preparing, and use for ethylene polymerization | |
| CA1118149A (en) | Process for the preparation of high density ethylene polymers in fluid bed reactor | |
| CS232720B2 (en) | Method of flow catalytic production of ethylene polymers | |
| US4383095A (en) | Process for the preparation of high density ethylene polymers in fluid bed reactor | |
| EP0021605B1 (en) | High tear strength ethylene-based hydrocarbon polymers, film formed from such polymers, and process for making such polymers | |
| CS215015B2 (en) | A process for the catalytic production of an ethylene copolymer | |
| EP0004646A2 (en) | Process for preparing polymerization catalyst and process for ethylene homopolymerization | |
| KR20010106509A (en) | Process for producing polyethylene | |
| EP0012148B1 (en) | Process for the preparation of high density ethylene polymers in fluid bed reactor | |
| CS215014B2 (en) | Catalytic system and method of preparation thereof | |
| CS213374B2 (en) | Method of catalytic production of homopolymeres and copolymeres of ethylene | |
| CS214686B2 (en) | Method of preparation of catalytic system for polymeration or copolymeration of ethylene | |
| CS209829B2 (en) | Catalytic method of making the ethylene copolymeres | |
| CS216209B2 (en) | A process for the catalytic production of an ethylene homopolymer | |
| CS213382B2 (en) | Method of catalytic production of homopolymeres and copolymeres of the ethylene | |
| CS213373B2 (en) | Method of catalytic production of the ethylene copolymere | |
| CS216208B2 (en) | Method of preparation of the catalytic system | |
| CS232750B2 (en) | Process for the preparation of a precursor suitable as a component of a catalytic system for the production of high density ethylene homopolymers and copolymers |