CS259736B1 - Katalyzátor pro polymeraci a kopolymeraci 1-alkenů - Google Patents

Katalyzátor pro polymeraci a kopolymeraci 1-alkenů Download PDF

Info

Publication number
CS259736B1
CS259736B1 CS862835A CS283586A CS259736B1 CS 259736 B1 CS259736 B1 CS 259736B1 CS 862835 A CS862835 A CS 862835A CS 283586 A CS283586 A CS 283586A CS 259736 B1 CS259736 B1 CS 259736B1
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
iii
catalyst
polymerization
compound
formula
Prior art date
Application number
CS862835A
Other languages
English (en)
Other versions
CS283586A1 (en
Inventor
Zdenek Salajka
Oldrich Hamrik
Mihnea Gheroghiu
Jan Kratochvila
Original Assignee
Zdenek Salajka
Oldrich Hamrik
Mihnea Gheroghiu
Jan Kratochvila
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zdenek Salajka, Oldrich Hamrik, Mihnea Gheroghiu, Jan Kratochvila filed Critical Zdenek Salajka
Priority to CS862835A priority Critical patent/CS259736B1/cs
Priority to FR8705347A priority patent/FR2597486B1/fr
Priority to GB8709314A priority patent/GB2189252B/en
Publication of CS283586A1 publication Critical patent/CS283586A1/cs
Publication of CS259736B1 publication Critical patent/CS259736B1/cs

Links

Landscapes

  • Transition And Organic Metals Composition Catalysts For Addition Polymerization (AREA)

Abstract

Řešení se týká katalyzátoru pro polymeraci a kopolymeraci 1-alkenů. Na porézní kysličník křemíku a/nebo hliníku obsahující 0,3 až 3 mmol/g povrchových OH skupin, se nanese alespoň jedna sloučenina hliníku obecného vzords (I), potom alespoň jedna sloučenina titanu obecného vzorce (II) a nakonec alespoň jedna sloučenina hořčíku obecného vzorce (III), kde R1, R2, R3, R4, R5 jsou alkyly s 1 až 10 C atomy nebo aryly, přičemž R2 a/nebo R3 může být též halogen, vodík nebo alkoxid OR1, k je 1 až 3, 1, m, r, s je 0 až 2, přičemž k + l + m = 3,r-(~ -j- s = 2, X, Y jsou halogenidy, a alkoxidy s R1, cyklopentadienyly, přičemž Xz může být kyslík, p, q jsou 0 až 4, přičemž p -j- -|- q = 3 nebo 4 v molárních poměrech 1/ /OH nosiče 0,1 až 10, II/I až 100, III/II 0,5 až 20. AlR^R^Rm3 (I) TiXpYQ (Π) MgRr4Rs& (III)

Description

Vynález se týká nosičových katalyzátorů pro polymeraci a kopolymeraci 1-alkenů, u nichž jsou jako nosič použity kysličníky. Soudobé katalytické systémy pro polymeraci 1-alkenů již dosahují značné dokonalosti. Zejména zavedení nosičových katalyzátorů, které ve zvýšené míře využívají katalyticky aktivní kov, umožňuje dosažení poměrně vysokých aktivit — více než 3 000 kilogramů polymeru/g katalytického kovu. MPa . h. Hojně používané jsou katalytické systému na bázi přechodných kovů, které kromě vysokých aktivit vykazují i dobré kopolymerační parametry. Jsou to sloučeniny obecného vzorce:
MmM*X2niY. nE kde
M = Mg, Mn, Ca
M‘ = Ti, V, Zr
X = Cl, Br, J
Y = halogen, —OR, —SR, —NRz, kde R je alkyl, m = 0,5 až 2 n = 0,25 až 40
E = elektrodonor (éter, alkohol, ester]
Aktivace katalyzátoru se provádí přímo v polymeračním reaktoru, nejčastěji organohlinitými sloučeninami. Katalyzátory tohoto typu popisují např. Karol v US 4 302 566, Stevens v US 3 787 384, Strobel v US 4 148 754, Ziegler v US 4 063 009 a Graft v US 4 173 547. Další systémy nosičových katalyzátorů na bázi sloučenin titanu jsou popsány v patentech GB 1 484—254, DT 2 809— 272, BE 884—513, GB 2 099—834 a US 4 490—514. Společným znakem těchto systémů je interakce anorganického nosiče s organohořečnatou a/nebo organohlinitou sloučeninou s následující interakcí se sloučeninou přechodného kovu. Bezprostředně před vlastní polymeraci nebo až v reaktoru se provádí aktivace organohlinitou komponentou, což si vynucuje dávkování velkého množství organokovových sloučenin do reaktoru, vede ke složitějšímu řízení procesu polymerace a může vést k častějšímu vzniku slepků v reaktoru.
Zvláště v případě polymerace 1-alkenů v plynné fázi s použitím katalyzátorů na bázi přechodných kovů IV. a skupiny V. a skupiny periodické soustavy prvků je dávkování organohlinité sloučeniny do reaktoru zdrojem nepříjemných technologických problémů. Vlivem stop kyslíku a vlhkosti dochází k povlekání stěn reaktoru i ostatního zařízení oxidem hlinitým, který je silným adsorbentem nečistot, působících dezaktivaci katalyzátorů. Ty se odstraňují opět reakcí s organohlinitými sloučeninami, čímž se problém dále zhoršuje. Způsob přípravy jednofázových, vícekomponentních katalyzátorů, které nevyžadují aktivaci organokovem v reaktoru a nemají zmíněné negativní vlastnosti, byla popsána v AO č. 256 961.
Některé patentové spisy popisují přípravu nosičových katalyzátorů na bázi sloučenin titanu, přičemž se podle nich nejprve upravuje povrch siliky sloučeninami fosforu (US 4 510—299), anorganickými sloučeninami síry (J5 2 000—880) nebo organickou sloučeninou křemíku (DE 3 228—065), načež se takto upravený nosič (z velké části zbavený reaktivních hydroxylových skupin) teprve reaguje s organokovou sloučeninou a poté se sloučeninami přechodného kovu. Některé patenty (BE 866—957, DT
721—194, DE 3 404—668, BE 845—983, BE 857—100, US 4 446—288, BE 846—450, DE
228—065) popisují nanášení zplodin reakce organokovových sloučenin s polárními i nepolárními rozpouštědly (alkoholy, étery, estery) na nosič, čímž dochází ke změně povrchové vrstvy nosiče, aniž by tyto reakční zplodiny tvořily aktivní součást polymeračního centra se schopností alkylovat a redukovat sloučeninu přechodného kovu.
Patenty BE 866—420 a J5 4 138—887 popisují přípravu katalyzátoru nenosičového pro roztokovou polymeraci. Ačkoliv podle nich vzniká jednofázový katalyzátor, není vhodný pro polymeraci v plynné fázi, neboť nemá vhodnou distribuci částic.
Nedostatky uvedených nosičových katalyzátorů odstraňuje katalyzátor dle vynálezu.
Předmětem vynálezu je katalyzátor pro polymeraci a kopolymeraci 1-alkenů, který je připravitelný tak, že se na nosič tvořený kysličníky křemíku a/nebo hliníku s velikostí částic 1 až 1 000 μΐη s objemem pórů 0,3 až 3 cm3/g, s plochou povrchu 100 až 1000 m2/g obsahující 0,3 až 3,0 mmoly/g povrchových OH skupin, nanese v prostředí uhlovodíkového rozpouštědla nebo v parní fázi při teplotě mezi teplotou tuhnutí a teplotou varu použitých látek alespoň jedna sloučenina obecného vzorce‘1
AlRk 1R12Rm3 (I) potom alespoň jedna sloučenina titanu obecného vzorce II
TiXpY, (II) a nakonec alespoň jedna sloučenina hořčíku obecného vzorce (III)
MgR/R/ (III) kde R1, R2, R3, R4, R5 jsou alkyly s 1 až 10 uhlíkovými atomy nebo aryly, přičemž R2 a/nebo R3 může být též halogen, vodík nebo alkoxid OR1, k je 1 až 3,
1, m, r, s je 0 až 2,
259738 přičemž k + l + m = 3 a r + s = 2,
X, Y jsou halogenidy, alkcxidy, cyklopentadienyly, přičemž X2 může být kyslík, p, q jsou 0 až 4, přičemž p + q = 3 nebo 4, v molárních poměrech J/OH nosiče 0,1 až 10, II/I 1 až 100, ΙΙΙ/ΊΙ 0,5 až 20.
Nosičem pro přípravu katalyzátoru podle tohoto vynálezu je silika nebo silika/ /alumina, která se dehydratuje při teplotách 200 až 900 °C proudem vzduchu a/nebo dusíkem ve fluidním loži po dobu alespoň 4 hodiny. Takto upravená silika obsahuje podle teploty dehydratace 0,5 až 3 mmoly OH skupin na 1 g.
Přípravu .nosičového katalyzátoru podle vynálezu lze rozdělit do několika fází:
1. Interakce reaktivních míst nosiče s jednou nebo postupně s několika organohlinitými sloučeninami. Vznikají reakční produkty pevně fixované na povrchu nosiče. Molární poměr sumy organokovů I k OH skupinám nosiče je v rozmezí 0,1 až 10, s výhodou 0,5 až 1,0.
2. Interakce nosiče připravovaného podle bodu 1. s jednou nebo s několika sloučeninami II, Dochází k pevnému zakotvení sloučenin titanu na nosiči a k jeho reakci s fixovanými reakčními produkty z bodu 1. Molární poměr sumy organohlínitých sloučenin I k sumě sloučenin II se udržuje v uzanci 1 až 100, s výhodou 5 až 20.
3. Interakce nosiče připravovaného postupně podle bodů 1. a 2. s jednou nebo několika organohořečnatými sloučeninami III. Molární poměr III/II se udržuje v rozmezí 0,5 až 20, s výhodou 1 až 8. Órganohořečnatá sloučenina se zakotví v povrchové vrstvě částic nosiče, nedochází k její difúzi do nitra částic během, příprayy a skladování katalyzátoru. Tato kumulace organohořečnaté sloučeniny na vnějším povrchu částic nosiče má příznivý účinek na stabilitu aktivního centra vůči případnému dezaktivujícímu působení silných elektrondonorových sloučenin, které jsou zpravidla ve stopách obsaženy v surovinách nebo se mohou dostat do kontaktu s katalyzátorem během jeho přípravy, skladování a transportu.
Uvedené operace se provádějí v suspenzi uhlovodíku v teplotním rozmezí určeném bodem tuhnutí a bodem varu použitého uhlovodíku, s výhodou při teplotách v rozmezí 20 až 40 °C, nebo v závislosti na fyzikálních vlastnostech použitých komponent, také přímým kontaktem par příslušné komponenty š nosičem. Přítomnost elektrondonorových rozpouštědel typu alkoholů, éterů, esterů ve větším než stopovém množství je nežádoucí.
Postupnou interakcí jednotlivých komponent katalytického systému podle bodů 1. až 3. se vytvoří aktivní polymerační centrum s optimální schopností polymerace 1-alkenů. Fixací komponent na nosiči je znemožněna jejich migrace a tím i nežá6 doučí vedlejší reakce, vedoucí k zániku aktivních center.
Katalyzátory, připravené podle vynálezu, mají, ve srovnání s dosud známými katalyzátory, řadu výhod: podržují si vysokou aktivitu i po delší době skladování, poskytují vynikající granulometrické složení produktu a vysokou sypnou hmotnost, ipři jejich použití nedochází k tvorbě nánosů oxidu hlinitého na vnitřních stěnách polymeračního reaktoru. Vhodnou volbou komponent a podmínek přípravy katalyzátoru je možno v širokém rozmezí snadno kontrolovat kinetiku polymerace (takže ani při vysokých rychlostech nedochází k tvorbě přetavených slepků), střední molekulovou hmotnost, distribuci molekulových hmotností i morfoligii částic polymeru.
Vynález osvětlí následující příklady. Poměry v příkladech uváděné jsou molární.
Příklad 1
Obecný postup přípravy katalyzátorů
Do vysušeného skleněného^ reaktoru o objemu 100 ml se předloží 50 ml uhlovodíku (např. heptan), zbaveného vody a kyslíku, přidá se 5 g nosiče aktivovaného 4 h v proudu dusíku při teplotě 200 až 900 °C, roztok organické sloučeniny hliníku obecného vzorce I nebo jejich směsi v uhlovodíku a směs se míchá při laboratorní teplotě 10 minut. Poté se přidá jedna nebo více sloučenin titanu obecného vzorce II (s výhodou ve formě uhlovodíkového roztoku) a ponechá se za míchání 30 minut při laboratorní teplotě zreagovat. Nakonec se přidá roztok organické sloučeniny hořčíku obecného vzorce ΙΓΙ nebo jejich směsi v uhlovodíku. Po 30 minutách se produkt zbaví rozpouštědla (např. evakuací). Vzniklý béžový prášek lze použít jako katalyzátor pro polymeraci ve fluidním reaktoru.
Příklad 2
Skleněná reakční nádobka o objemu 1 1 je opatřena spirálovým míchadlem, které umožňuje dokonalé intenzívní promíchávání sypkých materiálů. Do dusíkem vysušené nádoby se nasype 300 g nosiče aktivovaného 4 hodiny v proudu N2 při teplotě 200 až 900 °C a zapne se míchání. Ultračistý dusík je přiveden přes skleněnou fritu ke dnu odpařovací nádobky o objemu 80 ml a probublává roztokem organohlinité komponenty I, nebo jejich směsí v uhlovodíku (např. hexan j, a je po nasycení parami organohlinité komponenty uváděn dnem reakční nádobky do vrstvy aktivovaného nosiče. Po odpaření roztoku organohlinítých sloučenin dá se do odpařovací nádobky titanová sloučenina II nebo jejich směs (s výhodou v uhlovodíku) a stejným způsobem se uvádí do reakční nádobky. Nakonec se do odpařoI vací nádobky nadávkuje příslušné množství organohořečnaté sloučeniny III nebo jejích směsí a nechá se odpařovat proudem dusíku až do- úplného vysušení odpařovací nádobky. Odpařování sloučenin I—III lze významně urychlit ohřevem odpařovací nádobky. Jednotlivé reakční složky I—III lze do odpařovací nádobky dávkovat čisté nebo jako roztoky v uhlovodících. Reakční nádobka je během přípravy katalyzátoru udržována vnějším chlazením při laboratorní teplotě, mírné zvýšení teploty reakčním teplem na 60 až 80 °C není na závadu. Získá se sypký bílý až béžový prášek, který je možno přímo použít k polymeracl ve fluidním reaktoru.
Veškeré manipulace s aktivovaným nosičem a látkami I—III je nutno provádět v ultračistém prostředí, s výhodou pod proudem ultračistého inertního plynu (dusík, argon) s obsahem < 1 ppm H2O a < 1 ppm O2.
Příklad 3
Katalyzátory byly testovány polymerací 1-alkenů v laboratorním 1,5 1 diskontinuálním fluidním reaktoru, který umožňuje přípravu 250 g polymeru a/nebo na poloprovozním kontinuálním fluidním reaktoru s produktivitou 25 kg polymeru/h. Různé složení katalyzátorů a podmínek polymeračního testu jsou uvedeny v tabulkách 1 a 2.
239736
Tabulka 1:
Příklady katalytických systémů pro polymeraci 1-alkenů
Por. č. Kataly- I I1/I2 I/OH II II1/II2 I/II III ΙΙΙ1/ΙΠ2 — III/II zátor OH in
ΟτΗγΗΟΟγΗτΗγΗΝ
Hooin CM CM r-s <N
CQ bo
CQ &0 s
3333333333 ζ- M
4_.4_.+-4-.4-4-.+-4-+-4-.“Snmn WWWWWWWWWWKK £££ ÍJOMSúčiOOObObOOOĎOMMčOÍý^íf'
1313~ iQiq m exit-? O T-ι C\T 13 O 13 C\f TT Til 13 13 O
CM 13 (3
O »rM
H
TJ. -T* to
S-i «
^níl^OOOuuHHHhH S υδδυ^οο aaaa as ^ρΡπί-Κ^ΗΗυυϋμϋΗ
13 05 o CO O ' o o rH
T-l rl Η Η Η H
HN Η H
Oř!
ω *ť ffi W sSes < C4 cm r—H
O
-ffi cm β
to
4-» w
CM wwwSww c-w £ o o- ffi w o w ^-4 ρ—1 í-4 ρ—< p—4 |—1 P“^ P—4 P-< f—4 Γ”-* <<<<<<<<:<<<<<<<
β
Τ3 ctí >ÍM
Οη
-S?
r—I o
a a
H rj H
O\ t>- l·- t>· t> t>4 bx tm cm o θ' σ' <=>* σ' σ σ' σ ο τ
T-JCMCO^mCDt^COCXOrHCMCO^in _Ι _I _I _I _I _I ο
CM «“Η
C >φ β
»*4 a
r—4
Ctí «π4 >ο ο
τ3 ο
CX.
>ι-4 α
4—>
ω
Ο
Ό ρ2 \^4
Ά χί
Ο μ cn 3
Pí φ φ φ > 4-4 ctí •Γ-4 f-i &
β ,
Φ > ctí £ ctí *2 .& β Λ >É4 „
Ρη &4 r-1 0 >Ν >>4^ Ctí rQ ιη κΰ
I—i ctí >· a σ +-*
Φ rrt
Ctí 'Ctí ώ β N O Pm
Φ
4-* β
Í4
N a
ctí β
N >
>>
f-4 'Ctí
N ^5 >» β
Φ
S
Ctí
í—í ρβ 4-J 05 _ O. >, 2 x í>> ρ—4 +- Ν
Φ a I 4-» Λ β 4-J Λ4 2 ϊ*.*5 β Φ ο β Φ
Φ & V i 9-4 | pQ
1 ω i i ! x 1 4-* 1
+-> 3 a2 Λ Λ! Μ
s a ω ρ X Ď4 Ο
Tabulka 2:
Testy polymerací 1-alkenů na katalyzátoru podle tohoto vynálezu
Katalyzátor Parciální tlaky MPa H2 Teplota etylén propylen 1-buten °C
Čas Výtěžek h polymeru
1 18 _ _ 2 90 _ 15*
1 17 1 2 90 13*
2 18 2 90 2 240
3 16 4 90 2 140
4 16 2 2 80 3 230
5 16 4 . — 80 3 180
6 16 2 2 90 2 260
7 18 2 100 2 200
8 16 2 2 90 2 240
9 18 2 100 2 230
10 16 2 2 80 3 280
11 18 2 80 2 40
12 18 2 80 2 30
13 18 2 80 4 20
14 2 16 2 80 4 8
15 18 2 100 2 25
Poznámka:
Násada katalyzátoru v laboratorním reaktoru byla vždy 0,1 g. * — údaj produktivity v kg/h, získaný z poloprovozní jednotky píedmEt

Claims (1)

  1. Katalyzátor pro polymerací a kopolymeraci 1-alkenů připravitelný tak, že se na nosič tvořený kysličníky křemíku a/nebo hliníku s velikostí částic 1 až 10,00 gm s objemem pórů 0,3 až 3 cm3/g, s plochou povrchu 100 až 1 000 m2/g, obsahující 0,3 až 3,0 mmoly/g povrchových OH skupin, nanese v prostředí uhlovodíkového rozpouštědla nebo v parní fázi při teplotě mezi teplotou tuhnutí a teplotou varu nanášených látek alespoň jedna sloučenina hliníku obecného vzorce I
    AlRk 1R,2Rm 3 (I) potom alespoň jedna sloučenina titanu 0becného vzorce II
    TiXpYq (Π)
    VYNALEZU a nakonec alespoň jedna sloučenina hořčíku obecného vzorce III MgR,4R?
    (III) kde R1, R2, R3, R4, R5 jsou alkyly s 1 až 10 uhlíkovými atomy nebo aryly, přičemž R2 a/nebo R3 může být též halogen, vodík nebo alkoxid OR1, k je 1 až 3,
    1, m, r, s je 0 až 2, přičemž k -|- 1 m = 3 a r + s = 2,
    X, Y jsou halogenidy, alkoxidy s R1, cyklopentadienyly, přičemž X2 může být kyslík, p, q jsou 0 až 4, přičemž p q = 3 nebo 4, v molárních poměrech I/OH nosiče 0,1 až 10, II/I až 100, III/II 0,5 až 20.
CS862835A 1986-04-18 1986-04-18 Katalyzátor pro polymeraci a kopolymeraci 1-alkenů CS259736B1 (cs)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS862835A CS259736B1 (cs) 1986-04-18 1986-04-18 Katalyzátor pro polymeraci a kopolymeraci 1-alkenů
FR8705347A FR2597486B1 (fr) 1986-04-18 1987-04-15 Catalyseur et procede pour la production de polymeres et de copolymeres de 1-alcenes.
GB8709314A GB2189252B (en) 1986-04-18 1987-04-21 Catalyst and method for the production of polymers and copolymers of 1-alkenes

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS862835A CS259736B1 (cs) 1986-04-18 1986-04-18 Katalyzátor pro polymeraci a kopolymeraci 1-alkenů

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CS283586A1 CS283586A1 (en) 1988-03-15
CS259736B1 true CS259736B1 (cs) 1988-10-14

Family

ID=5366614

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS862835A CS259736B1 (cs) 1986-04-18 1986-04-18 Katalyzátor pro polymeraci a kopolymeraci 1-alkenů

Country Status (1)

Country Link
CS (1) CS259736B1 (cs)

Also Published As

Publication number Publication date
CS283586A1 (en) 1988-03-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI63765C (fi) Katalysator anvaendbar vid polymerisering av alfa-olefiner ochfoerfarande foer framstaellning av en fast katalysatorkom poent anvaendbar i katalysatorn
US4719193A (en) Processes for preparing polyethylene catalysts by heating catalyst precursors
CZ434398A3 (cs) Adiční produkty chloridu hořečnatého a alkoholu
RU2054434C1 (ru) Способ получения твердого компонента катализатора полимеризации этилена или сополимеризации его с альфа-олефином, катализатор полимеризации этилена и сополимеризации этилена с альфа-олефином и способ получения (со)полимеров этилена
US3956255A (en) Catalyst for the polymerization of olefins
US11180582B2 (en) Method for improving Ziegler-Natta catalyst activity
EP1368392A1 (en) Process for the (co)polymerization of ethylene
CS270432B2 (en) Method of simultaneous ethylene&#39;s dimerization into 1-butene and ethylene&#39;s copolymerization with dimerized product
JP2002515085A (ja) 触 媒
US4268418A (en) Polymerization catalyst
CS264327B2 (en) Process for preparing solid catalyst for the polymerization of olefines
US5480849A (en) Method for the preparation of a polymerizing catalyst component, a polymerizing catalyst component prepared by the method and its use
CS259736B1 (cs) Katalyzátor pro polymeraci a kopolymeraci 1-alkenů
US4404343A (en) Method of polymerizing 1-olefins
EP1062253B1 (en) High activity olefin polymerization catalysts
EP0285640B1 (en) Ethylene polymerization catalyst
US4415713A (en) High activity supported catalytic components and method for homo- or co-polymerization of α-olefin
FI85276C (fi) Ny ziegler-natta -katalysatorkomponent, dess framstaellning och anvaendning.
FI66189B (fi) Polymerisations- och sampolymerisationskatalysator foer alfa-olefin och foerfarande foer framstaellning av densamma
SU468503A1 (ru) Нанесенный катализатор дл полимеризации олефинов
CS262452B1 (cs) Způsob výroby polymerů a kopolymerů 1 -alkenů
EP0194457B1 (en) Process for preparing polyolefins, polydienes and copolymers thereof
KR20050095133A (ko) 에틸렌 중합용 촉매, 및 그의 제조방법과 용도
KR830001349B1 (ko) α-올레핀 중합용 촉매
EP0383275B1 (en) Ethylene polymerization catalyst

Legal Events

Date Code Title Description
IF00 In force as of 2000-06-30 in czech republic
MK4A Patent expired

Effective date: 20010418