CS262452B1 - Process for the production of polymers and copolymers of 1-alkenes - Google Patents
Process for the production of polymers and copolymers of 1-alkenes Download PDFInfo
- Publication number
- CS262452B1 CS262452B1 CS869837A CS983786A CS262452B1 CS 262452 B1 CS262452 B1 CS 262452B1 CS 869837 A CS869837 A CS 869837A CS 983786 A CS983786 A CS 983786A CS 262452 B1 CS262452 B1 CS 262452B1
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- catalyst
- polymerization
- alkenes
- polymer
- polymers
- Prior art date
Links
Landscapes
- Transition And Organic Metals Composition Catalysts For Addition Polymerization (AREA)
Abstract
Řešení se týká výroby polymerů a kopolymerů 1-alkenů polymeraci za tlaku 0,5 až 4,0 MPa a teploty 50 až 150 °C na katalyzátorech vzniklých postupným zakotvením alespoň jedné organické sloučeniny hliníku, alespoň jedné sloučeniny titanu a/nebo vanadu a alespoň jedné organické sloučeniny hliníku a popřípadě parafinického uhlovodíku na inertní oxid prvků 3b nebo 4b skupiny periodické soustavy prvků. Molekulovou hmotnost polymeru lze regulovat přídavkem vodíku a katalyzátor lze pasivovat přídavkem parafinického uhlovodíku s teplotou tání 25 °C až 150 °C.The solution relates to the production of polymers and copolymers of 1-alkenes by polymerization at a pressure of 0.5 to 4.0 MPa and a temperature of 50 to 150 °C on catalysts formed by successive anchoring of at least one organic aluminum compound, at least one titanium and/or vanadium compound and at least one organic aluminum compound and optionally a paraffinic hydrocarbon onto an inert oxide of elements of group 3b or 4b of the periodic table. The molecular weight of the polymer can be controlled by the addition of hydrogen and the catalyst can be passivated by the addition of a paraffinic hydrocarbon with a melting point of 25 °C to 150 °C.
Description
Vynález se týká způsobu výroby polymerů a kopolymerů 1-alkenů použitím jednofázových nosičových katalyzátorů na bázi sloučenin titanu, vanadu a hliníku.The invention relates to a process for producing polymers and copolymers of 1-alkenes using single-phase supported catalysts based on titanium, vanadium and aluminum compounds.
Polymery a kopolymery 1-alkenů se obvykle připravují pomocí katalytických systémů na bázi přechodných kovů, které mohou být naneseny na nosiči, a jsou zpravidla aktivovány reakcí s kokatalyzátorem - alkylkovovou sloučeninou - přímo v polymeračním zařízení. Tyto katalyzátory vykazuji vysokou produktivitu polymeru, vztaženou na přechodný kov, a snadno kopolymerují vyšší 1-alkeny. Podle typu zvoleného přechodového kovu a ligandů vázaných na přechodový kov lze ovlivnit distribuci molekulových hmotností i polymerační aktivitu. Přídavkem donorú elektronů ke katalytickému systému lze rovněž ovlivnit stereoregularitu procesu při polymeraci propenu. Zdrojem vážných technologických komplikací je aktivace katalyzátoru organokovovými sloučeninami v polymeračním reaktoru. Znamená to, že do reaktoru se zavádí dvě komponenty - katalytický prekursor, obvykle ve formě prášku a roztok organokovu. Volný organokov iniciuje oligomeraci olefinů, jež způsobují nežádoucí úsady na vnitřních stěnách polymeračního zařízení. Při interakci se vzdušným kyslíkem a vlhkostí (např. při netěsnosti polymeračního zařízení, při odstávce) se organokov rozloží až na kysličník hlinitý, jenž přispívá k další tvorbě úsad. Přítomnost volného organokovu rovněž negativně ovlivňuje kinetiku polymerace, nebot trvalým stykem organokovu s aktivními centry dochází k nežádoucím změnám katalyzátoru, což má za následek ztrátu aktivity a v konečném důsledku nevýhodnou distribuci velikosti částic polymeru, tj. vysoký obsah prachových podílů a částic s průměrem pod 0,1 mm. Katalytické systémy na bázi přechodových kovů s dodatečnou aktivací jsou popsány například v patentových spisech US 4 302 566, US 3 787 384, US 4 148 754,Polymers and copolymers of 1-alkenes are usually prepared using catalyst systems based on transition metals, which can be supported and are usually activated by reaction with a cocatalyst - an alkyl metal compound - directly in the polymerization device. These catalysts show high polymer productivity, relative to the transition metal, and easily copolymerize higher 1-alkenes. Depending on the type of transition metal selected and the ligands bound to the transition metal, the molecular weight distribution and polymerization activity can be influenced. The stereoregularity of the process in the polymerization of propene can also be influenced by the addition of electron donors to the catalyst system. The source of serious technological complications is the activation of the catalyst by organometallic compounds in the polymerization reactor. This means that two components are introduced into the reactor - a catalytic precursor, usually in the form of a powder, and an organometallic solution. The free organometallic initiates the oligomerization of olefins, which cause undesirable deposits on the inner walls of the polymerization device. When interacting with atmospheric oxygen and moisture (e.g., when the polymerization equipment is leaking, during shutdown), the organometal decomposes to aluminum oxide, which contributes to further formation of deposits. The presence of free organometal also negatively affects the polymerization kinetics, since the permanent contact of the organometal with the active centers leads to undesirable changes in the catalyst, which results in a loss of activity and ultimately an unfavorable distribution of the polymer particle size, i.e. a high content of dust particles and particles with a diameter below 0.1 mm. Catalytic systems based on transition metals with additional activation are described, for example, in patent documents US 4,302,566, US 3,787,384, US 4,148,754,
US 4 063 009, US 4 173 547, GB 1 484 254, GB 2 099 834, US 4 490 514A.US 4,063,009, US 4,173,547, GB 1,484,254, GB 2,099,834, US 4,490,514A.
V posledních letech se vyvíjejí jednofázové katalytické systémy na bázi přechodových kovů 4a a 5a skupiny periodického systému prvků. Při polymeraci 1-alkenů na jednofázových katalyzátorech odpadají komplikace s dávkováním katalyzátorů, nedochází k tvorbě úsad na polymeračním zařízení a získaný polymer má požadovanou morfologii částic. Jednofázové katalytické systémy na bázi titanu a vanadu jsou popsány např. v patentových spisechIn recent years, single-phase catalytic systems based on transition metals of groups 4a and 5a of the periodic table of elements have been developed. In the polymerization of 1-alkenes on single-phase catalysts, complications with catalyst dosing are eliminated, deposits do not form on the polymerization equipment, and the obtained polymer has the desired particle morphology. Single-phase catalytic systems based on titanium and vanadium are described, for example, in patent documents
BE 884 513, BE 866 420, JA 52 000 880 a v čs. AO č. 256 961, čs. AO č. 262 451 a v čs.BE 884 513, BE 866 420, JA 52 000 880 and in Czech. AO No. 256 961, Czechoslovak AO No. 262 451 and in the Czech Republic
AO č. 259 736.AO No. 259,736.
Předmětem vynálezu je způsob výroby polymerů a kopolymerů 1-alkenů polymeraci 1-alkenů s 2 až 10 uhlíkovými atomy na nosičových katalyzátorech na bázi sloučenin titanu, vanadu a hliníku, při kterém se alkeny obsahující do 20 % objemových vodíku za tlaku 0,5 až 4,0. MPa při teplotě 50 až 150 °C uvedou ve styk s katalyzátorem vzniklým postupným zakotvením alespoň jedné organické sloučeniny hliníku, alespoň jedné sloučeniny titanu a/nebo vanadu a alespoň jedné organohlinité sloučeniny na inertní oxid prvků 3b nebo 4b skupiny periodické soustavy.The subject of the invention is a method for producing polymers and copolymers of 1-alkenes by polymerization of 1-alkenes with 2 to 10 carbon atoms on supported catalysts based on titanium, vanadium and aluminum compounds, in which alkenes containing up to 20% hydrogen by volume are brought into contact with a catalyst formed by successive anchoring of at least one organic aluminum compound, at least one titanium and/or vanadium compound and at least one organoaluminum compound onto an inert oxide of elements of group 3b or 4b of the periodic table at a pressure of 0.5 to 4.0 MPa at a temperature of 50 to 150 °C.
Dále je předmětem vynálezu takový způsob výroby polymerů a kopolymerů 1- lkenů podle tohoto vynálezu, při kterém se katalyzátory před polymeraci upraví 0,5 až 100% hmotnostními parafinického uhlovodíku o teplotě tání 25 až 150 °C.Furthermore, the invention relates to a method for producing polymers and copolymers of 1-alkenes according to the invention, in which the catalysts are treated with 0.5 to 100% by weight of a paraffinic hydrocarbon with a melting point of 25 to 150°C before polymerization.
Pro katalyzátor použitelný k výrobě polymerů a kopolymerů 1-alkenů podle tohoto vynálezu 2 je vhodným nosičem silika a/nebo alumina o měrném povrchu 50 až 500 m /g, objemu pórů 0,5 až 3,0 ml/g, která se dehydratuje při teplotách 200 až 950 °C proudem vzduchu a/nebo dusíkem ve fluidním loži po dobu alespoň 4 hodiny. Takto upravená silika obsahuje podle teploty dehydratace 0,3 až 3,0 mmol OH-skupin na 1 g.For the catalyst usable for the production of polymers and copolymers of 1-alkenes according to the present invention 2, a suitable support is silica and/or alumina with a specific surface area of 50 to 500 m/g, a pore volume of 0.5 to 3.0 ml/g, which is dehydrated at temperatures of 200 to 950 °C with a stream of air and/or nitrogen in a fluidized bed for at least 4 hours. The silica thus treated contains, depending on the dehydration temperature, 0.3 to 3.0 mmol of OH groups per 1 g.
V prostředí uhlovodíkového rozpouštědla nebo v plynné fázi se na nosič působí organohlinitou komponentou, například trialkylhliníkem, dialkylhalogenhliníkem, dialkylalkoxyhlinikem, alkyldihalogenhliníkem, popřípadě jejich směsí. 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. Kvůli rovnoměrnému nanesení organokovu I je nutné suspenzi nosiče nebo vrstvu nosiče intensivně míchat. Teplota se během interakce může pohybovat v širokém rozmezí v závislosti na tensi par organokovové sloučeniny o teplotě varu použitého uhlovodíku, výhodné je reakci provádět při 10 až 70 °C, případně při teplotě prostředí.In a hydrocarbon solvent environment or in the gas phase, the support is treated with an organoaluminum component, for example trialkylaluminum, dialkylhaloaluminum, dialkylalkoxyaluminum, alkyldihaloaluminum, or a mixture thereof. Reaction products are formed that are firmly fixed on the surface of the support. The molar ratio of the sum of organometals I to the -OH groups of the support is in the range of 0.1 to 10, preferably 0.5 to 1.0. In order to uniformly apply the organometal I, it is necessary to stir the support suspension or the support layer intensively. The temperature during the interaction can vary within a wide range depending on the vapor pressure of the organometallic compound at the boiling point of the hydrocarbon used; it is preferable to carry out the reaction at 10 to 70 °C, or at ambient temperature.
V další fázi se na nosič se zakotvenou organohlinitou komponentou nanese alespoň jedna sloučenina titanu a/nebo vanadu, např. halogenid, halogenalkoxid, alkoxid, oxihalogenid vanadu a/nebo titanu II. Tuto reakci lze s výhodou uskutečnit v uhlovodíkovém prostředí nebo přímým kontaktem par sloučeniny titanu a/nebo vanadu s pevnou fází meziproduktu, s výhodou při laboratorní teplotě. Dochází k pevnému zakotvení sloučenin titanu a/nebo vanadu na nosiči a k jeho reakci s fixovanými reakčními produkty z předchozí reakce. Molární poměr sumy organohlinitých sloučenin I k sumě sloučenin II se udržuje v mezích 1 až 100, s výhodou 5 až 20.In the next phase, at least one titanium and/or vanadium compound, e.g. a halide, haloalkoxide, alkoxide, oxyhalide of vanadium and/or titanium II, is applied to the support with the anchored organoaluminum component. This reaction can be advantageously carried out in a hydrocarbon medium or by direct contact of the titanium and/or vanadium compound vapors with the solid phase of the intermediate, preferably at laboratory temperature. The titanium and/or vanadium compounds are firmly anchored on the support and react with the fixed reaction products from the previous reaction. The molar ratio of the sum of organoaluminum compounds I to the sum of compounds II is maintained within the limits of 1 to 100, preferably 5 to 20.
Chemickým navázáním organokovu I na volné -OH skupiny nosiče se dosáhne modifikace jeho redukčních schopností a současně jeho imobilizace na povrchu nosiče. Volbou poměru organokovové sloučeniny (I) k hydroxylovým skupinám a poměru sloučenin titanu a/nebo vanadu (II) k organohlinité sloučenině se dosahuje vzniku aktivních struktur na povrchu nosiče, jež mají schopnost polymerovat 1-alkeny.By chemically binding organometal I to free -OH groups of the support, modification of its reducing capabilities and simultaneous immobilization on the support surface is achieved. By choosing the ratio of organometal compound (I) to hydroxyl groups and the ratio of titanium and/or vanadium (II) compounds to organoaluminum compound, the formation of active structures on the support surface, which have the ability to polymerize 1-alkenes, is achieved.
Podle AO č. 259 736 lze vlastnosti jednofázového katalyzátoru dále výrazně zlepšit použitím dalšího organokovu - organohořečnaté sloučeniny. Podle tohoto vynálezu se podobného účinku dosáhne vytvořením další vrstvy pomocí organohlinité sloučeniny III, např. trialkylhlinlku, dialkylhalogenhliníku, alkyldihalogenhliníku, dialkylalkoxyhliníku apod. Molární poměr III/II se udržuje v rozmezí 0,5 až 20, s výhodou 1 až 8. Vznik polymeračně aktivní formy sloučenin titanu a/nebo vanadu je tak rozdělen do dvou kroků, které umožňují podstatně citlivěji naladit redukci, resp. alkylaci sloučeniny přechodného kovu. Podmínky a způsob nanášení organohlinitých sloučenin jsou stejné jako u předchozích složek. Závěrečnou fází přípravy katalyzátoru je případné odsušení rozpouštědla proudem inertního plynu nebo evakuací.According to AO No. 259 736, the properties of the single-phase catalyst can be further significantly improved by using another organometal - organomagnesium compound. According to the present invention, a similar effect is achieved by creating another layer using an organoaluminum compound III, e.g. trialkylaluminum, dialkylhaloaluminum, alkyldihaloaluminum, dialkylalkoxyaluminum, etc. The molar ratio III/II is maintained in the range of 0.5 to 20, preferably 1 to 8. The formation of the polymerization-active form of titanium and/or vanadium compounds is thus divided into two steps, which allow for significantly more sensitive tuning of the reduction or alkylation of the transition metal compound. The conditions and method of applying the organoaluminum compounds are the same as for the previous components. The final stage of catalyst preparation is the optional drying of the solvent with a stream of inert gas or by evacuation.
Vlastnosti katalyzátoru se dále zlepší nanesením parafinického uhlovodíku na povrch částic katalyzátoru, podobně jako v čs. AO č. 262 451. Bod tání parafinického uhlovodíku leží mezi teplotou polymerace a maximální běžnou teplotou prostředí, ve kterém se katalyzátor vyrábí, skladuje a dopravuje. S výhodou lze použít parafin o teplotě tání 50 až 70 °C, ataktický polypropylen nebo jiné nasycené uhlovodíky o vhodné teplotě tání. Přítomnost násobných vazeb a heteroatomů v řetězcích parafinických uhlovodíků je nežádoucí, neboř snižují aktivitu katalyzátoru. Stejně negativně působí i nízkomolekulární nečistoty typu donoru elektronů. Parafinický uhlovodík lze nanést na hotový katalyzátor, suspendovaný v uhlovodíkovém rozpouštědle, nebo současně s poslední složkou katalyzátoru, tj. s organohlinitou sloučeninou III. Parafinický uhlovodík se nanáší tak, aby jeho obsah činil 0,5 až 50 % hmotnostních katalyzátoru, s výhodou 1 až 10 % hmotnostních. Principem působení parafinického uhlovodíku je obalení částic katalyzátoru a zabránění difúzi nečistot k aktivním polymeračním centrům během isolace, skladování, transportu a dávkování katalyzátoru. Vytvoření difúzní bariery na povrchu katalyzátoru dále stabilizuje katalytický systém v nepřítomnosti monomeru. Reaktivita složek katalyzátoru se výrazně zmenší a velká část aktivních center vzniká až po roztáni parafinického uhlovodíku v reaktorech.The properties of the catalyst are further improved by applying a paraffinic hydrocarbon to the surface of the catalyst particles, similarly to the Czechoslovak Patent Application No. 262 451. The melting point of the paraffinic hydrocarbon lies between the polymerization temperature and the maximum normal temperature of the environment in which the catalyst is manufactured, stored and transported. Paraffin with a melting point of 50 to 70 °C, atactic polypropylene or other saturated hydrocarbons with a suitable melting point can be used. The presence of multiple bonds and heteroatoms in the chains of paraffinic hydrocarbons is undesirable, as they reduce the activity of the catalyst. Low-molecular impurities of the electron donor type have the same negative effect. The paraffinic hydrocarbon can be applied to the finished catalyst, suspended in a hydrocarbon solvent, or simultaneously with the last component of the catalyst, i.e. with the organoaluminum compound III. The paraffinic hydrocarbon is applied so that its content is 0.5 to 50% by weight of the catalyst, preferably 1 to 10% by weight. The principle of action of the paraffinic hydrocarbon is to coat the catalyst particles and prevent the diffusion of impurities to the active polymerization centers during the isolation, storage, transport and dosing of the catalyst. The creation of a diffusion barrier on the catalyst surface further stabilizes the catalytic system in the absence of monomer. The reactivity of the catalyst components is significantly reduced and a large part of the active centers are formed only after the paraffinic hydrocarbon has melted in the reactors.
Polymeraci l-alkenů dle tohoto vynálezu na jednofázovém katalyzátoru lze provést ve fluidním loži, v mechanicky míchané vrstvě v plynné fázi v kapalném monomeru nebo v rozpouštědle. Polymeruje se při teplotě 50 až 150 °C; nižší teploty jsou výhodné při polymeraci vyšších 1-alkenů o nižším bodu měknutí, vyšší teploty lze použít při polymeraci etylenu ve fluidním loži (80 až 120 °C) a při roztokové polymeraci 1-alkenů v uhlovodíkovém rozpouštědle (110 až 150 °C). Při polymeraci v plynné fázi je nutno teplotu udržovat 5 až 10 °C pod teplotou tání polymeru, aby nedošlo k aglomeraci částic. Polymerační tlak bývá 0,5 až 4,0 MPa, optimální je 1,8 až 2,2 MPa, neboř při nižších tlacích monomeru je produktivita katalyzátoru nižší (je přímo úměrná tlaku monomeru) a při vyšších tlacích než 2,2 MPa pak rostou náklady na pořízení a provoz tlakových nádob a na kompresi pracovních medií. Polymeraci je výhodné provádět kontinuálně za konstantního tlaku a teploty s kontinuálním dávkováním katalyzátoru, monomeru nebo jejich směsi a vodíku a s kontinuálním odběrem produktu. Diskontinuální proces není ekonomicky výhodný.The polymerization of l-alkenes according to the invention on a single-phase catalyst can be carried out in a fluidized bed, in a mechanically stirred bed in the gas phase in a liquid monomer or in a solvent. The polymerization is carried out at a temperature of 50 to 150 °C; lower temperatures are preferred for the polymerization of higher 1-alkenes with a lower softening point, higher temperatures can be used for the polymerization of ethylene in a fluidized bed (80 to 120 °C) and for the solution polymerization of 1-alkenes in a hydrocarbon solvent (110 to 150 °C). During polymerization in the gas phase, the temperature must be maintained 5 to 10 °C below the melting point of the polymer to avoid agglomeration of the particles. The polymerization pressure is usually 0.5 to 4.0 MPa, the optimum is 1.8 to 2.2 MPa, because at lower monomer pressures the catalyst productivity is lower (it is directly proportional to the monomer pressure) and at pressures higher than 2.2 MPa the costs of purchasing and operating pressure vessels and of compressing working media increase. It is advantageous to carry out the polymerization continuously at constant pressure and temperature with continuous dosing of catalyst, monomer or their mixture and hydrogen and with continuous product withdrawal. The discontinuous process is not economically advantageous.
Molekulovou hmotnost polymerů lze řídit dávkováním vodíku. Bez vodíku vznikají ultravysokomolekulární polymery (UHMW), s růstem obsahu vodíku silně klesá index toku taveniny polymeru. Při obsahu vodíku 10 > až 20 S objemových v monomerní směsi se dosahuje silně tekutých typů polymerů (vláknařské typy).The molecular weight of polymers can be controlled by dosing hydrogen. Without hydrogen, ultra-high molecular weight polymers (UHMW) are formed; with increasing hydrogen content, the melt flow index of the polymer decreases sharply. At hydrogen contents of 10 > to 20 S by volume in the monomer mixture, highly fluid types of polymers (fiber types) are achieved.
Dávkování katalyzátoru lze řídit pomocí okamžité rychlosti polymerace (dané teplotou polymerní vrstvy nebo roztoku). Katalyzátor lze dávkovat kontinuálně (např. čerpadlem s nastavitelným zdvihem) nebo šaržovitě, kdy lze měnit frekvenci jednotlivých dávek. Při polymerací v plynné fázi je výhodné dávkovat práškový katalyzátor (nezvyšuje se obsah těkavých podílů v polymeru), při polymeraci v kapalné fázi lze dávkovat suspenzi katalyzátoru v uhlovodíku (odpadá krok odsušení rozpouštědla během přípravy katalyzátoru).The catalyst dosage can be controlled by the instantaneous polymerization rate (given by the temperature of the polymer layer or solution). The catalyst can be dosed continuously (e.g. by a pump with adjustable stroke) or batchwise, when the frequency of individual doses can be changed. In gas phase polymerization, it is advantageous to dose a powdered catalyst (the content of volatile components in the polymer does not increase), in liquid phase polymerization, a suspension of the catalyst in a hydrocarbon can be dosed (the step of drying the solvent during catalyst preparation is eliminated).
Během polymerace vznikají kulovité částice polymeru, jež jsou tvarem podobné výchozím částicím katalyzátoru, a tedy 1 nosiče. Faktor zvětšení je 20 až 50x, při polymeraci dochází ke vzniku kompaktních částic o velikosti 0,5 až 5 mm v závislosti na době polymerace (u diskontinuálního procesu) nebo na pobytové době (u kontinuálního procesu). Běžná doba polymerace nebo pobytová doba bývá 1 až 8 h, s výhodou 2 až 6 h. Při kratších dobách polymerace je vyšší obsah popela u katalytických zbytků v polymeru, produktivita reaktoru je vysoká. Naopak při delších dobách polymerace se zlepšuje kvalita polymeru a snižuje produktivita reaktoru. Polymer se stabilizuje běžnými stabilizátory. Vzhledem k vysoké aktivitě katalyzátoru, a tedy malému obsahu katalytických zbytků, postačuje malé množství stabilizátorů. Katalyzátor se po výstupu z reaktoru dezaktivuje vzduchem, vodní parou a/nebo kysličníkem uhelnatým. Katalytické zbytky není nutno vypírat.During polymerization, spherical polymer particles are formed, which are similar in shape to the initial catalyst particles, and thus 1 carrier. The magnification factor is 20 to 50x, during polymerization, compact particles with a size of 0.5 to 5 mm are formed depending on the polymerization time (in the case of a discontinuous process) or the residence time (in the case of a continuous process). The usual polymerization time or residence time is 1 to 8 h, preferably 2 to 6 h. With shorter polymerization times, the ash content of the catalyst residues in the polymer is higher, and the reactor productivity is high. Conversely, with longer polymerization times, the polymer quality improves and the reactor productivity decreases. The polymer is stabilized with conventional stabilizers. Due to the high activity of the catalyst, and therefore the low content of catalyst residues, a small amount of stabilizers is sufficient. The catalyst is deactivated with air, steam and/or carbon monoxide after exiting the reactor. The catalyst residues do not need to be washed.
Výhodou způsobu výroby polymerů a kopolymerů 1-alkenů podle tohoto vynálezu je, že se používá aktivní katalytický systém, nevyžadující další aktivaci v polymeračním zařízeni. Fixací komponent k nosiči je znemožněna jejich migrace a nežádoucí vedlejší reakce, vedoucí k zániku aktivních center. Fixovaná aktivní centra v pórech nosiče umožňují polymerovat vysokou rychlostí, aniž dochází k tvorbě nežádoucích protavených slepků polymeru.The advantage of the method for producing polymers and copolymers of 1-alkenes according to the present invention is that an active catalytic system is used, which does not require further activation in the polymerization device. By fixing the components to the carrier, their migration and undesirable side reactions leading to the disappearance of active centers are prevented. The fixed active centers in the pores of the carrier allow high-speed polymerization without the formation of undesirable molten polymer lumps.
Tím se dosahujeThis is achieved
- odstranění počáteční fáze prudkého vzestupu polymerační rychlosti a jejího následujícího poklesu;- elimination of the initial phase of a sharp increase in the polymerization rate and its subsequent decrease;
- konstantní polymerační rychlosti po dobu 6 až 8 h, to je po zdržnou dobu katalyzátoru v kontinuálních reaktorech;- constant polymerization rates for 6 to 8 h, that is, the residence time of the catalyst in continuous reactors;
- zabráněni vzniku úsad na vnitřních stěnách polymeračního zařízení;- preventing the formation of deposits on the inner walls of the polymerization device;
- vysoké hmotnosti polymerního lože, zabezpečující vysokou produktivitu polymerace;- high polymer bed weight, ensuring high polymerization productivity;
- nepřítomnosti prachového podílu v polymeru;- absence of dust content in the polymer;
- vysoké sypné hmotnosti polymerního prášku (480 až 520 kg/m3);- high bulk density of polymer powder (480 to 520 kg/m 3 );
- možnosti regulovat vlastnosti polymeru typem použitého katalytického systému a podmínkami polymerace.- possibilities to control the properties of the polymer by the type of catalytic system used and the polymerization conditions.
Vynález osvětlí následující příklady:The invention will be illustrated by the following examples:
Příklad 1 až 8Example 1 to 8
Do vyčištěného reaktoru, obsahujícího 50 ml dusíkem vystripovaného heptanu, byly v protiproudu čistého dusíku nasypány 2 g siliky (nosiěe) a přidáno příslušné množství organokovu (I) podle tabulky 1. Po 5 min míchání byla přidána sloučenina vanadu a/nebo titanu II podle tabulky 1, opět 5 min mícháno a dále byla přidána organokovová sloučenina III podle tabulky 1. Posledním krokem přípravy katalyzátoru bylo odstraněni rozpouštědla (proudem dusíku nebo evakuací).In a cleaned reactor containing 50 ml of nitrogen-stripped heptane, 2 g of silica (support) were poured in a countercurrent of pure nitrogen and the appropriate amount of organometal (I) was added according to Table 1. After 5 min of stirring, the vanadium and/or titanium compound II according to Table 1 was added, stirring was continued for another 5 min and then the organometallic compound III according to Table 1 was added. The last step in the catalyst preparation was the removal of solvents (by nitrogen flow or evacuation).
Katalyzátory připravené podle příkladů 1 až 8 lze získat ve formě suchých prášků, obsahujících rozpouštědla do maximální hodnoty cca 50 % hmotnostních. Nad tuto mez se získá lepivý prášek nebo kaše, jež nelze úspěšně pneumaticky dopravovat a dávkovat do polyme5 radního reaktoru. V případě polymerace v kapalné fázi lze použít přímo suspenzi katalyzátoru v uhlovodíku.The catalysts prepared according to Examples 1 to 8 can be obtained in the form of dry powders containing solvents up to a maximum value of about 50% by weight. Above this limit, a sticky powder or slurry is obtained, which cannot be successfully pneumatically transported and dosed into a polymerization reactor. In the case of polymerization in the liquid phase, a suspension of the catalyst in a hydrocarbon can be used directly.
Během přípravy, skladování, transportu a dávkování katalyzátoru je nutno vyloučit přístup katalytických jedů typu donoru elektronů, jako například kyslíku, vody, dienů, kysličníků uhlíku apod. Všechny operace a manipulace s katalyzátorem je nutno provádět v inertní atmosféře, např. v proudu čistého dusíku nebo argonu.During the preparation, storage, transport and dosing of the catalyst, it is necessary to exclude the access of catalytic poisons of the electron donor type, such as oxygen, water, dienes, carbon monoxide, etc. All operations and manipulations with the catalyst must be carried out in an inert atmosphere, e.g. in a stream of pure nitrogen or argon.
Tabulka 1Table 1
Příklad Obsah -OH sku- Organokov I Sloučenina Ti,V Organokov III pin nosiče mmol/g nosiče II mmol/g nosiče mmol/g nosiče mmol/gExample Content of -OH group Organometallic I Compound Ti,V Organometallic III pin of carrier mmol/g of carrier II mmol/g of carrier mmol/g of carrier mmol/g
pórů 1,6 ml/g s maximem poloměru pórů 11 nm, aktivovaná při teplotě 800 °C (příklady 1 a 2),pore volume of 1.6 ml/g with a maximum pore radius of 11 nm, activated at a temperature of 800 °C (examples 1 and 2),
600 °C (příklady 3 až 5) a 200 °C (příklady 7 a 8) a alumina o měrném povrchu 150 m^/g, objemu pórů 1,0 ml/g, o maximu poloměru pórů 40 nm, vysušena při teplotě 800 °C (příklad 6).600 °C (Examples 3 to 5) and 200 °C (Examples 7 and 8) and alumina with a specific surface area of 150 m^/g, a pore volume of 1.0 ml/g, a maximum pore radius of 40 nm, dried at a temperature of 800 °C (Example 6).
Polymerace byly prováděny podle následujících příkladů (molární poměry složení monomernl směsi a vlastnosti polymeru - viz tabulka 2):Polymerizations were carried out according to the following examples (molar ratios of the monomer mixture composition and polymer properties - see Table 2):
Příklad 9Example 9
Práškový katalyzátor se dávkovaoím zařízením pomocí přetlaku dusíku dávkuje do spodní části kontinuálního poloprovozního reaktoru. Polymerace probíhá ve fluidním loži, skládajícím se ze směsi práškového polymeru a katalyzátoru, udržovaného ve vznosu průtokem monomerní směsi. Rychlost průtoku směsi je 3 až 6krát vyšší než je minimální rychlost nutná k fluidizaci. Udržuje se ustálený stav, definovaný tlakem 1,8 až 2,0 MPa a teplotou v rozmezí 70 až 110 °C. Vzniká polymer, který se v závislosti na rychlosti tvorby diskontinuálně vypouští z reaktoru. Produktivita reaktoru závisí na pobytové době (bývá 2 až 6 h), na účinnosti chlazení recyklující monomerní směsi (dáno konstrukčními parametry) a na aktivitě a koncentraci katalyzátoru (max. produktivita 20 kg/h).The powder catalyst is dosed into the lower part of the continuous pilot reactor by a dosing device using nitrogen overpressure. The polymerization takes place in a fluidized bed consisting of a mixture of powdered polymer and catalyst, kept in suspension by the flow of the monomer mixture. The flow rate of the mixture is 3 to 6 times higher than the minimum speed required for fluidization. A steady state is maintained, defined by a pressure of 1.8 to 2.0 MPa and a temperature in the range of 70 to 110 °C. A polymer is formed, which is discontinuously discharged from the reactor depending on the rate of formation. The productivity of the reactor depends on the residence time (usually 2 to 6 h), on the cooling efficiency of the recycling monomer mixture (given by the design parameters) and on the activity and concentration of the catalyst (max. productivity 20 kg/h).
Příklad 10Example 10
Laboratorní reaktor o objemu 1,5 dm , umožňující přípravu 300 g polymeru, byl průtokem 500 ml/min ultračlstého dusíku profukován 16 h, poté při teplotě polymerace tlakován lOkrát dusíkem na 0,6 MPa a nakonec 2krát propláchnut etylenem. Teplota reaktoru byla udržována na požadované polymerační teplotě pomocí temperace pláštěm reaktoru. Do reaktoru byla napuštěna směs monomerů (popř. vodíku). Polymerace byla zahájena rozbitím skleněné baniěky s 50 až 150 mg katalyzátoru. Fluidní vrstva byla udržována ve vznosu mechanickým mícháním pomocí dvojchodné spirály, rychlost polymerace byla měřena ze spotřeby doplňované monomerní směsi. Po cca 4 h byl reaktor odtlakován, otevřen a polymer dále zpracován (stabilizace apod).A laboratory reactor with a volume of 1.5 dm, allowing the preparation of 300 g of polymer, was purged with a flow rate of 500 ml/min of ultrapure nitrogen for 16 h, then pressurized 10 times with nitrogen to 0.6 MPa at the polymerization temperature and finally rinsed 2 times with ethylene. The reactor temperature was maintained at the desired polymerization temperature by means of temperature control through the reactor jacket. A mixture of monomers (or hydrogen) was charged into the reactor. The polymerization was initiated by breaking a glass flask with 50 to 150 mg of catalyst. The fluid layer was kept in suspension by mechanical stirring using a double-flow spiral, the polymerization rate was measured from the consumption of the replenished monomer mixture. After approximately 4 h, the reactor was depressurized, opened and the polymer was further processed (stabilization, etc.).
Příklad 11Example 11
V laboratorním reaktoru o objemu 1,5 dm3 bylo vystripováno rozpouštědlo (n-hexan, n-heptan, 1-hexen nebo 1-decen) proudem ultračlstého dusíku tak, aby se odpařilo více než 15 % hmotnostních rozpouštědla. Poté byl tlak v reaktoru nastaven nadávkováním monomerní směsi při teplotě polymerace, jež byla zahájena rozbitím skleněné ampulky s katalyzátorem a probíhala po dobu 4 h. Po otevření reaktoru byl polymer Isolován odpařením rozpouštědla a vysušením v sušárně.In a laboratory reactor with a volume of 1.5 dm 3 , the solvent (n-hexane, n-heptane, 1-hexene or 1-decene) was stripped with a stream of ultrapure nitrogen so that more than 15% by weight of the solvent was evaporated. Then, the pressure in the reactor was adjusted by dosing the monomer mixture at the polymerization temperature, which was initiated by breaking the glass ampoule with the catalyst and proceeded for 4 h. After opening the reactor, the polymer was isolated by evaporation of the solvent and drying in a drying oven.
Polymery je nutno po dezaktivaci katalyzátoru (např. vzduchem) stabilizovat proti UV zářeni a proti oxidaci za vyšší teploty běžnými stabilizátory. Lze použit např. směs stéricky bráněného fenollckého antioxidantu a tri(nonylfenyl)fosfltu v hmotnostním poměru 1:0,5 až 1,5 v množství 0,01 až 0,03 % hmotnostní na polymer. Vzhledem k vysoké aktivitě katalyzátoru je potřebné množství stabilizátoru nízké. Polymer je tvořen převážně velkými částicemi (většinou 0,5 mm a větší) a proto jej není nutno před zpracováním granulovat.After deactivation of the catalyst (e.g. by air), the polymers must be stabilized against UV radiation and oxidation at higher temperatures with conventional stabilizers. For example, a mixture of a sterically hindered phenolic antioxidant and tri(nonylphenyl)phosphite in a weight ratio of 1:0.5 to 1.5 in an amount of 0.01 to 0.03% by weight per polymer can be used. Due to the high activity of the catalyst, the amount of stabilizer required is low. The polymer consists mainly of large particles (mostly 0.5 mm and larger) and therefore it does not need to be granulated before processing.
Póly- Kataly- Pří- Polymerace Produkti- Vlastnosti polymeru merace zátor klad tlak MPa vita kg Hustota Sypná hm. IT MFR Podíl na sítěPoly- Cataly- Addition- Polymerization Producti- Polymer properties meration pressure MPa vita kg Density Bulk density IT MFR Network share
Teplo- H2 C2 C3 C4 Cg Clo polyme- kg/m3 kg/m3 2,3 (unita °C ru/g Ti, h 0,5-0,2-0,1 ro cn o oHeat- H 2 C 2 C 3 C 4 Cg C lo polyme- kg/m 3 kg/m 3 2.3 (unit °C ru/g Ti, h 0.5-0.2-0.1 ro cn oo
I II I
1Λ ΙΛ r* vo1Λ ΙΛ r* vo
I I CN <*)I I CN <*)
CN ť*> OV OVCN ў*> OV OV
CN CNCN CN
O OAbout About
I II I
CN OCN O
LT> VOLT> VO
I tI
VO 00 xj· <*> OV OV ι-i OVO 00 xj· <*> OV OV ι-i O
O OAbout About
I II I
CN O xf CNCN O xf CN
I I r- o in co ov ov «Η OI I r- o in co ov ov «Η O
O OAbout About
I I r* vo xť mI I r* vo xť m
I I CM m vo ov ov h co o oI I CM m vo ov ov h co o o
I II I
Γ* <*>Γ* <*>
vo in i i cn xr m xr ov ov oooooooooo ooinomooinoovo in i i cn xr m xr ov ov ooooooooo ooinomooinoo
OVOOVrHOOCOCNf-ICNOV χτιηχτιηχτχτιηιηιηχτ ininoocNOooino xfrfOxrVOCNrHCNrHrHCNOVOOVrHOOCOCNf-ICNOV χτιηχτιηχτχτιηιηιηχτ ininoocNOooino xfrfOxrVOCNrHCNrHrHCN
OVOVOVOOOVOVOVOVOVOV oooooooooo in<*ixroor—icNinaoroi—i CNCNCNfOxrxfCNr-lrdCM ovoooooocooor-oocooo rH CN r-í r—1 »—< r-l i—trHr-tOVOVOVOOOVOVOVOVOVOV oooooooooo in<*ixroor—icNinaoroi—i CNCNCNfOxrxfCNr-lrdCM ovoooooocooor-oocooo rH CN r-í r—1 »—< r-l i—trHr-t
I oooooooooI oooooooo
OOVOt—lOrdOVOOOOOVOt—lOrdOVOOO
CNCNCQxřUlVOVOr-CO fNcoxřinvor-oov©CNCNCQxřUlVOVOr-CO fNcoxřinvor-oov©
Claims (2)
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS869837A CS262452B1 (en) | 1986-12-23 | 1986-12-23 | Process for the production of polymers and copolymers of 1-alkenes |
| FR8705347A FR2597486B1 (en) | 1986-04-18 | 1987-04-15 | CATALYST AND PROCESS FOR THE PRODUCTION OF POLYMERS AND COPOLYMERS OF 1-ALKENES. |
| GB8709314A GB2189252B (en) | 1986-04-18 | 1987-04-21 | Catalyst and method for the production of polymers and copolymers of 1-alkenes |
| US07/068,998 US4898847A (en) | 1986-07-03 | 1987-07-01 | Catalyst and method for production of polymers and copolymers of 1-alkenes |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS869837A CS262452B1 (en) | 1986-12-23 | 1986-12-23 | Process for the production of polymers and copolymers of 1-alkenes |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS983786A1 CS983786A1 (en) | 1987-12-17 |
| CS262452B1 true CS262452B1 (en) | 1989-03-14 |
Family
ID=5446777
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS869837A CS262452B1 (en) | 1986-04-18 | 1986-12-23 | Process for the production of polymers and copolymers of 1-alkenes |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CS (1) | CS262452B1 (en) |
-
1986
- 1986-12-23 CS CS869837A patent/CS262452B1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CS983786A1 (en) | 1987-12-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0012147B1 (en) | Process for the preparation of high density ethylene polymers in fluid bed reactor | |
| SU410581A3 (en) | ||
| EP0055605B1 (en) | Improved catalyst composition for polymerizing ethylene, preparative method and polymerization process | |
| KR100398566B1 (en) | Method of making supported catalyst system and catalyst system made therefrom | |
| US3925338A (en) | Control of polymer particle size in olefin polymerization | |
| US4719193A (en) | Processes for preparing polyethylene catalysts by heating catalyst precursors | |
| SU438187A1 (en) | The method of producing polyolefins | |
| EP0043220B1 (en) | Catalyst impregnated on fine silica, process for preparing, and use for ethylene polymerization | |
| US3922322A (en) | Process for dry polymerization of olefins | |
| CA1164597A (en) | Multi-step gas-phase polymerization of olefins | |
| JPS63179904A (en) | Polymerization of ethylene by use of chromium oxide catalyst | |
| US5075395A (en) | Process for the starting of the polymerization of ethylene or copolymerization of ethylene and at least one other alpha-olefin in the gas phase in the presence of a catalyst based on chromium oxide | |
| JPS61106610A (en) | Polymerization of ethylene, copolymerization of higher alpha-olefin and ethylene and catalyst-containing prepolymer | |
| NO138093B (en) | PROCEDURE FOR POLYMERIZATION OF AT LEAST ONE ALFA OLEPHINE WITH 2 TO 8 CARBON ATOMS AND CATALYST SYSTEM FOR PERFORMANCE OF THE PROCEDURE | |
| JPH0784484B2 (en) | Method for polymerizing or copolymerizing α-olefin in the gas phase | |
| US5006506A (en) | Modified chromium-containing catalyst composition for polymerizing olefins and method of preparing the catalyst composition | |
| JPS62502344A (en) | Method for dimerizing ethylene and simultaneously copolymerizing the dimerization product and ethylene | |
| KR100655351B1 (en) | Process for transitioning between incompatible catalysts using a substantially contaminant free seedbed | |
| EP0072591B1 (en) | Process of preparing a catalyst component and polymerization of 1-alkenes with such a catalyst component | |
| CS262452B1 (en) | Process for the production of polymers and copolymers of 1-alkenes | |
| EP0525003B1 (en) | Procatalyst composition for the polymerization of olefins, its preparation and use | |
| EP0083456B1 (en) | Improved process for copolymerizing ethylene | |
| FI61500B (en) | FOERFARANDE FOER STEREOSPECIFIK POLYMERISATION AV ALFA-OLEFINER MED 2-6 KOLATOMER I NAERVARO AV ETT KATALYTISKT SYSTEM INNEHAOLLANDE TITANTRICHLORIDPARTIKLAR OCH DE VID FOERFARANDET ANVAENDA TITANTRIKLORPART | |
| EP1213304B1 (en) | Supported metallocene catalyst and the preparation process thereof | |
| CS262335B1 (en) | Process for the production of polymers and copolymers of 1-alkenes |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| IF00 | In force as of 2000-06-30 in czech republic | ||
| MK4A | Patent expired |
Effective date: 20011223 |