DE1121806B - Verfahren zur Aufarbeitung von Waschloesungen, die bei der Niederdruckpolymerisation nach Ziegler nach Zersetzung der Katalysatoren mit Alkoholen anfallen - Google Patents

Verfahren zur Aufarbeitung von Waschloesungen, die bei der Niederdruckpolymerisation nach Ziegler nach Zersetzung der Katalysatoren mit Alkoholen anfallen

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DE1121806B
DE1121806B DEC18401A DEC0018401A DE1121806B DE 1121806 B DE1121806 B DE 1121806B DE C18401 A DEC18401 A DE C18401A DE C0018401 A DEC0018401 A DE C0018401A DE 1121806 B DE1121806 B DE 1121806B
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alcohols
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washing solutions
catalysts
polymers
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Dr Siegfried Berg
Dr Walter Haag
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Huels AG
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Chemische Werke Huels AG
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J11/00Recovery or working-up of waste materials
    • C08J11/02Recovery or working-up of waste materials of solvents, plasticisers or unreacted monomers

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Health & Medical Sciences (AREA)
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  • Organic Chemistry (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Description

  • Verfahren zur Aufarbeitung von Waschlösungen, die bei der Niederdruckpolymerisation nach Ziegler nach Zersetzung der Katalysatoren mit Alkoholen anfallen Es ist bekannt, daß man Niederdruckpolymerisate, insbesondere Niederdruckpolyolefine, nach dem sogenannten Niederdruckpolymerisationsverfahren nach Professor Ziegler in Gegenwart von Verdünnungsmitteln mit Hilfe von Mischkatalysatoren aus Verbindungen von Metallen der IV. bis VI. Nebengruppe des Periodischen Systems einschließlich Uran und Thorium, vorzugsweise Titanhalogeniden, einerseits und reduzierend wirkenden Stoffen, vorzugsweise metallorganischen Verbindungen des Aluminiums, andererseits erhalten kann. Die Reste dieser Mischkatalysatoren verunreinigen die erhaltenen Niederdruckpolymerisate und müssen deshalb entfernt werden. Zu diesem Zweck behandelt man die Niederdruckpolymerisate mit niedrigsiedenden Alkoholen, die die Mischkatalysatoren in eine lösliche Form überführen. Da man zur Reinigung der Polymerisate erhebliche Mengen an Alkoholen benötigt, hängt die Wirtschaftlichkeit des Niederdruckpolymerisationsverfahrens nach Ziegler weitgehend von einer einfachen Aufarbeitung der anfallenden Waschlösungen ab.
  • Es ist bereits bekannt, daß man die Waschlösungen, die aus überwiegenden Mengen an Alkoholen und aus wechselnden Mengen an den bei der Polymerisation verwendeten Verdünnungsmitteln bestehen und die die Zersetzungsprodukte der Mischkatalysatoren sowie niedermolekulare Anteile der Polymerisate gelöst enthalten, mit gasförmigem Ammoniak behandelt. Dabei wird zwar der bei der Zersetzung der Mischkatalysatoren entstandene Chlorwasserstoff gebunden. Die Metallverbindungen werden jedoch nicht vollständig ausgefällt, sondern zumindest teilweise in lösliche Komplexverbindungen verwandelt, die die anschließende fraktionierte Destillation stören, indem sie sich in den Destillationsvorrichtungen niederschlagen und bzw. oder erneut störende Verbindungen abspalten. Wenn man die mit Ammoniak behandelte Waschlösung sofort in die Polymerisation zurückgibt, gehen außerdem die niedermolekularen Anteile der Polymerisate in den Kreislauf zurück und können so zu Störungen Anlaß geben.
  • Weiterhin ist vorgeschlagen worden, die Waschlösungen mit überschüssigen Mengen an wäßrigen Alkalilösungen, bezogen auf die Katalysatorreste, vorzubehandeln. Auch dabei bleiben unerwünschte Verunreinigungen in Lösung, so daß die bei der anschließenden fraktionierten Destillation erhaltenen Verdünnungsmittel vor ihrer Wiederverwendung noch einer Nachbehandlung mit Adsorptionsmitteln unterworfen werden müssen.
  • Es wurde gefunden, daß man die Waschlösungen, die bei der Niederdruckpolymerisation nach Ziegler in Gegenwart von Verdünnungsmitteln mit Hilfe von Mischkatalysatoren aus Verbindungen von Metallen der IV. bis VI. Nebengruppe des Periodischen Systems und reduzierend wirkenden Stoffen nach der Zersetzung der Mischkatalysatoren durch Behandlung der Reaktionsgemische oder der abgetrennten Polymerisate mit Alkoholen und nach der Abtrennung der Niederdruckpolymerisate anfallen, vorteilhafter aufarbeiten kann, wenn man die Waschlösungen, gegebenenfalls nach Zugabe von Wasser und Entfernung des größten Teils der Verdünnungsmittel, mit wäßriger Alkalilauge versetzt, bis ein PH von etwa 8,0 erreicht wird, den dabei ausgefallenen Niederschlag abtrennt und dann, gegebenenfalls nach Zusatz eines Schleppmittels, fraktioniert. Zur Zersetzung der Mischkatalysatoren nach Ziegler verwendet man niedrigsiedende, vorzugsweise aliphatische Alkohole, wie Methanol, Methanol, n-Propanol, Isopropanol, die Butanole oder Gemische dieser Alkohole, in Mengen von 1 bis 8, vorzugsweise von 2 bis 6 Gewichtsteilen trockenes Polymerisat. Die Alkohole können dem Niederdruckpolymerisat zugesetzt werden, nachdem letztere aus den bei der Polymerisation anfallenden Suspensionen abgetrennt worden sind. Im allgemeinen wird man es jedoch vorziehen, die Alkohole den rohen bei der Polymerisation erhaltenen Suspensionen unmittelbar zuzusetzen.
  • Als Verdünnungsmittel werden bei der Polymerisation nach Ziegler Kohlenwasserstoffe oder Kohlenwasserstoffgemische, z. B. Butan, Hexan, Isb propylcyclohexan, Erdölfraktionen, in Mengen von 1 bis 8, vorzugsweise 2 bis 6 Gewichtsteilen je Gewichtsteil trockenes Polymerisat verwendet. Nach dem Zersetzen der Mischkatalysatoren und dem Abtrennen der Niederdruckpolymerisate fallen im allgemeinen Waschlösungen an, die neben 20 bis 800/0 des Alkohols noch 80 bis 20e/o des Verdünnungsmittels enthalten. Wenn man die Verdünnungsmittel vorher entfernt hat und nur die abgetrennten Polymerisate mit Alkoholen behandelt, kann der Verdünnungsmittelanteil der Waschlösungen bis auf Null absinken.
  • Die Mengen der Zersetzungsprodukte der Mischkatalysatoren mit Alkoholen können nach dem Gesamtchlorgehalt in den Waschlösungen ziemlich genau bestimmt werden. Sie betragen im allgemeinen 3 bis 10 mMol Chlor je Kilogramm Waschlösung.
  • Außerdem enthalten die Waschlösungen durchweg noch zwischen 0,3 und 1 Gewichtsprozent Wasser, das bei der Zersetzung der Mischkatalysatoren entsteht.
  • Zur Neutralisation der sauer reagierenden Waschlösungen verwendet man wäßrige Natron- oder Kalilauge in Konzentrationen von etwa 10 bis 3O0/o. Man neutralisiert unter innigem Vermischen, bis ein PH von etwa 8 erreicht wird. Dazu benötigt man im allgemeinen das 1,05- bis 1,2fache der zur Bindung des vorhandenen anorganisch gebundenen Chlors st& chiometrisch erforderlichen Menge. Man erkennt das Erreichen eines PH von etwa 8,0 auch am Ausflocken des Niederschlages. Setzt man weniger Alkalilauge ein, so bleiben die Zersetzungsprodukte der Mischkatalysatoren teilweise in Lösung. Neutralisiert man über einen PH von etwa 8,0 hinaus, so bilden sich wieder lösliche Titanate und Aluminate, die schon in geringen Mengen die Abtrennung des Niederschlages beträchtlich erschweren.
  • Der bei einem PH von etwa 8,0 flockige Niederschlag kann in an sich bekannter Weise, beispielsweise durch Dekantieren oder Filtrieren, abgetrennt werden. Anschließend wird die so gereinigte Waschlösung der fraktionierten Destillation unterworfen.
  • Um die Entfernung des vorhandenen Wassers, dessen Menge von ursprünglich 0,3 bis 1 Gewichtsprozent durch die Zugabe der wäßrigen Alkalilauge auf etwa 2 bis 5 Gewichtsprozent gestiegen ist, zu erleichtern, gibt man bei der fraktionierten Destillation gegebenenfalls ein Schleppmittel, beispielsweise Cyclohexan oder Hexan, zu. Nach Entfernen des Wassers erhält man sowohl Alkohole als auch Verdünnungsmittel von so großer Reinheit, daß sie unmittelbar und ohne weitere Nachbehandlung in das Polymerisationsverfahren zurückgeführt werden können.
  • Wenn der verwendete Alkohol, z. B. Methanol, mit Wasser kein Azeotrop bildet, kann es von Vorteil sein, die Kohlenwasserstofiphase aus der Waschlösung vor der Zugabe der wäßrigen Alkalilauge zum größten Teil zu entfernen. Dies geschieht durch Zusatz von Wasser, bis etwa 20 bis 30e/o davon in der Waschlösung vorhanden sind. Die Kohlenwasserstoffphase, die praktisch frei von Alkoholen ist, enthält die niedermolekularen Anteile an Polymerisaten. Sie kann in einfacher Weise durch Destillation aufgear- beitet werden, wobei die Polymerisate im Rückstand bleiben. Die wäßrig-alkoholische Phase enthält alle Katalysatorrüekstände und wird mit wäßriger Alkalilauge versetzt, bis ein PH von etwa 8 erreicht wird. Nach Abtrennung des ausgefällten Niederschlags mittels eines kontinuierlich arbeitenden Schlammseparators ist die wäßrig-alkoholische Phase praktisch frei von Kohlenwasserstoff und störenden Verunreinigungen und läßt sich in bekannter Weise durch Destillation in Wasser und Alkohol trennen.
  • Wenn ein Azeotrop gebildet wird, zieht man es im allgemeinen vor, die Waschlösung vor der Neutralisation und Abtrennung des Niederschlags ohne Phasentrennung zu verarbeiten. Besonders vorteilhaft läßt sich das Verfahren kontinuierlich betreiben.
  • Beispiel 1 In einer durch Niederdruckpolymerisation nach Ziegler erhaltenen rohen Suspension von Niederdruckpolyäthylen in Hydrocumol wird der restliche Mischkatalysator durch Zufügen von Isopropanol zersetzt. Nach dem Abtrennen des Polymerisates erhält man eine schwach saure Waschlösung mit 75 Gewichtsprozent Isopropanol, 23 Gewichtsprozent Hydrocumol, 0,9 Gewichtsprozent Wasser, 0,8 Gewichtsprozent Zersetzungsprodukten des Katalysators, 0,2 Gewichtsprozent Chlorwasserstoff und 0,1 Gewichtsprozent niedrigruolekularem Polyäthylen, die 6,9 mMol Chlor je Kilogramm Waschlösung enthält.
  • Durch kontinuierliches Zugeben von 250/oiger wäßriger Natronlauge (7,3 mMol je Kilogramm Waschlösung) in einen schnell laufenden Mischer wird bei gewöhnlicher Temperatur bis PH 8,0 neutralisiert.
  • Es entsteht ein flockiger weißer Niederschlag, der keine schmierigen Anteile enthält. Der Niederschlag wird mittels eines Schlammseparators kontinuierlich entfernt. Aus der klaren Waschlösung wird zunächst das Wasser azeotrop abgetrennt und dann in der anschließenden Destillation bei 820 C reines Isopropanol gewonnen, das für die Wiederverwendung als Waschalkohol in sehr gut geeigneter Qualität anfällt. Das Hydrocumol wird bei 1540 C in einer nachgeschalteten Destillation ebenfalls zurückgewonnen.
  • Es kann ohne weitere Reinigung wieder als Verdünnungsmittel bei der Niederdrnckpolymerisation eingesetzt werden. Als Rückstand erhält man etwas faseriges niedrigmolekulares Polyäthylen, das von Zeit zu Zeit aus dem Kolonnensumpf entfernt wird.
  • Beispiel 2 Verwendet man bei der Niederdruckpolymerisation des Athylens nach Ziegler als Verdünnungsmittel Hexan und zersetzt die rohe Polyäthylensuspension mit Methanol, so erhält man nach Abtrennen des Polyäthylens eine homogene Waschlösung aus etwa gleichen Teilen Hexan und Methanol. Man fügt 25 Gewichtsprozent Wasser zu und erreicht so eine Trennung des Gemisches in zwei Phasen. Die Kohlenwasserstoffphase enthält weniger als lo/o Methanol und ist frei von Katalysatorrückständen. Sie wird durch fraktionierte Destillation aufgearbeitet. Die aus Hexan bestehenden Fraktionen sind so rein, daß sie ohne Nachbehandlung erneut verwendet werden können. Die geringen Mengen an Methanol enthaltenden Fraktionen werden in das Ausgangsgemisch zurückgegeben. Der aus niedermolekularen Polymerisaten bestehende Rückstand ist zu vernachlässigen. Die wäßrig-methanolische Phase enthält alle Katalysatorrückstände und wird mit wäßriger Kalilauge bis PH 8,0 neutralisiert, dann in einem Schlammseparator vom Niederschlag abgetrennt und fraktioniert destilliert. Der Hexan enthaltende Vorlauf (etwa 5 0/o) wird der Ausgangswaschlösung zugefügt.
  • Die bei 640 C übergehende Methanolfraktion ist so rein, daß sie ohne weitere Nachbehandlung erneut verwendet werden kann.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH Verfahren zur Aufarbeitung von Waschlösungen, die bei der Niederdruckpolymerisation nach Ziegler in Gegenwart von Verdünnungsmitteln mit Hilfe von Mischkatalysatoren aus Verbindungen von Metallen der IV. bis VI. Nebengruppe des Periodischen Systems einerseits und reduzierend wirkenden Stoffen andererseits nach Zersetzung der Katalysatoren durch Behandlung der Reaktionsgemische oder der abgetrennten Polymerisate mit Alkoholen und nach Abtrennung der Niederdruckpolymerisate anfallen, durch Zugabe von alkalischen Stoffen, dadurch gekennzeichnet, daß man die Waschlösungen, gegebenenfalls nach Zugabe von Wasser und Entfernung des größten Teils der Verdünnungsmittel, mit wäßriger Alkalilauge versetzt, bis ein pH von etwa 8,0 erreicht wird, den dabei ausgefallenen Niederschlag abtrennt und dann, gegebenenfalls nach Zusatz eines Schleppmittels, fraktioniert.
    In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 029 152; belgische Patentschrift Nr. 552 213; Treadwell, »Kurzes Lehrbuch der analytischen Chemie«, 1. Band, 1927, S. 98, 99, 136, 137.
DEC18401A 1959-02-12 1959-02-12 Verfahren zur Aufarbeitung von Waschloesungen, die bei der Niederdruckpolymerisation nach Ziegler nach Zersetzung der Katalysatoren mit Alkoholen anfallen Pending DE1121806B (de)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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BE552213A (de) * 1955-11-01
DE1029152B (de) * 1956-09-25 1958-04-30 Bergwerksgesellschaft Hibernia Verfahren zur Aufarbeitung von nicht waessrigen Waschloesungen, wie sie bei der Reinigung von nach Ziegler hergestellten Niederdruck-Polyolefinen mittels Alkoholen anfallen

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE552213A (de) * 1955-11-01
DE1029152B (de) * 1956-09-25 1958-04-30 Bergwerksgesellschaft Hibernia Verfahren zur Aufarbeitung von nicht waessrigen Waschloesungen, wie sie bei der Reinigung von nach Ziegler hergestellten Niederdruck-Polyolefinen mittels Alkoholen anfallen

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