DE1495911A1 - Verfahren zur Polymerisation von alpha-Olefinen - Google Patents

Verfahren zur Polymerisation von alpha-Olefinen

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DE1495911A1 DE19631495911 DE1495911A DE1495911A1 DE 1495911 A1 DE1495911 A1 DE 1495911A1 DE 19631495911 DE19631495911 DE 19631495911 DE 1495911 A DE1495911 A DE 1495911A DE 1495911 A1 DE1495911 A1 DE 1495911A1
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    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F10/00Homopolymers and copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond
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Description

  • Verfahren zur Polymerisation von d-Olerinen Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Polypropylenpolymerisaten.
  • Bisher wurden üblicherweise in Polymerisationssystemen für 0' -Olefine, beispielsweise aus Propylen und Buten-(1), als Verdünnungsmittel flüssige, gesättigte Kohlenwasserstoffe, beispielsweise Hexan oder Heptan, oder aromatische Kohlenwasserstoffe, wie beispielsweise Benzol, oder in einigen Fällen Petroleumdestillate verwendet. Derartige Polymeren sationsverfahren werden gewöhnlich in Reaktoren durchgeführt, die mit mechanischen Rühreinrichtungen zur Verteilung der Wärme und zum Mischen des Katalysators ausgerüstet sind. Verfahren dieser Art benötigen jedoch komplizierte und aufwendige Rückgewinnungsanlagen für Lösungs- oder Verdünnungsmittel.
  • Da der verwendete Katalysator normalerweise einen Niederschlag enthält, welcher in feinster Verteilung vorliegen und innig mit den Reaktionspartnern gemischt werden muß, ist eine gute Rührung notwendig. Das zu polymerisierende Olefin mu# zur Ersielung guter Polymerisationsergebnisse mit dol rein verteilten Ke@alysator innig in Kontakt gebracht werden und zur wirksamen Erzielung eines derartigen Xontaktes wurden bisher gewöhnlich Blattrührer verwendet.
  • Dies Arbeitsweise hat den Nachteil, daß die Polynerisationsgefä#e zur Erzielung einer ausreichenden Rührwirkung eine gewisse OröSe nicht überschreiten können, da sonat die Rührer@ellen zu groß werden und spezielle Halterungen erfordern. Ferner lassen sich bei großen Reaktoren nur schwierig hohe Umlaufge@chwindigkeiten erreichen und darüber hinaus treten bei Verwendung ron schweren Kohlenwasserstoffen als Verdünnungsmittel Murig Schwierigkeiten auf, wenn die Rührwirkung im Reaktor nicht ausreicht.
  • Daher ist es gewöhnlich notwendig, mehrere Reaktoren vorzusehen, welche eine hohe Kapitalinvestition erfordern.
  • Es wird daher erfindungsgemä# ein Verfahren zur Polymerisation von α-Olefinen Mit Natta-Katalysatoren in einer gerührten flüssigen Phase vorgeschlagen. welches dadurch gekennzeichnet ist, das ein. bei der Peaktionstemperatur unter Druck flüssig gehaltene α durch Einblasen von gasförmigem α-Olefin gerührt und die Reaktionatemperatur durch Abzichen von gasförmigem Olefin aus der Reaktionazone geregelt wird.
  • Die Zufuhr an gasförmigem Olefin wird so be@essen, daß der Katalysator in Suspension gehalten wird und die Reaktionstemperatur durch Abziehen von gas- oder dampfförmigem Olefin aus der Reaktionszone im wesentlichen konstant gehalten.
  • Das VErfahren kann kontinuierlich durchgeführt werden, indes kontinuierlich oder diskontinuierlich flüssiges oC-Olefin und Katalysator in die Reaktionszone eingeführt und kontin@ierlich odcr diskontinuierlich eine Aufschlämmung von Polymerem und Katalysator in flüssigem α-Olefin aus der Reaktionszone abgezogen werden. Das au er der Reaktionszone gasförmig abgezogene α-Olefin kann komprimiert und der Reaktionszone Fieder zugeführt werden gegebenenfalls auch teilweise als Gas und teilreise als FlUsatgiett zusa@@en Mit wieder@ewonnene@ Katalysator. Die notwerdige Aufbereitung des α-Olefins kann entweder im Gaszustand oder tu flüssigen @ustand erfolgen. Lie temperatur der gasförilger.
  • Mischung liegt notwendigerweise über der Reaktionstemperatur und die letztere kann daher duroh Einstellen der abgezogenen Menge ga@ftrmigen Olefins geregelt werden. Die Temperatur des flüssigen Einsatzproduktes kann @benfalls zur Regelung dienen.
  • Die vorliegende Erfindung ermöglicht den Vollständigen @erzicht auf mechanische Rührung und die Verwendung von Reaktoren mit dünneren Wandungen. Beide Faktoren fuhren zu einer Ersparnis bei den Anlageunkosten. Weiterhin kann das Verfahren bei einem Druck oberhalb von 7 atü betrieten werden mit entsprechend erhöhtem Durchaatz rUr eine gegebene Reaktorgröße. tas erfirdungagemäfle "Flie#bettreaktorverfahren" unterscheidet sich von den bekanntcn Fließbettreaktoren darin, daß letztere aus einem gasförmig-festen bzw. flössig-festen System bcetahen, wahrend in dem vorgeschlagenen System Gas, Flüssigkeit und Feststoffe im Flie#zustand vorliegen, d.h. die flüssig-feste Reaktionsmischung sich im Reaktor in ho. ogener Mischung mit den feinverteilten aufsteigenden Blä@chen aus α-Olefindapf befindet und dieser Zustand durch die Auftriebswirkung des Dampfstromes aufrechterhalten wird.
  • Im folgenden wird auf die Poly@erisation von Propylen Bezug geno@@en, obwohl sich das erfindungsgemäße Verfahren auch auf andere normalerweise gasförmige oC-Olefine wie beispiels weise Buten-(1) und dergleichen erstreckt. Ferner wird in der worliegenden Beschreibung und in den Ansprüchen zur Unterscheidtng des zur Erhaltung des Flie#zustandes in den Reaktor eingeführten gasförmigen Olefins (Propylen) von dem mindestens teilweise infolge von Verdampfung aus dem Gefäß abgezogenen Olefin (Propylen) das letztere der Einfachheit halber als "dampfförmiges α-Olefin" (Propylen) oder "α-Olefindampf" (Propylen) bezeichne.
  • Für das erfindungagemä#e Verfahren ist es vorteilhaft, einen Reaktor Mit einen Verhlltnis von Länge zu Durchmesser von 5 bis 20 : 1 zu verwenden. Je größer das Verhältnis Länge t Durchmesser CUr ein gegebenes Volumen ist, desto geringer ist die für ein gegebenes Gefäß benötigte Wandstärke. Es wird nach dem erfindungsgemä#en Veifahrcn bevorzugt, ein Verhlltnls von Lange : Durchmesser von 5 bis 10 : 1 zu verwenden, obwohl etwas kleinere und grö#ere Verhältnisse auch verwendbar sind. la folgenden soll das erfindungsgemä#e Verfahren anhand der beigeftigten Zeichnungen naher erläutert werden, in welchen ein fur das erfindungagemä#e Verfahren geeigneter Reaktor dargestellt ist. In den Zeichnungen zeigt Fig. 1 einen ohne Verdünnung@mittel betriebenen technischen Polypropylenreaktor Mit eine hohen Verhältnis von Länge durchmesser und Fig. 2 ein den Grundsätzen der vorliegenden Erfindung entsprechendes kleines 5 Reaktorsystem ii. Laboratoriumsma#stab mit einen Reaktor Mit hohen Verhältnis Lange Durchmesser und zusätzlichen Einrichtungen.
  • In Fig. 1 wird ein Reaktor 10 bis zu einer geeigneten Höhe 11 mit flüssigem Propylen geftillt gehalten und der Xatalysator zweckmä#ig durch eine Leitung 12 eingeführt.
  • Frisches Propylengas, welches Kreislaufpropylen enthalten kann, wird durch eine Leitung 13 am Boden des Reaktors, vorzugsweise durch eine poröse Platte mit einer zur Erzielung des Fiießzustandes des Reaktorinhalts ausreichende Geechwlndiekeit eingeblasen, Zueätzlich kann auf Wunach flüssiges Propylen in den Reaktor eingeführt werden, um die gewünschte FUllhohe auf andere Weise, als im folgenden beschrieben, aufrechtzuerhalten. Nach Einstellung geeigneter Polymerisationsbedingungen von beispielsweise Temperatur und Druck wird Propylen in Reaktor 10 kontinuierlich verdam@ft, durch eine Leitung 14 abgezogen, ein Teil dieses Dampfes auf Wunsch im Kühler 15 kondensiert und zur Aufrechterhaltung der gewünschten Füllhöhe durch eine Leitung 16 Ln den Reaktor zurickgeflihrt. Der Rest des Dampfes wir, durch eine Leitung 17 zu einem Kreislaufkompressor 18 und dann durch eine Leitung 19 zur Propylenfrischgasle@tung 93 geführt. Das Propylenpolymere wird zur weiteren Vernarbeitung in aufgeschlämmter Form kontinuierlioh durch eine Leitung 20 vom Boden des Reaktors abgezogen.
  • In der Kleinen Laboratoriumsanlage gemä# Fig. 2 wird flüssiges Propylen durch eine Leitung 111, ein Ventil 112 ünd eine Zuführung 113 in einen Reaktor 110 im Laboratoriumsma#stab mit einen Veztältnis von Länge ru Durchmesser von etwa 15 @@ eingeführt. Der aus dem Reaktor abgezogene propylendampf wird durch eine Leitung 114 einen Kühler 115 und eine Rückführungsleitung 116 geführt. wobei ein Teil des Kreislaufpropylens durch ein Ventil 117, ein leitung 118 und ein Ventil 119 zu einem Vorratsgefä# 120 und der Rest direkt durch eine Leitung 121 und die Ventile 122 und 123 in den Reaktor zurückgeführt werden.
  • Aur Wunsch kann propylenhaltiger Dampf auf der Leitung 114 durch eine Leitung 124 und ein Ventil 125 entspannt werden.
  • Aus den Vorratsgeräß 120 wird rlUssiges Propylen durch eine Leitung 126 abgezogen, während eine Leitung 127 als Zuführungsleitung tUr rlUsaiges Propylen dient. Flüssiges Propylen a@s dem Vorratsgefä# 120 wird zu einer Pumpe 128 geführt, in einen Wärmeaustauscher 129 verda@pf und das Gas durch eine Leitung 130 und ein Ventil 131 dem Boden des Reaktors 110 zugeführt.
  • Der in Fig. 2 gezeigte Reaktor im Laboratoriumrmaß stnb und die zugehörigen Einrichtungen wurden in wesentlichen verwendet, um die reaktionsbedingungen zu studieren ur£d die in größeren oder kontinuierlich betriebenen technischen Polymerisationsanlagen anwendbaren Verfahrensbedingungen zu ermitteln. Aus diesem Orunde wurden in dieser Versuchsanlage nur kurze Ver@uschsläufe durchgeführt, deren Dauer ausreichend bemessen war, um beispielsweise stationäre Fließzustandsbedingungen einzustellen und Polynere mit technisch wünschenswerten Eigensohatten zu erzielen. Nach Jedem Versuch wurde der Reaktorinhalt, d.h. die Polymerisationsmischung durch Leitung 132, Ventil 133 und Leitung 113 mit Alkohol behandelt. Die Leitung 113 kann zu einem nicht gezeigten Tauchrohr unter dem FlUssigkeitsspiegel des flüssigen Propylens führen. Auf Wunsch kann das flüssige Propylen in einem derartigen System durch Abziehen durch die Leitungen 113, 134 und das Ventil 135 auf einem bestimmten Füllstand gehalten werden. Die weiter unten aufgeführten erläuternden Beispiele beziehen sich auf Versuch@läufe in der Versuch@anlage gemä# Fig. 2.
  • α-Olefine, wie beispielsweise Propylen oder Buten-(l) wurden bisher unter Verwendung von Katalysatoren polymerisiert, welche durch Umsetzung eines reduzierbaren Halogenids eines Metalles der Gruppen IVa, Va oder VI des periodischen Systems mit reduzierenden Aluminiumvirbindungen,oder reduzierenden Metallen oder Metallverbindungen der Gruppen Ia und II des periodischen Systems erhalten wurden. Die reduzierbaren Metallhalogenide umfassen Verbindungen der Gruppe IVa, beispieLsweise die Halogenide von Titan, Zirkon, Hafnium oder Thorium, Verbindungen der Gruppe Va, beispiels weise Halogenide von Vanadium, Niob und Tantal und Verbindungen der Oruppe VI, beispielsweise Halogenide von ChroM, Molybdän, Wolfram oder Uran. Zu den reduzierenden Metallen oder Metallverbindungen gehören die der Gruppe I, beispielsweise Lithium, Natrium, Kalium, Rubidium, Cesium, die der Gruppe II, beispielsweise Beryllium, Magnesium, Calcium, Strontium, Barium, Zink oder Cadmium, sowie Aluminium, beispielsweise Aluminiumtrialkyle oder Aluminiumalkylhalogenide. Einige dieser vorbekannten Verfahren zur Polyerisation oder Copolymerisation von α-Olefinen, beispielsweise von Propylen, -Xthylen-Mischungen, Propylen-Buten-(1)-Mischungen sind durch Natta und andere beispielsweise in der britischen Patentschrift 810 023, der belgischen Patentschrift 538 782, der italienischen Patentschrift 526 101 sowie in "Scientific American" September 1957, Seite 98 ff. beschrieben.
  • Obwohl das erfindungsgemäße Verfahren mit beliebigen bekannten Katalysatoren zur Polymerisation von α-Olefinen durchgefUhrt werden kann, besteht ein besonders geeigneter. bei der Polymerisation von Propylen zu einem Polymeren mit hohem isotaktischen Gehalt besonders wirksamer Katalysator aus einem vorgebildeten, teilweise reduzierten uebergangs metallhalogenid, welches mit einer metallorganischen Verbindung, beispielsweise einen Aluminiumtrialkyl oder eine.
  • Dialkylaluminiummon@halogenid aktiviert ist. Ein teilweise reduziertes Übergang@metallhalogenid, wie beispielsweise Titantrichlorid kann durch Vermahlen vor dem Einsatz mit aluminiumalkyl verbessert werden. Auf diese Weise werden sehr hohe Polymerisationsgeschwindigkeiten und ein hoher isotaktiacher Anteil des Polymeren erreicht, sowie die Verunreinigung des Reaktors gering gehalten.
  • Der bevorzugte Katalysator besteht aus einem Titantrichlorid, welches mit Diäthylaluminiummonochlorid oder Aluminiumtrialkyl und Diäthylaluminiu-onochlorid aktiviert ist.
  • Mit Aluminiumohlorid co-kristallisiertes Titantrichlorid ist im Handel erhältlich. Titantrichlorid kann nach mehreren bekannten Verfahren hergestellt werden, beispielsweise durch Reduktion von Titantetrachlorid mit Aluminiumpulver und/oder Titan durch Wasserstoff bei Temperaturen oberhalb etwa 6500 C, durch Metallalkylen, wie beispielsweise AluminiumtriEthyl in einem inerten Verdünnungamittel bei Temperaturcn oberhalb 100° C oder auf elektrolytischen Wege. Es sind zahlreice Verfahren zur Herstellung von teilweise reduzierten Ubeangsietallhalogeniden bekannt und diese bilden keinen Teil der vorliegenden Erfindung. Bei dem in Handel erhältlichen co-kristallisierten Titantrichlorid-Aluminiumohlorid beträgt das Molverhältnis TiCl3 : AlCl3 3 : 1.
  • Das Titantrichlorid kann aktiviert werden mit eine.
  • Aluminiumtrialkyl, beispielsweise Aluminiumtriäthyl oder einer Aluminiumverbindung der allgemeinen Formel RlR2AlX, worin R1 und R2 gleich oder verschieden sind und jeweils Wasserstoff oder einen Kohlenwasserstoffrest, bei spielswei so Alkyl, Alkaryl, Aryl, Aralkyl, Alkenyl, Alkinyl, Cyoloalkyl oder Cycloalkenyl und X Wasserstoff, Halogen, eine Alkoxy-oder Aryloxygruppe oder den Rest eines sekundären Amins oder eines Amids eines Mercaptans, eines Thiophenols, einer Carbon@äure oder einer Sulfonsäure darstellt, Die Aluminiumverhindung kann auch durch die allgemeine Formel R AlY1Y2 dargestellt werden, worin R der vorstehenden Definition entspricht und Y1 und Y2 gleich oder verschieden sind und jeweils ein Halogen,eine Alkoxy- oder eine Aryloxygruppe darstellen.
  • Die Bestandteile des Katalysators können in den Reaktor getrennt oder in flUssigen Propylen oder anderen Kohlenwasserstoffen,f beispielsweise Hexan oder Heptan eingeführt werden. So kann beispielsweise Diäthylaluminiummonochlorid als Mischung in flüssigem Propylen, »beispielsweise als Propylenmischung mit eine. o.balt von etwa 1,5 Gew.% Diäthylaluminiummonochlorid in den Reaktor eingeführt werden..
  • Auf Wunsch können auch Mischungen mit höheren Gehalt von beispielsweise 7 bis 10 % hergestellt werden, obwohl vorzugsweise die Grenze nicht überschritten werden sollte, bei der die Mischung pyrophor wird. Der feste Titantrichlorid-Katalysator kann in den Reaktor als solcher oder in flüssigem Propylen oder anderem Kohlenwasserstoff oder vorgemischt mit Diäthylaluminiu-ionochlorid eingeführt werden.
  • Die in dem erfindungsgemaßen Polymerisationsverfahren verwendete Katalysatorkonzentration liegt, bezogen auf den vorliegenden Gesamtmonomerengehalt, vorzugsweise im Bereich von etwa 0,03 bis 0,5 Gew. oder darunter. Dic verwendete Katalysatormenge sollte ausreichen, um die gewünschte Propylenmenge kontinuierlich und wirtschaftich in ein Polymeres mit gleichmä#igeri Eigenschaften zu überfUhren. Dos Verhältnis Aluminium : Titan in der Katalysatormischung kann in weiten Grenzen verändert werden, obwohl vorzugsweise ein Molverhältnis AluminiuM : Titan von etwa 0,02 bls 6 oder 12 : 1 und insbesondere von 0,5 bis 4 : 1 verwendet wird.
  • Die Propylenpolymerisationsgeschwindigkeit im Reaktor kann durch Regel mg der eingeführten Katalysatormenge gesteuert werden. Durh Vermindern der Katalysatorkonzentration im flüssigen Monomeren kann die Reaktionsageschwindigkeit bequem vermindert werden, so daß eine gute Abführung der Reaktionswär@e durch autotherme Mittel und damit eine gute Temperaturkontrolle ermöglichst wird. Eine Gesamtkatalysatorkonzentration von 0,5 g/Liter und darunter bis zu 0,2 g/liter ist zur Erzielung einer guten Polymerisationsgeschwindigkeit und Wärmeregelung besonders geeignet.
  • Die erfindungagemä# verwcndete Polymerisationstemperatur ist nicht kritisch und kann zwischen etwa 240 C und dem kritischen Punkt des polym. erisierten oC-Olefina, d.h. für Propylen bis zu 92,3° C liegen. Es wird häufig eine Temperatur im Bereich von etwa 27 - 800 C verwendet. Bei Verwendung der niedrigeren Temperaturen von beispielsweise 23 bis 54° C wird eine Polypropylen mit hohem isotaktischen Anteil erhalten. Niedrige Temperaturen von beispielsweise 27° C und lange Verweilzeiten im Realrtor führen zu einem Polymeren mit hohem Molekulargewicht mit hoher reduzierter spezifischer Viskosität. Andererseits rühren höhere Temperaturen von etwa 65 bis 800 C und kürzere Verweilzeiten zu einem Polymeren mit erhöhtem amorphen Anteil. Höhere Temperaturen ergeben meist ein vermindertes Molekulargewicht. So fUhrt eine Polymerisationstemperatur von 800 C bei verkürzter Verweilzeit im Reaktor zu einem Polypropylen mit niedrigem Molekulargewicht und dementsprechend niedriger reduzierter spezifischer Vis- -kosität. AeX dem erfindungsgemä#en Verfahren wird die Polymerisation in Awesenheit von normalerweise flüssigen Lösung@mitteln und bei Temperaturen von etwa 10° C bis zum kritischen Punkt durchgeführt und das Mono@ere in flüssiger Phase gehalten, während der Reaktorinhalt durch kontinuierlichts Einführen von gasförmigem Proyplen im Flie#zustand gehalten wird.
  • Bei der Durchführung des erfindungagemä#en Verfahrens kann der Reaktionadruck zwischen etwa T atü bis hinauf zum kritischen Druck des Mo@omeren, d.h. für Propylen bis zu etwa 45 atü betragen. Propylen verflüssigt sich bei etwa 20° C unter einem Druck von etwa 10 Atmosphären. Bei der kontinuierlichen Polymerisation nach dem erfindungsgemä#en Verfahren, bei weiche@ das Propylen in flüssiger Phase gehalten wird, werden vorzusweis. Drucke im Bereich von 10 bis 50 atü verwendet, um die mit den bevorzugten Reaktionsbedingungen ver@undenen optimalen Ergebnisse zu erzielen.
  • Der Druck verändert sich offen@ichtlich mit der Temperatur der Reaktionsmischung, obgleich sowohl die Temperatur als auch der Druck, bei@pielaweise durch Veränderung der Kühlung und der Reaktion@geschwindigkeit gerqelt und innerhalb eines bestimmten Berciches gehalten werden können. Wenn die Polymerination@temperatur durch Kühlung $mittels Ver-Dampfung geregels wo , kann dieVerdampfungamenge leicht aus der Verd@mp@ungswärme und er Polymerisationswär@e pro Gewi@tseinheit Propylen bestimmt werden. Die durch Polymerisation von 1 kg Propylen erzeugte Wärmemenge beträgt etwa 470 Kcal und die zur Verdampfung von 1 kg Propylen benötigte Wärmemenge etwa 86 Kcal. Aus diesen beiden bekannten Faktoren kann die zur Aufrechterhaltung einer geidinachten Temperatur oder eines gewünschten Temperaturbereiches im Polymerisationsgefä# notwendige Verdampfung leicht berechnet werden. Es ist auch möglich, die Zuführungageschwindigkeit des gasförmigen Propylens zu regeln, um die gewünschte Wärm@menge zu entfernen und gleichzeitig den Reaktorinhalt im Flie@zustand zu halten.
  • Bei der Durchführung des erfindungsgemä#en Verfahrens kann die Geschwindigkeit, mit welcher das gasförmige Propylen in das Reaktionsgefä# eingeführt wird, in Abhängigkeit von Faktoren, wie beispielsweise der Polymerisationsgeschwindigkeit und den Feststoffgehalt im Reaktor sowie dem angewendeten Dr'aok schwanken. Bs ist nicht möglich, für alle Arbeitsbedingungen eine genaue Geschwindigkeit anzugeben, da diese Je Moh den verschiedenen Bedingungen veränderlich ist. Ii allgemeinen wird Jedoch ein Flie@zustand erreicht, wenn san das Flie@mittel, beispielsweise gasförmiges Proyplen, durch ein Bett aus flüssigem Propylen und festen Polypropylente@lchen ge@igneter Größe mit ausreichender Geschwindigkeit aufwärts strömen lä#t, eo daß diesen Teilchen Auftrieb und eine heftige flüssigkeitsartige turbulente Bewegung erteilt wird. Es können daher Gasgeschwindigkeiten verwendet werden zwischen derjenigen, welche den Teilchen gerade Aurtrieb verleiht und derjenigen, welche die Mischung aus ihrem Behälter' schleudert.
  • Die in der folgenden Tabelle aufgeftihrten und in einer Apparatur gemä# Fig. 2 durchgeführten Versuche erläutern verschiedene Bedlngungen des erfindungsgtmäßen Verfahrens.
  • Die Gesamtlänge des Reaktors der in Fig. 2 gezeigten Apparatur betrug annähernd 58 cm. Die Polymerisationsversuche wurden Jedoch in dem 45 cm langen unteren Teil durchgeführt. 3ci den in der untenstehenden Tabelle aufgeführten Polymerisationsversuchen wurde zu Anfangs eine Füllhö@e des flüssigen Propylen von etwa 17 cm eingehalten. Der Reaktor besaß einen inneren Durchmesser von etwa 3,8 cm und am Boden eine poröse Platte mit einem Durchmesser von 3,8 cm, durch welche das gasförmige Propylen zugeführt wurde. Die mittlere Porengröße der porösen Platte betrug etwa 20 µ.
  • Zur Durchführung der Versuche wurde der Reaktor teilweise mit flüssigem Propylen gefüllt und vor der Zugabe des Katalysators gasförmiges Propylen mit einer Temperatur von 32 bis 490 C zunächst mit einer Geschwindigkeit von etwa 1,34 cm/sec. durch. die FlUssigkeit geleitet. Danach wurde durch Ventile, beispielsweise Ventil 123 in Fig. 2 eine unterschiedliche Menge (0,29 bis 1,32 g) Titantrichlorid-Katalysator sowie eine ausreichende Menge Diäthylaluminiummonochlorid zugegeben, so daß sich ein Verhältnis Aluminium: Titan von 2 z X ergab. Anschlie@end wurde die Polymerisation eingeleitet, bis sich die Feststoffe aus der Aufsohlämmung abzusetzen begannen. Die Reaktionszeit der verschiedenen Versuche betrug zwischen 1,25 und 4 Stunden. Zur Beendigung Jedes Versuches wurde die Reaktion abgebrochen, indem in den Reaktor durch Ventil 133 gemäß Fig. 2 Alkohol eingeführt wurde. Zur Desaktivierung des Katalysators können beliebige Alkohole, beispielsweise Isopropylalkohol oder Methanol verwendet werden. Bei allen Versuchen wurde während der eigentliehen Polymerisation der Reaktorinhalt nach dem erfindungsgcmäßen Verfahren im Fließzustand gehalten. Mit fortschreitender Reaktion stieg in Jedem Fall die Feststoffkonzentration an und es war notwendig, die Reaktion zu beenden, wenn sich U Boden des Reaktors geringe Ablagerungen abzusetzen begannen. Bei einer kontinuierlichen Arbeitsweise, beispielsweise gemä# Fig. 1 wird kontinuierlich eine Aufschlämmung des Polymeren abgezogen und auf diese Weise im Reaktor der gewünschte stationäre Zustand aurrechterhtllten. Die Versuche im Laboratoriumsmaßstab dienten der, Ermittlung der Reaktionsbedingungen für Versuche in großem Maßstab in einem Verfahren gemä# Fig. 1.
  • Bei den in der Tabelle zusammengestellten Ergebnissen bezieht sich die angegehene Reaktorfüllhöhe auf den Zustard vor Zugabe des Alkohols zum Desaktivieren des Katalysators und die angegebene Gasgeschwindigkeit auf ein Verhältnis der flüssigen Dichte bei 24,4° C zur Gasdichte bei 24,40 C und 10 atü von 19,6 und die gesamte Querschnittsfläche der Reaktors mit einem inneren Durchmesser von 3,8 cm. In allen Versuchen wurde Diäthylaluminiummonochlorid als Cokatalysator verwendet und das molare Verhältnis Aluminium: Titan betrug stets 2 : 1. er Versuch 3 wurde vorzeitig abgebrochen.
  • Versuch Reaktordruck Reaktortem- Reaktor- Gasge- Feststoff- Reaktions- erhalte- TiCl3 a## peratur ° C füllhöhe schwin- gehalt zeit, h ne Poly- g cm digkeit Gew.% merencm/sec. menge, g 1 10 24,5 26,7 1,34 6,96 4 10 0,29 2 10 24,5 76, 1,94 18,5 1,75 9,0 0,32 3 10 24,5 17,8 4,02 (4) 1,25 7 1,1 4 10 24,5 11,4 3,44 24,6 2,5 18,5 1,22 5 9 21 23,5 2,41 20,6 1,25 31,2 1,32 6 9,5 22 11,4 2,54 33,2 2 26,0 1,2 Den vorstehenden Versuchen ist zu entnehmen, daß die Füllhöhe des Reaktors in Jedem Versuch verändert wurde, um die Erfordernisse der Einhaltung eines bestimmten Flüssigkeit volumens und der Aufrechterhaltung des Fließzustandes zu studieren. Während zunächst mit einer Füllhöhe von 17 cm be gonnen wurde, betrug die Füllhöhe der Flüssigkeit am Ende der verschiedenen Versuche zwischen 7,6 und 26,7 cm. Jeder der vorstehenden Versuche gibt eine für die spezielle Feststoffkonzentration und die Füllhöhe im Beaktor zur Aufrechterhaltung des Flie#zustandes geeignete Gasgeschwindigkcit an. Daraus ist zu ersehen, da# die Gasteschwindigkeit verändert werden kann und es daher, wie bereits erwähnt, nicht möglich ist, die für Jeden einzelnen Versuch notwendige Gasgeschwindigkeit genau anzugebcn, bevor die wirklichen Bedingungen eingestellt sind. Diese Bedingungen können jed@ch vom Fachmann nach der Lehre der vorliegenden Erfindung leicht ermittelt werden.
  • Um den gewünschten Fließzustand zu erzielen, muß der Druck des gasförnigen Propylens, mit welchem der Fließzustand des Reaktor inhalts aufrechterhalten wird, natürlich etwas höher liegcn als der Reaktordruck In den vorstehenden Versuchen lagen die tatsächlichen Drucke zwischen 10 und 22 atü.
  • Unter solchen Drucken und bei den verwendeten Gasgeschwindig keiten wurde wohl eine wirksame Erzeugung aes Fließzustandes, wie auch eine heftige Rührung in dem Reaktor erzielt.
  • Eine Siebanalyse des während der vorstehenden Versuche erzeugten Gesamtproduktes an Polymerem ergab eine mittlere Teilchengroße von 0,081 sii. Hieraus ist zu ersehen, daß der Fließzustard bei Polymerteilchen dieser oder vergleichbarer Größe aufrechterhalten werden kann. In den vorstehend beschriebenen Versuchen lag der Feststoffgehalt im Reaktor zwischen etwa 7 bis 33 %. Zur Erzielung optimaler Ergebnisse in einer Apparatur gemä# Fig. 2 hat sich ein im Flie#-zustand gehaltener Feststoffgehalt von 7 bis etwa 25 Gew.% als geeignet erwiesen. In einer kontlnuicrlich arbeitenden technischen Anlage kanr. der Feststoffgehalt in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des zur Aufrechterhaltung des FlieB-zustandes eingeführten Gases, der U@@andlung, der mittleren Teilchengroße des Polymeren usw. erheblich verschieden sein.
  • Das aus den vorstehendcn Versuchen erhaltene Polymere besa1 einen hohen isotaktischen Anteil, obwohl die Reaktionsgeschwindigkeiten niedriger lagen als in einigen diskontinuierlichen Versuchen. Diese niedrigen Reaktionageschwindigkeiten $karen jedoch auf eine Vergiftung des Katalysators im Reaktor zurückzuführen.

Claims (1)

  1. P a t e n t a n s.p r u c h Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Propylenpolymerisaten, bei welchem 1) gasförmiges Propylen aus einer Polymerisationszone abgezogen wird, welche einen Katalysator vorzugsweise in einer Menge von 0,03 bis 0,5 % bezogen auf das in der Polymerisationszone vorhandene Gesamtpropylen enthält, der durch'Kontakt von Titantrichlorid mit Aluminlumalkyl gebildet ist, wobei das Propylen durch Druck in der flüssigen Phase gehalten und durch Einleiten von gasförmigem Propylen durchgerührt wird, 2) eine AufschlEmmung von Polymerisat und Katalysator in flüssigem Propylen aus der Polymerisationszone abgezogen wird, und 3) frisches monomeres Propylen und Katalysator in die Polymerisationszone eingespeist werden, dadurch gekennzeichnet, daß das zum Durchrühren der flüssigen Reaktionsmischung verwendete gasförmige Propylen die einzige Quelle für frisches monomeres Propylen darstellt.
    Leerseite
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GB1025622A (en) 1966-04-14

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