DE1645205B1 - Verfahren zur kontinuierlichen Polymerisation vonalpha-Olefinen - Google Patents
Verfahren zur kontinuierlichen Polymerisation vonalpha-OlefinenInfo
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Description
1 2
In neuerer Zeit hat Polypropylen größere tech- ierlichen Polymerisation von a-Olefinmonomeren in
nische und wirtschaftliche Bedeutung erlangt, da es der flüssigen Phase in Gegenwart eines Katalysators,
hinsichtlich seiner Eigenschaften mit einer großen der aus einem durch eine reduzierend wirkende
Zahl thermoplastischer Harze, einschließlich Poly- Organometallverbindung aktivierten Übergangsäthylen, konkurrieren kann und weil sich für dieses 5 halogenid besteht, das dadurch gekennzeichnet ist,
bestimmte Harz eine weitere Zahl von neuartigen daß man aus dem Reaktionsgefäß periodisch eine
Anwendungsmöglichkeiten gefunden hat. Als Folge Aufschlämmung aus bereits gebildetem Polymerisat
davon sind eine ganze Reihe von Polymerisations- in nicht umgesetztem Monomer abzieht. Dadurch
verfahren zur Herstellung von Polypropylen in groß- ergibt sich in dem Reaktionsgefäß eine praktisch
technischem Maßstab entwickelt worden. Bei einem io gleichmäßige Materialbilanz wie bei einer echt kondieser
Verfahren wird die Polymerisation des Pro- tinuierlichen Abführung des Reaktionsproduktes,
pylens unter genügend hohem Druck durchgeführt, Arbeitet man wie vorstehend beschrieben, so kann so daß das Monomer in der Reaktionszone in flüs- man eine kontinuierliche Blockpolymerisation von siger Phase vorliegt. Bei diesem Verfahren wird das a-Olefinmonomeren erreichen, bei der sich hinsicht-Propylen im allgemeinen in flüssigem Zustand in die 15 lieh der Entfernung der Reaktionsprodukte aus dem Reaktionszone, die einen geeigneten Katalysator ent- Reaktionsgefäß die bisher stets auftretenden Schwiehält, eingeführt; die Temperatur- und Druckbedin- rigkeiten nicht ergeben.
pylens unter genügend hohem Druck durchgeführt, Arbeitet man wie vorstehend beschrieben, so kann so daß das Monomer in der Reaktionszone in flüs- man eine kontinuierliche Blockpolymerisation von siger Phase vorliegt. Bei diesem Verfahren wird das a-Olefinmonomeren erreichen, bei der sich hinsicht-Propylen im allgemeinen in flüssigem Zustand in die 15 lieh der Entfernung der Reaktionsprodukte aus dem Reaktionszone, die einen geeigneten Katalysator ent- Reaktionsgefäß die bisher stets auftretenden Schwiehält, eingeführt; die Temperatur- und Druckbedin- rigkeiten nicht ergeben.
gungen werden dann so ausgewählt, daß das mono- Soweit im vorliegenden Zusammenhang von
mere Propylen während der Polymerisationsreaktion »Blockpolymerisation« die Rede ist, wird darunter
in flüssigem Zustand bleibt. Das Propylen kann ent- 20 ein Polymerisationsverfahren verstanden, bei wel-
weder allein oder zusammen mit kleineren Mengen chem das Monomer in flüssiger Form, gegebenenfalls
normalerweise flüchtiger gasförmiger Verdünnungs- zusammen mit kleineren Mengen normalerweise gas-
mittel — die ebenfalls wie das Propylen unter er- förmiger Kohlenwasserstoffe, die unter den PoIy-
höhtem Druck verflüssigt worden sind — in den merisationsbedingungen verflüssigt werden können
Reaktor eingeführt werden. 25 (z. B. Propan oder Butan), oder auch normalerweise
Mit Hilfe dieses Verfahrens lassen sich Poly- flüssiger Kohlenwasserstoffe (die jedoch weniger gut
propylene mit sehr guten physikalischen und ehe- zu verwenden sind als die ersteren) als Verdünnungsmischen
Eigenschaften herstellen. Wird die Poly- mittel, polymerisiert wird. Das Monomer wird vor
merisation von Propylen und/oder die Mischpoly- der Polymerisation vollständig in den flüssigen Zumerisation
von Propylen mit anderen «-ungesättigten 30 stand übergeführt (wobei der Anteil, der unter den
Monomeren in der beschriebenen Weise unter Ver- Reaktionsbedingungen unvermeidlich in Dampfform
Wendung bestimmter Katalysatoren durchgeführt, so verbleibt, außer Betracht bleibt). In der Polymererhält
man in wirtschaftlicher Weise hochkristalline aufschlämmung, die das Reaktionsprodukt darstellt,
Polymere (Homopolymere), die insbesondere zur liegt das polymerisierte a-Olefin in Form fester Teil-Herstellung
von Formkörpern und Spinnfasern ge- 35 chen vor, die in dem flüssigen Monomer bzw. in
eignet sind. Das genannte Verfahren läßt sich immer dem Gemisch aus flüssigem Monomer und Kohlendann
vorteilhaft anwenden, wenn Propylen oder wasserstoff, der bei der Polymerisation als Verdünhöhere
a-Olefinmonomere wie Buten-1 (oder Misch- nungsmittel verwendet worden ist, dispergiert sind,
polymere von Propylen mit Äthylen, Buten-1 und Die Entnahme der Polymeraufschlämmung erfolgt
höheren Monomeren) zu festen hochkristallinen 40 in einer solchen Weise, daß sich zwischen dem zuProdukten
polymerisiert werden sollen. geführten polymerisierenden Material und dem ab-
Es hat sich jedoch gezeigt, daß das genannte Ver- gezogenen Reaktionsgemisch ein Gleichgewicht ausfahren
(nachfolgend auch als Blockpolymerisations- bildet, das im Durchschnitt konstant ist, obwohl das
verfahren bezeichnet) sich nur schwierig auf einer Reaktionsgemisch nicht als echt kontinuierlicher
kontinuierlichen Basis durchführen läßt. Die kon- 45 Strom abgezogen wird.
tinuierliche Entfernung der gebildeten Polymerpro- Die periodische Entnahme von Aufschlämmung
dukte aus dem Reaktor ist vor allem deshalb schwie- aus dem Reaktionsgefäß kann beispielsweise mit
rig, weil sich die zur Abführung des Polymeren be- Hilfe eines geeigneten periodisch sich öffnenden
stimmten Leitungen in verhältnismäßig kurzer Zeit Entnahmeventils durchgeführt werden. Das Entmit
Polymermaterial zusetzten. Bei dem Blockpoly- 50 nahmeventil wird nur für einen sehr kurzen Zeitraum
merisationsverfahren befindet sich die Abführungs- in bestimmten Abständen während der Polymerisaleitung
unterhalb des Flüssigkeitsspiegels im unteren tion ganz geöffnet. Die übrige Zeit bleibt das Ventil
Teil des Reaktors. Unter den Polymerisationsbedin- vollständig geschlossen. Das Ventil kann beispielsgungen
setzt sich in dieser Abführungsleitung schnell weise so betrieben werden, daß es in weniger als
Polymermaterial ab, so daß die Entfernung weiteren 55 2 Sekunden (oder gegebenenfalls in einem längeren
Polymermaterials in zunehmendem Maße erschwert Zeitraum) vom vollständig geschlossenen zum vollwird.
Bisher hat man diese Schwierigkeiten durch ständig geöffneten Zustand übergeht,
absatzweises Arbeiten ausgeschaltet; es bedarf je- Im allgemeinen wird das Ventil für eine Zeitdoch für den Fachmann keiner weiteren Erläuterung, spanne von 0,1 bis 10 Sekunden, vorzugsweise etwa daß eine kontinuierliche Arbeitsweise — ließe sie 60 0,2 bis 0,5 Sekunden, in regelmäßigen Abständen sich störungsfrei durchführen — sowohl vom tech- von 2 bis 100 Sekunden, vorzugsweise etwa 3 bis nischen als auch vom wirtschaftlichen Standpunkt 60 Sekunden, geöffnet (gegebenenfalls kann das vorzuziehen wäre. Ventil bis zu 5 Minuten geschlossen bleiben). Die
absatzweises Arbeiten ausgeschaltet; es bedarf je- Im allgemeinen wird das Ventil für eine Zeitdoch für den Fachmann keiner weiteren Erläuterung, spanne von 0,1 bis 10 Sekunden, vorzugsweise etwa daß eine kontinuierliche Arbeitsweise — ließe sie 60 0,2 bis 0,5 Sekunden, in regelmäßigen Abständen sich störungsfrei durchführen — sowohl vom tech- von 2 bis 100 Sekunden, vorzugsweise etwa 3 bis nischen als auch vom wirtschaftlichen Standpunkt 60 Sekunden, geöffnet (gegebenenfalls kann das vorzuziehen wäre. Ventil bis zu 5 Minuten geschlossen bleiben). Die
Die Erfindung macht es sich zur Aufgabe, ein Zeiträume, die zwischen den einzelnen Öffnungsvor-
Verfahren zur Blockpolymerisation von a-Olefin- 65 gangen verstreichen, sowie die Zeitspanne, die das
monomeren zu finden, welches die vorstehend er- Ventil geöffnet ist, können so eingestellt und aufein-
wähnten Nachteile nicht besitzt. ander abgestimmt werden, daß die Entnahme des
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinu- gebildeten Polymerisates der Zuführung des Mono-
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3 4
meren, beispielsweise Propylen, entspricht, so daß andere Mono-, Di- oder Trialkylaluminiumverbin-
das Verfahren praktisch kontinuierlich abläuft. Auf düngen verwendet werden.
diese Weise kann praktisch eine kontinuierliche Ent- Das bevorzugt verwendete Titantrichlorid ist eine
nähme von Polymerisat aus dem Reaktionsgefäß er- violette kristalline Substanz. Das verwendete Titanreicht
werden, ohne daß ein Verstopfen der Abfüh- 5 trichlorid weist vorzugsweise die Zusammensetzung
rungsleitungen befürchtet werden muß. TiCl3 -.SfAlCl3 auf; in dieser Formel ist X eine Zahl
Das taktmäßig arbeitende Auslaßventil, das für im Bereich von 0,1 bis 1. Diese Komplexverbindung
das Verfahren gemäß vorliegender Erfindung ver- kann beispielsweise hergestellt werden, indem man
wendet wird, kann mit verschiedenen mechanischen Titantetrachlorid mit metallischem Aluminiumpulver
oder elektrischen Hilfsvorrichtungen zur Kontrolle io in an sich bekannter Weise reduziert,
und Einstellung der Öffnungszeiten und der Abstände Die Menge des Katalysators ist in weiten Grenzen zwischen den letzteren versehen sein; derartige Vor- veränderlich; sie sollte so gering wie möglich gerichtungen gehören zum bekannten Stand der Tech- halten werden. Eine Menge von etwa Veooo bis Vsoo, nik und bilden keinen Teil der vorliegenden Er- bezogen auf das Gewicht das erzeugten Polypropyfindung. Beispielsweise ist es möglich, das Ventil mit 15 lens, ist im allgemeinen ausreichend; das Al: Tieiner Steuervorrichtung zu verbinden, die so einge- Verhältnis kann bei etwa 1:1 bis 4 liegen,
stellt ist, daß sie automatisch das Ventil entsprechend Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt die kondem Ablauf der Polymerisation unter den gegebenen tinuierliche Polymerisation von Propylen unter VerBedingungen öffnet und schließt. Andererseits ist es Wendung hochwirksamer Katalysatoren, die eine auch möglich, das Auslaßventil in Abhängigkeit von 20 hohe Produktivität (bestimmt als die Anzahl kg PoIyder Höhe des Flüssigkeitsspiegels und/oder von der mer, die je kg TiCl3 oder Gesamtkatalysator produ-Dichte der Flüssigkeit im Reaktionsgefäß zu steuern. ziert werden) erlauben. Die periodische Entnahme Vorzugsweise steuert man das Auslaßventil auto- von Polymeraufschlämmung aus dem Reaktor hängt matisch mit Hilfe mechanischer oder elektrischer nicht unmittelbar von dem Gesamtfeststoffgehalt im Kontrollvorrichtungen; im gegebenen Fall ist es je- 25 Reaktor ab, weil das Verfahren durchführbar ist, doch auch möglich, das Ventil von Hand zu betätigen. gleichgültig, ob der Feststoffgehalt im Reaktor bei 5 Das als Ausgangsmaterial verwendete Propylen oder bei 60% liegt; selbstverständlich darf der Festsollte in möglichst reiner Form vorliegen; kleinere stoffgehalt nicht so groß werden, daß das Produkt Mengen an Äthan, Propan oder Butan können je- keine fließfähige Aufschlämmung mehr darstellt. Es doch vorhanden sein, so daß sich in der Reaktions- 30 sollte daher darauf geachtet werden, daß der Festzone bzw. dem Reaktionsgefäß ein bestimmter Gehalt stoffgehalt zwischen etwa 15 und 60% liegt, so daß an diesen Substanzen einstellt. Stoffe, von denen be- eine wirksame Durchführung des Verfahrens gewährkannt ist, daß sie als Katalysatorgifte wirken, sollten leistet ist.
und Einstellung der Öffnungszeiten und der Abstände Die Menge des Katalysators ist in weiten Grenzen zwischen den letzteren versehen sein; derartige Vor- veränderlich; sie sollte so gering wie möglich gerichtungen gehören zum bekannten Stand der Tech- halten werden. Eine Menge von etwa Veooo bis Vsoo, nik und bilden keinen Teil der vorliegenden Er- bezogen auf das Gewicht das erzeugten Polypropyfindung. Beispielsweise ist es möglich, das Ventil mit 15 lens, ist im allgemeinen ausreichend; das Al: Tieiner Steuervorrichtung zu verbinden, die so einge- Verhältnis kann bei etwa 1:1 bis 4 liegen,
stellt ist, daß sie automatisch das Ventil entsprechend Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt die kondem Ablauf der Polymerisation unter den gegebenen tinuierliche Polymerisation von Propylen unter VerBedingungen öffnet und schließt. Andererseits ist es Wendung hochwirksamer Katalysatoren, die eine auch möglich, das Auslaßventil in Abhängigkeit von 20 hohe Produktivität (bestimmt als die Anzahl kg PoIyder Höhe des Flüssigkeitsspiegels und/oder von der mer, die je kg TiCl3 oder Gesamtkatalysator produ-Dichte der Flüssigkeit im Reaktionsgefäß zu steuern. ziert werden) erlauben. Die periodische Entnahme Vorzugsweise steuert man das Auslaßventil auto- von Polymeraufschlämmung aus dem Reaktor hängt matisch mit Hilfe mechanischer oder elektrischer nicht unmittelbar von dem Gesamtfeststoffgehalt im Kontrollvorrichtungen; im gegebenen Fall ist es je- 25 Reaktor ab, weil das Verfahren durchführbar ist, doch auch möglich, das Ventil von Hand zu betätigen. gleichgültig, ob der Feststoffgehalt im Reaktor bei 5 Das als Ausgangsmaterial verwendete Propylen oder bei 60% liegt; selbstverständlich darf der Festsollte in möglichst reiner Form vorliegen; kleinere stoffgehalt nicht so groß werden, daß das Produkt Mengen an Äthan, Propan oder Butan können je- keine fließfähige Aufschlämmung mehr darstellt. Es doch vorhanden sein, so daß sich in der Reaktions- 30 sollte daher darauf geachtet werden, daß der Festzone bzw. dem Reaktionsgefäß ein bestimmter Gehalt stoffgehalt zwischen etwa 15 und 60% liegt, so daß an diesen Substanzen einstellt. Stoffe, von denen be- eine wirksame Durchführung des Verfahrens gewährkannt ist, daß sie als Katalysatorgifte wirken, sollten leistet ist.
vollständig ausgeschaltet werden. Beispiele für solche Die periodische Entnahme des Reaktionsproduktes,
Katalysatorgifte sind Kohlendioxid, Wasser, Alkohole 35 d. h. der Polymeraufschlämmung, in noch nicht um-
und Sauerstoff. gesetztem Monomer, erfolgt erfindungsgemäß, wenn Wasserstoff kann dazu verwendet werden, das das Auslaßventil in der Abführungsleitung des ReMolekulargewicht
der bei der Polymerisation ent- aktors von Hand oder automatisch geöffnet wird,
stehenden Polymerisate zu regulieren, wobei die Der im Reaktor herrschende Druck, der auf minde-Menge
von dem Schmelzindex abhängig ist, den das 40 stens 10,5 at eingestellt wird, treibt die Aufschlämals
Endprodukt anfallende Polymer aufweisen soll. mung durch die Leitung und das Ventil in eine
So kann die Wasserstoffmenge in der flüssigen Phase Zone niedrigeren Druckes (Druckverdampfzone), die
des Reaktionsgemisches zwischen 0,016 und 0,015 bei Atmosphärendruck oder geringfügig höherem
Molprozent liegen; gegebenenfalls können auch Druck (etwa von 0 bis 1 at) gehalten wird. Bei der
höhere Mengen- verwendet werden. Nicht umgesetzter 45 Entnahme ergibt sich also ein erheblicher Druck-Wasserstoff
sowohl als nicht umgesetztes Propylen, abfall von wenigstens 7 at (und bis zu 42 at und
die bei der Aufarbeitung des Reaktionsproduktes mehr); infolgedessen ergibt sich, wenn das entnomabgetrennt
werden, können in die Reaktionszone mene Produkt die Druckverdampfzone erreicht, im
bzw. das Reaktionsgefäß zurückgeführt werden. allgemeinen eine scharfe Trennung von Polymer
Weiterhin können in der Reaktionsmischung bei 50 und flüchtigen Bestandteilen. Das so gewonnene
der Polymerisation inerte Kohlenwasserstoffe als Polypropylen kann anschließend »entascht« (d. h.
Verdünnungsmittel verwendet werden. Diese Kohlen- von Katalysatorrückständen befreit) oder in sonst
Wasserstoffe können entweder zusammen mit dem gewünschter Weise behandelt werden.
Propylen oder mit dem Katalysator zugeführt wer- In der Zeichnung ist ein für die Durchführung den. Bei der bevorzugten Ausführungsform des er- 55 des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneter PoIyfindungsgemäßen Verfahrens werden nur geringe merisationsreaktor schematisch dargestellt. Man erMengen, d. h. etwa 15 bis 35 Gewichtsprozent (be- kennt den Reaktor 1, der mit dem Rührer 2 und im zogen auf die Flüssigkeit im Reaktor) an inertem unteren Teil mit der Abführungsleitung 20 versehen Verdünnungsmittel während der Polymerisation, ver- ist, in welcher sich das Auslaßventil 3 befindet. Der wendet. Ganz allgemein soll die Menge an Ver- 60 Ansatzpunkt der Entnahmeleitung 20 kann beliebig dünnungsmittel 50 Gewichtsprozent, bezogen auf gewählt werden, solange er sich unterhalb des Flüsdas Gesamtgewicht der flüssigen Reaktionsteil- sigkeitsspiegels 4 befindet, der sich während des Benehmer, nicht übersteigen. triebes des Reaktors bildet. Der Katalysator kann Der vorzugsweise verwendete Polymerisations- über die Leitung 21 aus dem Vorratsbehälter 5 in katalysator besteht aus einer Mischung aus einer 65 den Reaktor 1 eingeleitet werden (gegebenenfalls Aluminiumalkylverbindung (Aluminiumtriäthyl- oder können die Katalysatorkomponenten auch getrennt Diäthylaluminiummonochlorid) und Titantrichlorid. in die Reaktionszone eingeführt werden). Das mono-An Stelle von Diäthylaluminiumchlorid können auch mere Propylen und eine kleine Menge Wasserstoff
Propylen oder mit dem Katalysator zugeführt wer- In der Zeichnung ist ein für die Durchführung den. Bei der bevorzugten Ausführungsform des er- 55 des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneter PoIyfindungsgemäßen Verfahrens werden nur geringe merisationsreaktor schematisch dargestellt. Man erMengen, d. h. etwa 15 bis 35 Gewichtsprozent (be- kennt den Reaktor 1, der mit dem Rührer 2 und im zogen auf die Flüssigkeit im Reaktor) an inertem unteren Teil mit der Abführungsleitung 20 versehen Verdünnungsmittel während der Polymerisation, ver- ist, in welcher sich das Auslaßventil 3 befindet. Der wendet. Ganz allgemein soll die Menge an Ver- 60 Ansatzpunkt der Entnahmeleitung 20 kann beliebig dünnungsmittel 50 Gewichtsprozent, bezogen auf gewählt werden, solange er sich unterhalb des Flüsdas Gesamtgewicht der flüssigen Reaktionsteil- sigkeitsspiegels 4 befindet, der sich während des Benehmer, nicht übersteigen. triebes des Reaktors bildet. Der Katalysator kann Der vorzugsweise verwendete Polymerisations- über die Leitung 21 aus dem Vorratsbehälter 5 in katalysator besteht aus einer Mischung aus einer 65 den Reaktor 1 eingeleitet werden (gegebenenfalls Aluminiumalkylverbindung (Aluminiumtriäthyl- oder können die Katalysatorkomponenten auch getrennt Diäthylaluminiummonochlorid) und Titantrichlorid. in die Reaktionszone eingeführt werden). Das mono-An Stelle von Diäthylaluminiumchlorid können auch mere Propylen und eine kleine Menge Wasserstoff
(falls dieser verwendet wird) werden über die Lei- gang mit Hilfe eines Solenoides gesteuert wurde. Der
tungen 22, 23 aus den Vorratsbehältern 6 bzw. 7 in Reaktor wurde zunächst wie folgt beaufschlagt:
den Reaktor 1 eingeleitet. In manchen Fällen ist es Wasserstoff 0 63 at
wünschenswert und auch möglich, eine Mischung Propylen 195 k« '
aus Propylen und Wasserstoff in den Reaktor ein- 5 Katalysator
Ö
znlften. , . . ,. . _ , . . . , A Diäthylaluminiumchlorid
Bei der kontinuierlichen Polymerisation wird das (25 Gewichtsprozent -m Hexan) .. 392 g
Propylen kontinuierlich m den Reaktor eingeführt, Titantrichlorid 60 g
während Wasserstoff und Katalysator nach Bedarf ^. xj.Molverhältnis
2
zugeführt werden. Nicht umgesetztes Propylen und io
andere flüchtige Bestandteile können, falls vorhanden, aus der Abtrennzone 8 zurückgewonnen und in Die Temperatur in dem Reaktor lag zwischen 61 den Reaktor 1 zurückgeführt werden (Rückführ- und 70° C, während der Druck zwischen 26,4 und leitung in der Zeichnung nicht dargestellt). Im Re- 31,6 at lag. Mit der Entnahme von Reaktionsprodukt aktor 1 wird die Polymerisation unter ausreichend 15 wurde 1 Stunde nach Beginn der Umsetzung behohem Druck durchgeführt, und zwar sind im all- gönnen; während der ersten 4 Stunden der Umgemeinen Drücke von wenigstens 10,5, vorzugsweise Setzung wurde die Häufigkeit der Entnahme all-21 bis 56 at notwendig, um das monomere Propylen mählich gesteigert, um eine ungefähr konstante in flüssigem Zustand zu halten (gegebenenfalls kön- Flüssigkeitshöhe in dem Reaktor zu erreichen. Wähnen Drücke bis zu 70 at angewendet werden). 20 rend der letzten 4 Stunden des Umsatzes wurde das Die Polymerisation wird im allgemeinen bei Tem- Ventil alle 3 bis 10 Sekunden etwa 0,2 bis 0,4 Seperaturen zwischen 21 und 100° C, vorzugsweise künden lang geöffnet.
andere flüchtige Bestandteile können, falls vorhanden, aus der Abtrennzone 8 zurückgewonnen und in Die Temperatur in dem Reaktor lag zwischen 61 den Reaktor 1 zurückgeführt werden (Rückführ- und 70° C, während der Druck zwischen 26,4 und leitung in der Zeichnung nicht dargestellt). Im Re- 31,6 at lag. Mit der Entnahme von Reaktionsprodukt aktor 1 wird die Polymerisation unter ausreichend 15 wurde 1 Stunde nach Beginn der Umsetzung behohem Druck durchgeführt, und zwar sind im all- gönnen; während der ersten 4 Stunden der Umgemeinen Drücke von wenigstens 10,5, vorzugsweise Setzung wurde die Häufigkeit der Entnahme all-21 bis 56 at notwendig, um das monomere Propylen mählich gesteigert, um eine ungefähr konstante in flüssigem Zustand zu halten (gegebenenfalls kön- Flüssigkeitshöhe in dem Reaktor zu erreichen. Wähnen Drücke bis zu 70 at angewendet werden). 20 rend der letzten 4 Stunden des Umsatzes wurde das Die Polymerisation wird im allgemeinen bei Tem- Ventil alle 3 bis 10 Sekunden etwa 0,2 bis 0,4 Seperaturen zwischen 21 und 100° C, vorzugsweise künden lang geöffnet.
etwa 49 bis 82° C, durchgeführt (der Temperatur- Der Katalysator wurde in den Reaktor zurückbereich
ist nicht kritisch; gegebenenfalls kann die geführt; etwa 15 Stunden nach Beginn der UmPolymerisation
auch bei Temperaturen unter—18° C 25 setzung wurde damit begonnen, zusätzlich frisches
durchgeführt werden). Die Reaktionsmischung soll Propylen alle halbe Stunde in den Reaktor zu
während der Polymerisation gerührt werden, damit pumpen. Folgende Mengen wurden zugeführt:
eine hohe Ausbeute an Polypropylen gewährleistet Diäthyialuminiumchlorid 150 g im Durchschnitt
ist; hierin hegt einer der Hauptvorteile des Block- (25 Gewichtsprozent
polymerisationsverfahrens. 3° in Hexan)
Sobald die Polymerisation begonnen hat, wird ein Titantrichlorid \\\\\'.\\\\\\ 22,9 g im Durchschnitt
Teil des Reaktionsproduktes, welches eine Auf- Propylen 37 5 k<*
schlämmung von bereits gebildetem Polymer in noch ' °
nicht umgesetztem flüssigem Monomer darstellt, Während des kontinuierlichen Verfahrens wurden
periodisch aus dem Reaktor 1 über die Entnahme- 35 insgesamt folgende Mengen an Katalysator und Proleitung
20 abgezogen. Das Abfließen des Reaktions- pylen (abgesehen von den anfangs eingesetzten
Produktes durch die Entnahmeleitung 20 wird durch Mengen) zugeführt: Öffnen und Schließen des Auslaßventils 3 gesteuert. Diäthylaluminiumchlorid
Das Ventil 3 wird in regelmäßigen Zeitabständen (25 Gewichtsprozent nur sehr kurze Zeit geöffnet und bleibt die übrige 40 jn jjexan) 6250 °
Zeit vollständig geschlossen. Durch diese Arbeits- Titantrichlorid
343 <*
weise werden die sich sonst durch Blockierung und Propylen 563 kg
Verstopfen der Entnahmeleitung 20 mit festen Polymerteilchen ergebenden Probleme vollständig ausgeschaltet.
Wenn das Auslaßventil 3 geöffnet ist, tritt 45 Das aus dem Reaktor abgezogene Reaktionsge-Polymeraufschlämmung
durch die Leitung 20 in die misch wurde in die Trennzone geleitet, um nicht um-Trenn-
oder Absetzzone 8, bei der es sich um eine gesetztes Propylen und andere flüchtige Bestandteile
Druckverdampfungskammer üblicher Bauart handeln zu entfernen. Das von flüchtigen Bestandteilen bekann,
ein und trennt sich dort in festes Polypropylen, freite Polymerprodukt wurde anschließend mit Mewelches
über die Leitung 24 als festes Pulver ge- 50 thanol behandelt, um restliche Katalysatorteilchen zu
wonnen wird, und nicht umgesetzte Ausgangsmate- deaktivieren und löslich zu machen. Das mit Metharialien.
Die nicht umgesetzten Ausgangsmaterialien, nol behandelte Produkt wurde abzentrifugiert; man
hauptsächlich monomeres Propylen (und Verdün- erhielt auf diese Weise ein entaschtes, gereinigtes
nungsmittel, falls ein solches verwendet wurde), Polypropylen. Insgesamt wurden bei dem Absatz
werden aus der Trennzone 8 über die Leitung 25 55 374 kg trockenes Polypropylen gewonnen. Die übriabgezogen
und können entweder in einen Vorrats- gen technischen Daten des Versuches sind in der
behälter 6 oder direkt in den Reaktor 1 zurück- folgenden Tabelle zusammengestellt:
geführt werden. TabeUe
6o Produktivität
(kg trockenes Polymer/kg TiCl3) ... 422 kg
Beispiel 1 Umwandlungsgrad 49,2"/o
In n-Heptan unlösliche Bestandteile
In einem Reaktor der in der Zeichnung darge- _ ^AfI «ο*; ·To«,
stellten Art wird Propylen der kontinuierlichen 65 Durchschnittliche RSV *
2,8 °/o
Blockpolymerisation unterworfen. Die Entnahme- Durchschnittlicher Aschegehalt
leitung war mit einem Auslaß-Kugelventil ausge- des ^olymerei1
0,069 »/0
stattet, bei welchem der Öffnungs- und Schließvor- * RSV = reduzierte spezifische Viskosität.
Vergleichsversuch
Es wurde versucht, in großtechnischem Maßstab eine kontinuierliche Polymerisation (mit kontinuierlicher
Abführung des Polymeren) von flüssigem Propylen und flüssigem Propan (Propan in einer Menge
von etwa 20%, bezogen auf den flüssigen Reaktorinhalt), Wasserstoff und einem Katalysator, der aus
Diäthylaluminiummonochlorid und violettem mischkristallisiertem TiCI3-1Z3AlCl3 bestand, bei einem
Druck von etwa 31,6 at und einer Temperatur von etwa 660C ohne periodische Entnahme von Reaktionsmischung
durchzuführen. Dieser Versuch mußte nach etwa 3 bis 4 Stunden abgebrochen werden,
weil die Entnahmeleitung zu diesem Zeitpunkt vollständig blockiert war. Um den Versuch weiterführen
zu können, mußte die Entnahmeleitung gesäubert werden, wozu ein erheblicher Zeitaufwand notwendig
war.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens kann ao
dagegen ein Verstopfen der Entnahmeleitungen mit Sicherheit vermieden und infolgedessen eine kontinuierliche
Durchführung des Blockpolymerisationsverfahrens erreicht werden.
25
Claims (7)
1. Verfahren zur kontinuierlichen Polymerisation von x-Olefinen in der flüssigen Phase in
Gegenwart eines Katalysators, der aus einem durch eine reduzierend wirkende Organometallverbindung
aktivierten Übergangshalogenid besteht, dadurch gekennzeichnet, daß
man aus dem Reaktionsgefäß periodisch eine Aufschlämmung, die aus dem gebildeten Polymerisat
in nicht umgesetztem Monomer besteht, abzieht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine geringere Menge eines
normalerweise gasförmigen inerten Kohlenwasserstoffes als Verdünnungsmittel verwendet und
ebenfalls in flüssigem Zustand in dem Reaktor gehalten wird.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zusammen mit flüssigem
Propylen flüssiges Propan in kleinen Mengen verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator aus Diäthylaluminiumchlorid
und Titantrichlorid besteht.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch aus Polymerisat
und nicht umgesetztem Monomer in Abständen von etwa 2 bis 100 Sekunden etwa 0,1 bis 0,5 Sekunden
lang aus dem Reaktionsgefäß abgezogen wird.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymerisation
mit Propylen bei einer Temperatur von etwa 21 bis 1000C und bei einem Druck von etwa 10,5
bis 56,2 at — wobei der Druck hoch genug sein muß, um das Monomer in flüssigem Zustand zu
halten — und in Gegenwart von Wasserstoff vorgenommen wird, wobei man die als Reaktionsprodukt
anfallende Polymeraufschlämmung periodisch durch eine Abführungsleitung, die sich
im unteren Teil des Reaktionsgefäßes unter dem Flüssigkeitsspiegel in demselben befindet, abzieht,
und zwar mit einer solchen Häufigkeit, daß sich in dem Reäktiönsgefäß eine praktisch gleichmäßige
Materialbilanz an entnommenem und zugeführtem Material ergibt.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Entnahme von Reaktionsprodukt periodisch in Abständen von etwa 3 bis
60 Sekunden erfolgt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 009 552/368
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US44980465A | 1965-04-21 | 1965-04-21 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1645205B1 true DE1645205B1 (de) | 1970-12-23 |
Family
ID=23785559
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19661645205 Pending DE1645205B1 (de) | 1965-04-21 | 1966-04-14 | Verfahren zur kontinuierlichen Polymerisation vonalpha-Olefinen |
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Country | Link |
---|---|
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