DE1720983A1 - Process for the polymerization of ethylene - Google Patents

Process for the polymerization of ethylene

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DE1720983A1
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Karl-Heinz Prof Dr Dr Imhausen
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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • 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

Dr.T./beDr.T./be

Verfahren zur Polymerisation von ÄthylenProcess for the polymerization of ethylene

Firma IMHICO AG, Zürich / SchweizCompany IMHICO AG, Zurich / Switzerland

Äthylen kann "bei Brücken über 1ooo at und Temperaturen bis etwa 4oo°0 in Gegenwart von Sauerstoff oder einer unter den Reaktionsbedingungen freie Radikale abspaltenden "Verbindung im Rührautoklaven oder im Rohrreaktor polymerisiert werden.Ethylene can "at bridges over 1ooo at and temperatures up to about 4oo ° 0 in the presence of oxygen or a compound which splits off free radicals under the reaction conditions be polymerized in a stirred autoclave or in a tubular reactor.

Die stark exotherme Polymerisationsreaktion erfordert eine genaue Regulierung der Reaktortemperatur, da andernfalls eine bis zur explosiven Zersetzung führende Verkohlung des Polymerisationsgemisches eintritt.The strongly exothermic polymerization reaction requires precise regulation of the reactor temperature, otherwise charring of the polymerization mixture occurs leading to explosive decomposition.

Ein bekanntes Verfahren zur Hochdruckpolymerisation des Äthylens in röhrenförmigen Reaktoren sieht deshalb die Zufuhr des Katalysators an mehreren Stellen des Reaktors vor. Bei längerer Betriebsdauer führt diese Maßnahme Jedoch zujkeiner wesentlichen Stabilisierung des Systems, da die pro Durchsatz auftretende Polymerisationswärme in keiner Weise vermindert wild.A known method for high pressure polymerization of ethylene in tubular reactors therefore sees the The catalyst is fed in at several points in the reactor. This measure works for longer periods of operation However, to no essential stabilization of the system, since the heat of polymerization occurring per throughput is in no way reduced wildly.

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Bei einem anderen bekannt;en Verfahren werden dem PoIymerisationsGomisch flÜEGi^e inerto Kühlmittel zugesetzt. Ein wesentlicher Nachteil dieses Verfahrens Desteht in der Abtrennung der relativ großen Kengen Kühlflüssigkeit von dem Polymer-Restgas-Gemisch.In another known process, the polymerisation gomic flÜEGi ^ e inerto coolant added. A major disadvantage of this method is in the Separation of the relatively large Kengen cooling liquid from the polymer-residual gas mixture.

Bei einen weiteren bekannten Verfahren wird l-:at—alysatorhalfc tiges Äthylen an mehreren in Ströiaungsrichtung hint er ein c aderliegenden Stellen des Reaktors eingeleitet. Dieses Verfahren ist jedoch nur bei Verwendung von gasförmigen Katalysatoren technisch brauchbar. Der Einsatz fester, im allgemeinen als Lösung oder Suspension vorliegender Katalysatoren scheitert in der Praxis an der Unmöglichkeit, dem gasförmigen Äthylen für die Polymer!sationsinitiierung ausreichende Kengen des festen oder flüssigen Katalysators bzw, der katalysatorhaltigen Flüssigkeit beizumengen und dieses Gemisch auf hohe Drücke zu komprimieren und in den ' Reaktor einzuführen.In a further known process, 1-at-alysator-half ethylene is introduced at several points in the direction of flow behind a ca derlying points of the reactor. However, this process can only be used industrially when using gaseous catalysts. The use of solid catalysts, generally in the form of a solution or suspension, fails in practice due to the impossibility of adding sufficient quantities of the solid or liquid catalyst or the catalyst-containing liquid to the gaseous ethylene for polymerisation initiation and of compressing this mixture to high pressures and introduce the 'reactor.

Es wurde nun gefunden, daß Äthylen in röhrenförmigen Reaktcran bei Drücken von mindestens 800 at und Temperatur,. . on maximal 4oo°C, gegebenenfalls in Gegenwart ion Comonomeren und/oder Ktjtenübertragungsmitteln und/oder Moderatoren besonders vorteil .ift polymerisiert werden kann, wenn gemäß der Erfindung ε.- ^ner oder meieren in &τζ .*- richtung hintereinanderlicoenden Stellen c>. Reaktor;It has now been found that ethylene in tubular Reaktcran at pressures of at least 800 at and temperature. . on a maximum of 400 ° C, optionally in the presence of ion comonomers and / or Ktjtenransfermittel and / or moderators particularly advantageous .ift can be polymerized if, according to the invention ε.- ^ ner or meieren in & τζ . * - direction consecutive places c>. Reactor;

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der bzw. denen die {Temperatur des Eeaktionsgemisches ein Maximum erreicht, von festen oder flüssigen Polymerisationskatalysatoren bzw. von katalysatorhaltigen Flüssigkeiten freie Äthylen, dessen !Temperatur unter der Temperatur des Reaktionsgemische s an der Sinspritzstelle liegt, in den Reaktor eingeführt wird und dem Reaktionsgemisch hiervon getrennt an einer oder mehreren in S"urömungsrichtung hintereinanderliegenden Stellen des Reaktors, an der bzw. denen die iemperatur des Reaktionsgemisches oberhalb der Anspringtemperatur der Polymerisation liegt, fester oder flüssiger L^talr/sator bzw. eine katalysatorhaltige Flüssigkeit zugeführt wird.the (those) the temperature of the reaction mixture Maximum achieved by solid or liquid polymerization catalysts or ethylene free from catalyst-containing liquids, the temperature of which is below the temperature of the reaction mixture s is at the injection point, into the reactor is introduced and the reaction mixture separated therefrom at one or more one behind the other in the direction of flow Position of the reactor at which the temperature of the reaction mixture above the light-off temperature the polymerization lies, solid or liquid L ^ talr / sator or a catalyst-containing liquid is supplied.

Die Polymerisationstemperatur, insbesondere ihre untere und obere Grenze, richtet sich nach der Art des verwendeten Katalysators. VährendHyponitrite im allgemeinen bereits bei ca. 5o°C eine die Polymerisation initiierende Wirkung zeigen, erfordern gewisse Peroxide, wie z. B. Bis-(4-äthyl-2-octenyl)-peroxid, Temperaturen von über 2oo°C.The polymerization temperature, in particular its lower and upper limit, depends on the type of used Catalyst. While hyponitrites generally have a polymerisation-initiating effect already at about 50 ° C show, require certain peroxides, such as. B. bis (4-ethyl-2-octenyl) peroxide, Temperatures of over 2oo ° C.

Als Katalysatoren kommen sämtliche die Hochdruckpolymerisation des Äthylens katalysierende, unter Normalbedingungen nicht gasförmige Verbindungen in Betracht, insbesondere i-erc -.e, Perester, Azo-Verbir uungen, Azine, Hyponitrixie. Die „.-w^ymerisation kann unter Verwendung ..es einzigen Katalysators oder mehrerer, getrennt eingespritzterThe catalysts used are all those which catalyze the high pressure polymerization of ethylene, under normal conditions non-gaseous compounds into consideration, in particular i-erc -.e, peresters, azo compounds, azines, hyponitrixia. The ". -W ^ ymerization can be done using ... one single Catalyst or several, separately injected

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Katalysatoren oder eines Katalysatorgemisches ausgeführt werden. Die gesamte Katalysatormenge "beträgt im allgemeinen weniger als 1ooo ppm, wobei der Katalysator bevorzugt als Lösung oder Suspension in einer organischen Flüssigkeit vorliegt.Catalysts or a catalyst mixture carried out will. The total amount of catalyst "is generally less than 1,000 ppm, the catalyst being preferred is present as a solution or suspension in an organic liquid.

Dem Polymerisationsgemisch können außerdem noch Kettenubertr%ungsmittel lind/oder Moderatoren, wie Wasserstoff, Aliphaten, Cycloaliphaten, Aromaten, chlorierte organische Verbindungen, Alkohole, Aldehyde und Ketone, zugesetzt werden.Chain transfer agents can also be added to the polymerization mixture lind / or moderators, such as hydrogen, Aliphatic, cycloaliphatic, aromatic, chlorinated organic Compounds, alcohols, aldehydes and ketones, can be added.

Die vorliegenden Erfindung läßt sich ebenso gut auf die Homopolymer!sation als auch auf die Copolymer!sation des Äthylens anwenden. Geeignete Comonomere sind z. B. oC -Olefine, Butadien, Acryl- und Alkacryl-Verbindungen, Vinyl-, Vinylen- und Vinyliden-Verbindungen, ungesättigte Alkohole, Alkylenoxide, Kohlenmonoxid und Schwefeldioxid.The present invention can be applied equally well to the homopolymerization and also to the copolymerization of ethylene. Suitable comonomers are e.g. B. oC olefins, butadiene, acrylic and alkacrylic compounds, vinyl, vinylene and vinylidene compounds, unsaturated alcohols, alkylene oxides, carbon monoxide and sulfur dioxide.

Das erfindungegemäße Verfahren führt pro Durchsatz zu einer wesentlichlichen Steigerung des Umsatzes des Äthylens zu Polyäthylen. Darüber hinaus ist es möglich, die Molekulargewichtsverteilung des so hergestellten Polyäthylens nach Wunsch weitgehendst zu vari'ieren. Zum Beispiel erhält man bei Verwendung von über die gesamte Reaktorlänge einheitlichen Polymerisationebedingungen ein Polymer! ;rt'The process according to the invention leads to a substantial increase in the conversion of the per throughput Ethylene to polyethylene. In addition, it is possible to determine the molecular weight distribution of the polyethylene produced in this way to vary as much as possible as desired. For example, when using, one obtains over the entire length of the reactor uniform polymerization conditions a polymer! ; rt '

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mit besonders engem Molekulargewichtsbereich. Der Einsatz mehrerer getrennt eingeführter Katalysatoren mit entsprechender Aufteilung des Reaktors in verschiedene Temperaturzonen führt dagegen zu Produkten mit einer sehr "breiten Molekulargewichtsverteilung. Ebenso ist es möglich, je nach Wahl der Polymerisationstemperatur, d. h. des oder der Katalysatoren, Polyäthylene verschiedener Dichte herzustellen. Die nach dem erfindungemäßen Verfahren erzeugten Polyäthylene zeichnen sich durch besonders hohe Qualität und ausgezeichnete Verarbeitbarkeit aus.with a particularly narrow molecular weight range. The use several separately introduced catalysts with a corresponding division of the reactor into different temperature zones on the other hand leads to products with a very "broad molecular weight distribution. It is also possible depending on the choice of polymerization temperature, d. H. des or of catalysts to produce polyethylenes of various densities. The generated by the process according to the invention Polyethylene is characterized by its particularly high quality and excellent processability.

Beispiel;Example;

1o ooo Teile auf 1 7oo at komprimiertes Äthylen werden stündlich dem Anfang eines röhrenförmigen Reaktors zugeführt. An der Stelle des Reaktors, an der das Äthylen eine Temperatur von etwa 165°C erreicht, werden 2,8 Teile in einem Benzol-Cyclohexan-Gemisch gelöstes Lauroylperoxid eingespeist. Die Temperatur des Reaktionsgemisches steigt aufgrund der freiwerdenden Polymerisationswärme rasch auf 26o°C an. An dieser Stelle werden dem Reaktor weitere 6.700 Teile komprimiertes Äthylen zugeführt, was zu einem Absinken der Temperatur des Polymerisationsgemisches führt. An der Stelle, an der die Temperatur des Reaktionsgemisches100,000 parts to 1,700 atmospheres of compressed ethylene fed hourly to the beginning of a tubular reactor. At the point of the reactor where the ethylene has a temperature of about 165 ° C. is reached, 2.8 parts of lauroyl peroxide dissolved in a benzene-cyclohexane mixture are fed in. The temperature of the reaction mixture rises rapidly due to the heat of polymerization released to 26o ° C. At this point, a further 6,700 parts of compressed ethylene are fed to the reactor, resulting in a Lowering the temperature of the polymerization mixture leads. At the point where the temperature of the reaction mixture

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bis auf 18o°C abgesunken ist, werden weitere 2,2 Teile in Benzol-Cyclohexan gelöstes Lauroylperoxid eingeführt. Nach Verlassen dee Reaktors wird das Polymerisationsgemisch in üblicher Weise aufgearbeitet, wobei stündlich 3 28o Teile Polyäthylen mit einer Dichte von etwa o,92 erhalten werden.until it has dropped to 180 ° C., a further 2.2 parts of lauroyl peroxide dissolved in benzene-cyclohexane are introduced. After leaving the reactor , the polymerization mixture is worked up in the customary manner, 3280 parts of polyethylene having a density of about 0.92 being obtained per hour.

Patent ansprächePatent claims

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Claims (1)

Pat entanspruchPatent entitlement Verfahren zur Polymerisation von Äthylen in röhrenförmigen Reaktoren bei Drücken von mindestens 800 at und Temperaturen von maximal 4-oo°C, gegebenenfalls in Gegenwart von Comonomeren und/oder Kettenübertragungsmitteln und/oder Moderatoren, dadurch gekennzeichnet-, daß an einer oder mehreren in Strömungsrichtung hintereinanderliegenden Stellen des Reaktors. an der bzw. an denen die Temperatur des Reaktionsgemisches ein Maximum erreicht, von festen oder flüssigen Polymerisationskatalysatoren bzw. von katalysatorhaltigen Flüssigkeiten freies Äthylen, dessen Temperatur unter der Temperatür des Reaktionsgemisches an der Einspritzstelle liegt, in den Reaktor eingeführt wird und daß dem Reaktionsgemisch hiervon getrennt an einer oder mehreren in Strömungsrichtung hintereinanderliegenden Stellen des Reaktors, an der bzw. an denen die Temperatur des Reaktionsgemisches oberhalb der Anspringtemperatur der Polymerisation liegt, fester oder flüssiger · Katalysator bzw. eine katalysatorhaltige Flüssigkeit zugefühiro wird.Process for the polymerization of ethylene in tubular reactors at pressures of at least 800 atm and temperatures of not more than 4,000 ° C., optionally in the presence of comonomers and / or chain transfer agents and / or moderators, characterized in that one or more of them are arranged one behind the other in the direction of flow Place the reactor. at which or at which the temperature of the reaction mixture reaches a maximum, ethylene free from solid or liquid polymerization catalysts or from catalyst-containing liquids, the temperature of which is below the temperature of the reaction mixture at the injection point, is introduced into the reactor and the reaction mixture is separated therefrom Solid or liquid catalyst or a catalyst-containing liquid is fed in at one or more points in the reactor lying one behind the other in the direction of flow, at which the temperature of the reaction mixture is above the start temperature of the polymerization. 109831/1675109831/1675
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