DE19930594B4 - Process for the preparation of polyolefin (co) polymers with broadened molecular weight distribution and / or polydispersity of the comonomer content and use of the method - Google Patents

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Abstract

Niederdruck-Verfahren zur Herstellung von Polyolefin-(Co-)Polymerisaten mit breiter Molekulargewichtsverteilung und/oder Polydispersität des Comonomergehalts, wonach während der Polymerisationsreaktion innerhalb eines Polymerisationsreaktors mindestens ein Verfahrensparameter zeitlich variiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß für die Temperatur oder die Wasserstoffkonzentration in Kombination mit der Comonomerkonzentration im Reaktor eine periodische Variation vorgegeben wird und daß die Periode der Variation kürzer als die Hälfte der mittleren Reaktorverweilzeit ist.Low pressure process for the preparation of polyolefin (co) polymers having a broad molecular weight distribution and / or polydispersity of comonomer content, after which the polymerization reaction within a polymerization reactor at least one process parameter is varied over time, thereby characterized in that for the temperature or the concentration of hydrogen in combination with the comonomer concentration in the reactor, a periodic variation is specified and that the period the variation shorter than half the average reactor residence time.

Description

Die Patentanmeldung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Olefin-(Co-)Polymerisaten mit breiter Molekulargewichtsverteilung und/oder Polydispersität des Comonomergehalts sowie eine Verwendung des Verfahrens.The Patent application relates to a process for the preparation of olefin (co) polymers with broad molecular weight distribution and / or polydispersity of comonomer content and a use of the method.

Polyolefine mit breiter Molmassenverteilung bieten den Vorteil, gute Verarbeitungs- und mechanische Eigenschaften zu kombinieren. Die Molmassenverteilung kann zum Beispiel in bekannter Weise durch das Verhältnis zweier arithmetischer Mittelwerte charakterisiert werden, häufig durch das Verhältnis von Massen- zu Zahlenmittel, dem sogenannten Polymolekularitätsindex Q. Die für den Polymolekularitätsindex erreichbaren Werte sind insbesondere vom eingesetzten Katalysatorsystem abhängig: mit Katalysatoren auf Chrombasis können in der Regel Q-Indices im Bereich von etwa 8 bis 15 erreicht werden, mit Metallocen-Katalysatoren sind in der Regel Q-Indices von maximal 2 erreichbar. Es ist allgemein bekannt, daß im Falle von Polyolefinen, insbesondere von Polyethylenen mit hohem Q-Index, die langen Ketten die guten mechanischen Eigenschaften, insbesondere Zähigkeit, Festigkeit und zusammen mit dem Comonomergehalt das ESCR-Niveau (= Environmental Stress Crack Resistance, d.h. Beständigkeit gegen Spannungsrißbildung) beeinflussen, dagegen die kurzen Polymerketten mit niedrigem Molekulargewicht maßgeblich für gute Verarbeitungseigenschaften sind.polyolefins with broad molecular weight distribution offer the advantage of good processing and to combine mechanical properties. The molecular weight distribution can, for example, in a known manner by the ratio of two Arithmetic means are often characterized by The relationship from mass to number average, the so-called polymolecular index Q. The for the polymolecular index achievable values are in particular of the catalyst system used dependent: with chromium-based catalysts can usually Q-indices ranging from about 8 to 15, with metallocene catalysts usually Q-indices of a maximum of 2 achievable. It is general known in the Trap of polyolefins, especially high-density polyethylenes Q index, the long Chains the good mechanical properties, in particular toughness, Strength and, together with the comonomer content, the ESCR level (= Environmental Stress Crack Resistance, i.e., durability against stress cracking) on the other hand, the short low molecular weight polymer chains decisively for good Processing properties are.

Es sind bereits eine Vielzahl von Verfahren zur Herstellung der Polyolefine mit breitem Q-Index bekannt.It are already a variety of processes for the preparation of polyolefins known with a broad Q index.

Das rein physikalische Vermischen von Chargen mit unterschiedlichem Molekulargewicht, beispielsweise auf einem Extruder, führt oft zu unbefriedigenden Ergebnissen.The purely physical mixing of batches with different Molecular weight, for example on an extruder, often results to unsatisfactory results.

Deutlich bessere Ergebnisse werden im allgemeinen erzielt, wenn Komponenten bereits innerhalb der einzelnen Polymerpartikel. in Form eines Kern-Schale-Aufbaus quasi vorgemischt sind. Derartige Polymere werden durch die sogenannte Kaskadentechnologie erhalten.Clear better results are generally achieved when components already within the individual polymer particles. in the form of a core-shell construction are almost premixed. Such polymers are characterized by the so-called Cascade technology received.

Es sind bereits eine Reihe von Verfahren zur Herstellung von Polyolefinen mit hohem Q-Index bekannt, die auf der Kaskadentechnologie basieren, d.h. unter Verwendung von mindestens zwei in Reihe geschalteten Polymerisationsreakioren. Im Kaskadenverfahren werden die hintereinander geschalteten Reaktoren bei unterschiedlichen Polymerisationsbedingungen gefahren, beispielsweise bei unterschiedlichen Wasserstoffkonzentrationen (entsprechend beispielsweise GB 233,599 A oder bei unterschiedlichen Comonomerkonzentrationen.There are already a number of processes for producing high Q index polyolefins based on cascade technology, ie, using at least two series-connected polymerization reactors. In the cascade process, the reactors connected in series are run at different polymerization conditions, for example at different hydrogen concentrations (corresponding to, for example GB 233,599 A or at different comonomer concentrations.

Eine sehr einfache Variante einer Kaskadentechnologie beschreibt die EP 0 192 427 B1 wonach das Polymere ohne jegliche Trennung der Polymerisationsmedien lediglich durch unterschiedliche Polymerisationstemperaturen der in Reihe betriebenen Reaktoren dargestellt wird.A very simple variant of a cascade technology describes the EP 0 192 427 B1 according to which the polymer is prepared without any separation of the polymerization media only by different polymerization temperatures of the reactors operated in series.

Die EP 0832 905 A1 beschreibt ein Kaskadenverfahren, wonach zunächst in einem ersten Reaktor bei einer relativ hohen Temperatur (95 bis 110°C) ein Polyethylenhomopolymer mit hohem Molekulargewicht hergestellt, dieses anschließend in einen zweiten Reaktor transferiert wird, worin bei relativ niedrigerer Temperatur (80 bis 90°C) unter Zusatz von weiterem Ethylen oder von α-Olefincomonomeren ein Homopolymer oder Copolymer mit höherem Molekulargewicht erhalten wird.The EP 0832 905 A1 describes a cascade process in which a high molecular weight polyethylene homopolymer is first prepared in a first reactor at a relatively high temperature (95-110 ° C), then transferred to a second reactor wherein at relatively lower temperature (80-90 ° C) with the addition of more ethylene or α-olefin comonomers, a higher molecular weight homopolymer or copolymer is obtained.

Die Kaskadentechnologie wird gleichermaßen für das Phillips-Schleifen-Verfahren, das in Suspension durchgeführt wird, wie auch für Gasphasenwirbelbettpolymerisationen eingesetzt. Erschwerend für die praktische Durchführung einer Kaskadentechnologie mit unterschiedlichen Polymerisationsmedien, beispielsweise Wasserstoffkonzentrationen oder Comonomergehalten ist, daß nur mit entsprechendem Aufwand eine tatsächliche Trennung der Polymerisationsmedien zu realisieren ist. Der direkte Transfer einer Suspension bzw. einer Gas/Feststoff-Mischung bewirkt sonst eine zumindest teilweise Vermischung der Polymerisationsmedien. Eine weitgehende Unabhängigkeit der Polymerisationsbedingungen der einzelnen Stufen der Kaskade ist jedoch Voraussetzung, um die gewünschte Spreizung der gebildeten Produkte und damit der Eigenschaften des Polymerendprodukts zu erzielen. Diese weitgehende Unabhängigkeit der Verfahrensstufen wird in dem Verfahren der bereits zitierten EP 0192 427 B1 erreicht, indem das aus einem ersten Polymerisationsreaktor austretende Gemisch von Polyolefinpulver und Reaktionsgas durch Dekompression auf 1/50 bis 1/5 des Drucks im ersten Polymerisationsreaktor aufgetrennt und das Polyolefinpulver anschließend einem zweiten Polymerisationsreaktor zugeführt wird, wobei in diesem zweiten Polymerisationsreaktor ein Reaktionsgasgemisch sowie ein Katalysator beliebiger Zusammensetzung, d.h. unabhängig vom ersten Polymerisationsreaktor, zugegeben werden können. Unter Beachtung derselben Verfahrensschritte können weitere Polymerisationsreaktoren vorgesehen sein. Das Verfahren setzt jedoch, wie jede Kaskadentechnologie, mindestens zwei in Serie geschaltete Polymerisationsreaktoren voraus, und damit einen erhöhten Investitionsaufwand und erhöhte Betriebskosten.The cascade technology is used equally for the Phillips-loop process, which is carried out in suspension, as well as for gas-phase fluidized-bed polymerizations. To make it more difficult for the practical implementation of a cascade technology with different polymerization media, for example hydrogen concentrations or comonomer contents, that an actual separation of the polymerization media can only be realized with the corresponding expenditure. The direct transfer of a suspension or a gas / solid mixture otherwise causes at least partial mixing of the polymerization. However, extensive independence of the polymerization conditions of the individual stages of the cascade is a prerequisite in order to achieve the desired spread of the products formed and thus the properties of the polymer end product. This extensive independence of the process stages is in the process of already cited EP 0 192 427 B1 achieved by the exiting from a first polymerization reactor mixture of polyolefin powder and reaction gas by decompression to 1/50 to 1/5 of the pressure in the first polymerization reactor separated and the polyolefin powder then a second Polymerization reactor is fed, wherein in this second polymerization reactor, a reaction gas mixture and a catalyst of any composition, that can be added independently of the first polymerization reactor. By observing the same process steps, further polymerization reactors may be provided. However, like any cascade technology, the process requires at least two series-connected polymerization reactors, thus increasing capital expenditure and operating costs.

Es ist auch bereits bekannt, zweistufige Verfahren in einem einzigen Reaktor durchzuführen. Derartige Verfahren sind beispielsweise in GB 1,174,542 A , GB 2,020,672 A oder BE 883,687 A1 beschrieben. Dabei handelt es sich jedoch um reine Batch-Polymerisationen, bei denen unterschiedliche Polymerisationsbedingungen sukzessiv, d. h. in definierten aufeinanderfolgenden Schritten eingestellt werden. Batch-Polymerisationen haben unter anderem den Nachteil höherer spezifischer Produktionskosten und geringerer Raum-Zeit-Ausbeuten gegenüber kontinuierlichen Verfahren.It is also already known to carry out two-stage processes in a single reactor. Such methods are for example in GB 1,174,542 A . GB 2,020,672 A or BE 883,687 A1 described. However, these are pure batch polymerizations in which different polymerization conditions are set successively, ie in defined successive steps. Amongst other things, batch polymerizations have the disadvantage of higher specific production costs and lower space-time yields over continuous processes.

Die genannten Druckschriften beschreiben in der Regel zweistufige Polymerisationsverfahren, wobei insbesondere die Wasserstoffkonzentration im Reaktionsgemisch in den Reaktionsstufen variiert wird.The cited documents generally describe two-stage polymerization processes, in particular, the hydrogen concentration in the reaction mixture is varied in the reaction stages.

Weiterhin ist aus Encyclopedia of Polymer Science and Engineering Vol 6, Kap Ethylene Polymers, John Wiley&Sons, Inc. bekannt, dass das Molekulargewicht beim Einsatz von Ziegler-Katalysatoren bevorzugt über die Wasserstoff-Konzentration und beim Einsatz von Phillips-Katalysatoren bevorzugt über die Temperatur geregelt wird.Farther is from Encyclopedia of Polymer Science and Engineering Vol. 6, chap Ethylene Polymers, John Wiley & Sons, Inc. announced that the molecular weight when using Ziegler catalysts preferably over the hydrogen concentration and when using Phillips catalysts preferably over the temperature is regulated.

Aus der DE 28 41 646 A1 ist die Variation des Monomerpartialdampfdruckes, aus der DE 10 06162 A ist die periodische Variation des Druckes, aus der FR 1 476 334 A ist die periodische Variation des Volumens der Reaktorfüllung und aus Hochmolekularbericht 1976, Ref. H. 9791/76 der SU 427 954 ist die Variation des Katalysatorgehaltes bekannt.From the DE 28 41 646 A1 is the variation of monomer partial vapor pressure, from DE 10 06162 A is the periodic variation of the pressure from the FR 1 476 334 A is the periodic variation of the volume of the reactor charge and from Hochmolekularbericht 1976, ref. H. 9791/76 of SU 427 954 the variation of the catalyst content is known.

Es ist demgegenüber Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von Olefin-(Co)- Polymerisaten zur Verfügung zu stellen, das in wirtschaftlich vorteilhafter Weise in einem einzigen Polymerisationsreaktor durchführbar ist und das die Nachteile der bekannten Verfahren unter Verwendung eines einzigen Polymerisationsreaktors nicht aufweist. In einer Verfahrensvariante kann die Heterogenität des über eine Kaskade erhältlichen Produkts weiter erhöht werden.It is in contrast Object of the invention, a process for the preparation of olefin (co) - polymers for disposal to put that in an economically advantageous manner in a single Polymerization reactor feasible and that uses the disadvantages of the known methods of a single polymerization reactor does not have. In a Process variant may be the heterogeneity of the cascade available Product further increased become.

Die Erfindung geht aus von einem Niederdruckverfahren zur Herstellung von Olefin-(Co-)- Polymerisaten mit breiter Molekulargewichtsverteilung und/oder Polydispersität des Comonomergehalts, wonach während der Polymerisationsreaktion innerhalb eines Polymerisationsreaktors mindestens ein Verfahrensparameter zeitlich variiert wird.The The invention is based on a low-pressure process for the production of olefin (co) polymers with a broad molecular weight distribution and / or polydispersity of comonomer content, after which the polymerization reaction within a polymerization reactor at least one process parameter is varied over time.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß eine periodische Variation vorgegeben wird.The Invention is characterized in that a periodic variation is given.

Es wurde überraschend gefunden, daß durch gezielte periodische Variation von üblicherweise konstant gehaltenen Prozeßgrößen Temperaturoder Wasserstoffkonzentration in Kombination mit der Comonomerkonzentration deutlich heterogene Produkte zugänglich sind, deren Eigenschaften zwischen jenen von Produkten, die bislang in einem einzigen Polymerisationsreaktor hergestellt wurden und gezielt bimodalen Kaskadenprodukten liegen. In der Regel dienen Prozeßsteuersysteme dem Konstanthalten von Parametern. Vorliegend wird jedoch im Gegenteil mittels moderner computergestützter Prozeßsteuersysteme eine gezielte periodische Variation von Verfahrensparametern vorgegeben.It was surprising found that through targeted periodic variation of usually kept constant Process variables temperature or Hydrogen concentration in combination with the comonomer concentration clearly heterogeneous products accessible whose properties are between those of products that have been so far were prepared in a single polymerization reactor and targeted bimodal cascade products lie. Usually serve Process control systems keeping parameters constant. However, in the present case, on the contrary by means of modern computer aided Process control systems specified a targeted periodic variation of process parameters.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann eine Verbreiterung des Polymolekularitätsindex in Abhängigkeit vom eingesetzten Katalysatorensystem von bis zu 30 %, bis zu 70 % oder bis zu 80 % gegenüber herkömmlichen Verfahren erreicht werden.With the method according to the invention may be a broadening of the polymolecular index depending on of the used catalyst system of up to 30%, up to 70 % or up to 80% over conventional Procedure can be achieved.

Das Verfahren gemäß der Erfindung ist grundsätzlich auf alle bekannten Niederdruck-Olefin-(Co-)Polymerisate anwendbar, d.h. auf Polymere, die durch Niederdruck-Polymerisation oder Copolymerisation von olefinischen Ausgangsstoffen gewonnen werden. Niederdruck-Verfahren sind in bekannter Weise Verfahren, die in der Regel in einem Druckbereich von 5 bis 50 bar durchgeführt werden.The Method according to the invention is basically applicable to all known low-pressure olefin (co) polymers, i.e. on polymers produced by low-pressure polymerization or copolymerization be obtained from olefinic starting materials. Low pressure process are known methods, which are usually in a pressure range carried out from 5 to 50 bar become.

Besonders bevorzugt wird das Verfahren auf die kontinuierliche Niederdruck-Ethylenpolymerisation angewandt. Technisch werden auch Copolymere des Ethylens mit geringen Mengen anderer Monomerer als Polyethylene bezeichnet, falls diese Copolymeren in ihren Eigenschaften den Homopolymeren ähneln. Das erfindungsgemäße Verfahren ist jedoch ebenso anwendbar auf Olefin-Copolymere, insbesondere Ethylen-Copolymere, die größere Menge an Comonomeren enthalten.Most preferably, the process is applied to continuous low pressure ethylene polymerization applied. Technically, copolymers of ethylene are also known with small amounts of monomers other than polyethylenes, if these copolymers resemble the homopolymers in their properties. However, the process according to the invention is equally applicable to olefin copolymers, in particular ethylene copolymers containing a larger amount of comonomers.

Das Verfahren ist nicht auf spezielle Verfahren zur Herstellung von Polyolefinen, insbesondere Polyethylenen eingeschränkt, es ist in gleicher Weise auf den Phillips-Schleifen-Prozeß, auf Gasphasenwirbelschichtanlagen und auf Lösungsverfahren anwendbar. Besonders bevorzugt ist das Verfahren für Niederdruck-Synthesen von (Co-)Polyethylen einsetzbar.The Method is not limited to special methods of manufacturing Polyolefins, especially polyethylenes restricted, it is equally applicable to the Phillips loop process, to gas phase fluid bed systems and to solution methods applicable. The process is particularly preferred for low-pressure syntheses of (co) polyethylene can be used.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere für den kontinuierlichen, aber auch für den absatzweisen Betrieb (Batch-Polymerisation).The inventive method is particularly suitable for the continuous, but also for the batchwise operation (Batch polymerization).

Als Polymerisationsreaktor kann jeder beliebige Polymerisationsreaktor für die Herstellung von Polyolefinen, insbesondere Polyethylenen, eingesetzt werden. Besonders bevorzugt ist der einzelne Polymerisationsreaktor ein Phillips-Schleifen-Reaktor oder ein Wirbelschichtreaktor.When Polymerization reactor can be any polymerization reactor for the Production of polyolefins, in particular polyethylenes used become. Particularly preferred is the single polymerization reactor a Phillips loop reactor or a fluidized bed reactor.

Innerhalb eines Polymerisationsreaktors wird erfindungsgemäß mindestens die Temperatur oder die Wasserstoffkonzentration in Kombination mit der Comonomerkonzentration während der Polymerisationsreaktion periodisch gezielt variiert. Hierzu werden dem Reaktor über ein Steuerprogramm Sollwerte für die Verfahrensparameter vorgegeben, die sich um einen Mittelwert bewegen, wobei eine vorgegebene Einheit, die Periode, regelmäßig wiederholt wird.Within a polymerization reactor according to the invention at least the temperature or the concentration of hydrogen in combination with the comonomer concentration while the polymerization reaction varies periodically targeted. For this become the reactor over a control program setpoints for given the process parameters, which are around an average move, with a given unit, the period, repeated regularly becomes.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann in wirtschaftlich vorteilhafter Weise in einem einzigen Polymerisationsreaktor durchgeführt werden. Es ist jedoch auch möglich, das Verfahren auf eine Kaskade von mindestens zwei der Reaktoren anzuwenden, wodurch die Heterogenität des über die Kaskade erhaltenen Produkts weiter erhöht wird.The inventive method can in an economically advantageous manner in a single polymerization reactor carried out become. However, it is also possible the process to a cascade of at least two of the reactors apply, reducing the heterogeneity of the cascade obtained Product further increased becomes.

Im einfachsten Fall kann der Sollwert mindestens eines Verfahrensparameters als Sprungfunktion zwischen periodisch alternierenden Minima und Maxima vorgegeben werden. Der entsprechende Ist-Wert schwankt dann periodisch um einen Mittelwert.in the In the simplest case, the desired value of at least one method parameter as a jump function between periodically alternating minima and Maxima be specified. The corresponding actual value then fluctuates periodically by one Average.

Bevorzugt wird eine sinusförmige Variation der Verfahrensparameters.Prefers becomes a sinusoidal Variation of the process parameters.

Besonders bevorzugt ist eine periodische Schwankung um einen Mittelwert durch entsprechende Wahl der Regelparameter derart, daß im Reaktor die zu variierende(n) Parameter in Form einer Sägezahnfunktion verläuft (verlaufen), d. h. die Zeitspanne von einem Extremwert zum nächsten möglichst kurz ausfällt.Especially preferably a periodic variation is around an average value appropriate selection of the control parameters such that the reactor to be varied (s) Parameters in the form of a sawtooth function extends (run), d. H. the time span from one extreme to the next possible briefly fails.

Vorteilhaft ist ein Verfahrensparameter, der periodisch variiert wird, die Temperatur. Temperaturschwankungen im Bereich von 1 bis 10°C, insbesondere von 1 bis 5°C um den Mittelwert haben sich beispielsweise beim Phillips-Schleifenverfahren besonders bewährt.Advantageous is a process parameter that is periodically varied, the temperature. Temperature fluctuations in the range of 1 to 10 ° C, in particular from 1 to 5 ° C to the Mean value have, for example, the Phillips loop method especially proven.

Es ist jedoch auch möglich alternativ zur Temperatur die Wasserstoffkonzentration in Kombination mit Comonomer-Konzentration periodisch zu variieren, das heißt einer periodischen Schwankung zu unterwerfen.It but it is also possible alternatively to the temperature, the hydrogen concentration in combination periodically varying with comonomer concentration, that is one subject to periodic fluctuation.

Als Comonomere kommen dabei für die Herstellung von Polyethylen insbesondere lineare α-Olefine, bevorzugt mit 3 bis 15 C-Atomen, besonders bevorzugt Propen, 1-Buten, 1-Hexen und/oder 1-Octen in Betracht.When Comonomers come for it the production of polyethylene in particular linear α-olefins, preferred with 3 to 15 C atoms, particularly preferably propene, 1-butene, 1-hexene and / or 1-octene.

Grundsätzlich gibt es keine Einschränkungen bezüglich der verwendbaren Katalysatoren. Besonders bevorzugt werden Phillips-Chrom-Katalysatoren, Ziegler-Natta-Katalysatoren oder Metallocen-Katalysatoren.Basically there there are no restrictions in terms of of usable catalysts. Particular preference is given to Phillips-chromium catalysts, Ziegler-Natta catalysts or metallocene catalysts.

Die Periode der Variation der Verfahrensparamter ist bevorzugt kürzer als die Hälfte der mittleren Reaktorverweilzeit, besonders bevorzugt kürzer als ein Drittel der mittleren Reaktorverweilzeit. Wird das erfindungsgemäße Verfahren beispielsweise auf Phillips-Schleifen-Verfahren angewendet, so liegt die Periode der Variation bevorzugt in einem Bereich von 1 bis 60 Minuten, weiter bevorzugt von 1 bis 30 Minuten, insbesondere von 5 bis 15 Minuten.The Period of variation of the procedural parameters is preferably shorter than the half the average reactor residence time, more preferably shorter than one third of the mean reactor residence time. Will the process of the invention For example, applied to Phillips-loop method, so is the period of variation preferably ranges from 1 to 60 Minutes, more preferably from 1 to 30 minutes, in particular from 5 to 15 minutes.

Es ist möglich, das kontinuierlich aus einem Polymerisationsreaktor austretende Produktgemenge in einem nachgeschalteten Apparat mit Hilfe von Mischorganen, beispielsweise mittels spezieller Entgasungs-Mischsilos oder über entsprechend dimensionierte Doppelkonusmischer weiter zu homogenisieren.It is possible, the continuously emerging from a polymerization reactor product mixture in a downstream apparatus using mixing means, for example by means of special Entga homogenize further by means of appropriately sized double cone mixers.

Bevorzugt wird dabei mindestens die während einer Schwankungsperiode des mindestens einen Verfahrensparameters austretende Produktmenge in einem Mischorgan homogenisiert und jeweils als separate Charge vermarktet.Prefers is doing at least during the a fluctuation period of the at least one method parameter homogenizing product quantity homogenized in a mixing device and in each case marketed as a separate batch.

Diese homogenisierte Griesscharge kann, gegebenenfalls nach Zugabe von Zuschlagstoffen, Stabilisatoren, Farbstoffen usw. auf Extrudern granuliert werden.These Homogenised semolina batch may, if appropriate after addition of Aggregates, stabilizers, dyes, etc. on extruders be granulated.

Zusätzlich zur zeitlichen Variation der Verfahrensparameter ist es möglich, mindestens einen Verfahrensparameter an räumlich unterschiedlichen Stellen eines Polymerisationsreaktors zu variieren. So ist es beispielsweise möglich, an unterschiedlichen Stellen eines Schleifenreaktors zum selben Zeitpunkt unterschiedliche Polymerisationstemperaturen vorzugeben.In addition to temporal variation of the process parameters, it is possible at least a process parameter to spatially to vary different locations of a polymerization reactor. For example, it is possible at different points of a loop reactor to the same Time to specify different polymerization temperatures.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders geeignet zur Herstellung von Niederdruck-(Co-)Polyolefinen, insbesondere von Niederdruck-(Co-)Polyethylen.The inventive method is particularly suitable for the production of low-pressure (co) polyolefins, especially low pressure (co) polyethylene.

Das Verfahren wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert:The Method is explained in more detail below with reference to exemplary embodiments:

Katalysatorcatalyst

Als Katalysator wurde ein Chrom-Katalysator eingesetzt, mit 1 Gew.-% Chrom auf Kieselgel. Als geeignete Elementquelle für Chrom wurde eine methanolische Cr(NO3)3 × 9 H2O-Lösung vorgelegt. Der Katalysator wurde in einem Fließbett, welches von Luft durchströmt wurde, 6 Stunden lang auf eine Temperatur von 830°C erhitzt und anschließend wieder abgekühlt. Ab 140°C wurde das Fließbett von Stickstoff durchspült, um Sauerstoffspuren, die bei der nachfolgenden Polymerisation stören würden, zu beseitigen.The catalyst used was a chromium catalyst containing 1% by weight of chromium on silica gel. As a suitable element source for chromium, a methanolic Cr (NO 3 ) 3 × 9 H 2 O solution was initially charged. The catalyst was heated in a fluidized bed for 6 hours at a temperature of 830 ° C and then cooled again. From 140 ° C, the fluidized bed was purged with nitrogen to remove traces of oxygen that would interfere with subsequent polymerization.

Beispiel (nicht erfindungsgemäß)Example (not according to the invention)

Es wurde eine kontinuierliche Suspensionspolymerisation unter Verwendung von Isobutan als Suspensionsmittel in Gegenwart des oben beschriebenen Chrom-Katalysators in einem 0,2 m3-Schleifenreaktor durchgeführt. Der Reaktorinnendruck betrug 39 bar. Die Umwälzpumpe zur Durchmischung des Reaktorinhalts wurde mit 2100 Upm betrieben. Die mittlere Reaktortemperatur betrug 101°C. Innerhalb einer Verweilzeit von 2 Stunden wurden 12 gleiche Perioden von jeweils 10 Minuten durchlaufen, wobei jeweils eine Maximumtemperatur von ca. 102,5°C und eine Minimumtemperatur von ca. 99,5°C erreicht wurden. In den Reaktor wurde ein Ethylenstrom von 25 kg/h und ein Hexenstrom von 450 kg/h zudosiert.A continuous suspension polymerization was carried out using isobutane as a suspending agent in the presence of the chromium catalyst described above in a 0.2 m 3 loop reactor. The internal reactor pressure was 39 bar. The circulation pump for mixing the reactor contents was operated at 2100 rpm. The mean reactor temperature was 101 ° C. Within a residence time of 2 hours, 12 equal periods of 10 minutes each were run through, in each case a maximum temperature of about 102.5 ° C and a minimum temperature of about 99.5 ° C were reached. An ethylene stream of 25 kg / h and a hexene stream of 450 kg / h were metered into the reactor.

Das erhaltene Polymerisat zeigte die in der nachfolgenden Tabelle zusammengestellten Eigenschaften:The obtained polymer showed the compiled in the table below Properties:

Tabelle 1

Figure 00060001
Table 1
Figure 00060001

Die Bestimmung der Materialeigenschaften erfolgte mit den nachstehenden Meßmethoden:
Dichte nach ISO1183
Schmelzflußrate, HLMI (High Load Melt Index) nach ISO1133, und einer Belastung von 21,6 kg Polymolekularitätsindex Q = Mw/Mn, wobei

Mw
= Gewichtsmittel der Molmasse und
Mn
= Zahlmittel der Molmasse.
The determination of the material properties was carried out by the following measurement methods:
Density according to ISO1183
Melt flow rate, HLMI (High Load Melt Index) according to ISO1133, and a load of 21.6 kg Polymolecular index Q = M w / M n . in which
M w
= Weight average molecular weight and
M n
= Number average molecular weight.

Die Molmassen wurden gelchromatographisch bestimmt.The Molar masses were determined by gel chromatography.

Beständigkeit gegen Spannungsrißbildung, ESCR (Environmental Stress Crack Resistance) scheibchenförmige Prüfkörper mit einem Durchmesser von 40 mm und einer Dicke von 2 mm, einseitig geritzt mit einer Kerbe von 20 mm Länge und 0,1 mm Tiefe, wurden bei 50°C in eine handelsübliche Nekanil-Lösung, d. h. eine Tensidlösung aus 5 % Lutensol, eingetaucht und mit einem Druck von 3 bar belastet. Gemessen wurde die Zeit in Stunden bis zum Auftreten von Spannungsrissen.resistance against stress cracking, ESCR (Environmental Stress Crack Resistance) with disc-shaped specimens a diameter of 40 mm and a thickness of 2 mm, one-sided carved with a notch of 20 mm length and 0.1 mm depth at 50 ° C in a commercial Nekanil solution d. H. a surfactant solution from 5% Lutensol, immersed and loaded with a pressure of 3 bar. The time was measured in hours until the occurrence of stress cracks.

Zur Bestimmung der Oberflächenrauhigkeit wurden aus dem Polymerisat Rohre hergestellt und deren Oberfläche visuell beurteilt.to Determination of surface roughness Tubes were made from the polymer and their surface visually assessed.

VergleichsbeispielComparative example

Es wurde eine kontinuierliche Polymerisation mit denselben Verfahrensparametern wie in Beispiel 1 durchgeführt, abweichend wurde jedoch die Reaktortemperatur konstant auf 101 °C gehalten.It was a continuous polymerization with the same process parameters as carried out in Example 1, deviating, however, the reactor temperature was kept constant at 101 ° C.

Das erhaltene Polymerisat zeigte die nach den oben beschriebenen Meßmethoden bestimmten, in Tabelle 2 zusammengefaßten Meßwerte: Tabelle 2

Figure 00070001
The polymer obtained showed the measured values determined in accordance with the measurement methods described above and summarized in Table 2: TABLE 2
Figure 00070001

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wurde somit eine Verbreiterung des Polymolekularitätsindex Q um 30 % erreicht, wodurch eine Mehrzahl von Verarbeitungs- und Produkteigenschaften des erhaltenen Polymerisats gleichzeitig verbessert wurden: Dichte, Viskosität, Spannungsrißbildung und Oberflächenrauhigkeit.By the inventive method Thus, a broadening of the polymolecular index Q achieved by 30%, creating a variety of processing and product properties the resulting polymer were simultaneously improved: density, Viscosity, stress cracking and surface roughness.

Claims (8)

Niederdruck-Verfahren zur Herstellung von Polyolefin-(Co-)Polymerisaten mit breiter Molekulargewichtsverteilung und/oder Polydispersität des Comonomergehalts, wonach während der Polymerisationsreaktion innerhalb eines Polymerisationsreaktors mindestens ein Verfahrensparameter zeitlich variiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß für die Temperatur oder die Wasserstoffkonzentration in Kombination mit der Comonomerkonzentration im Reaktor eine periodische Variation vorgegeben wird und daß die Periode der Variation kürzer als die Hälfte der mittleren Reaktorverweilzeit ist.Low-pressure process for the preparation of polyolefin (co) polymers having a broad molecular weight distribution and / or polydispersity of the comonomer content, according to which at least one process parameter is varied during the polymerization reaction within a polymerization reactor, characterized in that the temperature or the hydrogen concentration in combination with the comonomer concentration in the reactor is given a periodic variation and that the period of the variation is shorter than half of the average reactor residence time. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Variation sinusförmig um einen Mittelwert verläuft.Method according to claim 1, characterized in that that the Variation sinusoidal runs around an average. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfahrensparameter Wasserstoffkonzentration und/oder Katalysatordosierung periodisch variiert werden.Method according to claim 2, characterized in that that the Process parameters hydrogen concentration and / or catalyst dosage be varied periodically. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Periode der Variation des (der) Verfahrensparameter(s) kürzer als ein Drittel der mittleren Reaktorverweilzeit ist.Method according to one of claims 1 to 3, characterized that the Period of variation of the process parameter (s) shorter than is one third of the average reactor residence time. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Verfahrensparameter zusätzlich an räumlich unterschiedlichen Stellen desselben Polymerisationsreaktors variiert wird.Method according to one of claims 1 to 4, characterized that at least a process parameter in addition in spatially varies different sites of the same polymerization reactor becomes. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Polymerisationsreaktor ein Schleifenreaktor ist.Method according to one of claims 1 to 5, characterized that at least a polymerization reactor is a loop reactor. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das aus mindestens einem Polymerisationsreaktor austretende Produkt in einem nachgeschalteten Apparat homogenisiert wird.Method according to one of claims 1 to 6, characterized that this product emerging from at least one polymerization reactor is homogenized in a downstream apparatus. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zur Herstellung von Niederdruck-(Co-)Polyolefinen, insbesondere von Niederdruck-(Co-)Polyethylen.Use of the process according to any one of claims 1 to 7 for the preparation of lower pressure (co) polyolefins, in particular low pressure (co) polyethylene.
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