DE3543360A1 - Verfahren zum herstellen von homo- und copolymerisaten des ethylens durch suspensionspolymerisation - Google Patents

Verfahren zum herstellen von homo- und copolymerisaten des ethylens durch suspensionspolymerisation

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Description

Die vorliegende Erfindung liegt im Rahmen eines Verfahrens zum kontinuierlichen Herstellen partikelförmiger Homopolymerisate des Ethylens oder Copolymerisate des Ethylens mit untergeordneten Mengen an C3- bis C12-, insbesondere C3- bis C8-α-Monoolefinen durch katalytische Polymerisation in einem flüssig vorliegenden C4- bis C5-Alkan - worin sich das zu polymerisierende Monomere bzw. Monomerengemisch in gelöster Form, das gebildete partikelförmige Polymerisat in suspendierter Form befinden - als Reaktionsmedium, in Gegenwart eines Antistatikums als Wandbelagverhinderungsmittel ("antifouling agent") sowie - gegebenenfalls - von Wasserstoff als Molekulargewichtsregler bei einer Temperatur von 50 bis 120, insbesondere 80 bis 110°C sowie einem Druck von 10 bis 100, insbesondere 30 bis 40 bar, unter Führen des Reaktionsgemischs (RG) als Kreisstrom, welchem die Ausgangsstoffe zugegeben werden und das gebildete partikelförmige Polymerisat entzogen wird.
Polymerisationsverfahren der betroffenen Gattung, d. h. Verfahren zum Herstellen von Homo- und Copolymerisaten des Ethylens durch Suspensionspolymerisation des bzw. der Monomeren in einem flüssig vorliegenden Alkan, sind in mannigfachen Ausgestaltungen bekannt; hierzu kann im gegebenen Zusammenhang insbesondere auf die in den GB-PS 8 41 263 und 14 35 965 sowie den US-PS 32 42 150 und 40 07 321 beschriebenen Arbeitsweisen, als exemplarischen Beispielen, verwiesen werden.
Ebenso ist es bekannt, bei den Polymerisationsverfahren der betroffenen Gattung in Gegenwart von Antistatika als Wandbelagverhinderungsmittel zu arbeiten, wozu im gegebenen Zusammenhang insbesondere auf die in der GB-PS 15 05 655 sowie in den US-PS 39 19 185, 39 56 252 und 39 95 097 beschriebenen Arbeitsweisen, als exemplarischen Beispielen, verwiesen werden kann.
Die im vorliegenden Rahmen bisher als Wandbelagverhinderungsmittel eingesetzten Antistatika zeigen zwar als solche begrüßenswert positive Wirkungen, lasser aber - was das Ergebnis des Polymerisationsverfahrens als Ganzes angeht - noch den einen oder anderen Wunsch offen. Hierzu gehört insbesondere auch, daß die - in der zur Wandbelagverhinderung erforderlichen Menge - bislang eingesetzten Antistatika es mit sich bringen, daß nur relativ niedere Katalysatorausbeuten (d. h. Gramm Polymerisat pro Gramm Katalysator) bzw. relativ mäßige Raumzeitausbeuten (d. h. Gramm Polymerisat pro Liter Reaktionsraum und Stunde) erreichbar sind.
Hier setzt die Aufgabe an, die zur vorliegenden Erfindung geführt hat: Ein Antistatikum aufzuzeigen, dessen - wirksamer - Einsatz als Wandbelagverhinderungsmittel im gegebenen Rahmen das Polymerisationsgeschehen spürbar weniger negativ beeinflußt als dies bislang hingenommen werden mußte.
Es wurde gefunden, daß diese Aufgabe gelöst werden kann, wenn man im Rahmen des eingangs definierten Verfahrens als Wandbelag verhinderndes Antistatikum einsetzt ein bestimmtes Salzgemisch (SG) aus (I) dem Calciumsalz der Medialansäure und (II) dem Chromsalz der N-Stearylanthranilsäure.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist dementsprechend ein Verfahren zum kontinuierlichen Herstellen partikelförmiger Homopolymerisate des Ethylens oder Copolymerisate des Ethylens mit untergeordneten Mengen an C3- bis C12-, insbesondere C3- bis C8-α-Monoolefinen durch katalytische Polymerisation in einem flüssig vorliegenden C4- bis C5-Alkan, insbesondere i-Butan oder i-Pentan, - worin sich das zu polymerisierende Monomere bzw. Monomerengemisch in gelöster Form, das gebildete partikelförmige Polymerisat in suspendierter Form befinden - als Reaktionsmedium, in Gegenwart eines Antistatikums als Wandbelagverhinderungsmittel ("antifouling agent") sowie - gegebenenfalls von Wasserstoff als Molekulargewichtsregler bei einer Temperatur von 50 bis 120, insbesondere 80 bis 110°C sowie einem Druck von 10 bis 100, insbesondere 30 bis 40 bar, unter Führen des Reaktionsgemischs als Kreisstrom, welchem die Ausgangsstoffe zugegeben werden und das gebildete partikelförmige Polymerisat (PS) entzogen wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß als Wandbelagverhinderungsmittel eingesetzt wird ein Salzgemisch (SG) aus
(I) dem Calciumsalz der Medialansäure mit der Formel und
(II) dem Chromsalz der N-Stearylanthranilsäure mit der Formel mit den Maßgaben, daß entfallen (i) im Salzgemisch (SG) auf 1 Gewichtsteil des Medialansäuresalzes (I) 0,1 bis 2,0, vorzugsweise 0,3 bis 0,7 Gewichtsteile des N-Stearylanthranilsäuresalzes (II) und (ii) auf 1 000 000 Gewichtsteile Polymerisat (PS) 2 bis 50, vorzugsweise 5 bis 10 Gewichtsteile des Salzgemischs (SG).
Zu dem neuen Verfahren ist im einzelnen das Folgende zu sagen:
Es ist seiner Spezies nach ein Verfahren zum kontinuierlichen Herstellen partikelförmiger Homopolymerisate des Ethylens oder Copolymerisate des Ethylens mit untergeordneten Mengen an α-Monoolefinen durch katalytische Polymerisation in einem flüssig vorliegenden Alkan - worin sich das zu polymerisierende Monomere bzw. Monomerengemisch in gelöster Form, das gebildete partikelförmige Polymerisat in suspendierter Form befinden - als Reaktionsmedium, bei erhöhter Temperatur sowie erhöhtem Druck, unter Führen des Reaktionsgemischs als Kreisstrom, welchem die Ausgangsstoffe zugegeben werden und das gebildete partikelförmige Polymerisat entzogen wird; - wobei die katalytische Polymerisation im allgemeinen bewirkt wird durch sog. "Phillips-Katalysatoren", d. h. Katalysatoren, deren Basis meist Chromtrioxid auf einem mineralischen Trägerstoff ist, oder sog. "Ziegler-Katalysatorsysteme", d. h. Systeme, die meist basieren auf einer Kombination aus einer Titan enthaltenden Komponente und einer aluminiumorganischen Komponente.
Insoweit - also seiner Spezies nach - weist das erfindungsgemäße Verfahren keine Besonderheiten auf und kann in einschlägig üblicher Weise durchgeführt werden (vgl. dazu etwa die eingangs zitierten Patentschriften); - womit sich nähere Ausführungen hierzu erübrigen.
Demgegenüber liegt die Eigenart des erfindungsgemäßen Verfahrens darin, daß in Gegenwart eines Antistatikums als Wandbelagverhinderungsmittel gearbeitet wird; - und zwar mit der Besonderheit, daß dieses Antistatikum ein Salzgemisch (SG) ist aus
(I) dem Calciumsalz der Medialansäure mit der Formel und
(II) dem Chromsalz der N-Stearylanthranilsäure mit der Formel mit der Maßgabe, daß im Salzgemisch (SG) auf 1 Gewichtsteil des Medialansäuresalzes (I) 0,1 bis 2,0, vorzugsweise 0,3 bis 0,7 Gewichtsteile des N-Stearylanthranilsäuresalzes (II) entfallen.
Antistatika dieser Zusammensetzung sind als solche bekannt und im Handel erhältlich; - womit sich auch insoweit nähere Ausführungen erübrigen.
Zu erwähnen ist allerdings noch, daß es im erfindungsgemäßen Rahmen sich als zweckmäßig erwiesen hat, das Antistatikum in Form einer Lösung in einem Alkan einzusetzen, z. B. als 0,5- bis 5-gewichtsprozentige Lösung in n-Heptan.
Beispiel 1 Homopolymerisation von Ethylen
Sie erfolgte kontinuierlich in einem, ein Reaktionsvolumen von 4 m3 aufweisenden Schleifenreaktor des Typs wie er in der US-PS 32 42 150 beschrieben ist.
Im einzelnen wurde dabei im kontinuierlich-stationären Betrieb wie folgt gearbeitet:
a) Als Reaktionsmedium wurde iso-Butan eingesetzt.
b) Die Menge an monomerem Ethylen im Reaktionsgemisch wurde konstant auf 10,8 Mol Ethylen pro 100 Mol der im Reaktionsgemisch enthaltenen Gesamtmolmenge von iso-Butan und monomerem Ethylen gehalten.
c) Die Menge an Polymerisat im Reaktionsgemisch wurde konstant auf 33 Gramm Oolymerisat pro 100 Gramm Reaktionsgemisch gehalten.
d) Es wurde bei einer Temperatur von 108°C homopolymerisiert, entsprechend einem Gesamtdruck des Reaktionsgemisches von etwa 40 bar.
e) Es wurden eingesetzt 44,1 g/h eines handelsüblichen Phillips-Katalysators, der aus Siliciumdioxid mit darauf aufgebrachten aktiviertem Chromtrioxid (Gewichtsverhältnis 100 : 1,9) bestand.
f) Es wurden - als Antistatikum - eingesetzt (in Form einer 1-gewichtsprozentigen Lösung in n-Heptan) 4,5 g/h eines Salzgemisches (SG) aus (I) 1 Gewichtsteil des Calciumsalzes der Medialansäure und (II) 0,5 Gewichtsteilen des Chromsalzes der N-Stearylanthranilsäure.
Auf diese Weise wurden 750 kg/h eines partikelförmigen Ethylen-Homopolymerisats (PS) erhalten, entsprechend 1 000 000 Gewichtsteilen Polymerisat (PS) auf 6 Gewichtsteile des Salzgemisches (SG) sowie einer Katalysatorausbeute von 17 000 g/g und einer Raumzeitausbeute von 187,5 g/l.h.
Auch bei vielwöchigem Betrieb bildeten sich keine Wandbeläge.
Beispiel 2 Copolymerisation von Ethylen und Buten-(1)
Die Ethylen-Buten-(1)-Copolymerisation erfolgte kontinuierlich in dem in Beispiel 1 bezeichneten Schleifenreaktor.
Im Einzelnen wurde dabei im kontinuierlich-stationären Betrieb wie folgt gearbeitet:
a) Als Reaktionsmedium wurde iso-Butan eingesetzt.
b) Die Menge an monomeren Ethylen im Reaktionsgemisch wurde konstant auf 10 Mol Ethylen pro 100 Mol der im Reaktionsgemisch enthaltenen Gesamtmenge von iso-Butan, monomeren Ethylen, monomerem Buten-(1) und Wasserstoff gehalten.
c) Die Menge an monomeren Buten-(1) im Reaktionsgemisch wurde konstant auf 4,5 Mol Buten-(1) pro 100 Mol der im Reaktionsgemisch enthaltenen Gesamtmolmenge von iso-Butan, monomeren Ethylen, monomeren Buten-(1) und Wasserstoff gehalten.
d) Die Menge an Wasserstoff im Reaktionsgemisch wurde konstant auf 1,3 Mol Wasserstoff pro 100 Mol der im Reaktionsgemisch enthaltenen Gesamtmolmenge von iso-Butan, monomerem Ethylen, monomerem Buten-(1) und Wasserstoff gehalten.
e) Die Menge an Polymerisat im Reaktionsgemisch wurde konstant auf 47 Gramm Polymerisat pro 100 Gramm Reaktionsgemisch gehalten.
f) Es wurde bei einer Temperatur von 100°C copolymerisiert,entsprechend einem Gesamtdruck des Reaktionsgemisches von etwa 40 bar.
g) Es wurde eingesetzt ein Ziegler-Katalysatorsystem aus (1) 94,7 g/h einer Titan enthaltenen Komponente, wie sie in Beispiel 1 der GB-PS 16 01 418 beschrieben ist, sowie (2) 20,8 g/h Aluminiumtriethyl.
h) Es wurden - als Antistatikum - eingesetzt (in Form einer 1,4-gewichtsprozentigen Lösung in n-Heptan) 4,5 g/h eines Salzgemisches (SG) aus (I) 1 Gewichtsteil des Calciumsalzes der Medialansäure und (II) 0,5 Gewichtsteilen des Chromsalzes der N-Stearylanthranilsäure.
Auf diese Weise wurden 900 kg/h eines partikelförmigen Ethylen-Buten-(1)- -Copolymerisats (PS) erhalten, entsprechend 1 000 000 Gewichtsteilen Polymerisat (PS) auf 5 Gewichtsteile des Salzgemisches (SG) sowie einer Katalysatorausbeute (bezogen auf die Titan enthaltende Komponente) von 9-500 g/g und einer Raumzeitausbeute von 225 g/l.h.
Auch hier bildeten sich bei vielwöchigem Betrieb keine Wandbeläge.

Claims (1)

1. Verfahren zum kontinuierlichen Herstellen partikelförmiger Homopolymerisate des Ethylens oder Copolymerisate des Ethylens mit untergeordneten Mengen an C3- bis C12-α-Monoolefinen durch katalytische Polymerisation in einem flüssig vorliegenden C4- bis C5-Alkan, - worin sich das zu polymerisierende Monomere bzw. Monomerengemisch in gelöster Form, das gebildete partikelförmige Polymerisat in suspendierter Form befinden - als Reaktionsmedium, in Gegenwart eines Antistatikums als Wandbelagverhinderungsmittel sowie - gegebenenfalls von Wasserstoff als Molekulargewichtsregler bei einer Temperatur von 50 bis 120°C sowie einem Druck von 10 bis 100 bar, unter Führen des Reaktionsgemischs als Kreisstrom, welchem die Ausgangsstoffe zugegeben werden und das gebildete partikelförmige Polymerisat (PS) entzogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Wandbelagverhinderungsmittel eingesetzt wird ein Salzgemisch (SG) aus
(I) dem Calciumsalz der Medialansäure mit der Formel und
(II) dem Chromsalz der N-Stearylanthranilsäure mit der Formel mit den Maßgaben, daß entfallen (i) im Salzgemisch (SG) auf 1 Gewichtsteil des Medialansäuresalzes (I) 0,1 bis 2,0 Gewichtsteile des N- Stearylanthranilsäuresalzes (II) und (ii) auf 1 000 000 Gewichtsteile Polymerisat (PS) 2 bis 50 Gewichtsteile des Salzgemischs (SG).
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