DE60118813T2

DE60118813T2 - Verfahren zur Herstellung einer Zusammensetzung von Olefinpolymeren

Info

Publication number: DE60118813T2
Application number: DE60118813T
Authority: DE
Inventors: Daniel Marissal; Brent Walworth
Original assignee: Innovene Manufacturing Belgium NV
Current assignee: Ineos Manufacturing Belgium NV
Priority date: 2000-01-18
Filing date: 2001-01-11
Publication date: 2006-08-31
Anticipated expiration: 2021-01-12
Also published as: DE60118813D1; US6586537B2; DE60118812T2; EP1118626B1; EP1118626A1; JP4624569B2; JP2001220402A; JP2001200004A; DK1118626T3; JP4624570B2; EP1118625A1; US6596823B2; DE60118812D1; PT1118626E; BE1013235A4; US20010018499A1; DK1118625T3; ATE323728T1; EP1118625B1; PT1118625E

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Zusammensetzung von Olefinpolymeren in wenigstens zwei in Reihe verbundenen Reaktoren.
Die Verwendung von wenigstens zwei in Reihe angeordneten Reaktoren zur Herstellung einer Zusammensetzung von Olefinpolymeren ist aus dem Stand der Technik bekannt. Die Verwendung von Reaktoren in Reihe ermöglicht es insbesondere, die Polymerisationsbedingungen in jedem Reaktor festzulegen und so eine Zusammensetzung zu erhalten, die ein inniges Gemisch von Polymeren mit unterschiedlichen Merkmalen umfasst, beispielsweise bezüglich der Molekülmasse und/oder dem Gehalt an Comonomeren. Um diese Merkmale anpassen zu können, ist es wünschenswert, das Polymerisationsmedium in jedem Reaktor unabhängig kontrollieren zu können und aus dem Polymerisationsmedium, das aus dem ersten Reaktor abgezogen wird, die im nachfolgenden Polymerisationsreaktor nicht wünschenswerten Verbindungen zu entfernen.
Es wurden bereits mehrere Verfahren zur Behandlung des aus dem ersten Reaktor hervorgegangenen Polymerisationsmediums beschrieben. In der Patentanmeldung EP-A-0897934 ist ein Verfahren zur Herstellung einer Polymerzusammensetzung beschrieben, bei dem der Hauptteil an Wasserstoff, der in der aus dem ersten Reaktor abgezogenen Suspension vorhanden ist, entfernt wird, indem man die Suspension druckentspannt bevor sie in den zweiten Reaktor eingeleitet wird. Das Patent 5,639,834 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung einer Polymerzusammensetzung, bei dem die im ersten Reaktor gebildete, comonomerreiche Suspension aus diesem Reaktor mittels an den Reaktor montierten Dekantierstutzen entnommen wird, die konzentrierte Suspension dann in den zweiten Reaktor eingeleitet wird, in dem die Menge an Comonomer vermindert ist. Dieses Verfahren weist jedoch dadurch Nachteile auf, dass das diskontinuierliche Entleeren des Reaktors unter dem Aspekt der Sicherheit und der Zuverlässigkeit heikel ist. Es ist nämlich bekannt, dass sich die Ventile, die die Dekantierstutzen abdichten, im Lauf der Zeit leicht festsetzen. Das Patent US 4,692,501 beschreibt ein Verfahren, bei dem die im ersten Reaktor gebildete Suspension durch einen Flüssigkeitsgegenstrom in einer Austauschzone gewaschen wird, bevor sie in den zweiten Reaktor eingeleitet wird. Dieses Verfahren weist den Nachteil auf, mit großer Vorsicht ausgeführt werden zu müssen, um das Mischen der abgezogenen Suspension und der in der Austauschzone zugesetzten Flüssigkeit zu vermeiden.
Die vorliegende Erfindung zielt darauf, ein Verfahren zu liefern, das die zuvor angeführten Nachteile nicht aufweist.
Die Erfindung betrifft folglich ein Verfahren zur Herstellung einer Zusammensetzung von Olefinpolymeren in wenigstens zwei in Reihe verbundenen Polymerisationsreaktoren, gemäß dem:

(a) in einem ersten Polymerisationsreaktor wenigstens ein Olefin kontinuierlich in Gegenwart eines Verdünnungsmittels (D) und eines Katalysators polymerisiert wird, um eine Suspension (S) herzustellen, die besagtes Verdünnungsmittel (D) und Teilchen eines Olefinpolymers (A) umfasst
(b) ein Teil der Suspension (S) aus dem Reaktor entnommen wird,
(c) die entnommene Suspension in einen Hydrocyclon eingeleitet wird, in dem einerseits ein Strom (F), der Verdünnungsmittel (D) umfasst, und andererseits eine Suspension (SC), die an Polymerteilchen (A) konzentriert ist, gebildet und getrennt werden,
(d) der Strom (F) aus dem Hydrocyclon entnommen wird und wenigstens teilweise in den ersten Polymerisationsreaktor zurückgeführt wird,
(e) die konzentrierte Suspension (SC) aus dem Hydrocyclon entnommen wird und in einen nachfolgenden Polymerisationsreaktor eingeführt wird, in dem wenigstens ein Olefin polymerisiert wird, um ein Olefinpolymer (B) zu bilden und eine Suspension (S') herzustellen, die das Verdünnungsmittel (D) und Teilchen einer Zusammensetzung von Olefinpolymeren, die das Polymer (A) und das Polymer (B) umfasst, enthält,
(f) die Suspension (S') aus dem nachfolgenden Polymerisationsreaktor entnommen wird und die Teilchen der Zusammensetzung von Olefinpolymeren aus der Suspension (S') abgetrennt werden.

Mit Olefinpolymere sollen in der vorliegenden Erfindung sowohl die Homopolymere eines Olefins als auch die Copolymere eines Olefins mit einem oder mehreren weiteren Olefinen oder anderen, mit dem Olefin copolymerisierbaren Monomeren bezeichnet werden.
Das im Polymerisationsschritt (a) des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzte Olefin ist allgemein unter den Olefinen mit 2 bis 12 Kohlenstoffatomen und ihren Gemischen ausgewählt. Das Olefin ist vorzugsweise unter den 1-Olefinen mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen, spezieller unter Ethylen, Propylen, 1-Buten, 1-Methylpenten, 1-Hexen, 1-Octen und ihren Gemischen ausgewählt. Es versteht sich, dass im Schritt (a) mehrere Olefine zusammen eingesetzt werden können oder dass andere, mit den Olefinen copolymerisierbare Monomere eingesetzt werden können, um Olefincopolymere zu erhalten. Unter den anderen, mit den Olefinen copolymerisierbaren Monomeren kann man insbesondere die konjugierten oder nicht konjugierten Diolefine anführen.
Das bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzte Verdünnungsmittel (D) kann jedes Verdünnungsmittel sein, das unter den Polymerisationsbedingungen flüssig ist und in dem der Hauptteil an gebildetem Polymer unter den Polymerisationsbedingungen unlöslich ist. Geeignete Verdünnungsmittel sind die Kohlenwasserstoffe. Die aromatischen und cyclischen aliphatischen Kohlenwasserstoffe mit 5 bis 12 Kohlenstoffatomen, wie Toluen und Cyclohexan, eignen sich gut. Bevorzugte Verdünnungsmittel sind die acyclischen aliphatischen Kohlenwasserstoffe mit 3 bis 8 Kohlenstoffatomen, wie Pentan und Hexan. Besonders bevorzugt sind Propan und Isobutan.
Gemäß einem speziellen Fall kann das Verdünnungsmittel das unter seinem Sättigungsdruck in flüssigem Zustand gehaltene Olefin selbst sein.
Gemäß einem weiteren speziellen Fall kann das Verdünnungsmittel unter seinem superkritischen Zustand gehalten werden.
Die im Schritt (a) des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgeführte Polymerisation erfolgt in Gegenwart eines Katalysators. Jeder Katalysator, der die Polymerisation von Olefinen ermöglicht, kann verwendet werden. Als Beispiele für solche Katalysatoren kann man die Katalysatoren vom Zieglertyp, die Katalysatoren auf der Basis von Vanadium oder Chrom, die Metallocenkatalysatoren und die auf der Basis von Übergangsmetallen der Gruppen 8 bis 12 des Periodensystems der Elemente anführen. Diese Katalysatoren können auf einem anorganischen oder polymeren Träger gebunden sein.
Es versteht sich, dass im Polymerisationsschritt (a) außer dem(den) Olefin(en) und dem Verdünnungsmittel weitere Verbindungen vorhanden sein können, insbesondere Cokatalysatoren und Mittel zur Regulierung der Molekülmasse, wie Wasserstoff.
Die im Schritt (a) des Verfahrens ausgeführte Polymerisation kann unter sehr unterschiedlichen Temperatur- und Druckbedingungen erfolgen. Allgemein erfolgt die Polymerisation bei einer Temperatur von 20 bis 150°C, vorzugsweise 25 bis 130°C. Üblicherweise erfolgt die Polymerisation bei einem Druck von 10⁵ bis 100·10⁵ Pa, vorzugsweise 10·10⁵ bis 55·10⁵ Pa.
Gemäß einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die im Schritt (a) ausgeführte Polymerisation in mehreren in Reihe verbundenen Polymerisationsreaktoren. In diesem Fall wird die aus dem letzten Polymerisationsreaktor dieser Reihe entnommene Suspension (S) in den Schritt (b) eingeleitet. Die aus jedem, diesem letzten Polymerisationsreaktor vorhergehenden Reaktor hervorgegangenen Suspensionen können entnommen und in den folgenden Reaktor auf jede bekannte Art überführt werden. Dazu kann es vorteilhaft sein, auch Hydrocyclone zu verwenden. In dem Fall, wo der Schritt (a) in mehreren Reaktoren in Reihe erfolgt, kann der Strom (F) in den letzten Polymerisationsreaktor zurückgeführt werden. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform wird der Strom (F) in einen dem letzten Reaktor vorhergehenden Polymerisationsreaktor zurückgeführt.
Im Schritt (b) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Teil der im Reaktor im Schritt (a) gebildeten Suspension aus diesem Reaktor entnommen. Die aus dem Reaktor entnommene Menge Suspension kann in weiten Dimensionen variieren.
Allgemein wird die aus dem Reaktor entnommene Menge an Suspension so eingestellt, dass sie der Polymerproduktion entspricht.
Außer dem Verdünnungsmittel und den Teilchen von Olefinpolymer (A) kann die aus dem Reaktor entnommene Suspension weitere Verbindungen enthalten, die im Polymerisationsreaktor vorhanden sind oder gebildet werden. Allgemein umfasst die Suspension eine Menge nicht polymerisiertes Olefin.
Im Schritt (b) wird die Suspension vorzugsweise kontinuierlich aus dem Polymerisationsreaktor entnommen.
Im Schritt (c) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die im Schritt (b) aus dem Reaktor entnommene Suspension in einen Hydrocyclon eingeleitet, in dem einerseits eine Suspension (SC), die an Polymerteilchen (A) konzentriert ist, und andererseits ein Strom (F), der Verdünnungsmittel (D) umfasst, gebildet und getrennt werden.
Für die vorliegende Erfindung soll mit Hydrocyclon jede Apparatur bezeichnet werden, die es unter der Wirkung einer Zentrifugalkraft ermöglicht, aus einer Suspension fester Teilchen einerseits einen an festen Teilchen abgereicherten flüssigen Strom und andererseits einen an festen Teilchen konzentrierten Strom abzutrennen. Solche Apparaturen sind gut bekannt, sie sind insbesondere in Perry's Chemical Engineers' Handbook, McGraw-Hill 7. Auflage, 1997, Seiten 19–24 bis 19–28 beschrieben. Es versteht sich, dass bei dem erfindungsgemäßen Verfahren mehrere Hydrocyclone in Reihe montiert werden können.
Die Werte von Druck und Temperatur im Hydrocyclon werden im Allgemeinen so eingestellt, dass der Hauptteil des vorhandenen Verdünnungsmittels in flüssiger Form bleibt. Vorzugsweise liegen der Druck und die Temperatur in der Größenordnung von denjenigen, die im Polymerisationsreaktor herrschen.
Gemäß einer speziellen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die im Schritt (b) entnommene Suspension im Schritt (c) mit einer Flüssigkeit (L) verdünnt bevor sie in den Hydrocyclon eingeführt wird. In der vorliegenden Erfindung soll mit Flüssigkeit (L) jede Verbindung bezeichnet werden, die unter den im Polymerisationsreaktor verwendeten Druck- und Temperaturbedingungen flüssig ist und in der der Hauptteil an gebildetem Olefinpolymer (A) unter diesen Polymerisationsbedingungen unlöslich ist. Vorteilhafterweise besteht die Flüssigkeit (L) im Wesentlichen aus Verdünnungsmittel (D). In diesem Fall kann das als Flüssigkeit (L) zugesetzte Verdünnungsmittel frisches Verdünnungsmittel, das noch nie zur Polymerisation gedient hat, oder wiedergewonnenes und gereinigtes Verdünnungsmittel sein. Mit wiedergewonnenem und gereinigtem Verdünnungsmittel soll Verdünnungsmittel bezeichnet werden, das bereits zur Polymerisation gedient hat, das aber gereinigt wird, um daraus den Hauptteil der bei der Polymerisation vorhandenen oder gebildeten Verbindungen, wie die Polymerteilchen und das Olefin, abzutrennen, damit es eine ausreichende Reinheit, um bei dem Verfahren wiederverwendet zu werden, aufweist.
Die Menge an als Flüssigkeit (L) zugesetztem Verdünnungsmittel bei dieser ersten Ausführungsform des Verfahrens kann in weiten Dimensionen variieren.
Allgemein beträgt die Menge an der Suspension zugesetztem Verdünnungsmittel wenigstens 0,1 l, vorzugsweise wenigstens 0,5 l pro kg Polymerteilchen (A), die in der aus dem Reaktor entnommenen Suspension (S) vorhanden sind. Die zugesetzte Menge an Verdünnungsmittel übersteigt im Allgemeinen nicht 5 l, vorzugsweise nicht 3 l pro kg Polymerteilchen (A), die in der aus dem Reaktor entnommenen Suspension (S) vorhanden sind.
Diese Ausführungsform des Verfahrens weist den Vorteil auf, die Menge an im ersten Reaktor vorhandenen oder gebildeten Verbindungen, die in den nachfolgenden Polymerisationsreaktor eingeleitet wird, noch mehr zu vermindern.
Die im Schritt (c) des erfindungsgemäßen Verfahrens gebildete konzentrierte Suspension (SC) umfasst außer den Bestandteilen der aus dem Polymerisationsreaktor entnommenen Suspension gegebenenfalls die Flüssigkeit (L).
Im Schritt (d) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Strom (F) aus dem Hydrocyclon entnommen und wenigstens teilweise in den Polymerisationsreaktor zurückgeführt.
Allgemein wird der gesamte Strom (F) in den Reaktor zurückgeführt. Gemäß einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens kann ein Teil des Stroms (F) verwendet werden, um die im Schritt (b) des Verfahrens entnommene Suspension (S) zu verdünnen. In diesem Fall wird der Rest des Stroms (F) in den Reaktor zurückgeführt. Der Strom (F) kann außer dem Verdünnungsmittel und gegebenenfalls der Flüssigkeit (L) weitere, im Polymerisationsreaktor vorhandene oder gebildete Verbindungen umfassen. Allgemein umfasst der Strom (F) im Reaktor vorhandene oder gebildete Verbindungen, die in dem Verdünnungsmittel löslich sind. Der Strom (F) umfasst meistens Olefin. Der Strom (F) kann auch im Reaktor vorhandene oder gebildete Verbindungen umfassen, die in dem Verdünnungsmittel nicht löslich sind, wie beispielsweise feine Polymerteilchen.
Im Schritt (e) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die konzentrierte Suspension (SC) aus dem Hydrocyclon entnommen und in einen nachfolgenden Polymerisationsreaktor eingeleitet, in dem wenigstens ein Olefin polymerisiert wird, um ein Olefinpolymer (B) zu bilden.
Gemäß einer speziellen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die aus dem Hydrocyclon entnommene konzentrierte Suspension (SC) im Schritt (e) zuerst entspannt, bevor sie in den nachfolgenden Polymerisationsreaktor eingeführt wird. Diese Ausführungsform des Verfahrens ist besonders vorteilhaft, wenn die konzentrierte Suspension (SC) Wasserstoff umfasst.
Während des Entspannens wird wenigstens ein Teil des in der konzentrierten Suspension vorhandenen Wasserstoffs entfernt. Es versteht sich, dass andere Bestandteile der konzentrierten Suspension (SC), wie das(die) Olefin(e), während des Entspannens ebenfalls teilweise entfernt werden können. Allgemein wird auch ein Teil des Verdünnungsmittels verdampft.
Das Entspannen wird vorteilhafterweise bei einer Temperatur ausgeführt, die niedriger oder gleich der Polymerisationstemperatur im ersten Reaktor ist. Die Temperatur, bei der das Entspannen ausgeführt wird, ist üblicherweise höher als 20°C, sie beträgt vorzugsweise wenigstens 40°C. Der Druck, bei dem das Entspannen ausgeführt wird, ist niedriger als der Druck im ersten Reaktor. Der Druck beim Entspannen ist vorzugsweise niedriger als 15·10⁵ Pa. Der Druck beim Entspannen beträgt üblicherweise wenigstens 1·10⁵ Pa.
Diese Ausführungsform des Verfahrens weist den Vorteil auf, dass die Menge an Wasserstoff, die in den nachfolgenden Polymerisationsreaktor über die konzentrierte Suspension (SC) eingeführt wird, gering, ja sogar null ist. Auf diese Weise ist es möglich, die Menge an Wasserstoff im nachfolgenden Polymerisationsreaktor und folglich die Molekülmasse des Polymers (B) genauer zu kontrollieren.
Das im Polymerisationsschritt (e) des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzte Olefin ist allgemein ausgewählt unter den Olefinen mit 2 bis 12 Kohlenstoffatomen und ihren Gemischen. Das Olefin ist vorzugsweise ausgewählt unter den 1-Olefinen mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen, spezieller unter Ethylen, Propylen, 1-Buten, 1-Methylpenten, 1-Hexen, 1-Octen und ihren Gemischen. Es versteht sich, dass im Schritt (e) mehrere Olefine zusammen eingesetzt werden können oder dass andere, mit den Olefinen copolymerisierbare Monomere eingesetzt werden können, um Olefincopolymere zu erhalten. Unter den anderen, mit den Olefinen copolymerisierbaren Monomeren kann man insbesondere die konjugierten oder nicht konjugierten Diolefine anführen.
Die im Schritt (e) des Verfahrens ausgeführte Polymerisation kann unter sehr unterschiedlichen Temperatur- und Druckbedingungen erfolgen. Allgemein erfolgt die Polymerisation bei einer Temperatur von 20 bis 150°C, vorzugsweise 25 bis 130°C. Üblicherweise erfolgt die Polymerisation bei einem Druck von 10⁵ bis 100·10⁵ Pa, vorzugsweise 10·10⁵ bis 55·10⁵ Pa.
Es kann vorteilhaft sein, in den nachfolgenden Polymerisationsreaktor eine zusätzliche Menge Verdünnungsmittel (D), wie oben definiert, hinzuzusetzen.
Gemäß einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird diese Menge Verdünnungsmittel der konzentrierten Suspension vor ihrem Eintritt in den nachfolgenden Polymerisationsreaktor zugesetzt. Vorteilhafterweise wird diese Menge Verdünnungsmittel der konzentrierten Suspension während des Entspannens zugesetzt.
Es versteht sich, dass im Polymerisationsschritt (e) außer dem(den) Olefin(en) und dem Verdünnungsmittel weitere Verbindungen vorhanden sein können, insbesondere Cokatalysatoren und Mittel zur Regulierung der Molekülmasse, wie Wasserstoff.
Gemäß einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die im Schritt (e) ausgeführte Polymerisation in mehreren in Reihe verbundenen Polymerisationsreaktoren.
Am Ende des Schritts (e) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Suspension (S') erhalten, die Verdünnungsmittel (D) und Teilchen einer Zusammensetzung von Olefinpolymeren, die das Polymer (A) und das Polymer (B) umfasst, enthält. Da das Polymer (B) in Gegenwart des Polymers (A) hergestellt wurde, kann die Zusammensetzung von Olefinpolymeren als ein inniges und homogenes Gemisch der beiden Polymere in jedem Teilchen charakterisiert werden.
Die jeweiligen, in den Schritten (a) und (e) des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Mengen an Olefinpolymeren können in weiten Dimensionen variieren. Allgemein liegt die im Schritt (a) des Verfahrens hergestellte Menge an Olefinpolymer (A) zwischen 20 und 80 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 30 und 70 Gew.-% der Gesamtmenge an bei dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Olefinpolymeren. Allgemein liegt die im Schritt (e) des Verfahrens hergestellte Menge an Olefinpolymer (B) zwischen 20 und 80 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 30 und 70 Gew.-% der Gesamtmenge an bei dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Olefinpolymeren.
Im Schritt (f) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Suspension (S') aus dem Reaktor entnommen und die Teilchen der Zusammensetzung von Olefinpolymeren werden aus der Suspension (S') abgetrennt. Das Entnehmen der Suspension (S') aus dem Reaktor kann durch jedes bekannte Mittel erfolgen, insbesondere unter Verwendung eines Hydrocyclons.
Das Abtrennen der Teilchen der Zusammensetzung von Olefinpolymeren kann durch jedes bekannte Verfahren erfolgen. Die Polymerteilchen werden im Allgemeinen vom Hauptteil des Verdünnungsmittels abgetrennt, indem man die aus dem Schritt (e) des erfindungsgemäßen Verfahrens hervorgegangene Suspension (S') einer Behandlung unter Druck- und Temperaturbedingungen unterzieht, die wenigstens einen Teil des Verdünnungsmittels verdampfen können. Die Polymerteilchen, die nur noch eine geringe Menge restliches Verdünnungsmittel enthalten, können anschließend durch jedes bekannte Mittel, beispielsweise durch Erhitzen in einem Trockner, getrocknet werden.
Gemäß einer ersten Variante des Schritts (f) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Suspension (S') auf einen Druck unterhalb 5·10⁵ Pa entspannt. Das verdampfte Verdünnungsmittel kann anschließend durch Kompression für seine Wiederverwendung im erfindungsgemäßen Verfahren wieder kondensiert werden. Vor seiner Wiederverwendung wird das Verdünnungsmittel üblicherweise gereinigt, um den Hauptteil an Olefin und gegebenenfalls die anderen vorhandenen Verbindungen zu entfernen. Nach Reinigung kann das Verdünnungsmittel in den Schritten (a), (c) und/oder (e) des erfindungsgemäßen Verfahrens wiederverwendet werden.
Gemäß einer zweiten Variante des Schritts (f) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Suspension (S') unter Temperatur- und Druckbedingungen entspannt, die das Verdampfen des Hauptteils des Verdünnungsmittels gewährleisten, die aber so sind, dass das spätere Abkühlen des verdampften Verdünnungsmittels auf eine Temperatur unterhalb oder gleich 60°C sein Wiederkondensieren ermöglicht, ohne dass man es komprimieren muss. Die Temperatur, bei der das Entspannen ausgeführt wird, liegt im Allgemeinen zwischen 50 und 90°C. Um die Temperatur, bei der das Entspannen ausgeführt wird, zu regeln, kann es vorteilhaft sein, die aus dem Reaktor entnommene Suspension (S') mittels einer Heizung online zu erhitzen. Der Druck, bei dem das Entspannen ausgeführt wird, liegt im Allgemeinen zwischen 5·10⁵ und 20·10⁵ Pa. Diese Variante des Verfahrens weist den Vorteil auf, dass das so von den Polymerteilchen abgetrennte Verdünnungsmittel durch einfaches Abkühlen ohne Kompressionsschritt wieder kondensiert und im Schritt (a), (c) und/oder (e) des erfindungsgemäßen Verfahrens wiederverwendet werden kann. Diese zweite Variante des Schritts (f) des Verfahrens ist sehr vorteilhaft, wenn man ein Verdünnungsmittel verwendet, das eine Siedetemperatur unter Atmosphärendruck aufweist, die niedriger als etwa 25°C ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist den Vorteil auf dass es ermöglicht, das Polymerisationsmedium unabhängig in jedem Reaktor einer Reihe von Reaktoren, die in Reihe angeordnet sind, besser zu kontrollieren. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht auf eine einfache und wirksame Weise, aus dem aus dem ersten Reaktor abgezogenen Polymerisationsmedium einen Teil der im nachfolgenden Reaktor nicht wünschenswerten Verbindungen zu entfernen. Zudem ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren, die Mengen der Verbindungen, die aus dem Polymerisationsmedium zu entfernen sind, bevor es in den nachfolgenden Polymerisationsreaktor eingeführt werden kann, beträchtlich zu verringern. Auf diese Weise wird die Menge dieser zu behandelnden Verbindungen stark reduziert.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist außerdem den Vorteil auf dass es ermöglicht, Polymere mit einer engeren Verteilung der Größe ihrer Partikel sowie einer gesteigerten Homogenität ihrer rheologischen Eigenschaften zu erhalten.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist zum Erhalt einer Zusammensetzung von Olefinpolymeren und spezieller von Ethylenpolymeren anwendbar. Das Verfahren eignet sich gut zum Erhalt einer Zusammensetzung von Ethylenpolymeren, die ein Polymer (A) und ein Polymer (B) mit einem unterschiedlichen Comonomergehalt und einer unterschiedlichen Molekülmasse umfassen. Das Verfahren ist besonders gut für den Erhalt einer Zusammensetzung geeignet, die als Polymer (A) ein Ethylenhomopolymer und als Polymer (B) ein Ethylencopolymer mit 0,4 bis 10 Gew.-% Buten und/oder Hexen umfasst. Das Verfahren eignet sich auch gut für den Erhalt einer Zusammensetzung, die als Polymer (A) ein Ethylencopolymer mit 0,4 bis 10 Gew.-% Buten und/oder Hexen und als Polymer (B) ein Ethylenpolymer mit weniger als 0,4 Gew.-% Buten und/oder Hexen umfasst.
Als Polymerisationsreaktor kann man jeden Reaktor verwenden, der kontinuierlich arbeitet wie Reaktoren vom Typ Rührkessel oder Reaktoren vom Schlaufentyp. Gute Ergebnisse wurden mit Schlaufenreaktoren erzielt.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann der Strom (F) aus dem Hydrocyclon entnommen und in den Reaktor zurückgeführt werden, indem man einen Druckunterschied, der im Polymerisationsreaktor herrscht, nutzt. Spezieller kann die Suspension (S), wenn der Polymerisationsreaktor ein Reaktor vom Schlaufentyp ist, aus dem Reaktor entnommen werden und der Strom (F) kann in den Reaktor zurückgeführt werden, indem man den Druckunterschied, der hinter und vor dem Rührsystem des Schlaufenreaktors herrscht, nutzt. Es ist jedoch bevorzugt, den Strom (F) aus dem Hydrocyclon zu entnehmen, indem man mittels einer Umwälzpumpe einen Druckunterschied vor und hinter dem Hydrocyclon erzeugt. Die Pumpe ist vorzugsweise an den Kreislauf zum Zurückführen des Stroms (F) in den Reaktor montiert.
Die 1 bis 3 zeigen schematisch eine für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendbare Vorrichtung. In den Schemata der 1 bis 3 wird ein Teil der Polymerteilchen und Verdünnungsmittel umfassenden Suspension, die im Polymerisationsreaktor 1 gebildet wird, durch das Rohr 2 entnommen und in den Hydrocyclon 3 eingeleitet, in dem einerseits eine an Polymerteilchen konzentrierte Suspension, die aus dem Hydrocyclon 3 über das an das Rohr 6 montierte Ventil 7 entnommen wird, und andererseits ein an Verdünnungsmittel angereicherter Strom (F) gebildet werden. Dieser an Verdünnungsmittel angereicherte Strom (F) wird aus dem Hydrocyclon 3 über das Rohr 4 entnommen und in den Polymerisationsreaktor 1 zurückgeführt.
Das Öffnen des an das Rohr 4 montierten Regulierungsventils 5 ermöglicht es, den Verdickungsgrad der konzentrierten Suspension zu beeinflussen. Das Regulieren der in den Reaktor zurückgeführten Menge des Stroms (F) ermöglicht das Regeln der Konzentration an Polymerteilchen, die im Polymerisationsreaktor vorhanden sind. Es ist folglich möglich, bei relativ geringen Polymerkonzentrationen im Polymerisationsreaktor zu arbeiten und gleichzeitig eine hohe Konzentration an Polymer am Ende des Verfahrens aufrecht zu erhalten.
Im Schema der 1 wird die aus dem Polymerisationsreaktor 1 entnommene Suspension über die Leitung 10 mittels zurückgeführtem Verdünnungsmittel verdünnt, bevor sie in den Hydrocyclon 3 eingeleitet wird. Die aus dem Hydrocyclon 3 über das Rohr 6 entnommene konzentrierte Suspension wird in den Polymerisationsreaktor 8 eingeleitet. Die aus dem Reaktor 8 über das Rohr 9 entnommene Suspension, die in den Reaktoren 1 und 8 gebildete Polymerteilchen und Verdünnungsmittel umfasst, wird in einen Behälter 11, der unter einem niedrigeren Druck als derjenige, der im Reaktor 8 herrscht, (im Allgemeinen unter 5·10⁵ Pa) gehalten wird, eingeleitet, um dort den Hauptteil des Verdünnungsmittels zu verdampfen. Das verdampfte Verdünnungsmittel wird dann durch die Leitung 12 zu einem Kompressor 13 geleitet, um es durch Kompression zu kondensieren. Das so kondensierte Verdünnungsmittel wird dann in die Destillationskolonnen 14 und 15 eingeleitet, um es zu reinigen. Das stark an Monomer abgereicherte Verdünnungsmittel wird dann als Verdünnungsmittel im Polymerisationsreaktor 8 und für das Verdünnen der aus dem Reaktor 1 entnommenen Suspension wiederverwendet (über die Rohre 17 und 10). Das gegebenenfalls noch eine Menge schweres Monomer umfassende Verdünnungsmittel wird dann als Verdünnungsmittel im Polymerisationsreaktor 1 wiederverwendet. Die Teilchen der Polymerzusammensetzung werden über das Rohr 16 entnommen.
Im Schema der 2 wird die aus dem Polymerisationsreaktor 1 entnommene Suspension in den Hydrocyclon 3 eingeleitet. Die über das Rohr 6 aus dem Hydrocyclon 3 entnommene konzentrierte Suspension wird in eine Entspannungskammer 18, die unter einem niedrigeren Druck als demjenigen, der im Hydrocyclon herrscht, (im Allgemeinen in der Größenordnung von 1·10⁵ bis 15·10⁵ Pa) gehalten wird, eingeleitet. Die konzentrierte Suspension wird in der Entspannungskammer 18 mit Verdünnungsmittel, das über die Leitung 21 zurückgeführt wird, verdünnt.
Die Suspension wird dann aus der Entspannungskammer 18 über das Rohr 19 mittels einer Pumpe 20 entnommen und in den Polymerisationsreaktor 8 eingeführt. Die aus dem Reaktor 8 über das Rohr 9 entnommene Suspension, die in den Reaktoren 1 und 8 gebildete Teilchen der Polymerzusammensetzung und Verdünnungsmittel umfasst, wird in einen Behälter 23 eingeleitet, der unter einem niedrigeren Druck als demjenigen, der im Reaktor 8 herrscht, (im Allgemeinen in der Größenordnung von 5·10⁵ bis 15·10⁵ Pa) gehalten wird, um dort den Hauptteil des Verdünnungsmittels zu verdampfen. Dazu kann das Rohr 9 gegebenenfalls mit einer Vorrichtung zum Heizen der Leitung versehen sein. Das verdampfte Verdünnungsmittel wird dann über die Leitung 25, die mit einem Wärmetauscher versehen ist, in einen Behälter 26 eingeleitet, um es durch einfaches Abkühlen zu kondensieren. Das kondensierte Verdünnungsmittel wird dann über die Pumpe 27 in die Destillationskolonnen 14 und 15 eingeleitet, um es zu reinigen. Das stark an Monomer abgereicherte Verdünnungsmittel wird dann durch Abkühlen im Behälter 29 wieder kondensiert und im Polymerisationsreaktor 1 (über die Rohre 28 und 30) wiederverwendet. Das gegebenenfalls noch eine Menge schweres Monomer umfassende Verdünnungsmittel wird dann in die Entspannungskammer 18 über das Rohr 21 zurückgeführt. Die Polymerteilchen werden über das Rohr 16 entnommen.
Im Schema der 3 wird die aus dem Polymerisationsreaktor 1 entnommene Suspension über die Leitung 10 mittels zurückgeführtem Verdünnungsmittel verdünnt, bevor sie in den Hydrocyclon 3 eingeleitet wird. Die über das Rohr 6 aus dem Hydrocyclon 3 entnommene konzentrierte Suspension wird in eine Entspannungskammer 18 eingeleitet, die unter einem niedrigeren Druck als demjenigen, der im Hydrocyclon herrscht, (im Allgemeinen in der Größenordnung von 1·10⁵ bis 15·10⁵ Pa) gehalten wird. Die konzentrierte Suspension wird mit über die Leitung 21 zurückgeführtem Verdünnungsmittel verdünnt und über das Rohr 19 mittels einer Pumpe 20 aus der Entspannungskammer 18 entnommen, dann in den Polymerisationsreaktor 8 eingeführt. Die aus dem Reaktor 8 über das Rohr 9 entnommene Suspension, die in den Reaktoren 1 und 8 gebildete Teilchen der Polymerzusammensetzung und Verdünnungsmittel umfasst, wird in einem Hydrocyclon 22 konzentriert, dann – über das Rohr 24 – in einen Behälter 23 eingeleitet, der unter einem niedrigeren Druck als demjenigen, der im Hydrocyclon 22 herrscht (im Allgemeinen in der Größenordnung von 5·10⁵ bis 15·10⁵ Pa), gehalten wird, um dort den Hauptteil des Verdünnungsmittels zu verdampfen. Dazu kann das Rohr 24 gegebenenfalls mit einer Vorrichtung zum Heizen der Leitung versehen sein. Das verdampfte Verdünnungsmittel wird dann über die Leitung 25, die mit einem Wärmetauscher versehen ist, in einen Behälter 26 eingeleitet, um es durch einfaches Abkühlen zu kondensieren. Das kondensierte Verdünnungsmittel wird dann über die Pumpe 27 in die Destillationskolonnen 14 und 15 eingeleitet, um es zu reinigen. Das stark an Monomer abgereicherte Verdünnungsmittel wird dann durch Abkühlen im Behälter 29 wieder kondensiert und als Verdünnungsmittel für das Verdünnen der aus dem Reaktor 1 entnommenen Suspension wiederverwendet (über die Rohre 10 und 28). Das gegebenenfalls noch eine Menge schweres Monomer umfassende Verdünnungsmittel wird dann in die Entspannungskammer 18 über das Rohr 21 zurückgeführt. Die Polymerteilchen werden über das Rohr 16 entnommen.
Beispiel 1
Ein Polymerisationsversuch wurde mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und in der in 1 beschriebenen Vorrichtung ausgeführt. Ethylen und Hexen wurden kontinuierlich in dem mit Isobutan beschickten Schlaufenreaktor 1 mittels eines Katalysators vom Zieglertyp, wie in der Patentanmeldung EP-A-0897934 beschrieben, polymerisiert, um eine Suspension zu bilden, die Ethylen-Hexen-Copolymerteilchen in der Größenordnung von 49 Gew.-% umfasste. Die Temperatur im Reaktor 1 lag in der Größenordnung von 75°C; der Druck lag in der Größenordnung von 40·10⁵ Pa. Der Reaktor wurde kontinuierlich mit Ethylen und mit Hexen mit einem Durchsatz von 10 beziehungsweise 1 Tonne/h gespeist. Ein Teil der im Reaktor 1 gebildeten Suspension von Copolymerteilchen wurde kontinuierlich aus dem Reaktor 1 über das Rohr 2 mit einem Durchsatz von 20,5 Tonnen/h entnommen. Diese Suspension wurde kontinuierlich mit aus der Destillationskolonne 15 (über die Rohre 17 und 10) zurückgeführtem Isobutan mit einem Durchsatz von 6 Tonnen/h verdünnt. Die so verdünnte Suspension umfasste etwa 38 Gew.-% Copolymerteilchen. Sie wurde kontinuierlich in den Hydrocyclon 3 eingeleitet. Der Betrieb des Hydrocyclons wurde mittels den Regulierventilen 5 und 7 reguliert, um einen Strom (F), der über das Rohr 4 mit einem Durchsatz von 9,3 Tonnen/h aus dem Hydrocyclon austrat, und eine konzentrierte Suspension, die über das Rohr 6 mit einem Durchsatz von 17,2 Tonnen/h aus dem Hydrocyclon austrat, zu erhalten. Der Strom (F) wurde vollständig in den Polymerisationsreaktor 1 zurückgeführt; er umfasste im Wesentlichen Isobutan und Hexen (3 Gew.-%). Die konzentrierte Suspension umfasste 58 Gew.-% Copolymerteilchen. Die konzentrierte Suspension wurde in einen Schlaufenreaktor 8 eingeführt. Der Schlaufenreaktor wurde kontinuierlich mit Ethylen und mit aus der Destillationskolonne 15 (über das Rohr 17) zurückgeführtem Isobutan mit einem Durchsatz von 10 beziehungsweise 13 Tonnen/h gespeist. Die Konzentration an Hexen im Reaktor 8 betrug etwa 0,5 Gew.-%. Die Temperatur im Reaktor 8 lag in der Größenordnung von 85°C; der Druck lag in der Größenordnung von 39·10⁵ Pa. Ein Teil der gebildeten Suspension von Teilchen der Polymerzusammensetzung wurde kontinuierlich aus dem Reaktor 8 über das Rohr 9 mit einem Durchsatz von 40,6 Tonnen/h entnommen. Diese Suspension umfasste Teilchen einer Zusammensetzung, die ein Ethylen-Hexen-Copolymer und ein Ethylenpolymer umfasst, in der Größenordnung von 49 Gew.-%. Für eine stündliche Produktion von 20 Tonnen Polymer betrugen die Mengen an Isobutan, Ethylen und Hexen, die von den Polymerteilchen abzutrennen und für ihre Wiederverwendung zu behandeln sind, etwa 20 Tonnen/Stunde, 0,5 beziehungsweise 0,1 Tonnen/Stunde.
Beispiel 2 (nicht erfindungsgemäß)
Das in Beispiel 1 beschriebene Verfahren wurde wiederholt, außer dass das Überleiten in den Hydrocyclon 3 weggelassen wurde. Die aus dem Polymerisationsreaktor 1 entnommene Suspension, die etwa 49 Gew.-% Copolymerteilchen enthielt, wurde direkt in den Polymerisationsreaktor 8 eingeleitet. Die Konzentration an Hexen im Reaktor 8 betrug etwa 1,2 Gew.-%. Ein Teil der Suspension von Teilchen der Polymerzusammensetzung wurde kontinuierlich aus dem Reaktor 8 über das Rohr 9 mit einem Durchsatz von 40,75 Tonnen/h entnommen. Diese Suspension umfasste Teilchen einer Zusammensetzung, die ein Ethylen-Hexen-Copolymer und ein Ethylenpolymer umfasst, in der Größenordnung von 49 Gew.-%. Für eine stündliche Produktion von 20 Tonnen Polymer betrugen die Mengen an Isobutan, Ethylen und Hexen, die von den Polymerteilchen abzutrennen und für ihre Wiederverwendung zu behandeln sind, etwa 20 Tonnen/Stunde, 0,5 beziehungsweise 0,25 Tonnen/Stunde.
Der Vergleich der Beispiele 1 und 2 zeigt, dass das erfindungsgemäße Verfahren es ermöglicht, eine an Polymerteilchen konzentrierte Suspension mit einem stark vermindertem Hexengehalt zu erhalten. Auf diese Weise wird die in den nachfolgenden Polymerisationsreaktor eingeführte Hexenmenge stark vermindert und ermöglicht folglich den Erhalt eines an Hexen armen Ethylenpolymers in diesem zweiten Reaktor. Desgleichen ist die später von den Polymerteilchen und dem Verdünnungsmittel abzutrennende Menge an Hexen stark vermindert.
Beispiel 3
Ein Polymerisationsversuch wurde mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und in der in 2 beschriebenen Vorrichtung ausgeführt. Ethylen wurde kontinuierlich in dem mit Isobutan beschickten Schlaufenreaktor 1 mittels eines Katalysators vom Zieglertyp, wie in Beispiel 1, polymerisiert, um eine Suspension zu bilden, die Ethylenhomopolymerteilchen in der Größenordnung von 50 Gew.-% umfasste. Die Temperatur im Reaktor lag in der Größenordnung von 85°C; der Druck lag in der Größenordnung von 40·10⁵ Pa. Der Reaktor wurde kontinuierlich mit Ethylen und mit Wasserstoff mit Durchsätzen von 10 beziehungsweise 0,025 Tonnen/h gespeist. Ein Teil der im Reaktor 1 gebildeten Suspension von Polymerteilchen wurde kontinuierlich aus dem Reaktor 1 über das Rohr 2 mit einem Durchsatz von etwa 20 Tonnen/h entnommen. Sie wurde kontinuierlich in den Hydrocyclon 3 eingeleitet.
Der Betrieb des Hydrocyclons wurde mittels den Regulierventilen 5 und 7 reguliert, um einen Strom (F), der über das Rohr 4 mit einem Durchsatz von 3 Tonnen/h aus dem Hydrocyclon austritt, und eine konzentrierte Suspension, die über das Rohr 6 mit einem Durchsatz von 17,162 Tonnen/h aus dem Hydrocyclon austritt, zu erhalten. Die Suspension umfasste pro 10 Tonnen Polymer 7 Tonnen Isobutan, 2,2 kg Wasserstoff und 160 kg Ethylen. Der Strom (F) wurde vollständig in den Polymerisationsreaktor 1 zurückgeführt; er umfasste im Wesentlichen Isobutan. Die konzentrierte Suspension umfasste 58 Gew.-% Polymerteilchen. Die konzentrierte Suspension wurde in die Entspannungskammer 18 eingeführt, in der der Druck in der Größenordnung von 10·10⁵ Pa lag. Aus der Destillationskolonne 15 (über das Rohr 21) zurückgeführtes Isobutan wurde in die Entspannungskammer mit einem Durchsatz von 13 Tonnen/h eingeführt. Die aus der Entspannungskammer 18 mittels der Pumpe 20 abgezogene Suspension wurde entgast und fast vollständig von dem darin vorhandenen Wasserstoff und Ethylen befreit. Die entgaste Suspension wurde dann über die Pumpe 20 und das Rohr 19 in den Schlaufenreaktor 8 eingeführt. Der Schlaufenreaktor 8 wurde kontinuierlich mit Ethylen und mit Hexen mit einem Durchsatz von 10 beziehungsweise 0,56 Tonnen/h gespeist. Ein Teil der Suspension von Teilchen der Polymerzusammensetzung wurde kontinuierlich aus dem Reaktor 8 über das Rohr 9 mit einem Durchsatz von 42 Tonnen/h entnommen. Diese Suspension umfasste Teilchen einer Zusammensetzung, die ein Ethylenhomopolymer und ein Ethylen-Hexen-Copolymer umfasst, in der Größenordnung von 50 Gew.-%. Für eine stündliche Produktion von 20 Tonnen Polymer betrugen die Mengen an Isobutan und Ethylen, die von den Polymerteilchen abzutrennen und für ihre Wiederverwendung zu behandeln sind, etwa 20 beziehungsweise 0,5 Tonnen/Stunde. Für eine stündliche Produktion von 20 Tonnen Polymer betrugen die aus der Entspannungskammer austretenden Mengen an Ethylen und Wasserstoff 160 beziehungsweise 2,2 kg/h.
Beispiel 4 (nicht erfindungsgemäß)
Das in Beispiel 3 beschriebene Verfahren wurde wiederholt, außer dass das Überleiten in den Hydrocyclon 3 weggelassen wurde.
Ein Teil der im Reaktor 1 gebildeten Suspension von Polymerteilchen wurde kontinuierlich aus dem Reaktor 1 über das Rohr 2 mit einem Durchsatz von etwa 20 Tonnen/h entnommen. Die 10 Tonnen Polymer, 10 Tonnen Isobutan, 3,2 kg Wasserstoff und 225 kg Ethylen enthaltende Suspension wurde in die Entspannungskammer 18 eingeführt, in der der Druck in der Größenordnung von 10·10⁵ Pa lag. Aus der Destillationskolonne 15 (über das Rohr 21) zurückgeführtes Isobutan wurde mit einem Durchsatz von 10 Tonnen/h in die Entspannungskammer eingeführt. Die aus der Entspannungskammer 18 mittels der Pumpe 20 abgezogene Suspension wurde entgast und fast vollständig von dem darin vorhandenen Wasserstoff und Ethylen befreit.
Für eine stündliche Produktion von 20 Tonnen Polymer betrugen die aus der Entspannungskammer austretenden Mengen an Ethylen und Wasserstoff 225 beziehungsweise 3,2 kg/h.
Beispiel 5
Ein Polymerisationsversuch wurde mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und in der in 3 beschriebenen Vorrichtung ausgeführt. Ethylen wurde kontinuierlich in dem mit Isobutan beschickten Schlaufenreaktor 1 mittels eines Katalysators vom Zieglertyp, wie in Beispiel 1, polymerisiert, um eine Suspension zu bilden, die Ethylenhomopolymerteilchen in der Größenordnung von 50 Gew.-% umfasste. Die Temperatur im Reaktor lag in der Größenordnung von 85°C; der Druck lag in der Größenordnung von 40·10⁵ Pa. Der Reaktor wurde kontinuierlich mit Ethylen und mit Wasserstoff mit Durchsätzen von 10 beziehungsweise 0,025 Tonnen/h gespeist. Ein Teil der im Reaktor 1 gebildeten Suspension von Polymerteilchen wurde kontinuierlich aus dem Reaktor 1 über das Rohr 2 mit einem Durchsatz von etwa 20 Tonnen/h entnommen. Sie wurde mit zurückgeführtem Isobutan, das aus der Destillationskolonne 15 stammt, über das Rohr 10 mit einem Durchsatz von 7 Tonnen/h verdünnt. Die so verdünnte Suspension wurde kontinuierlich in den Hydrocyclon 3 eingeleitet. Der Betrieb des Hydrocyclons wurde mittels den Regulierventilen 5 und 7 reguliert, um einen Strom (F), der über das Rohr 4 mit einem Durchsatz von 10 Tonnen/h aus dem Hydrocyclon austritt, und eine konzentrierte Suspension, die über das Rohr 6 mit einem Durchsatz von 17,091 Tonnen/h aus dem Hydrocyclon austritt, zu erhalten. Die konzentrierte Suspension umfasste pro 10 Tonnen Polymer 7 Tonnen Isobutan, 1,3 kg Wasserstoff und 90 kg Ethylen. Der Strom (F) wurde vollständig in den Polymerisationsreaktor 1 zurückgeführt; er umfasste im Wesentlichen Isobutan. Die konzentrierte Suspension umfasste 59 Gew.-% Polymerteilchen. Die konzentrierte Suspension wurde in die Entspannungskammer 18 eingeführt, in der der Druck in der Größenordnung von 10·10⁵ Pa lag. Aus der Destillationskolonne 15 (über das Rohr 21) zurückgeführtes Isobutan wurde in die Entspannungskammer mit einem Durchsatz von 7 Tonnen/h eingeführt. Die aus der Entspannungskammer 18 mittels der Pumpe 20 abgezogene Suspension wurde entgast und fast vollständig von dem darin vorhandenen Wasserstoff und Ethylen befreit. Die entgaste Suspension wurde dann über die Pumpe 20 und das Rohr 19 in den Schlaufenreaktor 8 eingeführt. Der Schlaufenreaktor 8 wurde kontinuierlich mit Ethylen und mit Hexen mit einem Durchsatz von 10 beziehungsweise 0,56 Tonnen/h gespeist. Ein Teil der Suspension von Polymerteilchen wurde kontinuierlich aus dem Reaktor 8 über das Rohr 9 mit einem Durchsatz von 42 Tonnen/h entnommen.
Diese Suspension wurde im Hydrocyclon 22 konzentriert. Die konzentrierte Suspension umfasste Teilchen einer Zusammensetzung, die ein Ethylenhomopolymer und ein Ethylen-Hexen-Copolymer umfasst, in der Größenordnung von 59 Gew.-%. Für eine stündliche Produktion von 20 Tonnen Polymer betrugen die Mengen an Isobutan und Ethylen, die von den Polymerteilchen abzutrennen und für ihre Wiederverwendung zu behandeln sind, etwa 14 beziehungsweise 0,35 Tonnen/Stunde. Für eine stündliche Produktion von 20 Tonnen Polymer betrugen die aus der Entspannungskammer austretenden Mengen an Ethylen und Wasserstoff 90 beziehungsweise 1,3 kg/h.
Der Vergleich der Beispiele 3, 4 und 5 zeigt, dass für eine gleiche stündliche Polymerproduktion das erfindungsgemäße Verfahren eine beträchtliche Verringerung der Mengen an Wasserstoff und Ethylen ermöglicht, die von den aus dem ersten Reaktor austretenden Polymerteilchen abzutrennen und für ihre Wiederverwendung im Verfahren zu behandeln sind.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Zusammensetzung von Olefinpolymeren in wenigstens zwei in Reihe verbundenen Polymerisationsreaktoren, gemäß dem: (a) in einem ersten Polymerisationsreaktor wenigstens ein Olefin kontinuierlich in Gegenwart eines Verdünnungsmittels (D) und eines Katalysators polymerisiert wird, um eine Suspension (S) herzustellen, die besagtes Verdünnungsmittel (D) und Teilchen eines Olefinpolymers (A) umfasst, (b) ein Teil der Suspension (S) aus dem Reaktor entnommen wird, (c) die entnommene Suspension in einen Hydrocyclon eingeleitet wird, in dem einerseits ein Strom (F), der Verdünnungsmittel (D) umfasst, und andererseits eine Suspension (SC), die an Polymerteilchen (A) konzentriert ist, gebildet und getrennt werden, (d) der Strom (F) aus dem Hydrocyclon entnommen wird und wenigstens teilweise in den ersten Polymerisationsreaktor zurückgeführt wird, (e) die konzentrierte Suspension (SC) aus dem Hydrocyclon entnommen wird und in einen nachfolgenden Polymerisationsreaktor eingeführt wird, in dem wenigstens ein Olefin polymerisiert wird, um ein Olefinpolymer (B) zu bilden und eine Suspension (S') herzustellen, die das Verdünnungsmittel (D) und Teilchen einer Zusammensetzung von Olefinpolymeren, die das Polymer (A) und das Polymer (B) umfasst, enthält, (f) die Suspension (S') aus dem nachfolgenden Polymerisationsreaktor entnommen wird und die Teilchen der Zusammensetzung von Olefinpolymeren aus der Suspension (S') abgetrennt werden.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt (c) die Suspension (S) mit einer Flüssigkeit (L) verdünnt wird, bevor sie in den Hydrocyclon eingeführt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit (L) aus Verdünnungsmittel (D) besteht.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdünnungsmittel (D) ein acyclischer aliphatischer Kohlenwasserstoff mit 3 bis 8 Kohlenstoffatomen ist.
Verfahren gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdünnungsmittel (D) Isobutan oder Propan ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt (e) die aus dem Hydrocyclon entnommene konzentrierte Suspension (SC) erst entspannt wird, bevor sie in den nachfolgenden Polymerisationsreaktor eingeführt wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt (f) die aus dem Schritt (e) hervorgegangene Suspension (S') einer Behandlung unter Druck- und Temperaturbedingungen, die das Verdampfen wenigstens eines Teils des Verdünnungsmittels (D) gewährleisten, unterzogen wird.
Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdünnungsmittel (D) unter solchen Druck- und Temperaturbedingungen verdampft wird, dass das spätere Abkühlen des Verdünnungsmittels auf eine Temperatur unterhalb oder gleich 60°C sein Wiederkondensieren ohne Kompression ermöglicht.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren auf den Erhalt einer Zusammensetzung angewandt wird, die ein Ethylenpolymer (A) und ein Ethylenpolymer (B) mit einem unterschiedlichen Comonomergehalt und einer unterschiedlichen Molekülmasse umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer (A) ein Ethylenhomopolymer ist, und dadurch, dass das Polymer (B) ein Ethylencopolymer mit 0,4 bis 10 Gew.-% Buten und/oder Hexen ist.
Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer (A) ein Ethylencopolymer mit 0,4 bis 10 Gew.-% Buten und/oder Hexen ist, und dadurch, dass das Polymer (B) ein Ethylenpolymer mit weniger als 0,4 Gew.-% Buten und/oder Hexen ist.