-
Hintergrund
der Erfindung Gebiet der Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung von Homopolymeren
und schlagmodifizierten Polymeren des Propylens. Insbesondere betrifft
die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Propylenpolymeren
in einem Reaktorsystem, das eine Kombination aus mindestens einem
Aufschlämmungsreaktor
und mindestes einem Gasphasenreaktor aufweist.
-
Beschreibung
des verwandten Standes der Technik
-
Die
Schlagbeständigkeit
von Polymeren auf Propylenbasis kann durch Copolymerisieren von Propylen
mit anderen Olefinen, wie Ethylen, 1-Butylen und dergleichen, erhöht werden.
Sowohl die Massen- als auch die Gasphasenprozesse sind hier angewendet
werden. Um Nutzen aus den verschiedenen Vorteilen der Aufschlämmungsmassen-
und Gasphasenreaktoren zu ziehen, sind Kombinationen aus Massen-
und Gasphasenreaktoren für
die Herstellung von Copolymeren des Propylens im Stand der Technik
vorgeschlagen worden. Allerdings genügt bis heute keines der Verfahren
des Standes der Technik den Anforderungen hinsichtlich der Flexibilität und geringen
Produktionskosten, die durch die Produktion großer Vielfalten von Polyolefinqualitäten unter
Anwendung ein und derselben Prozesskonfiguration diktiert werden.
Insbesondere beeinträchtigt die
Rückführung von
ziemlich großen
Mengen nicht umgesetzter Monomere zum Aufschlämmungsreaktor, was ein typisches
Merkmal der bekannten Prozesse ist, die Schleifenreaktordynamik
und verlangsamt den Übergang
zu neuen Produktqualitäten.
-
Ein
verbessertes Zweistufenverfahren für die Polymerisation von Propylen
in einer Kombination aus einem Schleifenreaktor und einem Gasphasenreaktor
ist im US-Patent
Nr. 4,740,550 beschrieben. Die Hauptaufgabe der
US 4,740,550 besteht darin, ein Verfahren
zur Herstellung eines schlagmodifizierten Blockcopolymeren hoher
Qualität
zur Verfügung zu
stellen, wobei ein Homopolymer mit enger Verweilzeitverteilung in
eine Blockcopolymerisationsstufe gegeben wird. Das offenbarte Verfahren
umfasst die folgenden Stufen: eine erste Stufe, die aus einer Homopolymerisation
in einem Massenschleifenreaktor besteht, eine zweite Homopolymerisationsstufe
in einem Gasphasenreaktor, die Entfernung von feinem Material in
einem Zyklon zwischen der ersten und der zweiten Stufe und schließlich die
Schlagcopolymerisation in einem zusätzlichen Gasphasenreaktor.
-
Bevor
das Polymerisationsprodukt des Schleifenreaktors in die Gasphase
geführt
wird, wird die Fraktion mit den feinen Teilchen entfernt und zurück in den
Schleifenreaktor zirkuliert. Zusammen mit den feinen Teilchen wird
ein Teil der Monomere aus dem Gasphasenreaktor direkt in den Schleifenreaktor
der ersten Stufe rückgeführt.
-
In
dem im US-Patent Nr. 4,740,550 offenbarten Verfahren wird eine überschüssige Menge
Propylen zurück
in die erste Stufe zirkuliert. Als Konsequenz davon kann die Zusammensetzung
des Reaktionsmediums nicht sehr unterschiedlich in beiden Reaktoren
sein, und die unten beschriebenen neuen Produkte können nicht
nach dem bekannten Verfahren hergestellt werden.
-
Es
gibt einige weitere beträchtliche
Probleme im Zusammenhang mit dem oben erwähnten Stand der Technik. Wenn
demzufolge alle feinen Teilchen vom Reaktorauslass des Schleifenreaktors
entfernt werden und zurück
zum Schleifenreaktor zirkuliert werden, gibt es ein beträchtliches
Risiko dahingehend, dass der Schleifenreaktor möglicherweise mit inaktivem
Katalysator oder kaum polymerisierten toten feinen Teilchen gefüllt wird.
Wenn andererseits ein Teil des Stroms der feinen Teilchen mit dem
Produkt aus dem letzten Reaktor kombiniert würde, könnte dieses Inhomogenitätsprobleme
im Endprodukt verursachen. Wenn weiterhin ein Teil des Stroms der
feinen Teilchen getrennt gesammelt und mit einem getrennten Homopolymer
gemischt wird, wie dieses ebenfalls in der
US 4,740,550 vorgeschlagen ist, führt dieses
zu einem komplizierten und wirtschaftlich nicht akzeptablen Betrieb.
-
Zusammenfassung
der Erfindung
-
Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Probleme der bekannten
Mehr-Reaktor-Verfahren zu überwinden
und ein neues Verfahren zur Herstellung von Polymeren des Propylens
zur Verfügung
zu stellen.
-
Es
ist eine andere Aufgabe der Erfindung, ein hoch wandlungsfähiges Verfahren
zur Verfügung zu
stellen, das zur Herstellung eines breiten Bereichs von Homopolymeren
und schlagmodifizierten Polymeren des Propylens angewendet werden
kann.
-
Es
ist eine dritte Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Herstellung
von schlagmodifizierten Propylenpolymeren zur Verfügung zu
stellen.
-
Diese
und andere Aufgaben, zusammen mit den Vorteilen daraus gegenüber bekannten
Verfahren, die aus der nun folgenden Beschreibung ersichtlich werden,
haben zum Zustandekommen der Erfindung beigetragen, die nun nachfolgend
beschrieben und beansprucht wird.
-
Das
erfindungsgemäße Verfahren
basiert auf einer Kombination aus mindestens einem Schleifenreaktor
und einem ersten Gasphasenreaktor und einem zweiten Gasphasenreaktor,
die in dieser Reihenfolge in Serie verbunden sind, womit eine Kaskade
gebildet wird. Die Vorrichtung weist weiterhin eine erste Leitung,
die mindestens einen Aufschlämmungsreaktor
mit mindestens einem Gasphasenreaktor verbindet, um im Wesentlichen
alle nicht umgesetzten Monomere aus dem Aufschlämmungsreaktor in den Gasphasenreaktor
zu führen,
eine zweite Leitung, die den ersten und den zweiten Gasphasenreaktor
verbindet und Mittel zum Zuführen
von Propylen in den Aufschlämmungsreaktor,
um Comonomere in den zweiten Gasphasenreaktor zu führen, auf. Der
erste und zweite Gasphasenreaktor sind vom Polymer zwischen den
Reaktoren durch ein Mittel zur Gasentfernung getrennt.
-
Die
Propylenpolymere werden in Gegenwart eines Katalysators bei einer
erhöhten
Temperatur von mindestens 80°C
und einem Druck von 30–100 bar
hergestellt. Erfindungsgemäß wird das
Polymerisationsprodukt des mindestens einen Aufschlämmungsreaktors,
der die nicht umgesetzten Monomere enthält, in den ersten Gasphasenreaktor
unter minimaler oder keiner Rückführung des
Monomeren zurück
zum Aufschlämmungsreaktor
geleitet. Erfindungsgemäß ist festgestellt
worden, dass schlagfeste Copolymere hoher Qualität in einer Zwei-Stufen-Homopolymerisation
hergestellt werden können, wonach
dann eine Schlagcopolymerisationsstufe ohne Entfernung irgendwelcher
feiner Teilchen und Zirkulation entweder nach der ersten oder der
zweiten Stufe der Homopolymerisation folgt. In der vorliegenden
Erfindung ist es möglich,
den Zirkulationsaufwand zu minimieren unter Anwendung der spezifischen
Folge von Reaktoren und durch Auswählen der relativen Mengen,
die in jedem Reaktor mit dem entsprechenden Gegenstand hergestellt
werden. Die Produktionsrate des Schleifenreaktors beträgt 10 bis < 50 Gew-% der Gesamtproduktionsrate.
-
Gemäß einem
anderen Aspekt der Erfindung werden mindestens ein Aufschlämmungsreaktor
und mindestens ein Gasphasenreaktor, die in Serie verbunden sind,
als Reaktorsystem verwendet, wobei mindestens ein Aufschlämmungsreaktor
ein Massenschleifenreaktor ist, der bei hoher oder super kritischer
Temperatur arbeitet, und der Inhalt des Aufschlämmungsreaktors, der das Copolymerprodukt und
das Reaktionsmedium, das die nicht umgesetzten Monomere aufweist,
umfasst, wird direkt in das Wirbelbett des Gasphasenreaktors geführt unter
Anwendung einer Leitung, die den Aufschlämmungsreaktor und den Gasphasenreaktor
verbindet.
-
Insbesondere
ist das erfindungsgemäße Verfahren
hauptsächlich
dadurch charakterisiert, was im charakterisierenden Teil von Anspruch
1 definiert ist.
-
Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
ist dadurch charakterisiert, was im charakterisierenden Teil von
Anspruch 25 definiert ist.
-
Man
erreicht mit der Erfindung einer Anzahl beträchtlicher Vorteile. Es ist
mit der vorliegenden Anordnung festgestellt worden, dass die Monomere, die
in den ersten Reaktor geführt
werden, vollständig oder
in einem großen
Ausmaß in
dem (den) Gasphasenreaktor(en) nach dem Aufschlämmungsreaktor verbraucht werden
können.
Das ist aufgrund der Gasphasenoperation mit einer kleinen Menge
Gas möglich,
das mit dem Polymerprodukt abgeht. Die Schleifenreaktordynamik in
der Kaskade schafft schnelle Übergänge und
hohe Produktivität.
Schnelle Starts sind ebenfalls möglich,
weil das Gasphasenbettmaterial direkt aus dem Schleifenreaktor verfügbar ist.
Mit der Schleifen- und
Gasphasenreaktorkaskade ist es möglich,
eine große
Vielzahl unterschiedlich breiter Molekulargewichtsverteilung oder
bimodaler Produkte herzustellen. Der mindestens eine Gasphasenreaktor
schafft eine hohe Flexibilität
hinsichtlich des Reaktionsratenverhältnisses zwischen dem ersten
und dem zweiten Teil des Produkts wegen des einstellbaren Bettniveaus
und der Reaktionsrate. Weiterhin ermöglicht der Gasphasenreaktor, der
keine Löslichkeitseinschränkungen
aufweist, die Herstellung von Polymeren mit einem hohen und sehr
hohen Comonomergehalt.
-
Die
Schleifen- -Gasphasenreaktor-Kombination weist stark verminderte
Verweilzeiten und Produktionsverluste im Vergleich zu Gasphasen-Gasphasen-Vielreaktorverfahren.
-
Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
-
1 zeigt
auf schematische Weise die Prozesskonfiguration einer ersten bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung und
-
2 zeigt
auf schematische Weise die Prozesskonfiguration einer zweiten bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung.
-
Detaillierte Beschreibung
der Erfindung
-
Definitionen
-
In
der vorliegenden Erfindung ist der Aufschlämmungsreaktor, der verwendet
wird, ein Schleifenreaktor, der in der Masse oder in der Aufschlämmung arbeitet
und worin sich das Polymer in Teilchenform bildet. "Masse" bedeutet eine Polymerisation
im Reaktionsmedium, das mindestens 60 Gew-% Monomer umfasst. Nacheiner
bevorzugten Ausführungsform
umfasst der Aufschlämmungsreaktor
einen Massenschleifenreaktor.
-
Mit "Gasphasenreaktor" ist jeder mechanisch
mischende oder Wirbelbett-Reaktor gemeint. Bevorzugt umfasst der
Gasphasenreaktor einen mechanisch bewegten bzw. gerührten Wirbelbettreaktor mit
Gasgeschwindigkeiten von mindestens 0,2 m/s.
-
Die "Hochtemperaturpolymerisation" steht für Polymerisationstemperaturen
oberhalb einer Grenztemperatur von 80°C, die bekannterweise schädlich für Katalysatoren
hoher Ausbeute des verwandten Standes der Technik ist. Bei hohen
Temperaturen können
die Stereospezifitäten
des Katalysators und die Morphologie des Polymerpulvers verloren
gehen. Dieses findet mit dem insbesondere bevorzugten in der Erfindung
verwendeten Typ von Katalysatoren, der nachfolgend beschrieben wird,
nicht statt. Die Hochtemperaturpolymerisation findet oberhalb der
Grenztemperatur und unterhalb der entsprechenden kritischen Temperatur
des Reaktionsmediums statt.
-
Die "super kritische" Polymerisation„ bedeutet
eine Polymerisation, die oberhalb einer entsprechenden kritischen
Temperatur und Druck des Reaktionsmediums stattfindet.
-
Mit "direkter Zuführung" ist ein Prozess
gemeint, wobei der Inhalt eines Aufschlämmungsreaktors, der das Polymerisationsprodukt
und das Reaktionsmedium umfasst, direkt in das Wirbelbett eines Gasphasenreaktors
geführt
wird.
-
Die "Reaktionszone" steht für einen
oder einige Reaktoren des gleichen Typs, die den gleichen Typ oder
Eigenschaften des Polymeren produzieren und in Serie geschaltet
sind.
-
Das Gesamtverfahren
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Vielstufenprozess, der aus
einer Massenreaktionszone, die mindestens einen Aufschlämmungsreaktor
aufweist, und einer Gasphasenreaktionszone, die mindestens einen
Gasphasenreaktor in Kaskade nach mindestens einem Aufschlämmungsreaktor
mit einem Minimum an Rückführung des
Monomeren oder ohne Rückführung desselben
zurück
in den ersten Reaktor und mit direkter Zuführung in die Gasphase für die Homo-
oder Copolymerisation des Propylens aufweist, besteht.
-
In
dem Verfahren werden der Inhalt des Aufschlämmungsreaktors, das Polymerisationsprodukt und
das Reaktionsmedium direkt in den Wirbelreaktor geleitet. Der Produktauslass
aus dem Aufschlämmungsreaktor
kann diskontinuierlich oder bevorzugt kontinuierlich sein. Die Aufschlämmung wird
als solche ohne Abtrennung irgendwelcher Gase oder Teilchenströme auf der
Basis verschiedener Teilchengrößen geführt. Es
werden keine Teilchen in den vorangegangenen Reaktor zurückgeführt. Wahlweise kann
die Leitung zwischen dem Aufschlämmungsreaktor
und dem Gasphasenreaktor erhitzt werden, um nur einen Teil oder
das gesamte Reaktionsmedium zu verdampfen, bevor es in das Gasphasenreaktorpolymerbett
eintritt.
-
Die
Reaktion wird in dem (den) Gasphasenreaktor(en) fortgesetzt. Das
gesamte oder praktisch das gesamte Monomer (mindestens etwa 70 Gew-% oder
sogar mindestens 90 Gew-%), das in die Gasphase vom Aufschlämmungsreaktor
eintritt, ist Teil des Reaktorgasbestandes, bis es in das Polymer
umgewandelt wird.
-
Beim
Zweireaktorbetrieb tritt das Polymer, das den Gasphasenreaktor mit
dem Auslasssystem verlässt,
in eine Feststoff/Gas-Trenneinheit ein. Das Polymer vom Boden wird
weiteren Verarbeitungsschritten zugeleitet, und das Gas wird komprimiert und
in den Gasphasenreaktor nach den Reinigungsstufen zurück zirkuliert.
Typischweise werden leichte Inertgase, wie Methan und Ethan, und
schwere Inertgase, wie Propan und Oligomere, in diesen Reinigungsstufen
entfernt. Die Reinigung kann durch Destillation oder Membrantrennung
erfolgen. Im Fall der Destillation werden die Monomere in den Gasphasenreaktor
hauptsächlich
als Flüssigkeit
zurück
zirkuliert.
-
Beim
Dreireaktorbetrieb tritt das Polymer, das den ersten Gasphasenreaktor
mit dem Auslasssystem verlässt,
in eine Feststoff/Gas-Trenneinheit ein. Das Polymer vom Boden wird
weiterhin in den zweiten Gasphasenreaktor geführt, und das Gas wird komprimiert
und in den ersten Gasphasenreaktor nach den Reinigungsstufen zurück zirkuliert.
Typische leichte Inertgase, wie Methan und Ethan, und schwere Inertgase,
wie Propan und Oligomere, werden in diesen Reinigungsstufen entfernt.
Die Reinigung kann durch Destillation oder Membrantrennung erfolgen.
Im Fall der Destillation werden die Monomere in den Gasphasenreaktor
hauptsächlich
als Flüssigkeit
zurück
zirkuliert.
-
Wahlweise
tritt beim Dreireaktorsystem das Polymer, das den ersten Gasphasenreaktor
mit dem Auslasssystem verlässt,
in den zweiten Gasphasenreaktor direkt mit dem begleitenden Gas
ein.
-
Beim
Dreireaktorbetrieb tritt das Polymer, das den zweiten Gasphasenreaktor
mit dem Auslasssystem verlässt,
in eine Feststoff/Gas-Trenneinheit ein. Das Polymer vom Boden wird
weiteren Verarbeitungsstufen zugeführt, und das Gas wird komprimiert
und teilweise in den zweiten Gasphasenreaktor direkt, teilweise
nach den Reinigungsstufen, zurück
zirkuliert. Typische leichte Inertgase, wie Methan und Ethan, und
schwerere Inertgase, wie Propan und Oligomere, werden in diesen
Reinigungsstufen entfernt. Die Reinigung kann durch Destillation oder
Membrantrennung erfolgen. Im Fall der Destillation wird ein ethylenreicher
Strom in den zweiten Gasphasenreaktor zurück zirkuliert und ein Propylen/Propan-Strom
wird Entfernungsstufen für
Propan und Oligomeren zugeführt.
-
Die
Polymerisationsprodukte werden unter Verwendung eines Katalysators
erhalten. Der Katalysator kann jeder Katalysator sein, der eine
adäquate Aktivität bei erhöhten Temperaturen
erreicht. Das bevorzugte, angewendete Katalysatorsystem umfasst einen
Ziegler-Natter-Katalysator hoher Ausbeute mit einer Katalysatorkomponente,
einer Cokatalysatorkomponente, einem externen Donor und wahlweise einem
internen Donor. Ein anderes bevorzugtes System ist ein Katalysator
auf Metallocenbasis, z. B. mit einer Brückenligandenstruktur, die eine
hohe Stereoselektivität
ergibt und der auf einem Träger
oder Auflage in Form eines aktivierten Komplexes imprägniert ist.
-
Die
Polymerisationstemperatur für
Homopolymere beträgt
mindestens 80°C
und für
Copolymere mindestens 65°C.
Der Schleifenreaktor wird bei einem erhöhten Druck von mindestens 35
bar bis zu 100 bar und der (die) Gasphasenreaktor(en) bei mindestens
10 bar bis zum Taupunktdruck betrieben. Alternativ kann jeder Reaktor
der Reaktoren in Serie oberhalb des kritischen Drucks und Temperatur
(des Reaktionsmediums) betrieben werden, allerdings bevorzugt unterhalb
der Erweichungstemperatur des Polymeren.
-
Propylen
und wahlweise ein oder mehrere andere C2-
bis C16-Olefine,
z. B. Ethylen 1-Buten, 4-Methyl-1-penten, 3-Methyl-1-buten, 1-Hexen, 1-Octen, 1-Decen,
Diene oder cyclische Olefine, z. B. Vinylcyclohexan oder Cyclopenten,
insbesondere Ethylen, werden einer Polymerisation bzw. Copolymerisation
in einer Vielzahl von Polymerisationsreaktoren, die in Serie verbunden
sind, unterworfen. Das (die) Comonomerolefin(e) wird/werden bevorzugt
im zweiten (und dritten, vierten ...) Gasphasenreaktor verwendet,
um ein Elastomer herzustellen. Unterschiedliche Mengen Wasserstoff
können
als Molmassenmodifikator oder -regulator in irgendeinem oder in jedem
Reaktor verwendet werden.
-
Zur
Herstellung eines schlagmodifizierten Produkts wird ein kautschukähnliches
Copolymer (Elastomer) bevorzugt in einem oder mehreren der zweiten
bis vierten Gasphasenreaktor(en) hergestellt. Der Anteil der Elastomeren
beträgt
etwa 5 bis 40 Gew-% des Polypropylens.
-
Die
gewünschten
Homo- und schlagmodifizierten Copolymere des Propylens können aus
der Produktabtrennvorrichtung der Gasphasenreaktionszone gewonnen
werden.
-
Der Katalysator
-
Die
Polymerisationsprodukte werden unter Verwendung eines Katalysators
erhalten. Als Katalysator kann jeder stereospezifische Katalysator
für Propylen
verwendet werden, der eine hohe Ausbeute und geeignete Polymereigenschaften,
beispielsweise Isotaktizität
und Morphologie bei hoher Temperatur und möglicherweise super kritischer
Polymerisation, erbringt. Das bevorzugte Katalysatorsystem umfasst
einen Ziegler-Natter-Katalysator hoher Ausbeute mit einer Katalysatorkomponente,
einer Cokatalysatorkomponente, wahlweise einem externen Donor und
einem interen Donor. Ein anderes bevorzugtes Katalysatorsystem ist
ein Metallocenkatalysator mit einer Brückenligandenstruktur, der eine
hohe Stereoselektivität
ergibt und einen aktiven Komplex aufweist, der auf einem Träger imprägniert ist.
Schließlich
ist der Katalysator bevorzugt irgendein anderer Katalysator, der
eine adäquate
Aktivität
bei erhöhter Temperatur
ergibt.
-
Beispiele
für geeignete
Systeme sind beispielsweise im US-Patent 5,234,879,
EP 627 449 , WO 92/19653, WO 92/19658
und WO 92/19659 beschrieben.
-
Ein
besonders bevorzugter Katalysator, der in der vorliegenden Erfindung
verwendet werden kann, ist in der WO 92/19653 beschrieben. Ein anderer
bevorzugter Katalysator ist in der WO 98/12234 offenbart.
-
Weitere
bevorzugte Katalysatoren sind in den WO 97/36938 und WO 97/36939
offenbart.
-
Vorpolymerisation
-
Der
Katalysator kann vor dem Zuführen
in den ersten Polymerisationsreaktor der Serie vorpolymerisiert
werden. Während
der Vorpolymerisation werden die Katalysatorkomponenten mit einem
Monomer, wie ein Olefinmonomer, vor dem Zuführen in den Reaktor in Kontakt
gebracht. Beispiele für
geeignete Systeme sind beispielsweise in der WO 97/33920 beschrieben.
-
Es
ist ebenfalls möglich,
die Vorpolymerisation in Gegenwart einer viskosen Substanz, wie
ein Olefinwachs, durchzuführen,
um einen vorpolymerisierten Katalysator zur Verfügung zu stellen, der während der
Lagerung und der Handhabung stabil ist. Der in dem Wachs vorpolymerisierte
Katalysator ermöglicht
eine einfache Dosierung des Katalysators in die Polymerisationsreaktoren.
Beispiele für
geeignete Systeme sind beispielsweise in der
EP 607 703 beschrieben. Typischerweise
wird etwa Teil Katalysator für
maximal 4 Teile Polymer verwendet.
-
Das
für die
Vorpolymerisation verwendete Monomer kann ausgewählt werden aus der Gruppe, die
aus Propylen, 1-Buten,
4-Methyl-1-penten, 3-Methyl-1-buten, Vinylcyclohexan, Cyclopenten,
1-Hexen, 1-Octen und 1-Decen besteht.
-
Die
Vorpolymerisation kann batch-artig im Wachs oder in einem kontinuierlichen
Vorpolymerisationsreaktor oder in einem Vorpolymerisationsreaktor vom
Typ kontinuierliche Pfropfenströmung
durchgeführt
werden.
-
Polymerisation
-
Die
Erfindung basiert auf der Kombination von mindestens Aufschlämmungsreaktor
und mindestens einem Gasphasenreaktor, die in Serie verbunden sind,
was eine Kaskade genannt wird.
-
Die
Ausrüstung
in der Polymerisationsstufe kann Polymerisationsreaktoren von jedem
geeigneten Typ umfassen. Der Aufschlämmungsreaktor kann jeder kontinuierliche
oder einfache Rührtankreaktor oder
Schleifenreaktor, der in Masse oder in der Aufschlämmung arbeitet,
sein und das Polymer in die besondere Form im Reaktor bildet. Masse
bedeutet eine Polymerisation in einem Reaktionsmedium, das mindestens
60 % (G/G) Monomer umfasst. Der Gasphasenreaktor kann jeder mechanisch
gemischte Reaktor oder Wirbelbettreaktor sein. Gemäß der Erfindung
ist der Aufschlämmungsreaktor
bevorzugt ein Massenschleifenreaktor, und der Gasphasenreaktor ist
ein Reaktor vom Wirbelbetttyp, der wahlweise mit einem mechanischen
Rührer
ausgerüstet
ist.
-
Jeder
Massen- oder Aufschlämmungsreaktor
in dem Verfahren kann ein super kritischer Polymerisationsreaktor
sein.
-
Die
Produktionsaufteilung zwischen dem Aufschlämmungsreaktor und dem ersten
Gasphasenreaktor(en) beträgt
65:35 – 50:50,
wenn man das Monomer zurück
in den Aufschlämmungsreaktor
retournieren lässt.
Im Gegensatz dazu beträgt
die Produktionsaufspaltung zwischen dem Aufschlämmungsreaktor und dem (den)
Gasphasenreaktor(en) weniger als oder gleich 50:50, wenn keine Rückführung in
den Aufschlämmungsreaktor
erforderlich ist. In allen Fällen
beträgt
die Produktionsaufspaltung mehr als 10:90. Demzufolge werden, nach
einer bevorzugten Ausführungsform,
10 bis (weniger als) 50 % des Polymeren in der Aufschlämmungszone
hergestellt, und es wird kein Monomer rückgeführt. Wenn 50 % bis 65 % des
Polymeren in der Aufschlämmungsreaktorzone
hergestellt werden, muss eine kleine Monomermenge des Monomeren
in den Aufschlämmungsreaktor
aus der Gasphasenreaktionszone rückgeführt werden.
-
Gemäß der Erfindung
umfasst das Polymerisationsverfahren mindestens die folgenden Stufen:
- – Polymerisieren
oder Copolymerisieren von Propylen und wahlweise anderen Olefinen
in einer ersten Aufschlämmungspolymerisationszone oder
-reaktor,
- – Gewinnen
des ersten Polymerisationsprodukts aus der ersten Reaktionszone
mit dem Reaktionsmedium,
- – direkte
oder indirekte Zuführung
des ersten Polymerisationsprodukts in eine erste Gasphasenpolymerisationszone
oder -reaktor,
- – wahlweises
Zuführen
vom zusätzlichen
Propylen und/oder Comonomer(en) in die zweite Reaktionszone,
- – Unterwerfen
des überschüssigen Propylens und/oder
Comonomere aus der ersten Zone und zusätzliches Propylen und/oder
Comonomer(e) einer zweiten Polymerisationsreaktion in Gegenwart
des ersten Polymerisationsprodukts, um ein zweites Polymerisationsprodukt
herzustellen,
- – Gewinnen
des Polymerisationsprodukts aus der zweiten Reaktionszone und
- – Abtrennen
und Gewinnen des Polypropylens aus dem zweiten Reaktionsprodukts.
-
Zusätzlich kann
das Verfahren ebenfalls eine oder mehrere der folgenden zusätzlichen
Stufen aufweisen:
- – Vorpolymerisieren des Katalysators
mit einem oder mehreren Monomer(en),
- – Abtrennen
des Gases aus dem Produkt der zweiten Reaktionszone,
- – Zuführen des
gewonnenen Polymerisationsprodukts der früheren Zonen in eine dritte
oder vierte Reaktionszone oder -reaktor,
- – wahlweises
Zuführen
von zusätzlichem
Propylen und/oder Comonomer(en) in die dritte und vierte Reaktionszone,
- – Unterwerfen
des überschüssigen Propylens und/oder
Comonomer(en) und des zusätzlichen Propylens
und/oder Comonomeren einer dritten und vierten Polymerisationsreaktion
in Gegenwart des Polymerisationsprodukts der früheren Zonen, um ein drittes
oder viertes Polymerisationsprodukt herzustellen und
- – Gewinnen
des Polymerisationsprodukts aus der dritten oder vierten Reaktionszone
und
- – Abtrennen
und Gewinnen des Propylens aus dem dritten oder vierten Reaktionsprodukt.
-
In
der ersten Stufe des Verfahrens wird das Propylen mit dem (den)
wahlweisen Comonomer(en) mit dem aktivierten Katalysatorkomplex
und wahlweise Cokatalysatoren und anderen Hilfskomponenten in den
ersten Polymerisationsreaktor geführt. Der Katalysator kann vorpolymerisiert
sein, oder er ist vor der Zugabe in den Prozess vorpolymerisiert.
Zusammen mit den zuvor erwähnten
Komponenten kann Wasserstoff als Molmassenregulator in den Reaktor in
einer Menge gegeben werden, die erforderlich ist, um die gewünschte Molmasse
des Polymeren zu erreichen. Bei der Ausführungsform ohne Rückzirkulierung
in den Aufschlämmungsreaktor
wird nur frisches Monomer in den ersten Reaktor gegeben.
-
Alternativ
kann, bei der Ausführungsform
einer minimalen Rückführung des
Monomeren in den Aufschlämmungsreaktor,
die Reaktorbeschickung aus dem rückgeführten Monomer
aus dem (den) folgenden Reaktor(en), das durch ein Gewinnungssystem,
falls vorhanden, gegangen ist, zusammen mit frisch zugefügtem Monomer,
Wasserstoff, wahlweise Comonomer(en) und Katalysatorkomponenten
bestehen.
-
In
allen Ausführungsformen
wird der aktivierte Katalysatorkomplex in Gegenwart von Propylen, wahlweise
Comonomer(en), Cokatalysator und anderen Hilfskomponenten polymerisieren
und ein Produkt in Teilchenform im Aufschlämmungsreaktor, das heißt, Polymerteilchen,
die in der Flüssigkeit,
die im Reaktor zirkuliert, suspendiert sind, bilden.
-
Das
Polymerisationsmedium umfasst typischerweise das Monomer und wahlweise
einen Kohlenwasserstoff, und das Fluid ist entweder flüssig oder
gasförmig.
Im Fall des Gasphasenreaktors, insbesondere ein Schleifenreaktor,
ist das Fluid flüssig, und
die Polymersuspension wird kontinuierlich durch den Aufschlämmungsreaktor
zirkuliert, wobei mehr Polymersuspension in Teilchenform im Kohlenwasserstoffmedium
oder Monomer hergestellt wird. Nach einer bevorzugten Ausführungsform
wird die erste Polymerisations- oder Copolymerisationsreaktion in einem
Reaktionsmedium durchgeführt,
das hauptsächlich
aus Propylen besteht. Bevorzugt sind mindestens 60 Gew-% des Mediums
Propylen.
-
Die
Bedingungen des Aufschlämmungsreaktors
werden so gewählt,
dass mindestens 10 Gew-%, bevorzugt mindestens 12 Gew-% der gesamten
Produktion im ersten Aufschlämmungsreaktor
polymerisiert werden. Die Temperatur liegt in einem Bereich von
40 bis 110°C,
bevorzugt 50 bis 100°C
und noch bevorzugter für
Homopolymere und hochstatistische Copolymere 80 bis 100°C und für Copolymere
mit hohem Comonomergehalt 60 bis 75°C. Der Reaktionsdruck liegt
in einem Bereich von 30 bis 100 bar, bevorzugt 35 bis 80 bar, bezogen
auf dem Dampfdruck des Reaktionsmediums.
-
In
der Aufschlämmungspolymerisationszone können mehr
als ein Reaktor in Serie verwendet werden. In diesem Fall wird die
Polymersuspension in einem inerten Kohlenwasserstoff oder in dem
im ersten Aufschlämmungsreaktor
hergestellten Monomeren ohne Abtrennung der inerten Komponenten
oder Monomere periodisch oder kontinuierlich zum folgenden Aufschlämmungsreaktor
geführt,
der bei einem geringerem Druck als der vorherige Aufschlämmungsreaktor
arbeitet.
-
Die
Polymerisationshitze wird durch Kühlen des Reaktors mit einem
Kühlmantel
entfernt. Die Verweilzeit im Aufschlämmungsreaktor muss mindestens
10 Minuten, bevorzugt 20 bis 100 Minuten betragen, um einen ausreichenden
Polymerisationsgrad zu erhalten. Dieses ist notwendig, um Polymerausbeuten
von mindestens 40 kg PP/g Kat. zu erreichen. Es ist ebenfalls vorteilhaft,
den Aufschlämmungsreaktor
mit hohen Feststoffkonzentrationen, z. B. 50 % für Homopolymere und 35 oder
40 % für
einige Copolymere, wenn die Teilchen quellen, arbeiten zu lassen.
Wenn die Feststoffkonzentration im Schleifenreaktor zu niedrig ist,
erhöht
sich die Menge an Reaktionsmedium, das in die zweite Reaktionszone
oder Gasphasenreaktor geleitet wird.
-
Der
Inhalt des Aufschlämmungsreaktors, das
Polymerisationsprodukt und das Reaktionsmedium, werden direkt in
das Wirbelbett des Gasphasenreaktors geführt.
-
Der
zweite Reaktor ist bevorzugt als ein Gasphasenreaktor, worin Propylen
und wahlweise Comonomer(e) in einem Reaktionsmedium, das aus Gas
und Dampf besteht, polymerisiert werden.
-
Der
Gasphasenreaktor kann ein üblicher Wirbelbettreaktor
sein, obwohl andere Typen von Gasphasenreaktoren verwendet werden
können.
-
In
einem Wirbelbettreaktor besteht das Bett aus den gebildeten und
wachsenden Polymerteilchen und noch aktivem Katalysator, der zusammen mit
der Polymerfraktion gekommen ist. Das Bett wird in einem Wirbelzustand
durch Einführen
gasförmiger Komponenten,
z. B. Monomer mit einer Strömungsrate
(mindestens 0,2 m/s), was die Teilchen als Flüssigkeit agieren lässt, gehalten.
Das fluidisierende Gas kann ebenfalls Inertgase, wie Stickstoff
und ebenfalls Wasserstoff, als Modifikator enthalten. Gemäß der Erfindung
ist es nicht empfehlenswert, unnötige
Inertgase zu verwenden, was Probleme im Gewinnungsabschnitt verursachen
kann.
-
Der
angewendete Gasphasenreaktor kann in einem Temperaturbereich von
50 bis 115°C,
bevorzugt zwischen 60 und 110°C
und bei einem Reaktionsdruck zwischen 10 und 40 bar betrieben werden, und
der Partialdruck des Monomeren liegt bevorzugt zwischen 2 und 30
bar oder mehr, allerdings immer unter dem Taupunktdruck.
-
Nach
einer bevorzugten Ausführungsform wird
kein frisches Propylen in den ersten Gasphasenreaktor geleitet,
außer
wenn es für
verschiedene Spülungen
erforderlich ist.
-
Der
Druck des zweiten Polymerisationsprodukts, das das gasförmige Reaktionsmedium
einschließt,
wird dann nach dem ersten Gasphasenreaktor vermindert, um einen
Teil der gasförmigen
und möglicherweise
flüchtigen
Komponenten (z. B. schwere Comonomere und Verbindungen, die für Katalysatorbeschickungen
verwendet werden) des Produkts z. B. in einen Entspannungsbehälter abzutrennen.
Der Überkopfgasstrom
wird durch das Gewinnungssystem zurück in den ersten Gasphasenreaktor
oder teilweise in den ersten Gasphasenreaktor und teilweise in den
Aufschlämmungsreaktor
zirkuliert. Einige Monomere, typischerweise die schweren Comonomere,
können
in die Massenreaktionszone zurückgeführt werden.
-
Im
zweiten Reaktor können
30 % oder mehr, bevorzugt 40 oder mehr oder noch bevorzugter 50
% der Produktion hergestellt werden.
-
Falls
erwünscht,
kann das Polymerisationsprodukt in einen zweiten Gasphasenreaktor
geführt werden,
worin ein kautschukartiges Copolymer durch eine dritte (Co)polymerisationsreak-tion
zur Verfügung
gestellt wird, um ein modifiziertes Polymerisationsprodukt herzustellen.
Diese dritte Polymerisationsreaktion ergibt die Polymerisationsprodukteigenschaften
der beispielsweise verbesserten Schlagfestigkeit. Die Stufe des Bereitstellens
eines Elastomeren kann auf verschiedene Weisen erfolgen. Somit wird
bevorzugt ein Elastomer durch Copolymerisieren von mindestens Propylen
und Ethylen in ein Elastomer hergestellt. Die Bedingungen für die Copolymerisation
liegen innerhalb der Grenzen der herkömmlichen EPM-Bedingungen, wie
sie beispielsweise in Encyclopedia of Polymer Science and Engineering,
Zweite Ausgabe, Bd. 6, Seiten 545–558 beschrieben sind. Ein
kautschukartiges Produkt wird gebildet, wenn der Gehalt der Ethylenwiederholungseinheit
im Polymer innerhalb eines gewissen Bereichs liegt. Demzufolge werden
bevorzugt Ethylen und Propylen in ein Elastomer in einem solchen
Verhältnis
copolymerisiert, dass das Copolymer 10 bis 70 Gew-% Ethyleneinheiten
enthält.
Insbesondere beträgt
der Ethyleneinheitengehalt 30 bis 50 Gew-% des Propylen/Ethylen-Elastomer-Copo-lymeren.
Mit anderen Worten, Ethylen und Propylen werden in ein Elastomer
in einem Molverhältnis
von Ethylen zu Propylen von 30/70 bis 50/50 copolymerisiert.
-
Das
Elastomer kann ebenfalls durch Zugabe eines fertigen oder natürlichen
Elastomeren in das Polymerprodukt des ersten Gasphasenreaktors zur Verfügung gestellt
werden.
-
Ein
schlagmodifiziertes Polypropylen enthält typischerweise 5 bis 50
Gew-%, insbesondere etwa 10 bis 45 Gew-% und bevorzugt etwa 15 bis
40 Gew-% eines vorstehend beschriebenen Elastomeren.
-
Typischerweise
wird die Wasserstoffkonzentration des zweiten Reaktionsprodukts
reduziert, bevor das Produkt in die zweite Gasphase geführt wird, um
eine Produktion mit höherer
Molmasse zu ermöglichen
und verbesserte Schlageigenschaften zu erreichen.
-
Es
ist weiterhin möglich,
das Produkt der zweiten Gasphasenreaktion in eine dritte (vierte
etc.) Polymerisationsreaktionszone zu überführen, wo die Copolymerisation
in Gegenwart von Comonomeren durchgeführt wird, die dem dritten Polymerisationsprodukt
Eigenschaften, die beispielsweise ein verbessertes Steifheit-Schlagfestigkeit-Gleichgewicht oder
Stressbleichen oder Weiß-Rot-Eigenschaften zu
verleihen.
-
Der
dritte und vierte Gasphasenreaktor kann bei Temperaturen in einem
Bereich von 60 bis 80°C betrieben
werden, und der Reaktionsdruck kann bei 10 bis 30 bar gehalten werden.
-
In
der Zusammenfassung von dem, was vorstehend ausgeführt wurde,
umfasst eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung die
folgenden Stufen:
- – Polymerisieren von Propylen
in einen Schleifenreaktor bei einem Druck von 40 bis 80 bar bei
einer Temperatur von 80 bis 100°C,
wobei Wasserstoff verwendet wird, um die Molmasse des Polymerisationsprodukts
zu steuern,
- – Gewinnen
des Polymerisationsprodukts aus dem Schleifenreaktor und Einleiten
desselben in ein Wirbelbett eines Gasphasenreaktors,
- – wahlweises
Zuführen
von zusätzlichem
Propylen und wahlweise Comonomeren in den Gasphasenreaktor,
- – wahlweises
Zuführen
von zusätzlichem
Wasserstoff in den Gasphasenreaktor, um das Wasserstoff-zu-Propylen-Ver-hältnis zu
steuern und die gewünschte
Molmasse des Polymerisationsprodukts herzustellen,
- – Gewinnen
des Polymerisationsprodukts aus dem Gasphasenreaktor und Einführen desselben in
einen Entspannungstank, worin der Druck des Produkts vermindert
wird, um ein Überkopfprodukt
herzustellen, das im Wesentlichen nicht umgesetztes Propylen und
Wasserstoff enthält,
wobei ein Bodenprodukt primär
polymerisierte Feststoffe enthält,
- – Rückführen des Überkopfprodukts
oder mindestens eines Hauptteils davon in den Gasphasenreaktor und
- – Gewinnen
des Polypropylenpolymeren als Bodenprodukt des Entspannungstanks.
-
Nach
einer zweiten, insbesondere bevorzugten Ausführungsform:
- – wird Propylen
in einem Schleifenreaktor bei einem Druck von 40 bis 80 bar bei
einer Temperatur von 60 oder 80 bis 100°C polymerisiert, wobei Wasserstoff
verwendet wird, um ein Polymerisationsprodukt mit der gewünschten
Molmasse zu erhalten,
- – wird
das Polymerisationsprodukt aus dem Schleifenreaktor gewonnen und
in ein Wirbelbett eines Gasphasenreaktors geleitet,
- – wird
wahlweise zusätzliches
Propylen und wahlweise Comonomere in den Gasphasenreaktor geleitet,
- – wird
wahlweise zusätzlich
Wasserstoff in den Gasphasenreaktor geleitet, um das Wasserstoff-zu-Propylen-Verhältnis zu
steuern und die gewünschte
Molmasse des Polymerisationsprodukts herzustellen,
- – wird
das Polymerisationsprodukt aus dem ersten Gasphasenreaktor gewonnen
und in einen Zwischenentspannungstank geleitet, worin der Druck
des Produkts vermindert wird, um ein Überkopfprodukt herzustellen,
das im Wesentlichen nicht umgesetztes Monomer(e) und Wasserstoff enthält, wobei
das Bodenprodukt primär
polymerisierte Feststoffe enthält,
- – wird
das Überkopfprodukt
oder zumindest der Hauptteil davon in den ersten Gasphasenreaktor über einen
Gewinnungsabschnitt rückgeführt,
- – wird
das Polypropylenpolymer vom Boden des Zwischenentspannungsbehälters in
eine dritte Polymerisationsreaktion über ein Polymerzuführungssystem
geführt,
- – wird
die dritte Polymerisationsreaktion in einem Gasphasenreaktor in
Gegenwart von Comonomeren durchgeführt,
- – wird
das Polymerisationsprodukt aus dem zweiten Gasphasenreaktor gewonnen
und in einen Entspannungsbehälter
geführt,
wo der Druck des Produkts vermindert wird, um ein Überkopfprodukt
herzustellen, das im Wesentlichen nicht umgesetztes Monomer(s) und
Wasserstoff enthält, wobei
ein Bodenprodukt primär
polymerisierte Feststoffe enthält,
- – kann
wahlweise das Polymerisationsprodukt aus der dritten Polymerisation
direkt oder über
einen Entspannungstank in einen dritten (vierten etc.) Gasphasenpolymerisationsreaktor
geleitet werden, worin die Polymerisation in Gegenwart von Comonomeren
durchgeführt
wird.
-
Diese
oben erwähnten
zwei bevorzugten Ausführungsformen
sind ebenfalls in den anliegenden Zeichnungen gezeigt, die die spezielle
Konfiguration der verwendeten Prozessausrüstung erläutert. Die Zahlen beziehen
sich auf folgende Teile der Ausrüstung:
-
- 1;
101
- Vorpolymerisationsreaktor
- 30;
130
- Katalysatorreservoir
- 31;
131
- Zuführungsvorrichtung
- 32;
132
- Verdünnungsmittel
(wahlweise)
- 33;
133
- Katalysator/Verdünnungsmischung
- 34;
134
- Monomer
- 35;
135
- Cokatalysator
und mögliche
Donoren
- 40;
140
- Schleifenreaktor
- 42;
142
- Verdünnungsmitteleingabe
(wahlweise)
- 43;
143
- Monomereingabe
- 44;
144
- Wasserstoffeingabe
- 45;
145
- Comonomereingabe
(wahlweise)
- 46;
146
- zurück zum Schleifenreaktor 40; 140 durch
-
- die
Leitung 46; 146
- 47;
147
- ein
oder mehrere Entlüftungsventile
- 150b
- Entspannungsseparator
- 152b
- Abgangsleitung
- 60;
160; 160b
- Gasphasenreaktor
- 61;
161; 161b
- Gasübertragungsleitung
- 62;
162; 162b
- Kompressor
- 63,
163; 163b
- Monomereingabe
- 64;
164; 164b
- Comonomereingabe
- 65;
165; 165b
- Wasserstoffeingabe
- 66;
166; 166b
- Übertragungsleitung
- 67;
167
- Produktübertragungsleitung
- 68;
168
- Polymerproduktgewinnungssystem
z. B.
-
- Entspannungsbehälter
- 69;
169
- Gewinnungsleitung
- 70;
170
- Monomergewinnungssystem
-
Zurückkommend
auf 1 kann festgestellt werden, dass der Katalysator
aus dem Reservoir 30 in die Eingabevorrichtung 31 zusammen
mit wahlweisen Verdünnungsmittel
aus der Leitung 32 geführt wird.
Die Eingabevorrichtung 31 gibt die Katalysator/Verdünnungsmittel-Mischung
in die Vorpolymerisationskammer 1 über die Leitung 33 ein.
Das Monomer wird durch 34 geführt und Cokatalysator und mögliche Donoren
können
in den Reaktor 1 durch die Leitungen 35 gegeben
werden, oder der Cokatalysator und der (die) Donor(en) werden bevorzugt
vermischt und in die Leitung 35 eingegeben.
-
Aus
der Vorpolymerisationskammer 1 wird der vorpolymerisierte
Katalysator bevorzugt direkt über
die Leitung 36 entfernt und zu einem Schleifenreaktor 40 übertragen.
Im Schleifenreaktor 40 wird die Polymerisation fortgesetzt
durch Zugabe eines wahlweisen Verdünnungsmittels aus der Leitung 42, von
Monomer aus der Leitung 43, von Wasserstoff aus der Leitung 44 und
eines wahlweisen Comonomeren aus der Leitung 45 über die
Leitung 46. Ein wahlweiser Cokatalysator kann ebenfalls
in den Schleifenreaktor 40 gegeben werden.
-
Aus
dem Schleifenreaktor 40 wird die Polymer/Kohlenwasserstoff-Mischung
durch ein oder mehrere Auslassventile 47, die beispielsweise
in den FI-Patenten Nr. 971368 oder 971367 beschrieben sind, geleitet.
Es gibt eine direkte Produktübertragung 67 aus
dem Schleifenreaktor 40 in den Gasphasenreaktor 60.
-
Im
unteren Teil des Gasphasenreaktors 60 gibt es ein Wirbelbett,
das aus Polymerteilchen besteht und in einem Wirbelzustand auf übliche Weise gehalten
wird durch Zirkulieren der Gase, die vom oberen Teil des Reaktors 60 durch
die Leitung 61, Kompressor 62 und einem Wärmeaustauscher
(nicht gezeigt) in den unteren Teil des Reaktors 60 auf
herkömmliche
Weise entfernt werden. Der Reaktor 60 ist vorteilhafter
Weise, allerdings nicht notwendiger Weise mit einem Mischer ausgerüstet (beschrieben
in der WO 95/018381, nicht in der Figur gezeigt). In dem unteren
Teil des Reaktors 60 können
Monomeren in wohlbekannter Weise aus der Leitung 63, wahlweise
Comonomer aus der Leitung 64 und Wasserstoff aus der Leitung 65 geführt werden.
Das Produkt wird dann aus dem Reaktor 60 kontinuierlich oder
periodisch durch die Übertragungsleitung 66 in den
Entspannungstank 68 entfernt. Das Überkopfprodukt des Gewinnungssystems
wird in den Gasphasenreaktor über
ein Monomergewinnungssystem zirkuliert.
-
Die
in 2 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich
von derjenigen in 1 nur in dem Sinn, dass das
Produkt aus dem Gasphasenreaktor 160 in den zusätzlichen
Gasphasenreaktor 160 eingegeben wird. Die Polymerteilchen
werden aus dem Entspannungsbehälter 168 und
dem Polymereingabebehälter 150b durch
die Entfernungsleitung 152b in den Gasphasenreaktor 160b entfernt.
Der Gasphasenreaktor ist vorteilhafter Weise mit einem Mischer (nicht
gezeigt) ausgerüstet.
-
Das Überkopfprodukt
des Entspannungsseparators 168b wird teilweise in den Gasphasenreaktor 160b und
teilweise in das Monomergewinnungssystem zurückgeführt.
-
In
beiden der oben gezeigten Ausführungsformen
bedeuten die Bezugszeichen 70 und 170 Trennvorrichtungen,
wie eine Membraneinheit oder Abstreiferkolonnen, die das rückgeführte Monomer des
(der) Gasphasenreaktor(en) (60, 160 und 160b) oder
der Separatoren (68, 168 und 168b) von
Wasserstoff und/oder leichten inerten Kohlenwasserstoffen, die typischerweise
einen niedrigeren Siedepunkt als das (die) Monomor(e) aufweisen,
befreien können.
-
Die Polymere
-
Die
erfindungsgemäß hergestellten
bevorzugten Produkte sind schlagmodifizierte Propylenpolymere, die
bevorzugt ein kautschukartiges Copolymer enthalten, insbesondere
ein Ethylen/Propylen-Copolymer, wobei die Schlagbeständigkeit
des Produkts verbessert ist. Der Anteil des Elastomeren beträgt etwa
5 bis 40 Gew-% des Polypropylens.
-
Die
folgenden nicht einschränkenden
Beispiele erläutern
die Prinzipien der vorliegenden Erfindung.
-
Beispiel 1
-
Es
wurde eine Massenproduktionsanlage simuliert, um kontinuierlich
ein PP-Homopolymer herzustellen. Die Anlage umfasst Katalysator,
Alkyl, Donor, Propyleneingabesysteme, einen Vorpolymerisationsreaktor,
einen Schleifenreaktor und einen Wirbelbett-Gasphasenreaktor (GPR).
-
Es
wurden Katalysator, Alkyl, Donor und Propylen in den Vorpolymerisationsreaktor
gegeben. Die Polymeraufschlämmung
aus dem Vorpolymerisationsreaktor wurde in den Schleifenreaktor
eingegeben, wozu ebenfalls Wasserstoff und mehr Propylen zugefügt wurden.
Die Polymeraufschlämmung
aus dem Ausschlämmungsreaktor
und zusätzlicher
Wasserstoff und Propylen wurden in den GPR geführt. Die Produktion in den
Reaktoren betrug 300 kg/h in der Vorpolymerisierung, 15 t/h im Schleifenreaktor und
10 t/h im GPR.
-
Der
Vorpolymerisationsschleifenreaktor wurde bei einem Druck von 56
Bar und einer Temperatur von 20°C
betrieben. Der Schleifenreaktor wurde bei einem Druck von 55 bar
und einer Temperatur von 85°C
betrieben. Die MFR (2,16 kg/230°C)
des im Schleifenreaktor hergestellten PP-Homopolymeren wurden auf 1 über die
Wasserstoffeingabe eingestellt.
-
Der
GPR wurde bei einem Druck von 35 bar und einer Temperatur von 85°C betrieben.
Die MFR (2,16 kg, 230°C)
des aus dem GPR entnommenen PP-Polymeren wurde auf 13 durch Steuerung
des Partialdrucks des Wasserstoffs eingestellt. 5 t/h Propylen wurde
aus dem GPR-Auslass zurück
in den Schleifenreaktor geführt.
Die Durchlaufumwandlung des Propylens betrug 83 %.
-
Beispiel 2
-
Eine
Massenproduktionsanlage wurde simuliert, um ein PP-Copolymer mit guten
Schlageigenschaften herzustellen. Die Anlage weist einen Katalysator,
Alkyl, Donor, Propyleneingabesysteme, einen Vorpolymerisationsreaktor,
einen Schleifenreaktor und zwei Wirbelbett-Gasphasenreaktoren auf.
-
Es
wurden Katalysator, Alkyl, Donor und Propylen in den Vorpolymerisationsreaktor
eingegeben. Die Polymeraufschlämmung
aus dem Vorpolymerisationsreaktor wurde in den Schleifenreaktor
geführt, wozu
ebenfalls und mehr Propylen gegeben wurden. Die Polymeraufschlämmung aus
dem Schleifenreaktor und zusätzlicher
Wasserstoff und Propylen wurden in den ersten GPR eingegeben. Vor
Eintritt in den zweiten GPR wurde im Polymer aus dem ersten GPR der
Druck herabgesetzt. Ethylen und zusätzliches Propylen wurden in
den zweiten GPR eingegeben.
-
Die
Produktion in den Reaktoren betrug 300 kg/h in der Vorpolymerisation,
15 t/h im Schleifenreaktor und 10 t/h im ersten GPR und 6 t/h im
zweiten GPR.
-
Der
Vorpolymerisationsschleifenreaktor wurde bei einem Druck von 56
Bar und einer Temperatur von 20°C
betrieben. Der Schleifenreaktor wurde bei einem Druck von 55 bar
und einer Temperatur von 85°C
betrieben. Die MFR (2,16 kg, 230°C)
des im Schleifenreaktor hergestellten PP-Homopolymers wurde auf 20 über die
Wasserstoffeingabe eingestellt.
-
Der
erste GPR wurde bei einem Druck von 35 bar und einer Temperatur
von 85°C
betrieben. Die MFR (2,16 kg, 230°C)
des aus dem ersten GPR entnommenen PP-Homopolymers wurde auf 20
durch Einstellen des Partialdrucks des Wasserstoffs eingestellt.
4,3 t/h Propen wurde auf dem GPR-Auslass zurück in den Schleifenreaktor
zurückgeführt.
-
Der
zweite GPR wurde bei einem Druck von 20 bar und einer Temperatur
von 70°C
betrieben. Die MFR (2,16 kg, 230°C)
des aus dem zweiten GPR entnommenen PP-Copolymeren wurde auf 13 über den Partialdruck
des Wasserstoffs eingestellt. 2,7 t/h Propen wurde aus dem zweiten
GPR-Auslass zurück
in den Schleifenreaktor geführt
und 1,6 t/h Ethylen wurden in den zweiten GPR rückgeführt.
-
Beispiel 3
-
Eine
kontinuierliche Pilotanlage wurde angewendet, um ein PP-Homopolymer
herzustellen. Die Anlage weist einen Katalysator, Alkyl, Donor,
Propyleneingabesysteme, einen Vorpolymerisationsreaktor, einen Schleifenreaktor
und einen Wirbelbett-Gasphasenreaktor (GPR) auf. Diese Komponenten
werden in den Vorpolymerisationsreaktor geführt.
-
Die
Polymeraufschlämmung
aus dem Vorpolymerisationsreaktor wurde in den Schleifenreaktor geführt, wozu
ebenfalls Wasserstoff und mehr Propylen eingegeben wurden. Die Polymeraufschlämmung aus
dem Schleifenreaktor und zusätzlicher
Wasserstoff und Propylen wurden in den GPR eingegeben.
-
Das
gebildete Polymer und nicht umgesetztes Propylen wurden nach der
Entfernung aus dem GPR getrennt.
-
Der
verwendete Katalysator war ein hoch aktiver und stereospezifischer
ZN-Katalysator, der nach dem US-Patent 5,234,879 hergestellt war.
Der Katalysator wurde mit Triethylaluminium (TEA) und Dicyclobentyldimethoxysilan (DCPDMS)
das (Al/Ti-Verhältnis
betrug 250 und Al/Do 40 (Mol)) vor der Eingabe in den Vorpolymerisationsreaktor
in Kontakt gebracht.
-
Der
Katalysator wurde nach dem US-Patent Nr. 5,385,992 zugeführt und
mit Propylen in den Vorpolymerisationsreaktor gespült. Der
Vorpolymerisationsreaktor wurde bei einem Druck von 51 bar, einer Temperatur
von 20°C
und einer mittleren Verweilzeit des Katalysators von 7 Min. betrieben.
-
Der
vorpolymerisierte Katalysator, Propylen und andere Bestandteile
wurden in den Schleifenreaktor übertragen.
Der Schleifenreaktor wurde bei einem Druck von 50 bar, einer Temperatur
von 80°C und
einer mittleren Verweilzeit des Katalysators von 1 h betrieben.
Die MFR (2,16 kg, 230°C)
des im Schleifenreaktor hergestellten PP-Homopolymeren wurden auf 7 über die
Wasserstoffeingabe eingestellt.
-
Die
Polymeraufschlämmung
aus dem Schleifenreaktor wurde in den GPR übertragen. Der GPR-Reaktor
wurde bei einem Gesamtdruck von 29 bar und einem Partialdruck des
Propylens von 21 bar, einer Temperatur von 90°C und einer mittleren Verweilzeit
des Katalysators von 1 h betrieben. Die MFR (2,16 kg, 230°C) des aus
dem GPR entnommenen PP-Homopolymeren
wurden auf 7 durch Einstellen des Partialdrucks des Wasserstoffs
eingestellt. Die Produktionsaufspaltung zwischen den Reaktoren betrug
1 in der Vorpolymerisation, 49 % im Schleifenreaktor und 50 im GPR.
Die Katalysatorproduktivität betrug
32 kg PP/g Kat.
-
Beispiel 4
-
Es
wurde eine kontinuierlich betriebene Pilotanlage angewendet, um
ein PP-Homopolymer herzustellen. Die Anlage umfasst einen Katalysator,
Alkyl, Donor, Propyleneingabesysteme, einen Copolymerisationsreaktor,
einen Schleifenreaktor und einen Wirbelbett-Gasphasenreaktor (GPR). Diese Komponenten
werden in den Vorpolymerisationsreaktor gegeben.
-
Die
Polymeraufschlämmung
aus dem Vorpolymerisationsreaktor wurde in den Schleifenreaktor geführt, in
den ebenfalls Wasserstoff und mehr Propylen eingegeben wurden. Die
Polymeraufschlämmung
aus dem Schleifenreaktor und zusätzlicher Wasserstoff
und Propylen wurden in den GPR geführt.
-
Das
gebildete Polymer und nicht umgesetztes Propylen wurden nach der
Entfernung aus dem GPR getrennt.
-
Der
verwendete Katalysator war ein hoch aktiver und stereospezifischer
ZN-Katalysator, der nach der WO 98/12622 hergestellt war. Der Katalysator wurde
mit Triethylaluminium (TEA) und die Cyclopentyldimethoxysilan (DCPDMS)
(das Al/Ti-Verhältnis betrug
250 und Al/Do 40 (Mol)) vor der Eingabe in den Vorpolymerisationsreaktor
in Kontakt gebracht.
-
Der
Katalysator wurde nach dem US-Patent Nr. 5,385,992 zugeführt und
in den Vorpolymerisationsreaktor mit Propylen gespült. Der
Vorpolymerisationsreaktor wurde bei einem Druck von 53 bar, einer Temperatur
von 20°C
und einer mittleren Verweilzeit des Katalysators von 7 Min. betrieben.
-
Der
vorpolymerisierte Katalysator, Propylen und andere Komponenten wurden
in den Schleifenreaktor übertragen.
Der Schleifenreaktor wurde bei einem Druck von 52 bar, einer Temperatur
von 85°C und
einer mittleren Verweilzeit des Katalysators von 1 h betrieben.
Die MFR (2,16 kg, 230°C)
des aus dem GPR entnommenen PP-Homopolymeren wurde auf 7 über den
Partialdruck des Wasserstoffs eingestellt.
-
Die
Polymeraufschlämmung
aus dem Schleifenreaktor wurde in den GPR übertragen. Der GPR-Reaktor
wurde bei einem Gesamtdruck von 29 bar und einem Partialdruck des
Propylens von 21 bar, einer Temperatur von 80°C und einer mittleren Verweilzeit
des Katalysators von 1 h betrieben. Die MFR (2,16 kg, 230°C) des aus
dem GPR entnommenen PP-Homopolymeren
wurde über
den Partialdruck des Wasserstoffs auf 7 eingestellt. Die Produktionsaufspaltung
zwischen den Reaktoren betrug 1 % in der Vorpolymerisation, 53 %
im Schleifenreaktor und 48 % im GPR. Die Katalysatorproduktivität betrug
50 kg PP/g Kat.
-
Beispiel 5
-
Es
wurde eine kontinuierlich betriebene Pilotanlage angewendet, um
ein PP-Homopolymer herzustellen. Die Anlage umfasst einen Katalysator,
Alkyl, Donor, Propyleneingabesysteme, einen Vorpolymerisationsreaktor,
einen Schleifenreaktor und einen Wirbelbett-Gasphasenreaktor (GPR). Diese Komponenten
werden in den Vorpolymerisationsreaktor eingegeben.
-
Die
Polymeraufschlämmung
aus dem Vorpolymerisationsreaktor wurde in einen Schlaifenreaktor geführt, in
den ebenfalls Wasserstoff und mehr Propylen eingegeben wurden. Die
Polymeraufschlämmung
aus dem Schleifenreaktor und zusätzlicher Wasserstoff
und Propylen wurden in den GPR eingegeben.
-
Das
gebildete Polymer und nicht umgesetztes Propylen wurden nach der
Entfernung aus dem GPR getrennt.
-
Der
verwendete Katalysator war ein hoch aktiver und stereospezifischer
ZN-Katalysator, der nach dem US-Patent Nr. 5,234,879 hergestellt
war. Der Katalysator wurde mit Triethylaluminium (TEA) und Dicyclopentyldimethoxysilan
(DCPDMS) (das Al/Ti-Verhältnis
betrug 250 und Al/Do 40 (Mol)) vor der Eingabe in den Vorpolymerisationsreaktor
in Kontakt gebracht.
-
Der
Katalysator wurde nach dem US-Patent 5,385,992 zugeführt und
mit Propylen in den Vorpolymerisationsreaktor gespült. Der
Vorpolymerisationsreaktor wurde bei einem Druck von 58 bar, einer Temperatur
von 20°C
und einer mittleren Verweilzeit des Katalysators von 7 Min. betrieben.
-
Der
vorpolymerisierte Katalysator, Propylen und andere Komponenten wurden
in den Schleifenreaktor übertragen.
Der Schleifenreaktor wurde bei einem Druck von 57 bar, einer Temperatur
von 80°C und
einer mittleren Verweilzeit des Katalysators bis zu 2 h betrieben.
Die MFR (2,16 kg, 230°C)
des im Schleifenreaktors hergestellten PP-Homopolymeren wurde auf 375 durch Einstellung
der Wasserstoffeingabe eingestellt.
-
Die
Polymeraufschlämmung
aus dem Schleifenreaktor wurde in den GPR übertragen. Der GPR-Reaktor
wurde bei einem Gesamtdruck von 29 bar und einem Partialdruck des
Propylens von 16 bar, einer Temperatur von 80°C und einer mittleren Verweilzeit
des Katalysators von 2 h betrieben. Die MFR (2,16 kg, 230°C) des aus
dem GPR entnommenen PP-Homopolymeren
wurde auf 450 durch Einstellen des Partialdrucks des Wasserstoffs
und Steuerung der Produktionsaufspaltung zwischen den Reaktoren eingestellt.
Die Produktionsaufspaltung wurde auf 1 % in der Vorpolymerisation,
50 % im Schleifenreaktor und 49 % im GPR eingestellt.