DE947967C - Process for olefin polymerization with boron fluoride-phosphoric acid catalysts - Google Patents

Process for olefin polymerization with boron fluoride-phosphoric acid catalysts

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Description

Verfahren zur Olefinpolymerisation mit Borfluorid-Phosphorsäure-Katalysatoren Es ist bekannt, Koordinationsverbindungen von Bortrifluorid mit Säuren des Phosphors als Katalysatoren für verschiedene Umwandlungen zu verwenden, insbesondere für die Polymerisation von Olefinen.Process for olefin polymerization with boron fluoride-phosphoric acid catalysts It is known, coordination compounds of boron trifluoride with acids of phosphorus to use as catalysts for various conversions, especially for the Polymerization of olefins.

Diese Katalysatoren wurden hergestellt, indem man eine Säure des Phosphors mit Bortrifluorid bei Temperaturen von etwa 27 bis I2IO behandelte, bis sich der gewünschte Komplex gebildet hatte, worauf man dann die entstandene viskose Flüssigkeit als Katalysator verwendete.These catalysts were made by adding an acid of phosphorus treated with boron trifluoride at temperatures of about 27 to I2IO until the desired complex had formed, whereupon the resulting viscous liquid used as a catalyst.

So hergestellte Katalysatoren haben indessen verschiedene Nachteile. Sie haben eine schlechte Lagerungsbeständigkeit und zersetzen sich beim Stehenlassen selbst bei gewöhnlicher Temperatur unter Bildung eines sauren Gases und eines ausfallenden Feststoffes. Durch diese Zersetzung wird die Aktivität des Katalysators verringert, und es bildet sich eine stark korrosive Substanz, welche die üblichen Verpackungsgefäße angreift. Ferner haben diese Katalysatoren bei verschiedenen Umwandlungen eine verhältnismäßig kurze Lebensdauer; außerdem sind sie für eine stetige Arbeitsweise wenig geeignet. Bei hohen Reaktionstemperaturen z. B. nimmt die katalytische Aktivität rasch ab, und wenn der Katalysator auf einem Feststoff niedergeschlagen ist, wird die Katalysatorschüttung bald durch Ablagerung verschmutzt und verstopft sich schließlich. Catalysts produced in this way, however, have various disadvantages. They have poor storage stability and decompose if left to stand even at ordinary temperature with the formation of an acid gas and a precipitating gas Solid. This decomposition reduces the activity of the catalyst, and it forms a highly corrosive substance, which the usual packaging vessels attacks. Furthermore, these catalysts have a relative ratio in different conversions short lifespan; in addition, they are not very suitable for a steady mode of operation. At high reaction temperatures z. B. the catalytic activity decreases rapidly, and when the catalyst is on a solid is deposited, the catalyst bed will soon be contaminated by deposits and clogged in the end.

Gemäß vorliegender Erfindung erhält man einen besseren Katalysator, wenn man eine Säure des Phosphors mit Bortrifluorid bei einer Temperatur unterhalb + 100, vorteilhaft unterhalb + 4" verbindet. According to the present invention, a better catalyst is obtained if you mix an acid of phosphorus with boron trifluoride at a temperature below + 100, advantageously below + 4 "connects.

Der so hergestellte flüssige Komplex ist stabil und kann lange Zeit auch bei erhöhten Temperaturen gelagert werden, ohne daß er sich zersetzt oder abgebaut wird. Er -eignet sich für stetig geführte katalytische Verfahren, insbesondere auf einem festen Träger und selbst bei verhältnismäßig hohen Temperaturen.The liquid complex produced in this way is stable and can last for a long time can also be stored at elevated temperatures without decomposing or degrading will. It -suitable for steadily conducted catalytic processes, in particular on a solid support and even at relatively high temperatures.

Die bei niedriger Temperatur hergestellten Koordinationsverbindungen haben eine etwas andere Zusammensetzung als die bisher bekannten Verbindungen dieser Art. Es scheint, daß die bei niedrigen Temperaturen gebildeten Verbindungen folgende typische Struktur haben: Verbindungen dagegen, welche bei höheren Temperaturen hergestellt sind, unterliegen bei ihrer Herstellung und Lagerung einer stufenweisen Dissoziation und scheinen dabei Fluorwasserstoff frei zu machen, bis schließlich Borphosphat zurückbleibt. Der bei den höheren Temperaturen hergestellte Komplex scheint außer der Koordinationsverbindung ein Gemisch von Abbauprodukten zu enthalten.The coordination compounds produced at low temperature have a somewhat different composition than the previously known compounds of this type. It appears that the compounds formed at low temperatures have the following typical structure: Compounds, on the other hand, which are produced at higher temperatures, are subject to a gradual dissociation during their production and storage and appear to liberate hydrogen fluoride until finally boron phosphate remains. In addition to the coordination compound, the complex produced at the higher temperatures appears to contain a mixture of degradation products.

Die erfindungsgemäßen Katalysatoren sind ziemlich sauer, und ihre verhältnismäßig hohe Acidität führt zu Katalysatoren, die für manche Reaktionen überaktiv sind. Nach einem anderen Merkmal der Erfindung wird die Aktivität des Katalysatorkomplexes modifiziert, indem man in ihm als freie Säure eine Säure des Phosphors zumischt. Ein derartiges Produkt ist insbesondere dann von Wert, wenn man das Molekulargewicht von Polymeren lenken will, die durch Polymerisation von Olefinen hergestellt werden. The catalysts of the invention are quite acidic, and theirs relatively high acidity leads to catalysts for some reactions are overactive. According to another feature of the invention, the activity of the Modified the catalyst complex by adding an acid des in it as the free acid Mixing phosphorus. Such a product is particularly valuable when one wants to control the molecular weight of polymers produced by the polymerization of Olefins are produced.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird der Katalysatorkomplex für Umwandlungsreaktionen in Gegenwart von Bortrifluorid verwendet, das von außen zugeführt wird. Dieses Verfahren ist insbesondere von Wert, um einen übermäßig hohen Verlust von BF3 aus dem Komplex zu unterdrücken und dadurch die maximale katalytische Aktivität bei einer stetigen Arbeitsweise oder bei verhältnismäßig hohen Temperaturen lange aufrechtzuerhalten, da hierdurch auf dem Katalysator ein Überschuß von Bortrifluorid über die zur Bildung der Koordinationsverbindung notwendige Menge gewährleistet ist. Derartige Katalysatoren finden Anwendung besonders für Reaktionen, bei denen weniger reaktionsfähige Verbindungen beteiligt sind, z. B. bei der Polymerisation von Propylen. According to a further feature of the invention, the catalyst complex used for conversion reactions in the presence of boron trifluoride coming from the outside is fed. This procedure in particular is of value to an excessively high level Suppress loss of BF3 from the complex and thereby the maximum catalytic Activity when working steadily or at relatively high temperatures to be maintained for a long time, since this results in an excess of boron trifluoride on the catalyst guaranteed over the amount necessary to form the coordination compound is. Such catalysts are used especially for reactions in which less reactive compounds are involved, e.g. B. in the polymerization of propylene.

Nach einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung wird der Reaktionszone, die den Katalysator enthält, im Verlauf des Verfahrens von außen flüssiger Katalysator zugesetzt. Bei verhältnismäßig weniger reaktionsfähigen Verbindungen ist eine erhebliche Induktionszeit notwendig, bevor der komplexe Katalysator seine maximale Aktivität erreicht, selbst wenn man von außen zugeführtes Bortrifluorid in der Reaktionszone aufrechterhält. Der stetige oder intermittierende Zusatz einer kleinen, aber wirksamen Menge des flüssigen Komplexes zusammen mit von außen zugeführtem Bortrifluoridgas kürzt die Induktionszeit ab und gewährleistet auch eine ständige hohe katalytische Aktivität. Diese Arbeitsweise wird bei Verfahren angewandt, bei denen der Katalysator auf einem festen Träger eingesetzt wird. According to a further feature of the present invention, the reaction zone, which contains the catalyst, in the course of the process externally liquid catalyst added. In the case of relatively less reactive compounds, there is a significant one Induction time necessary before the complex catalyst reaches its maximum activity achieved, even if one externally supplied boron trifluoride in the reaction zone maintains. The steady or intermittent addition of a small but effective one Amount of the liquid complex together with externally supplied boron trifluoride gas shortens the induction time and also ensures a constant high catalytic Activity. This procedure is used in processes in which the catalyst is used on a solid support.

Es wurde weiter gefunden, daß der Katalysatorkomplex, insbesondere wenn er auf einem festen Träger eingesetzt wird, mit Bortrifluorid vorbehandelt werden kann, damit man bereits einen Überschuß an dieser Verbindung hat, bevor der Katalysator mit dem zu polymerisierenden Olefingut in Berührung kommt. Diese Vorbehandlung verringert ebenfalls wirksam die Induktionszeit, insbesondere bei der Polymerisation von Propylen. It was further found that the catalyst complex, in particular if used on a solid support, pretreated with boron trifluoride can be so that you already have an excess of this compound before the Catalyst comes into contact with the olefin material to be polymerized. This pretreatment also effectively reduces the induction time, particularly during polymerization of propylene.

Die als Katalysatoren gemäß vorliegender Erfindung venvendeten Koordinationsverbindungen können gewonnen werden, indem man eine Säure des Phosphors bei einer Temperatur unterhalb etwa 100 mit so viel Bortrifluorid (bs3) behandelt, daß ein Komplex mit dem richtigen Verhältnis von Säure zu BF3 entsteht. The coordination compounds used as catalysts according to the present invention can be obtained by making an acid of phosphorus at a temperature below about 100 treated with so much boron trifluoride (bs3) that a complex with the correct ratio of acid to BF3 is created.

Im allgemeinen wird gasförmiges BF3 der flüssigen Säure des Phosphors zugesetzt. Man kann auch zuerst einen Komplex von BF3 mit einem organischen aliphatischen Äther, z. B. Dimethyläther, Diäthyläther, Äthylpropyläther u. dgl., herstellen. Dieser flüssige Ätherkomplex kann dann der Säure des Phosphors bei niedriger Temperatur in der für die Bildung der Koordinationsverbindung notwendigen Menge zugesetzt werden. Der überschüssige Äther wird anschließend durch Destillation unter vermindertem Druck entfernt. In general, gaseous BF3 becomes the liquid acid of phosphorus added. One can also first create a complex of BF3 with an organic aliphatic Ether, e.g. B. Dimethyl ether, diethyl ether, ethyl propyl ether and the like. This liquid ether complex can then the acid of phosphorus at low temperature be added in the amount necessary for the formation of the coordination compound. The excess ether is then reduced by distillation under Pressure removed.

Die Temperatur, bei welcher die Säure des Phosphors und das BF3 miteinander zu der Koordinationsverbindung vereinigt werden, ist von entscheidender Bedeutung. Im allgemeinen empfiehlt es sich, das Reaktionsgemisch unterhalb von +4° zu halten, um unerwünschte Nebenreaktionen minimal zu halten. The temperature at which the acid of the phosphorus and the BF3 interact being united into the coordination compound is critical. In general, it is advisable to keep the reaction mixture below + 4 °, to keep unwanted side reactions to a minimum.

Die Reaktion des Bs3 mit der Säure verläuft exotherm.The reaction of the Bs3 with the acid is exothermic.

Deshalb soll dafür gesorgt werden, daß die Bildungswärme abgeführt wird. Das ist möglich, wenn man die Reaktionsteilnehmer in einer mit Kühlschlangen ausgerüsteten oder einer ummantelten Reaktionszone miteinander vereinigt und ein Kühlmittel durch Rohrschlange oder Mantel zirkulieren läßt. Therefore it should be ensured that the heat of formation is dissipated will. That is possible if you put the reactants in one with cooling coils equipped or a jacketed reaction zone combined and one Allows coolant to circulate through a coil or jacket.

Wenn man Ioool,ige Säuren verwendet, können bei den tiefen Reaktionstemperaturen durch Kristallisationserscheinungen Schwierigkeiten entstehen. Diese können vermieden werden, indem man z. B. etwas BFa bei Raumtemperatur zusetzt und anschließend die Masse auf die gewünschte Temperatur abkühlt, bevor man den Hauptteil des BFa zusetzt. Viele Säuren des Phosphors können indessen gewöhnlich auf Tempera- turen unterhalb +4 bis 100 unterkühlt werden, ohne daß Kristallisationsschwierigkeiten auftreten. If you use iooolic acids, the low reaction temperatures Difficulties arise due to crystallization phenomena. These can be avoided be done by z. B. adds some BFa at room temperature and then the Cools the mass to the desired temperature before adding the main part of the BFa. Many acids of phosphorus, however, can usually be doors below +4 to 100 are supercooled without crystallization difficulties appear.

Der zur Bildung des Komplexes richtige niedrige Temperaturbereich hängt in einem gewissen Ausmaß von der Viskosität der Reaktionsteilnehmer und der Reaktionsgeschwindigkeit ab. Die Reaktionstemperatur soll hoch genug sein, damit die Reaktion mit tragbarer Geschwindigkeit abläuft und die Stoffe flüssig bleiben. Normalerweise können Temperaturen bis zu - 70 oder sogar noch tiefer aufrechterhalten werden. Der so gewonnene flüssige Komplex ist im allgemeinen bei Temperaturen bis zu - I8" oder sogar noch darunter flüssig. Nachdem die Bildung des Komplexes beendet ist, kann dieser sofort als Katalysator verwendet werden, man kann ihn aber auch auf gewöhnliche Temperatur erwärmen und lagern. The correct low temperature range for the complex to be formed depends to some extent on the viscosity of the reactants and the Reaction speed. The reaction temperature should be high enough so that the reaction proceeds at an acceptable rate and the substances remain liquid. Usually temperatures can be sustained as low as -70 or even lower will. The liquid complex thus obtained is generally at temperatures up to to - I8 "or even below liquid. After the formation of the complex has ended it can be used immediately as a catalyst, but you can also use it heat to ordinary temperature and store.

Als Säuren des Phosphors können zur Herstellung der Koordinationsverbindungen Orthophosphorsäure, Pyrophosphorsäure, Metaphosphorsäure, Hypophosphorsäure, phosphorige Säure, metaphosphorige Säure und verschiedene andere Säuren des Phosphors, vorteilhaft Phosphorsäuren selbst verwendet werden. Acids of phosphorus can be used for the production of the coordination compounds Orthophosphoric acid, pyrophosphoric acid, metaphosphoric acid, hypophosphorous acid, phosphorous Acid, metaphosphorous acid, and various other acids of phosphorus, are beneficial Phosphoric acids themselves can be used.

Die betreffende Säure kann aus einer einzelnen Säure oder aus einem Gemisch verschiedener Säuren bestehen.The acid in question can consist of a single acid or of a Mixture of different acids exist.

Wenn auch die Säuren vorteilhaft in Ioo0i0iger Form angewendet werden, können sie doch auch etwas Wasser enthalten. Zum Beispiel kann man Phosphorsäurehemihydrat oder sirupöse 850/,ige Phosphorsäure des Handels verwenden. Es ist im allgemeinen unerwünscht, große Mengen Wasser zu verwenden, welche Bortrifluorid in Nebenreaktionen verbrauchen. Even if the acids are used advantageously in 100% form, they can also contain some water. For example, one can use phosphoric acid hemihydrate or use syrupy 850% phosphoric acid from the trade. It is in general undesirable to use large amounts of water, which boron trifluoride in side reactions consume.

In manchen Fällen indessen bildet das Wasser in der Säure einen Komplex mit dem BF3 sowie auch Oxyfluoborsäuren, welche nicht als schädlich anzusehen sind. Gewöhnlich wird BF3 in solchen Mengen angewendet, daß ein Komplex mit im wesentlichen äquimolaren Mengen an Säure und BF3 entsteht, obgleich in manchen Fällen ein Verhältnis von I Mol Phosphorsäure zu 2 Mol BF3 oder höher angewendet wird.In some cases, however, the water forms a complex in the acid with the BF3 as well as oxyfluoboric acids, which are not to be regarded as harmful. Usually BF3 is used in amounts such that a complex with essentially equimolar amounts of acid and BF3 are produced, although in some cases a ratio from 1 mole of phosphoric acid to 2 moles of BF3 or higher is applied.

Beispiele für typische Koordinationsverbindungen sind H3PO4.BF3, BF,, HPO3.BF3, H4P2O7BFg, H4P2O 2 BF3 u. dgl. Examples of typical coordination compounds are H3PO4.BF3, BF ,, HPO3.BF3, H4P2O7BFg, H4P2O 2 BF3 and the like.

Die Säurekomponente des Komplexes kann modi.-fiziert werden, indem man ihr oder dem Gemisch ein Metall einverleibt. So können Metallsalze freier Säuren des Phosphors, z. B. Salze des Cu, Fe, Ni, U, Zn, Co, Mn, Ag, Cd und Cr, bei der Herstellung des Komplexes verwendet oder diesem zugesetzt werden. Das Gemisch kann auch in geringen Mengen Metalloxyde, Sulfate u. dgl. enthalten, z. B. solche von Titan, Zirkonium, Thorium, Vanadium usw. The acid component of the complex can be modified by a metal is incorporated into it or the mixture. So can metal salts of free acids of phosphorus, e.g. B. salts of Cu, Fe, Ni, U, Zn, Co, Mn, Ag, Cd and Cr, in the Preparation of the complex used or added to it. The mixture can also contain small amounts of metal oxides, sulfates and the like, e.g. B. those of Titanium, zirconium, thorium, vanadium, etc.

Die Koordinationsverbindung kann auch durch Zusatz wechselnder Mengen von Borsäureanhydrid modifiziert werden, z. B. etwa I bis 20°/o des Komplexes. So kann zumindest ein Teil des aus dem Katalysator während seines Einsatzes entweichenden Fluorwasserstoffs mit dem Borsäureanhydrid unter Regeneration von BF3 reagieren, welches sich seinerseits mit freier Säure unter Rückbildung des Komplexes rekombinieren kann. Dies stellt eine brauchbare Methode zur Verlängerung der Lebensdauer des Katalysators dar. The coordination compound can also be added by adding varying amounts modified by boric anhydride, e.g. B. about 1 to 20% of the complex. So can at least some of the escaping from the catalyst during its use Hydrogen fluoride react with boric anhydride to regenerate BF3, which in turn recombine with free acid to regress the complex can. This is a useful way of extending the life of the catalyst represent.

Falls man einen Katalysator herstellen will, der freie Säure des Phosphors enthält, braucht man nnr die freie Säure dem Komplex zuzusetzen, der nach dem oben beschriebenen Verfahren in dem gewünschten Molverhältnis hergestellt ist. Dieser Zusatz kann bei den für die Bildung des Komplexes angewendeten Reaktionstemperaturen oder bei höheren Temperaturen erfolgen. Man kann jede geeignete Säure des Phosphors verwenden. Wenn die freie Säure dieselbe sein soll, wie sie als Säurebestandteil des Komplexes dient, wird das Produkt einfach in einer Stufe hergestellt, indem man der Säure (unterhalb 100) nicht ausreichende Mengen von BF3 zusetzt. Dadurch kann man ein Gemisch von freier Säure und Komplex in jedem beliebigen Verhältnis herstellen. Im allgemeinen ist es erwünscht, Gemische zu bilden, in denen das Molverhältnis von Koordinationsverbindung zu freier Säure des Phosphors im Bereich von etwa I : 9 bis 9: I liegt. Dieses Gemisch ist im allgemeinen eine viskose Flüssigkeit, die viele Eigenschaften der Koordin tionsverbindung besitzt. If you want to produce a catalyst, the free acid des Contains phosphorus, one need only add the free acid to the complex, which is after is prepared by the process described above in the desired molar ratio. This addition can be at the reaction temperatures used for the formation of the complex or at higher temperatures. Any suitable acid of phosphorus can be used use. If the free acid is to be the same as it is as an acid component of the complex is used, the product is simply prepared by in one step insufficient amounts of BF3 are added to the acid (below 100). Through this you can use a mixture of free acid and complex in any ratio produce. In general, it is desirable to form mixtures in which the molar ratio from coordination compound to free acid of phosphorus in the range of about I. : 9 to 9: I lies. This mixture is generally a viscous liquid, which has many properties of the coordination compound.

Die oben beschriebenen Komplexe können in flüssiger Form als Katalysatoren verwendet werden. The complexes described above can be used in liquid form as catalysts be used.

Zum Beispiel kann man das betreffende Behandlungsgut durch einen den Katalysator enthaltenden Behälter leiten. Vorzugsweise indessen verwendet man den Komplex auf einem körnigen oder feinzerteilten Feststoff. Ein Katalysatorfilm kann gebildet werden, indem man einen dünnen Film des Komplexes auf nicht poröse, inerte feste Teilchen, wie Quarzstückchen, Bimsstein, Kupferspäne, Sand u. dgl., aufbringt und dieses Material mit dem Olefin- oder anderem Einsatzgut unter geeigneten Bedingungen in Kontakt bringt.For example, the item in question can be handled by the Conduct catalyst containing container. Preferably, however, one uses the Complex on a granular or finely divided solid. A catalyst film can be formed by placing a thin film of the complex on non-porous, inert solid particles such as pieces of quartz, pumice stone, copper shavings, sand and the like and this material with the olefin or other feedstock under appropriate conditions brings in contact.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der flüssige Komplex auf einem festen adsorbierenden Träger niedergeschlagen. According to a preferred embodiment of the present invention the liquid complex is deposited on a solid adsorbent support.

Dadurch gewinnt man einen festen Katalysator, der bei stetig geführten Verfahren in an sich bekannter Weise in Form einer Ruheschüttung, einer Suspension oder einer Wirbelschicht u. dgl. angeordnet ist.In this way one gains a solid catalyst, which is continuously carried out Process in a manner known per se in the form of a quiescent bed, a suspension or a fluidized bed and the like.

Bei Herstellung eines solchen festen Katalysators wird die oben beschriebene Koordinationsverbindung in dem Verhältnis mit feinzerteiltem porösem Feststoff vermischt, welches die für den betreffenden Einsatz notwendige Konzentration des Komplexes auf dem Katalysator ergibt. Man kann verschiedene adsorptionsfähige Feststoffe verwenden, z. B. Aktivkohle verschiedener Herkunft, Kieselsäure und aluminiumsilicathaltige Stoffe, wie Kieselsäuregel, Kieselgur, Fullererde, Tone, wie Bentonit, und andere Diatomeenerden. Der Gehalt des fertigen festen Katalysators an aktiver Koordinationsverbindung kann zwischen etwa 5 Gewichtsprozent des Gesamtkatalysators bis zu 50 bis 75 01o an aktivem Katalysatorbestandteil liegen. Das feste Material kann auf die für den jeweiligen Verwendungszweck notwendige Korngröße gebracht werden. So sind Korngrößela im allgemeinen für den Einsatz in Ruheschüttung geeignet, während bei Einsatz des Katalysators in Form einer Suspension oder als Wirbelschicht kleinere Teilchen, z. B. im Bereich von o, 246 bis o,I47 mm, oder sogar noch feiner, verwendet werden können.When preparing such a solid catalyst, the above-described one is used Coordination compound mixed in the ratio with finely divided porous solid, which is the concentration of the complex required for the application in question on the catalyst results. Different adsorbent solids can be used, z. B. Activated charcoal of various origins, silica and containing aluminum silicate Substances such as silica gel, kieselguhr, fuller's earth, clays such as bentonite, and others Diatomaceous earth. The active coordination compound content of the finished solid catalyst can be between about 5 percent by weight of the total catalyst up to 50 to 75,010 due to the active catalyst component. The solid material can be used for the necessary grain size are brought to the respective intended use. So are grain sizes generally suitable for use in quiescent bulk, while when using the Catalyst in the form of a suspension or as a fluidized bed smaller particles, z. B. in the range of 0.246 to 0.147 mm, or even finer, can be used can.

Es ist im allgemeinen lediglich notwendig, das feste Adsorptionsmittel und den flüssigen Komplex in dem gewünschten Verhältnis zu mischen, bis das Adsorptionsmittel den flüssigen Komplex vollständig aufnimmt. Der fertige Trägerkatalysator ist trocken, fließt frei und erfordert im allgemeinen kein nachfolgendes Trocknen und Calcinieren bei erhöhten Temperaturen. Der Zusatz der Flüssigkeit wird erleichtert, indem man das Adsorptionsmittel zuerst vermindertem Druck unterwirft und es dann mit dem flüssigen Komplex bei vermindertem Druck vermischt. It is generally only necessary to use the solid adsorbent and mixing the liquid complex in the desired ratio until the adsorbent completely absorbs the liquid complex. The finished supported catalyst is dry, flows freely and generally does not require subsequent drying and calcining at elevated temperatures. The addition of the liquid is facilitated by the adsorbent is first subjected to reduced pressure and then it is subjected to the liquid Complex mixed under reduced pressure.

Die Katalysatoren gemäß vorliegender Erfindung finden insbesondere bei der Polymerisation von Olefinen, z. B. der Herstellung von Zusatzmitteln für Motortreibstoff, von chemischen Zwischenprodukten usw., aus niedrigmolekularen Olefinkohlenwasserstoffen Anwendung. Als Ausgangsolefin dienen z. The catalysts of the present invention find particular in the polymerization of olefins, e.g. B. the production of additives for Motor fuel, from chemical intermediates, etc., from low molecular weight olefin hydrocarbons Use. As a starting olefin z.

Propylen, Butylene, Pentene und ihre Gemische.Propylene, butylenes, pentenes and their mixtures.

Äthylen unterliegt unter den angewendeten Bedingungen im allgemeinen nur einer sehr geringen Reaktion, kann aber als Bestandteil der Olefinbeschickung vorhanden sein. Der Katalysator kann auch bei höhermolekularen Mono-Olefinen verwendet werden, z. B. den Heptenen, Octenen, des Styrols, Inden u. dgl. Er kann ferner zur Polymerisation von Diolefinen verwendet werden, wie Butadien, Isopren und anderen ungesättigten aliphatischen Kohlenwasserstoffen. Die Beschickung kann paraffinbasische Verdünnungsmittel, inerte gasförmige Verdünnungsmittel wie Stickstoff u. dgl. enthalten. Die Olefinkonzentration in der Beschickung kann etwa 200/, oder niedriger bis zu 1000/0 betragen.Ethylene is generally subject to the conditions used very little reaction but can be included as part of the olefin feed to be available. The catalyst can also be used with higher molecular weight mono-olefins be e.g. B. the heptenes, octenes, styrene, inden and the like Polymerization of diolefins can be used, such as butadiene, isoprene and others unsaturated aliphatic hydrocarbons. The feed can be paraffinic Contain diluents, inert gaseous diluents such as nitrogen and the like. The olefin concentration in the feed can be about 200%, or less, up to 1000/0.

Die Reaktionsbedingungen der Olefinpolymerisation können in einem weiteren Bereich liegen. Die Reaktionstemperaturen können zwischen Temperaturen etwa unterhalb Raumtemperatur bis zu etwa 260° liegen, obgleich der Katalysator bei den höheren Temperaturen einer schnelleren Zersetzung unterliegt. Bevorzugte Temperaturbereiche liegen zwischen etwa 21 und 1490. Die Drücke können zwischen Atmosphärendruck und 102 ast Überdruck liegen; die höheren Drücke sind insbesondere zweckmäßig, um die Zersetzung des Katalysators bei verhältnismäßig hohen Reaktionstemperaturen zu verzögern. The reaction conditions of the olefin polymerization can be used in one further area. The reaction temperatures can range between temperatures about below room temperature up to about 260 °, although the catalyst is subject to faster decomposition at the higher temperatures. Preferred Temperature ranges are between about 21 and 1490. The pressures can be between Atmospheric pressure and 102 ast overpressure; the higher pressures are particular expedient to the decomposition of the catalyst at relatively high reaction temperatures to delay.

Die Zuführungsgeschwindigkeit des Olefins kann zwischen etwa 0,1 und 10 Raumteilen flüssig/Raumteil Katalysator/Stunde liegen. Die gewählten Reaktionsbedingungen hängen augenscheinlich von der Art des verwendeten Olefins, der relativen Katalysatoraktivität und anderen Bedingungen ab, wie in der Fachwelt bekannt ist.The olefin feed rate can be between about 0.1 and 10 parts by volume liquid / space part catalyst / hour. The chosen reaction conditions apparently depend on the type of olefin used, the relative catalyst activity and other conditions as known in the art.

Bei Durchführung eines Polymerisationsverfahrens mit einem Katalysator, der einen Überschuß von BF8 enthält, ist es lediglich notwendig, in der den Katalysator enthaltenden Reaktionszone genügend von außen zugeführtes BF5 aufrechtzuerhalten, um die Desaktivierung des Katalysatorkomplexes zu unterdrücken und den Komplex im wesentlichen vollständig mit BF3 gesättigt zu halten. Die der Reaktionszone zugeführten Mengen BF3 sind im allgemeinen von keiner entscheidenden Bedeutung, solange die vorstehend gekennzeichneten Bedingungen erfüllt sind. When carrying out a polymerization process with a catalyst, which contains an excess of BF8, it is only necessary in the catalyst to maintain sufficient externally supplied BF5 in the reaction zone containing to suppress the deactivation of the catalyst complex and the complex in essential to keep fully saturated with BF3. Those fed to the reaction zone Amounts of BF3 are generally not of critical importance as long as the the above conditions are met.

Das BF3 kann mit einer Geschwindigkeit von etwa 0,1 bis 30 oder mehr, bei den üblichen Polymerisationsbedingungen vorzugsweise etwa I bis 20 Raumteilen Gas/Raumteil Katalysator/Stunde zugeführt werden.The BF3 can run at a speed of about 0.1 to 30 or more, under the usual polymerization conditions, preferably about 1 to 20 parts by volume Gas / space part catalyst / hour are fed.

Man setzt das der Reaktionszone zuzuführende BF3 zweckmäßig der Olefinbeschickung zu, kann es aber auch durch eine besondere oder durch mehrere besondere Einlaßöffnungen der Reaktionszone zuführen.The BF3 to be fed to the reaction zone is expediently added to the olefin feed to, but it can also through a special or several special inlet openings feed to the reaction zone.

Es empfiehlt sich, Mittel zur gleichmäßigen Verteilung des BF3 an allen Stellen der Reaktionszone vorzusehen. Das BF3 wird vorteilhaft gleichmäßig während der Reaktion zugesetzt, man kann es aber in manchen Fällen auch intermittierend zusetzen.It is advisable to use funds to evenly distribute the BF3 to be provided at all points in the reaction zone. The BF3 is advantageously even added during the reaction, but in some cases it can also be added intermittently to add.

Falls eine Vorbehandlung des Katalysators gewünscht wird, der entweder den flüssigen oder festen Komplex enthält, wird BE3 in Abwesenheit der Olefinbeschickung in die Zone eingespritzt, die den Katalysator enthält. Diese BF3-Zufuhr muß genügend lange erfolgen, so daß Katalysator und Träger gesättigt werden. Die Vorbehandlung mit gasförmigem BF5 kann bei Temperaturen von etwa Raumtemperatur bis zu etwa I49" oder höher in Mengen von etwa I bis 30 Raumteilen/Raumteil/Stunde erfolgen. Behandlungszeiten von etwa 30 Minuten bis zu ungefähr 10 Stunden reichen im allgemeinen aus, um die Induktionsperiode des Katalysators zu reduzieren und einen Katalysator von hoher Anfangspolymerisationsaktivität zu gewinnen. If a pretreatment of the catalyst is desired, either contains the liquid or solid complex, BE3 becomes in the absence of the olefin feed injected into the zone containing the catalyst. This BF3 supply must be sufficient take a long time so that the catalyst and support are saturated. The pre-treatment with gaseous BF5 at temperatures from about room temperature up to about I49 " or higher in amounts of about 1 to 30 parts by volume / part of space / hour. Treatment times from about 30 minutes to about 10 hours are generally sufficient to achieve the Reduce induction period of the catalyst and a catalyst of high To gain initial polymerization activity.

Die im Verlauf der Polymerisation erfolgende Zufuhr des flüssigen Komplexes aus BF3 und Säure des Phosphors in die Reaktionszone wird leicht bewirkt, indem man den Komplex am Kopf der Reaktionszone durch eine geeignete Verteilereinrichtung einführt, damit er sich mit der Katalysatorschüttung mischt oder über diese fließt oder in anderer Weise mit dem Katalysator und seinem Träger während der Polymerisation in Kontakt kommt. Da der komplexe Katalysator in den üblichen Kohlenwasserstoffen im wesentlichen unlöslich ist, empfiehlt es sich nicht, ihn zusammen mit der Olefinbeschickung einzuführen. Die Menge an flüssigem Komplex, die während der Polymerisation zugesetzt wird, ist recht gering. Mengen im Bereich von etwa 0, OOI bis 1 Raumteil flüssig/Raumteil Olefine/Stunde reichen im allgemeinen aus, da der zugeführte Komplex den Komplex ersetzen soll, der infolge der Reaktion mit Kohlenwasserstoff oder auf andere Weise aus der Zone entfernt worden sein kann. The supply of the liquid during the course of the polymerization Complex of BF3 and acid of phosphorus in the reaction zone is easily effected by passing the complex at the top of the reaction zone through a suitable distributor device introduces so that it mixes with the catalyst bed or flows over this or otherwise with the catalyst and its support during the polymerization comes into contact. As the complex catalyst in common hydrocarbons is essentially insoluble, it is not recommended to take it with the olefin feed to introduce. The amount of liquid complex added during the polymerization is quite low. Amounts in the range from about 0.01 to 1 volume part liquid / volume part Olefins / hour are generally sufficient, since the complex supplied is the complex to replace that as a result of the reaction with hydrocarbon or in some other way may have been removed from the zone.

Die praktische Durchführung der vorliegenden Erfindung wird in den nachstehenden Beispielen erläutert, die jedoch die Erfindung in keiner Weist erschöpfend kennzeichnen. The practice of the present invention is shown in The following examples are illustrated, but they are in no way exhaustive of the invention mark.

Beispiel I H, erstellung der Katdlysatoren a) I00°/o H3 P 04. Die zur Herstellung diese Katalysators erforderliche Phosphorsäure wurde gewonnen, indem man Phosphorpentoxyd zu 850 l0iger Phosphorsäure langsam unter Rühren zusetzt (39,5 g P2 05/100 g 85 °/0 H3PO4). Man verwendet hierfür einen Dreihalsrundkolben, der mit einem mechanischen Rührer, einem Rückflußkühler, einem Calciumchloridrohr und einem Heizmantel ausgerüstet ist. Nachdem die erforderliche Menge P206 zugesetzt war, wurde das Gemisch gut gerührt und 4 Stunden auf etwa 80° erhitzt. Das entstandene Gemisch war 1000/0ige Phosphorsäure. b) Ein Teil dieser 100%igen HaPO4 wurde mit gasförmigem BF3 (Reinheit 98 %) so lange behandelt, bis gleiche molare Anteile von Säure und BF3 in Reaktion getreten waren. Die Temperatur der Reaktionsteilnehmer wurde während der gesamten Reaktionszeit auf 60 bis 66° gehalten. Die Wandungen des Glasgefäßes waren stark geätzt, offenbar infolge der Entwicklung von saurem Gas, wahrscheinlich Fluorwasserstoff. Ein Teil des flüssigen Komplexes wurde nun in einem mit einem Stopfen verschlossenen Glasgefäß bei Raumtemperatur gelagert. Während der Lagerung entwickelten sich Gasblasen, und es bildete sich ein merklicher Dampfdruck in dem Gefäß aus. Example I H, production of the Katdlysatoren a) 100% H3 P 04. The Phosphoric acid required to produce this catalyst was obtained by phosphorus pentoxide is slowly added to 850% phosphoric acid with stirring (39.5 g P2 05/100 g 85 ° / 0 H3PO4). A three-necked round bottom flask is used for this, the with a mechanical stirrer, a reflux condenser, a calcium chloride tube and is equipped with a heating jacket. After the required amount of P206 has been added was would the mixture was stirred well and heated to about 80 ° for 4 hours. The resulting mixture was 1000/0 phosphoric acid. b) Part of this 100% HaPO4 was treated with gaseous BF3 (purity 98%) until the same molar proportions of acid and BF3 had reacted. The temperature of the Reactant was kept at 60 to 66 ° during the entire reaction time. The walls of the glass vessel were heavily etched, apparently as a result of the development from acidic gas, probably hydrogen fluoride. Part of the liquid complex was now in a glass vessel closed with a stopper at room temperature stored. Gas bubbles developed and formed during storage a noticeable vapor pressure in the vessel.

Nach mehreren Wochen hatte sich eine weiße Fällung aus der flüssigen Phase ausgeschieden. c) Ein Teil der gemäß Vorschrift a) hergestellten 100%igen H3 P O4 wurde in ein Glasgefäß eingebracht, das sich in einem Eisbad befand. Die Säure wurde auf 0° unterkühlt und blieb bei dieser Temperatur flüssig.After several weeks a white precipitate had emerged from the liquid Phase eliminated. c) Some of the 100% produced according to regulation a) H3 PO4 was placed in a glass jar that was in an ice bath. the Acid was supercooled to 0 ° and remained liquid at this temperature.

Dann wurde gasförmiges BF3 in die Säure eingeleitet, bis gleiche molare Anteile Säure und BF3 in Reaktion getreten waren. Das Gemisch wurde während der gesamten Reaktionszeit auf 0° gehalten. Das Glasgefäß war nicht angeätzt, und eine Entwicklung von HF konnte nicht beobachtet werden.Then gaseous BF3 was introduced into the acid until the same molar Proportions of acid and BF3 had reacted. The mixture was during the kept the entire reaction time at 0 °. The glass vessel was not etched, and one Development of HF could not be observed.

Ein Teil des gewonnenen Komplexes (H3PO4. BF3) wurde in einem mit einem Stopfen verschlossenen Glasgefäß bci Raumtemperatur etwa 3 Monate gelagert. Währcnd der Lagerung bildeten sich keine Gasblasen und keine feste Ausfällung. Es entwickelte sich in dieser Zeit lediglich ein zu vernachlässigender Dampfdruck. Während der gesamten Lagerungszeit fand sich kein Hinweis auf eine Zersetzung des Komplexes. Part of the complex obtained (H3PO4. BF3) was in one with a stopper closed glass vessel stored at room temperature for about 3 months. No gas bubbles and no solid precipitate formed during storage. It During this time, only a negligible vapor pressure developed. There was no evidence of decomposition of the during the entire storage period Complex.

Beispiel 2 Vergleich der katalytischen Aktivität von Trägerkatalysatoren Unter Verwendung der Komplexe gemäß Beispiel I, b) und c), wurden Trägerkatalysatoren hergestellt. In jedem Falle wurden 70 g Komplex unter vermindertem Druck langsam zu 200 ccm der üblichen gekörnten Aktivkohle bei Raumtemperatur zugesetzt. Der Komplex wurde von der Aktivkohle unter Bildung einer frei beweglichen, trocken aussehenden Masse rasch adsorbiert. Example 2 Comparison of the catalytic activity of supported catalysts Using the complexes according to Example I, b) and c), supported catalysts manufactured. In each case, 70 g of the complex became slow under reduced pressure added to 200 cc of the usual granular activated carbon at room temperature. The complex was made by the activated charcoal forming a free-moving, dry-looking Mass rapidly adsorbed.

Für die Polymerisationsversuche wurden die Trägerkatalysatoren als Ruheschüttung eingesetzt. Eine C3- bis C4-Beschickung mit etwa 48010 Olefinen wurde stetig bei Atmosphärendruck, Temperaturen von 25 bis 1000 mit Geschwindigkeiten von etwa 0,5 bis I Raumteilen flüssig/Raumteil Katalysator/Stunde durch die Schüttungen geleitet. For the polymerization experiments, the supported catalysts were used as Resting pour used. A C3 to C4 feed of approximately 48010 olefins was made steady at atmospheric pressure, temperatures from 25 to 1000 at speeds from about 0.5 to 1 parts by volume of liquid / part by volume of catalyst / hour through the beds directed.

Wenn das Präparat, welches den bei höherer Temperatur gewonnenen Komplex enthielt [Beispiel 1, b)], bei einer Reaktionstemperatur von 25° und einer Durchsatzgeschwindigkeit von 0,5 Raumteilen flüssig/ Raumteil/Stunde geprüft wurde, wurde zu Anfang ein Olefinumwandlungsgrad von 95 01o erreicht. Die katalytische Aktivität nahm dann aber schnell ab, und die Olefinumwandlung fiel in 4 Stunden auf 39%. If the preparation that is obtained at a higher temperature Complex contained [Example 1, b)], at a reaction temperature of 25 ° and one Throughput rate of 0.5 volume parts liquid / volume part / hour has been tested, an olefin conversion of 95,010 was reached at the beginning. The catalytic However, activity then quickly decreased and the olefin conversion fell in 4 hours to 39%.

Es bildeten sich dabei schwere Ablagerungen auf dem Katalysator.Heavy deposits formed on the catalyst.

Diese Abscheidungen sind wahrscheinlich die Reaktionsprodukte aus der Einwirkung von Kohlenwasserstoffen auf den Katalysatorkomplex. Wenn man den gleichen Katalysator bei einer Reaktionstemperatur von 1000 einsetzte, betrug die Olefinumwandlung zu Anfang 94°/0, aber die Abscheidungen sammelten sich auf dem Katalysator sehr schnell an, und nach 2 Stunden Betriebszeit trat eine Verstopfung der Reaktionskammer ein. Diese Verstopfung trat selbst bei einer hohen Durchsatzgeschwindigkeit von I Raumteilen flüssiger Olefine/Raumteil Katalysator/Stunde ein, wobei der Katalysator aus etwa 20010 Komplex und 80 01o Aktivkohle bestand. These deposits are likely to be the products of the reaction the action of hydrocarbons on the catalyst complex. If you have the the same catalyst used at a reaction temperature of 1000, was the Initial olefin conversion 94%, but deposits pooled on the Catalyst came on very quickly and clogging occurred after 2 hours of operation the reaction chamber. This clogging occurred even at a high throughput rate of I parts by volume of liquid olefins / part by volume of catalyst / hour, the catalyst consisted of about 20,010 complex and 80,010 activated carbon.

Wenn man mit Katalysatoren arbeitete, die aus einem bei niedriger Temperatur hergestellten Komplex [Beispiel I, c)] und Aktivkohle bestanden, blieben diese verhältnismäßig frei von Abscheidungen, und das Absinken der katalytischen Aktivität war weniger stark als in den vorstehenden Versuchen. Wenn man diesen Katalysator beispielsweise bei 1000 und einer Durchsatzgeschwindigkeit von 0,5 Raumteilen flüssiger Olefine/Raumteil Katalysator/Stunde verwendete, erhielt man eine anfängliche Olefinumwandlung von 99010. -Nach 4 Stunden betrug die Umwandlung noch fast 50 0/o, ohne daß Verstopfungen auftraten oder der Umwandlungsgrad weiter abs ank. Die Lebensdauer der Katalysatoren war erheblich höher als die des bei höherer Temperatur hergestellten Katalysators, selbst wenn dieser letztgenannte bei einer Reaktionstemperatur von lediglich 25° eingesetzt wurde. If you worked with catalytic converters, that would turn out to be lower Temperature-produced complex [Example I, c)] and activated carbon passed, remained this relatively free of deposits, and the sinking of the catalytic Activity was less intense than in the previous experiments. If you have this catalyst for example at 1000 and a throughput rate of 0.5 parts by volume more fluid When using olefins / space part catalyst / hour, an initial olefin conversion was obtained of 99010. -After 4 hours the conversion was still almost 50% without any clogging occurred or the degree of conversion continued to be abs. The life of the catalysts was significantly higher than that of the catalyst made at higher temperature, even if the latter at a reaction temperature of only 25 ° was used.

Beispiel 3 Bewertung von Mischkatalysatoren aus Komplex und freier Säure des Phosphors Anteile der Koordinationsverbindung gemäß Beispiel I, c), wurden mit Ioo°/Oiger freier Phosphorsäure gemäß Beispiel I, a), in Molverhältnissen von I : I bzw. Example 3 Evaluation of mixed catalysts from complex and free Acid of phosphorus proportions of the coordination compound according to Example I, c) were with 100% free phosphoric acid according to Example I, a), in molar ratios of I: I or

I : 3 vermischt. Diese Gemische und die IOo°/Oige Phosphorsäure sowie der Ioo°/Oige flüssige Komplex BF3 HaPO4 gemäß Beispiel 1, c), wurden auf feinzerteilte Aktivkohle niedergeschlagen, um nach dem Verfahren gemäß Beispiel 2 Trägerkatalysatoren herzustellen. Die fertigen Katalysatoren enthielten etwa 44 Gewichtsprozent katalytisch aktiven Bestandteil, der auf etwa 56 Gewichtsprozent Aktivkohle niedergeschlagen war.I: 3 mixed. These mixtures and the IOo% phosphoric acid as well the 100% liquid complex BF3 HaPO4 according to Example 1, c), were finely divided Activated carbon precipitated to supported catalysts by the method according to Example 2 to manufacture. The finished catalysts contained about 44 percent by weight catalytic active ingredient, which is deposited on about 56 percent by weight activated carbon was.

Es wurden unter Verwendung dieser Trägerkatalysatoren Polymerisationsversuche mit Anordnung des Katalysators in Ruheschüttung durchgeführt. In jedem Falle wurde eine im wesentlichen wasserfreie C3- bis C4-Kohlenwasserstoffbeschickung mit etwa 48% C3- bis C4-Olefinen 4 Stunden bei 100°, Atmosphärendruck und einer Durchsatzgeschwindigkeit von 0,5 Raumteilen flüssiger Olefine/Raumteil Katalysator/Stunde stetig durch die Katalysatorschüttung hindurchgeleitet. Die Reaktionskammer war zur Temperaturlenkung dampfummantelt ; ihre Länge verhielt sich zum Durchmesser wie etwa 30: I. Jeder Versuch dauerte 4 Stunden. Die Versuchsergebnisse # sind in der nachfolgenden Tablle I angegeben. Polymerization experiments were carried out using these supported catalysts carried out with the arrangement of the catalyst in quiescent bed. In any case it was a substantially anhydrous C3 to C4 hydrocarbon feed of about 48% C3 to C4 olefins for 4 hours at 100 °, atmospheric pressure and a throughput rate of 0.5 parts by volume of liquid olefins / part by volume of catalyst / hour steadily through the Catalyst bed passed through. The reaction chamber was closed Temperature control steam jacketed; their length related to diameter as about 30: I. Each The attempt lasted 4 hours. The test results # are in the table below I stated.

Tabelle I Molverhältnis Komplex zu H3PO4 0:100 1:1 3:1 100:0 Olefinumwandlung, Molprozent zu Beginn/am Ende 30/20 49/35 92/42 99/46 durchschnittliche Umwandlung Molprozent (4-Stun- den-Versuch) . ................ . ...... ........ 21 40 58 70 Polymerenausbeute, Gewichtsprozent . ........ I4 24 41 58 Selektivität für flüssiges Produkt, Gewichtsprozent 62 66 7I 84 Produkt Siedebeginn, °C. C.... 96 96 99 96 Siedeende, ° °C .................. ..... I66 I93 204 238 Volumprozent Benzin . . ............. .. 100 96 96 68 Bromzahl des Benzins (lfloo g Br/g) .. I56 I50,7 I30,8 109 Man erkennt, daß unter den gewählten Bedingungen feste Phosphorsäure als Katalysator verhältnismäßig schlechte Ausbeuten an Produkt und einen hohen Benzinanteil im Produkt ergab. Andererseits hatte der aus Koordinationsverbindung-auf-Träger bestehende Katalysator eine überlegene Aktivität, neigte aber zur Entstehung höhermolekularer Polymere.Table I. Molar ratio of complex to H3PO4 0: 100 1: 1 3: 1 100: 0 Olefin Conversion, Beginning / Ending Mole Percent 30/20 49/35 92/42 99/46 average conversion mole percent (4-hour the try) . ................. ...... ........ 21 40 58 70 Polymer yield, percent by weight. ........ I4 24 41 58 Selectivity for liquid product, weight percent 62 66 7I 84 product Beginning of boiling, ° CC ... 96 96 99 96 End of boiling point, ° ° C .................. ..... I66 I93 204 238 Percentage by volume gasoline. . ............. .. 100 96 96 68 Bromine number of gasoline (lfloo g Br / g) .. I56 I50.7 I30.8 109 It can be seen that under the conditions chosen, solid phosphoric acid as a catalyst gave relatively poor yields of product and a high proportion of gasoline in the product. On the other hand, the coordination compound-on-carrier catalyst had superior activity but tended to produce higher molecular weight polymers.

Die Trägerkatalysatoren gemäß der Erfindung, die freie Phosphorsäure enthielten, behielten ihre hohe katalytische Aktivität und erzeugten eine höhere Ausbeute an Benzin, als es aus den Ausbeuten zu erwarten war, die aus den beiden Iooo/0igen Komponenten erzielbar waren.The supported catalysts according to the invention, the free phosphoric acid retained their high catalytic activity and produced a higher one Yield of gasoline than expected from the yields obtained from the two Iooo / 0 components were achievable.

Beispiel 4 Wirkung einer B F3-Zufuhr während der Polymerisation Ein Polymerisationsversuch mit Anordnung des Katalysators als Ruheschüttung wurde mit einem komplexen Trägerkatalysator aus 37 Gewichtsprozent des bei niedriger Temperatur gewonnenen Komplexes gemäß Beispiel I, c), auf 63 0/o Aktivkohle durchgeführt. Durch diese Katalysatoraufschüttung wurde bei Atmosphärendruck und einer Reaktionstemperatur von 1000 mit einer Durchsatzgeschwindigkeit von 0,5 Raumteile flüssig/Raumteil/Stunde eine im wesentlichen wasserfreie C3-Kohlenwasserstoffbeschickung geleitet, die 95 0/o Propylen enthielt. Zusammen mit dem Propylen wurden.9,5 Raumteile BF3-Gas/Raumteil Katalysator/Stunde eingeleitet. Example 4 Effect of B F3 Supply During Polymerization On Polymerization experiment with arrangement of the catalyst as a resting bed was with a complex supported catalyst made up of 37 weight percent of the low temperature obtained complex according to Example I, c), carried out on 63 0 / o activated carbon. By this catalyst bed was at atmospheric pressure and a reaction temperature of 1000 with a throughput rate of 0.5 volume parts liquid / volume part / hour passed a substantially anhydrous C3 hydrocarbon feed, the 95 Contained 0 / o propylene. Together with the propylene, 9.5 parts by volume were BF3 gas / part by volume Initiated catalyst / hour.

Tabelle II Reaktionszeit I Std. # 1,5 Std. 1 2 Std. # 2,5 Std. Polymerenausbeute, Gewichtsprozent 1 55 66 92 Siedebereich des Polymers Siedebeginn, °C .......................... .... - 74 105 89 Siedeende, °C. .......... .................. - 274 302 311 ungefähre Produktverteilung Volumprozent Cg............ ............... - 12 3 6 C12 .............. .......... ............... - 42 22 14 C15 # ..................... .... - 46 55 48 C18 ...................... F .......... - 0 20 32 Bromzahl des Destillats (1/100g Br/g) .. . . - 91 84 82 Es ist zu erkennen, daß eine Induktionszeit von mehr als I Stunde notwendig war, bevor merkliche Ausbeute an polymerem Produkt erzielt wurde. Nach etwa 2 Stunden erhöhte sich die Polymerenausbeute auf 92 0/o der Beschickung, was einer im wesentlichen vollständigen Umwandlung des Olefingehaltes der Beschickung entspricht.Table II reaction time I hrs. # 1.5 hrs. 1 2 hrs. # 2.5 hrs. Polymer yield, percent by weight 1 55 66 92 Boiling range of the polymer Initial boiling point, ° C .......................... .... - 74 105 89 End of boiling point, ° C. .......... .................. - 274 302 311 approximate product distribution by volume Cg ............ ............... - 12 3 6 C12 .............. .......... ............... - 42 22 14 C15 # ..................... .... - 46 55 48 C18 ...................... F .......... - 0 20 32 Bromine number of the distillate (1 / 100g Br / g) ... . - 91 84 82 It can be seen that an induction time in excess of 1 hour was necessary before any appreciable yield of polymeric product was achieved. After about 2 hours the polymer yield increased to 92% of the feed, which corresponds to essentially complete conversion of the olefin content of the feed.

Vergleichsversuche mit trockenem wie mit feuchtem Propylen ohne Zufuhr von BF3 von außen ergaben nach 3 Stunden praktisch keine Polymerisation. Comparative tests with dry and moist propylene without feed of BF3 from the outside resulted in practically no polymerization after 3 hours.

Beispiel 5 Wirkung des Zusatzes sowohl von Katalysatorkomplex als auch von BF3 während der Polymerisation von Propylen Dieser Versuch wurde unter den Bedingungen gemäß Beispiel 4 durchgeführt, jedoch mit der Maßgabe, daß die Reaktionstemperaturen zwischen 100 und 134° lagen. Am Kopf der Reaktionskammer wurde außerdem flüssiger H3PO4 . BF3-Komplexkatalysator auf die Katalysatoraufschüttung mit einer gleichmäßigen Strömungsgeschwindigkeit von o, o25 Raumteilen flüssig / Raumteil / Stunde eingespritzt. Der flüssige Komplex war gemäß Beispiel I, c), hergestellt. Example 5 Effect of the addition of both catalyst complex and also of BF3 during the polymerization of propylene This experiment was under carried out the conditions according to Example 4, but with the proviso that the reaction temperatures were between 100 and 134 °. At the top of the reaction chamber it also became more fluid H3PO4. BF3 complex catalyst on the catalyst bed with a uniform Flow rate of 0.025 volume parts liquid / volume part / hour injected. The liquid complex was prepared according to Example I, c).

Die Ergebnisse dieses Versuches sind in der nachfolgenden Tabelle III zusammengestellt. The results of this experiment are shown in the table below III compiled.

Tabelle III Reaktionszeit I Std. I 1,5 Std. 1 2 Std. # 2,5 Std. Polymerenausbeute, Gewichtsprozent ................. 46 97 81 91 Siedebereich des Polymers Siedebeginn, °C ............... ...... . 101 78 62 62 Siedeende, °C ... ................. ...... 250 280 280 310 ungefähre Produktverteilung Volumprozent C9 ............. ............... . 17 II 10 13 C12 ...................................... 34 19 14 9 C15 ...................................... 33 42 38 23 C18 ...................................... 10 16 25 40 C18 + .............. .............. ............... 8 II I3 Bromzahl des Destillats (l/loo g Br/g) .............. 85 75 70 60 Die zur Erzielung hoher Polymerenausbeuten erforderliche Induktionszeit war erheblich kürzer als beim Versuch gemäß Beispiel 4, und es wurden während der ersten Betriebsstunde merkliche Ausbeuten an polymeren Produkten erhalten.Table III reaction time I hours I 1.5 hours 1 2 hours # 2.5 hours Polymer yield, percent by weight ................. 46 97 81 91 Boiling range of the polymer Beginning of boiling, ° C ............... ....... 101 78 62 62 End of boiling point, ° C ... ................. ...... 250 280 280 310 approximate product distribution by volume C9 ............. ................ 17 II 10 13 C12 ...................................... 34 19 14 9 C15 ...................................... 33 42 38 23 C18 ...................................... 10 16 25 40 C18 + .............. .............. ............... 8 II I3 Bromine number of the distillate (l / loo g Br / g) .............. 85 75 70 60 The induction time required to achieve high polymer yields was considerably shorter than in the experiment according to Example 4, and noticeable yields of polymeric products were obtained during the first hour of operation.

Beispiel 6 Wirkung der Vorbehandlung des Komplexkatalysators mit BF3 Bei diesem Versuch wurde ein Teil des komplexen Trägerkatalysators gemäß Beispiel 4 in die Reaktionskammer eingebracht und 5 Stunden bei 1000 mit einer Durchsatzgeschwindigkeit von 9,5 Raumteilen Gas/ Raumteil/Stunde mit BF3-Gas vorbehandelt, um den Träger zu sättigen. Dann wurde ein Polymerisationsversuch unter Verwendung von Propylen als Beschickung durchgeführt, wobei man die Bedingungen gemäß Beispiel 4, a), anwandte, jedoch weiterhin kein BF3 in die Reaktionszone von außen eingeführt wurde. Die Ergebnisse dieses Versuches sind in der nachfolgenden Tabelle IV angegeben. Example 6 Effect of the pretreatment of the complex catalyst with BF3 In this experiment, part of the complex supported catalyst according to Example 4 placed in the reaction chamber and 5 hours at 1000 at a throughput rate of 9.5 parts of gas / part of volume / hour pretreated with BF3 gas to the carrier to satiate. A polymerization experiment using propylene was then carried out carried out as a feed, using the conditions of Example 4, a), however, BF3 was still not introduced into the reaction zone from the outside. The results of this experiment are given in Table IV below.

Tabelle IV Reaktionszeit 0,5 Std. 1 Std. 3 Std. Polymerenausbeute, Gewichtsprozent . ... 21 28 I6 Siedebereich des Poly- mers Siedebeginn, ° .... 30 # 38 42 Siedeende, ° ( . . . . 82 II6 82 Bromzahl des Destillats (1/100 g Br/g) . ......... 48 75 64 Der vorbehandelte Katalysator zeigte eine hohe Anfangsaktivität im Gegensatz sowohl zu dem unbehandelten Katalysator (Beispiel 4, Vergleichsversuche) als auch zu dem unbehandelten Katalysator, bei dem BFs von außen zugeführt wurde (Beispiel 4).Table IV reaction time 0.5 hours 1 hour 3 hours Polymer yield, Weight percent. ... 21 28 I6 Boiling range of poly mers Beginning of boiling, ° .... 30 # 38 42 End of boiling point, ° (.... 82 II6 82 Bromine number of the distillate (1/100 g Br / g). ......... 48 75 64 The pretreated catalyst showed a high initial activity in contrast to both the untreated catalyst (Example 4, comparative experiments) and the untreated catalyst, in which BFs was fed in from the outside (Example 4).

Der Katalysator erreichte indessen keinen hohen Aktivitätsgrad, und die Aktivität fiel nach etwa I Stunde ab. Während die Vorbehandlung mit BF3 die zur Erreichung einer maximalen katalytischen Aktivität notwendige Induktionszeit abkürzt, ist es notwendig, BF3 und/oder Katalysatorkomplex in die Katalysatorzone von außen zuzuführen, um die maximale katalytische Aktivität zu erreichen und aufrechtzuerhalten.The catalyst, however, did not achieve a high degree of activity, and activity decreased after about 1 hour. While the pre-treatment with BF3 the induction time necessary to achieve maximum catalytic activity abbreviated, it is necessary to add BF3 and / or catalyst complex to the catalyst zone to be supplied from the outside in order to achieve and maintain the maximum catalytic activity.

Der Katalysator kann entweder in flüssiger Form oder in Form eines Trägerkatalysators nach Methoden eingesetzt werden, wie sie in der Technik zur Durchführung derartiger Verfahren für ähnliche Katalysatoren üblich sind. The catalyst can either be in liquid form or in the form of a Supported catalyst can be used according to methods such as those used in technology to carry out such processes are common for similar catalysts.

Claims (9)

PATENTANSPRÜCHE: I. Verfahren zur Olefinpolymerisation mit Borfluorid-Phosphorsäure-Katalysatoren, dadurch gekennzeichnet, daß man als Katalysator eine bei Temperaturen unter +100 hergestellte Koordinationsverbindung von Bortrifluorid und einer Säure des Phosphors verwendet. PATENT CLAIMS: I. Process for olefin polymerization with boron fluoride-phosphoric acid catalysts, characterized in that the catalyst used is a at temperatures below +100 produced coordination compound of boron trifluoride and an acid of phosphorus used. 2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Koordinationsverbindung aus im wesentlichen gleichen molaren Anteilen durch Umsetzung zwischen etwa und +4° hergestellt wird. 2. The method according to claim I, characterized in that the coordination compound from essentially equal molar proportions by reacting between about and + 4 ° is established. 3. Verfahren nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator zusätzlich eine freie Säure des Phosphors und bzw. oder freies Bortrifluorid enthält. 3. The method according to claim I or 2, characterized in that the catalyst additionally contains a free acid of phosphorus and / or free boron trifluoride contains. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis von freier Säure zur Koordinationsverbindung in den Grenzen zwischen etwa 1: 9 und 9 : I liegt. 4. The method according to claim 3, characterized in that the weight ratio of free acid to coordination compound within the limits between about 1: 9 and 9: I lies. 5. Verfahren nach Anspruch I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man das Verfahren in Gegenwart von B F3 durchführt, das von außen zugeführt wird. 5. The method according to claim I to 4, characterized in that one the process is carried out in the presence of B F3, which is supplied from the outside. 6. Verfahren nach Anspruch I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man das Olefingut unter Polymerisationsbedingungen stetig mit der Koordinationsverbindung in Berührung bringt, die auf einem feinzerteilten festen Träger, wie-einem inerten Feststoff, angeordnet ist. 6. The method according to claim I to 5, characterized in that one the olefin material steadily with the coordination compound under polymerization conditions brings into contact, which on a finely divided solid support, such as an inert Solid, is arranged. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger aus einem Adsorptionsmittel,-wie Aktivkohle, besteht. 7. The method according to claim 6, characterized in that the carrier consists of an adsorbent such as activated carbon. 8. Verfahren nach Anspruch I bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man den Katalysator mit gasförmigem Bortrifluorid vor der Polymerisation vorbehandelt. 8. The method according to claim I to 7, characterized in that one the catalyst is pretreated with gaseous boron trifluoride before the polymerization. 9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man die Koordinationsverbindung in flüssiger Form dem Katalysator während der Polymerisation zuführt. 9. The method according to claim 1 to 7, characterized in that one the coordination compound in liquid form to the catalyst during the polymerization feeds. IO. Verfahren nach Anspruch I bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator durch Umsetzung eines organischen Ätherkomplexes des BF3 mit der Säure hergestellt wird. IO. Method according to Claims I to 9, characterized in that the catalyst by reaction of an organic ether complex of BF3 with the Acid is produced. Angezogene Druckschriften: Britische Patentschriften Nr. 451 359, 453 854. References: British Patent Specification No. 451,359, 453 854.
DEST6871A 1952-08-20 1953-08-15 Process for olefin polymerization with boron fluoride-phosphoric acid catalysts Expired DE947967C (en)

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US947967XA 1952-08-20 1952-08-20

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0068554A1 (en) * 1981-06-18 1983-01-05 ANIC S.p.A. Heterogeneous cationic catalytic systems suitable for the oligomerisation of linear non-terminal olefins, and a process for preparing said oligomers using said systems

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GB451359A (en) * 1935-02-04 1936-08-04 Ig Farbenindustrie Ag Process for the manufacture of valuable products from boron fluoride and oxy-acids of phosphorus
GB453854A (en) * 1934-12-08 1936-09-18 Ig Farbenindustrie Ag Process for the manufacture of polymerisation products from olefines

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