HU209494B - Catalyst composition for producing of olefins and process for producing of olefins - Google Patents

Catalyst composition for producing of olefins and process for producing of olefins Download PDF

Info

Publication number
HU209494B
HU209494B HU902694A HU269490A HU209494B HU 209494 B HU209494 B HU 209494B HU 902694 A HU902694 A HU 902694A HU 269490 A HU269490 A HU 269490A HU 209494 B HU209494 B HU 209494B
Authority
HU
Hungary
Prior art keywords
catalyst composition
additive
composition according
compound
catalyst
Prior art date
Application number
HU902694A
Other languages
English (en)
Other versions
HU902694D0 (en
HUT53824A (en
Inventor
Frederick John Karol
Sun-Chueh Kao
James Steven Drage
Original Assignee
Union Carbide Chem Plastic
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Union Carbide Chem Plastic filed Critical Union Carbide Chem Plastic
Publication of HU902694D0 publication Critical patent/HU902694D0/hu
Publication of HUT53824A publication Critical patent/HUT53824A/hu
Publication of HU209494B publication Critical patent/HU209494B/hu

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J31/00Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
    • B01J31/16Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing coordination complexes
    • B01J31/22Organic complexes
    • B01J31/2282Unsaturated compounds used as ligands
    • B01J31/2295Cyclic compounds, e.g. cyclopentadienyls
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J31/00Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
    • B01J31/02Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides
    • B01J31/12Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides containing organo-metallic compounds or metal hydrides
    • B01J31/14Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides containing organo-metallic compounds or metal hydrides of aluminium or boron
    • B01J31/143Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides containing organo-metallic compounds or metal hydrides of aluminium or boron of aluminium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J31/00Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
    • B01J31/16Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing coordination complexes
    • B01J31/1616Coordination complexes, e.g. organometallic complexes, immobilised on an inorganic support, e.g. ship-in-a-bottle type catalysts
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J31/00Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
    • B01J31/16Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing coordination complexes
    • B01J31/20Carbonyls
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F10/00Homopolymers and copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2531/00Additional information regarding catalytic systems classified in B01J31/00
    • B01J2531/50Complexes comprising metals of Group V (VA or VB) as the central metal
    • B01J2531/56Vanadium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2531/00Additional information regarding catalytic systems classified in B01J31/00
    • B01J2531/60Complexes comprising metals of Group VI (VIA or VIB) as the central metal
    • B01J2531/62Chromium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2531/00Additional information regarding catalytic systems classified in B01J31/00
    • B01J2531/60Complexes comprising metals of Group VI (VIA or VIB) as the central metal
    • B01J2531/64Molybdenum
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2531/00Additional information regarding catalytic systems classified in B01J31/00
    • B01J2531/60Complexes comprising metals of Group VI (VIA or VIB) as the central metal
    • B01J2531/66Tungsten
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2531/00Additional information regarding catalytic systems classified in B01J31/00
    • B01J2531/80Complexes comprising metals of Group VIII as the central metal
    • B01J2531/84Metals of the iron group
    • B01J2531/842Iron
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S526/00Synthetic resins or natural rubbers -- part of the class 520 series
    • Y10S526/903Monomer polymerized in presence of transition metal containing catalyst and hydrocarbon additive affecting polymer properties of catalyst activity

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Transition And Organic Metals Composition Catalysts For Addition Polymerization (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
  • Polymerisation Methods In General (AREA)
  • Polymerization Catalysts (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Cosmetics (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
  • Medicines That Contain Protein Lipid Enzymes And Other Medicines (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Medicines Containing Material From Animals Or Micro-Organisms (AREA)
  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)

Description

A találmány tárgya katalizátorkompozíció olefinek polimerizálásához, és eljárás olefinek polimerizációjára. A katalizátorkompozíció a periódusos rendszer IVB vagy VB csoportjába tartozó, legalább egy átmeneti fém katalitikus prekurzorvegyületét és kokatalizátort, továbbá adott esetben elektrondonort, szervetlen hordozót, és/vagy modifikálószert tartalmaz, ahol a prekurzorvegyületben lévő átmeneti fémhez viszonyítva 0,1:1 és 200:1 közötti mólarányban legalább egy Diels-Alder-féle adduktumot és/vagy legalább 1, a periódusos rendszer VIB, VIIB vagy VIII. csoportjába tartozó átmeneti fém karboniljét tartalmazza. A javasolt eljárás megvalósításának menetében etilént és szükség szerint egy vagy több olefin komonomert katalizátorral érintkezésbe hozunk. A találmány szerinti katalizátorkompozíció a katalizált folyamat öngyorsulása, megszaladása ellen nyújt aktív védelmet.
Olefinek, különösen α-olefinek polimerizálási folyamataiban katalizátorként számos különböző katalizátorkompozíciót hasznosítanak. így az US-A 4508 802 Isz. US szabadalmi leírás katalizátorként a periódusos rendszer IVB vagy VB csoportjába tartozó átmeneti fém vegyületének, például vanádium-trikloridnak (VC13) és A1R3 általános képletű kokatalizátor alkalmazását javasolja, ahol R jelentése alkilcsoport. Ugyanilyen kokatalizátor mellett MgCl2 hordozóban eloszlatott TiCl3 összetételű katalizátor felhasználása ismerhető meg az US-A 4302566 lsz. US szabadalmi leírásból. Adott esetben a katalizátorkompozíciókat elektrondonor jellegű vegyülettel és modifikálószerrel vagy promotorral egészítik ki. Hasonló felépítésű katalizátorkompozíciókat használnak olefinek hidroformilezésénél, oligomerizációjában, poliének hidrogenizálásánál és az olefinek Wacker-folyamatban történő feldolgozásánál.
Paradox módon az átmeneti fémekre épülő katalizátorkompozíciók közül számosnak az aktivitását jelentős mértékben megnövelő megemelt hőmérsékletek ugyanezen anyagok negatív jellemzőinek felerősödéséért is felelősek. Ez annyit jelent, hogy a hőmérséklet emelkedésével a katalizált folyamat kinetikája változik, mégpedig az öngyorsulásnak (megszaladásnak) nevezhető folyamat indul be, amelynek eredményeként olyan állapot jön létre, amikor a katalizált folyamat lényegében irányíthatatlanná válik. Ez a reakcióban részt vevő anyagok megnövekedett reakcióképességében, a szemcsés termékek összetömörödésében, a kapott szilárd anyag megolvadásában, darabosodásában vagy lemezkékre való féldarabolódásában nyilvánul meg.
Az öngyorsulást úgy definiálhatjuk, mint a reakciósebesség hirtelen meglódulását, amikor is a sebesség nemkívánatos magas szintre növekszik, mégpedig a hőmérséklet emelkedésének hatására. Ez ahhoz vezet, hogy a katalizált folyamattal jellemzett rendszerből a hőt keletkezésének ütemében nem lehet eltávolítani. Ahhoz, hogy a reaktoredényben a kívánt folyamatot a megfelelő minőségű végtermék előállítása érdekében kézben tarthassuk, ezt a viselkedést alapvetően szem előtt kell tartani és figyelembe kell venni. Ha az öngyorsulás bekövetkezik, a jelenlegi ipari gyakorlat szerint a folyamatot felügyelő személyzet olyan lépést tesz, aminek következményeként a katalizált folyamat gyakorlatilag leáll: a reakciótérbe katalizátormérget adagolnak. Ez eléggé drasztikus lépésnek minősül, amit a kezelő személyzet legjobb belátása szerint hajt végre. Ennek során a katalizált folyamat tényleges jellemzőit gyakorlatilag nem vagy csak erősen szubjektív módon veszik figyelembe.
A találmány célja olyan megoldás létrehozása, amely a katalizált folyamatot vezető személyzetet megszabadítja a szubjektív döntés meghozatalának szükségességétől, lehetővé teszi a katalitikus reakció in situ szabályozását, mégpedig magából a katalizátorból kiindulva.
A találmány feladata ezért olyan katalizátorkompozíció létrehozása, amely a katalizált folyamat megszabásának folyamatában megfelelő fékező hatást képes biztosítani és így az öngyorsulás elkerülését lehetővé teszi.
A találmány alapja az a felismerés, hogy a katalizátor anyagát olyan adalékanyaggal kell kiegészíteni, amely a reaktorfolyamat veszélyes fölgyorsulásakor ez mindig a hőmérsékletemelkedés következménye képes megfelelő mértékben katalizátormérget leadni.
A kitűzött feladat megoldásaként olyan katalizátorkompozíciót dolgoztunk ki, amely különösen olefinek polimerizálásához alkalmazható, és amely a periódusos rendszer IVB vagy VB csoportjába tartozó, legalább egy átmeneti fém katalitikus prekurzorvegyületét és kokatalizátort, továbbá adott esetben elektrondonort, szervetlen hordozót, és/vagy modifikálószert tartalmaz, és a találmány értelmében (i) a prekurzorvegyületben levő átmeneti fémhez viszonyítva 0,1:1 és 200:1, előnyösen 0,5:1 és 100:1 közötti mólarányban legalább egy Diels-Alder-féle adduktummal vagy a periódusos rendszer VIB, VIIB vagy VIII csoportjába tartozó, legalább egy átmeneti fém legalább egy karboniljával, mint a katalizált polimerizálási folyamatban a hőmérséklet növekedésével bekövetkező öngyorsulást katalizátorméreggé való lebomlásával megakadályozó adalékanyaggal van kiegészítve, ahol az adalékanyag (ii) a katalitikus prekurzorvegyület egész mennyiségével szemben a katalizált polimerizálási folyamat hőmérsékletének növekedésekor katalizátormérget biztosító mennyiségben, és (iii) a katalizált polimerizálási folyamat normál üzemi hőmérsékletén vagy a katalizált folyamattal szemben semleges anyagként viselkedő, vagy az öngyorsulás hőmérsékletén mutatotthoz viszonyítva jelentéktelen mértékű gátlást okozó összetevőként van jelen.
A találmány szerinti katalizátorkompozícióban az adalékanyag tehát Diels-Alder-féle adduktum, például
4—20 szénatomos szerves vegyület, mint szulfon, karbonát és diciklo-pentadién és/vagy átmeneti fém, mint moübdén, volfrám, vas, króm karbonilja. A Diels-Alder-féle adduktum általában monociklikus vagy policiklikus vegyületet alkot, míg a karbonilvegyület a karbonilcsoporton kívül 2-20 szénatomos szubsztituált vagy nem szubsztituált szerves csoportokat tartalmaz,
HU 209 494 B ahol a szubsztituens a katalizált folyamat szempontjából semleges tulajdonságú.
Különösen előnyös az a találmány szerinti katalizátorkompozíció, amelyben az átmeneti fémre épülő katalizátor szemcsés formában hordozóanyagon van jelen és az adalékanyag a szemcsés anyag részét képezi.
Ugyancsak a találmány céljának elérésére polimerizációs folyamatoknál alkalmazható olyan, vanádium alapú katalizátorkompozíciót szintén kidolgoztunk, amely vanádium katalitikus hatású vegyületét tartalmazza, és a találmány értelmében a következő összetevőkkel épül fel:
(i) vanádiumvegyület és folyékony szerves Lewis-bázisként létrehozott, a vanádiumvegyülettel szemben oldószerként viselkedő elektrondonor reakcióterméke;
(ii) a reakciótermékkel átitatott szilícium-dioxid hordozó;
(iii) halogénezett vagy perhalogénezett szénhidrogénvegyület, mint promotor;
(iv) szénhidrogén-alumínium kokatalizátor és (v) öngyorsulást megakadályozó adalékanyagként Diels-Alder-féle adduktum vagy átmeneti fém alapú karbonil, amely a katalizált folyamat hőmérsékletének öngyorsulást okozó növekedésekor lebomló vegyületet alkot és célszerűen az impregnált hordozó összetevőjét képezi.
Ennél a katalizátorkompozíciónál célszerűen a
Lewis-bázis alifás vagy aromás karbonsav alkilésztere, alifás keton, alifás amin, alifás alkohol, alkil- vagy cikloalkil-éter, vagy ezek keveréke.
Igen előnyös találmány szerinti vanádiumos katalizátorkompozíció, amely AlR^Xg vagy BX3 általános képletű vegyülettel leírható modifikálószert, különösen dietil-alumínium-kloridot tartalmaz, ahol R jelentése 1-14 szénatomos alkilcsoport, X jelentése klór-, brómvagy jódatom, minden R és X jelentésű összetevő azonos vagy különböző, továbbá a értéke 0, 1 vagy 2. Előnyösen a katalizátorkompozícióban a modifikálószer mennyiségi aránya az elektrondonor vegyület minden móljára számítva 0,1-10, még előnyösebben pedig 0,2-2,5 mól.
A találmány szerinti vanádiumus katalizátorkompozícióban a kokatalizátor célszerűen triizobutil-alumínium, trihexil-alumínium vagy trietil-alumínium, míg a promotor CHC13, CH3CC13 vagy CFC13.
Ennél a katalizátorkompozíciónál az adalékanyagban lévő átmeneti fém a periódusos rendszer VIB, VIIB vagy VIII oszlopában szereplő valamelyik fém, különösen króm, molibdén, volfrám vagy vas, míg a karbonil célszerűen Cr(CO)6, Mo(CO)6,
C5H5Fe(CO)2l, C7H8Mo(CO)3, C6HsCO2CH3Cr(CO)3, C6H5NHCH3Cr(CO3), Fe(CO)5, W(C0)6, Re2(CO)l0, Fe3(CO)|2, Ru3(CÓ)|2, továbbá Os3(CO)l2, vagy Mn2(CO)10 képletű vegyület.
Ugyancsak a találmány tárgyát képezi az az etilén polimerizációjára szolgáló eljárás, amikor is etilént és szükség szerint egy vagy több olefin komonomert katalizátorral érintkezésbe hozunk, és amelynek lényegi újdonsága abban van, hogy a polimerizátum előállítása során katalizátorként az előzőekben meghatározott összetételű katalizátorkompozíciót alkalmazunk, amelynek lényege, hogy öngyorsulást gátló adalékanyagot tartalmaz.
A találmány lehetőséget nyújt minden olyan katalizátorjelenlétében megvalósított kémiai folyamat lefuttatására, ahol a katalizátor a periódusos rendszer IVB és VB csoportjába tartozó átmeneti fém katalizátor átmeneti fém vegyülete, és ahol félő, hogy az öngyorsulás, a megszaladás bekövetkezik. Ez utóbbi káros folyamat megakadályozására az eddig szokásos hordozókon az ismert katalizátorok helyett olyan katalizátorkompozíciót használunk, amely (i) katalizált folyamat hőmérsékletének növekedésekor bekövetkező öngyorsulást megakadályozó, hőmérsékletnövekedés során katalizátorméreggé váló adalékanyaggal van kiegészítve, és az adalékanyag (ii) a katalitikus hatású vegyület egész mennyiségével szemben a katalizált folyamat hőmérsékletének növekedésekor katalizátormérget biztosító mennyiségben, továbbá (iiii) a katalizált folyamat normál üzemi hőmérsékletén vagy a katalizált folyamattal szemben semleges anyagként viselkedő, vagy az öngyorsulás hőmérsékletéhez viszonyítva jelentéktelen mértékű gátlást okozó összetevőként van jelen.
A találmány tárgyát a továbbiakban példakénti katalizátorkompozíciók és alkalmazási lehetőségeik illusztrálásával ismertetjük részletesen, majd példákat mutatunk be a javasolt kompozíciók összetételére és felhasználására.
A találmány szerinti katalizátorkompozícók, mint említettük, az öngyorsulást gátló különböző adalékanyagokkal számos folyamatban hasznosíthatók. Ezekre jelzésszerűen néhány példát az 1. táblázat sorol fel. Az itt feltüntetett hőmérséklettartományok csak tájékoztató jellegűek, azok az alkalmazott anyagoktól és a reakció feltételeitől függően viszonylag széles határok között változhatnak. Ezért ezt a táblázatot inkább csak útmutatásnak kell tekinteni, amelyből kiindulva szakember az adott alkalmazási feltételeknek megfelelő összetételt gyakorlatából adódó köteles tudása alapján meg tudja választani.
/. táblázat
Katalizátorkompozíció A kompozíciót hasznosító folyamat Az öngyorsulás hőmérséklete, °C Öngyorsulást gátló adalékanyag Adalékanyag felbomlásának hőmérséklete °C
1. VCI3/A1R3 és TiCl3/MgCl2/AlR3 Olefin polimerizációja, pl. az US-A 4302566 és 4508802 lsz. US szabadalom szerint kb. 110-125 átmeneti fém karbon i Íja, diciklo-pentadién szulfonok kb. 110-130
HU 209 494 B
Katalizátorkompozíció A kompozíciót hasznosító folyamat Az öngyorsulás hőmérséklete, °C Öngyorsulást gátló adalékanyag Adalékanyag felbomlásának hőmérséklete °C
2. (R3P)2Rh(H)(CO) (hordozón elrendezett folyadékfázisú katalizátor) Olefin hidroformalizálása, pl. az US-A 3 487112 lsz. US szabadalom szerint, lásd továbbá J. Mo. Catal., 1985,31, 107. old. min. 100 diciklo-pentadién szulfonok 100-130
3. nikkel alapú katalizátor, pl.: O ligandum \ / Ni / \ P H Olefin oligomerizációja, pl. az US-A 4689437 lsz. US szabadalom szerinti eljárással kb. 100 diciklo-pentadién szulfonok 100-130
4, Pd/Al2O3 Poliének hidrogenizálása min. 150 O szubsztituált / szu lfonok, átmeneti -S fém karbonilja \ O min. 150
5. PdCl2/CuCl2 Wacker-folyamat: olefinekből aldehidek és ketonok előállítása min. 130 O szubsztituált / szulfonok, -S átmeneti fém \ karbonilja O min. 130
A továbbiakban a találmány szerinti katalizátorkompozíciót olyan anyag alapján ismertetjük, amelyet az α-olefinek polimerizációs folyamataiban tipikusan használnak, különösen etilén homo- és kopolimerjeinek gyártásában. Ezek a katalizátorkompozíciók a következőket tartalmazzák:
(i) vanádiumvegyület és folyékony szerves Lewis-bázisként létrehozott, a vanádiumvegyülettel szemben oldószerként viselkedő elektrondonor reakcióterméke;
(ii) a reakciótermékkel átitatott szilícium-dioxid hordozó;
(iii) halogénezett vagy perhalogénezett szénhidrogénvegyület promotor;
(iv) szénhidrogén-alumínium kokatalizátor és (v) öngyorsulást megakadályozó adalékanyagként Diels-Alder-féle adduktum vagy átmeneti fém alapú karbonil, amely a katalizált folyamat hőmérsékletének öngyorsulást okozó növekedésekor lebomló vegyületet alkot és célszerűen az impregnált hordozó összetevőjét képezi.
A találmány értelmében olyan adalékanyagokat alkalmazunk, amelyek között vannak a polimerizációs folyamat során normál üzemeltetési hőmérsékleteken a folyamattal szemben semleges, illetve ezen a hőmérsékleten a folyamatot csak jelentéktelen mértékben befolyásoló anyagok, amelyek azonban a polimerizációs reakció megszaladásakor felbomlanak.
A javasolt katalizátorkompozícióban felhasznált vanádiumvegyület az iparban szokásos komplex vanádiumvegyületek közül kerülhet ki, amelyeket prekurzorként visznek be a folyamatba. Ezekre példák lehetnek egyebek között a vanádium trihalogenidjei, tetrahalogenidjei, valamint oxihalogenidjei. A halogén elemek általában a klórt, a brómot és a jódot jelentik, legelterjedtebben a VC13, VC14 és a VOC13 fordul elő. Ugyancsak közismert a vanádium acetil-acetonátja, továbbá a vanadil-triacetil-acetonát, mint katalizátor.
Az elektrondonor tulajdonságú vegyület olyan folyékony szerves Lewis-bázis, amelyben a felhasznált vanádiumvegyület jól oldódik. Az erre a célra alkalmas Lewis-bázisok közül megemlíthetjük az alifás és aromás karbonsav alkilészterét, az alifás ketonokat, az alifás aminokat, az alifás alkoholokat, az alkil- és cikloalkil-észtereket, valamint ezek keverékeit. Általában a 2-20 szénatomos vegyületeket alkalmazzuk, ahol a különösen előnyösnek tekintett alkil- és cikloalkíl-észterekre a 2-20 szénatomszám jellemző, míg a dialkil-, diaril- és alkil-aril-ketonok 3-20 szénatomosak, továbbá az alkil- és arilkarbonsavak alkil-, az alkoxi-, és alkil-alkoxi-észterei 2-20 szénatomosak. A legelőnyösebbnek az eddigi gyakorlat a tetrahidrofurán alkalmazását mutatta, de hasonlóképpen jó elektrondonor tulajdonságú anyagnak tekinthetők a metil-formiát, az etil-acetát, a butil-acetát, az etil-éter, a dioxán, a di-npropil-éter, a dibutil-éter, az etil-formiát, a metil-acetát, továbbá az etil-anizát, az etilén-karbonát, a tetrahidropirán, valamint az etil-propionát.
Célszerűen az elektrondonor vegyületet kis mértékű feleslegben visszük be a kompozícióba, hogy a vanádiumvegyülettel megfelelő reakcióterméket alkosson, ahol a végeredményként kapott reakciótermékben a vanádiumvegyület minden móljára célszerűen ΙΙΟ mól elektrondonor vegyület jut, de általában jó eredmények érhetők el az 1-20 mól részarány esetén is. Különböző kísérletek tanúsága szerint a legkedve4
HU 209 494 Β zőbb az, ha a vanádiumvegyület minden móljára az elektrondonor vegyület hozzávetőlegesen 3 mólja jut.
A szilícium-dioxidból készült hordozó olyan szilárd, szemcsés, porózus anyag, amely a polimerizációs reakció feltételei között semleges marad. Szokásosan olyan száraz port alkalmaznak, amelynek átlagos szemcsenagysága 0,01 és 0,25 mm között van, fajlagos felülete legalább 3 m2/g, de célszerűen eléri a legalább mintegy 50 m2/g értéket. A szemcsékben lévő pórusok átlagos mérete legalább 8xl(L9 m, de célszerűen általában túllépi alO-8 m-t. A javasolt katalizátorkompozíció létrehozásához a hordozó mennyiségét úgy választjuk meg, hogy minden grammjára nagyjából 0,050,06 mmól vanádiumvegyület jusson, de célszerűen a 0,3-0,5 mmól értéktartományba eső részarányt választunk.
A promotor, amely halogenizált vagy perhalogenizált szénhidrogén, általában a következő általános képlettel jellemezhető:
RaCX(4_a), ahol:
R jelentése hidrogén, vagy szubsztituálatlan vagy halogénnel szubsztituált alkilcsoport, 1-6 szénatommal,
X jelentése halogénatom, és a értéke 0, 1 vagy 2.
A halogén elemet szoksáosan klór-, bróm-, jódvagy fluoratom képviseli, az általános képletben szereplő X különböző halogén elemekből is tevődhet össze, ha a halogénatomok száma 1-nél nagyobb. A javasolt promotorok között van a fluorral, klórral és brómmal szubsztituált metán, illetve etán, ahol a szénatomhoz legalább két halogénatom csatlakozik, vagyis a promotor kloroform, szén-tetraklorid, vagy CH3CC13, CHC13 vagy CFC13 összetételű vegyület. Bár más vegyületek is alkalmasak a kívánt feladat ellátására, a tapasztalat szerint a legcélszerűbbnek a kloroform, a CFC13 és a CH3CC13 felhasználása bizonyult. A promotor mennyisége általában a kokatalizátor mennyiségéhez viszonyítva mintegy 0,1 és mintegy 10 mól között van, célszerűen azonban a mintegy 0,2-2 mól tartományba eső értéket választunk.
Az alumínium szénhidrogénnel alkotott fémorganikus vegyületeként kialakított kokatalizátort az R3A1 általános képlettel jellemezhetjük, ahol mindegyik R valamilyen alkilcsoport. Egyazon kokatalizátorban azonos vagy különböző alkilcsoportok használhatók. A kokatalizátorban az alkilcsoportok 1-14 szénatomosak, előnyösen 2-8 szénatomot tartalmaznak. Maguk a csoportok lehetnek egyenes vagy elágazó láncúak, a kokatalizátor megvalósítására szolgáló csoportok között van a metil-, etil-, propil-, izopropil-, butil-, izobutil-, fórc-butil-, pentil-, neopentil-, hexil-, 2-metil-pentil-, heptil-, oktil-, izooktil-, 2-etil-hexil-, 5,5-dimetilhexil-, nonil-, decil-, izodecil-, undecil- és dodecilcsoport.
A kokatalizátor létrehozására szolgáló fémorganikus alumíniumvegyületek célszerűen a következők: triizobutil-alumínium, trihexil-alumínium, di-izobutil-hexil-alumínium, izobutil-dihexil-alumínium, trimetilalumínium, trietil-alumínium, tripropil-alumínium, triizopropil-alumínium, tri-n-butil-alumínium, trioktilalumínium, tridecil-alumínium, tridodecil-alumínium, tribenzil-alumínium, trifenil-alumínium, trinaftil-alumínium és tritolil-alumínium. Ezek közül a különösen előnyös szénhidrogén-alumíniumok például a trietilalumínium, a triizobutil-alumínium és a trihexil-alumínium.
A kokatalizátor és a promotor a hordozóra felvitt komplex vanádiumvegyülethez mind a polimerizációs reakció előtt, mint annak megkezdésekor hozzáadható. Az összetevők beadagolása történhet együttesen vagy külön, egyidejűleg vagy egymás után. A kokatalizátor és a promotor bevitele azonban legcélszerűbben úgy hajtható végre, hogy azokat semleges oldószerben, például izopentánban való feloldást követően folyékony halmazállapotban juttatjuk a folyamatba, mégpedig akkor, amikor a polimerizációs reakció végrehajtásának menetében az etilén áramát megindítjuk. A kokatalizátor szükséges ahhoz, hogy a polimerizációs reakció a monomer tömegének túlnyomó részében végbemehessen. A promotor viszont itt csak célszerű kiegészítő összetevő. A kokatalizátor mennyisége általában a vanádiumvegyületként kialakított katalizátor mennyiségéhez viszonyítva mintegy 5-500 mól, célszerűen 1040 mól. A vanádiumvegyületként kialakított katalizátor ez esetben a vanádiumvegyület és az elektrondonor vegyület közötti reakció eredménye.
Az öngyorsulást gátló adalékanyag a találmány értelmében Diels-Alder-féle adduktum vagy átmeneti fém karbonilja, illetve ilyen vegyületek keveréke és vele szemben azt a követelményt állítjuk, hogy az, amikor a katalizált folyamat hőmérséklete eléri az öngyorsulásra (megszaladásra) jellemző értéktartományt, folyamatosan lebomoljék. Megfigyeléseink úgy értelmezhetők, hogy a bomlástermék a katalizátor aktív részeivel reakcióba lép és így meggátolja az öngyorsulási folyamat kialakulását, vagyis a katalizált folyamat megszaladását. Az adalékanyag célszerűen stabil vegyületet képez, legalábbis a felbomláshoz szükséges hőmérséklet elérése előtt. Nagy sűrűségű polietilén feldolgozása során alkalmazott vanádium alapú katalizátorkompozícióknál az öngyorsulás általában 110 és 125 °C közötti hőmérsékleten következik be. Célszerűen tehát az alkalmazott adalékanyagra jellemző felbomlási hőmérséklet-tartomány az említett alsó határértékkel kezdődik. Mivel az adalékanyagot szárazon is kikeverhetjük a katalizátorral, vagy azt a reaktoredénybe külön összetevőként vihetjük be, célszerű az a megoldás, amikor a katalizátorkompozíciót hordozó szemcséket egészítjük ki az adalékanyaggal, vagyis az adalékanyaggal a szilícium-dioxid hordozót ugyanakkor impregnáljuk, mint amikor a katalizátor prekurzor vegyületét oda szintén impregnálással bevisszük.
A Diels-Alder-féle adduktumokat egyebek között a Streitwieser et al. „Introduction to Organic Chemistry” című szakirodalmi forrás mutat be (3. kiadás, Macmillian, New York, 1985,550-558. old.). Az öngyorsulást gátló adalékanyagok céljaira megfelelő adduktumok olyanok, amelyek 4-20, célszerűen 4-10 szénatomo5
HU 209 494 B sak. Ezek a vegyületek tartalmazhatnak egy vagy két telítetlen szén-szén kötést, továbbá lehetnek monociklikusak vagy policiklikusak. Ezen túlmenően kialakíthatók szubsztituált vagy nem szubsztituált szénhidrogénvegyületként is. A megfelelő szubsztituensek példái: a metil-, az etil-, az n-propil, az izopropil, a szekbutil, a íerc-butil, az n-pentil, a -2-pentil, a -3-pentil, a neopentil, az n-hexil, a 2-hexil és a fenil. Az adduktumok készítéséhez felhasználható diének példái: az 1,3butadién, az 1,3-pentadién, a 2-metil-l,3-butadién (az izoprén), az 1,3-hexadién, a 2,4-hexadién, a 2,3-dimetil-l,3-butadién, a 2,4-dimetil-1,3-hexadién, a 2,5-dimetil-2,4-hexadién, a ciklopentadién, a metilciklopentadién, az 1,3-ciklohexadién, az 1,3-cikloheptadién, az 1,3-ciklooktadién. Az adduktumok készítésére alkalmas monoének és diének példái: a szén-monoxid, a kén-dioxid, ciklopentadién, vinil-acetát, akrilsav, dimetil-acetiléndikarboxilát, etilén, metil-vinil-keton, dietilacetiléndikarboxilát, akrolein, metil-akrilát. A különösen jól alkalmazható Diels-Alder-féle adduktumok között van a diciklopentadién, a metilciklopentadién dimeqe, butadién szulfon, izoprén szulfon, valamint vinilén-karbonát.
A találmány szerinti katalizátorkompozíciók kialakításához a periódusos rendszer VIB, VIIB és VIII oszlopaiból választható fémek legalább egy karboniljét ugyancsak felhasználhatjuk. Különösen jó eredmények érhetők el a króm, molibdén, vas, volfrám, ruténium, ozmium, rénium és mangán alkalmazásakor. A karbonilvegyületek lehetnek szerves vagy szervetlen anyagok, bennük figyelembe vehetők olyan szubsztituált vagy szubsztituálatlan alifás vagy aromás szerves csoportok, amelyeknél a szubsztituensek a javasolt katalizátorkompozícióval katalizált folyamat szempontjából semlegesek. A szerves csoportokat célszerűen 2-20 szénatomos vegyületek közül választjuk, ide sorolva például a metil-, etil-, propil-, izopropil-, butil-, izobutil-, pentil-, heptil-, fenil- és a benzilcsoportot. Öngyorsulásgátló adalékanyagként az átmeneti fémek karboniljei közül különösen kedvező eredmények voltak elérhetők a következő vegyületekkel: Cr(CO)6, Mo(CO)6, Fe(CO)s, W(C0)6, C6H5NHCH3Cr(CO)3, Fe3(CO)12, C5H5Fe(CO)2l, C7H8Mo(CO)3, Mn2(CO)10, Ru3(CO)12, Os3(CO)i2, Re2(CO)10, valamint C6H5CO2CH3Cr(CO)3.
Az adalékanyag létrehozható külön-külön a DielsAlder-féle adduktumokból és az átmeneti fémek, illetve más fémek karboniljaiból, de a találmány célja ugyancsak elérhető akkor is, ha Diels-Alder-féle adduktumot és az említett karbonilok közül legalább egyet tartalmazó katalizátorkompozíciót készítünk.
A találmány szerinti katalizátorkompozícióban lévő, öngyorsulást gátló adalékanyagot, ha átmeneti fémre épülő katalizátort alkalmazunk, a következő mólarányban visszük a folyamatba: legalább mintegy 0,1:1, de legfeljebb 200:1, de célszerűen a mólarányt a 0,5:1 és 100:1 közötti értéktartományba esően választjuk meg. Az adalékanyag (i) szárazon kikeverhető az impregnált szilícium-dioxid hordozóval, (ii) oldat formájában impregnálással vihető be a szilícium-dioxid hordozóba, amelyet előzetesen már a katalizátor prekurzor vegyületével átitattunk, (iii) a szilícium-dioxiddal együtt a semleges oldószertől eltérő elektrondonor vegyületbe adagolható, mielőtt vanádium-trihalogenid és az alkalmazott elektrondonor vegyület reakciótermékét a folyamatba vinnénk. Ugyancsak lehetséges megoldás, hogy az adalékanyagot közvetlenül a reaktorba vezetjük be. Bármelyik változatot követjük is, a szilícium-dioxid hordozót előzetesen hőkezeléssel dehidratálni és ezzel aktiválni kell. Az említett megoldások hatékonyabbnak tűnnek, mint az adalékanyag és a szilícium-dioxid hordozóra felvitt vanádium katalizátor szárazon történő kikeverése. A találmány szerinti katalizátorkompozíció létrehozásához felhasznált adalékanyagnak minden esetben lényegében vízmentesnek kell lennie. Ugyancsak célszerű megoldásnak bizonyult az, hogy az adalékanyago(ka)t kémiai úton kötjük meg a szilícium-dioxid hordozón, vagyis az adalékanyag és a hordozó molekulái között a fizikai adszorpción túl kémiai úton is megkötjük. Bármilyen eljárást is válasszunk a katalizátorkompozíció előállításához, ajánlatos azokat a magas hőmérsékleteket elkerülni, amelyeknél az adalékanyag lebomlása bekövetkezhet.
A vanádium alapú katalizátorkompozíció összetevői között célszerűen modifikálószert is használunk, amellyel a szilícium-dioxid hordozó szemcséit átitatjuk. A modifikálószert a BX3 vagy AlR33_a)Xa általános képletű vegyületek közül választjuk, ahol R jelentése 1-14 szénatomos alkilcsoport, X jelentése klór-, brómvagy jódatom, az R és X jelentésű csoportok külön-külön lehetnek azonosak vagy eltérőek, míg a értéke 0, 1 vagy 2. Az alumíniumot tartalmazó modifikálószerek közül különösen célszerű az alkil-alumínium mono- és dikloridja, ahol az alkilcsoport 1-6 szénatomos, míg a bórtartalmú anyagok esetében igen jó eredmények érhetők el bór-triklorid alkalmazásával. A modifikálószerek közül különösen előnyösnek bizonyult a dietil-alumínium-klorid. A modifikálószer mennyisége az elektrondonor vegyülethez viszonyítva általában mintegy 0,1-10 mól, célszerűen mintegy 0,2-2,5 mól. Ha modifikálószer felhasználása mellett döntünk, az általában a vanádium-triklorid és az elektrondonor vegyület komplexének részévé válik.
Az ismert polimerizációs eljárások során fluidágyas, folyékony fázisú vagy zagyra épülő technikákat alkalmaznak etilén polimerizálására vagy kopolimerizálására, vagyis a polimerizációs reakció gáz- vagy folyadékfázisban zajlik. A folyadékfázisú polimerizációs reakció ismertetése például Stíllé „Introduction to Polymer Chemistry” című könyvében (Wiley and Sons, New York, 1982) található meg, míg a fluidágyas eljárás megvalósítására egyebek között az US-A 4482687 Isz. szabadalom leírása ad útmutatást. Célszerűen folyamatos fluidágyas eljárást választunk. Ennél az eljárásnál a vanádium komplex vegyületét, a kokatalizátort, a promotort, az etilén monomert és a szükség szerint alkalmazott komonomert folyamatos áramban juttatjuk a reaktoredénybe, ahonnan a kész polietilént szintén folyamatos áramban távolítjuk el. Az így előállított etilén kopolimer sűrűsége széles határok
HU 209 494 Β között változhat, attól függően, hogy az α-olefin komonomer mennyiségét és a komonomer anyagi minőségét miként választjuk meg. Minél nagyobb az a-olefin mólaránya, a sűrűség annál kisebb. Az a-olefin ebben az esetben 3-12 szénatomos vegyületet jelent.
A fluidágyas polimerizációs folyamatot a végtermék összesülését (szinterelését) okozó hőmérséklet alatt folytatjuk le. Az üzemi hőmérséklet-tartomány szokásosan 10-115 °C. A normál működési hőmérsékletek a kívánt sűrűségtől függnek. Ha nagy sűrűségű polietilént kívánunk gyártani, vagyis a mintegy legalább 0,94 g/cm3 sűrűségű végtermék előállítása a cél, a szokásos üzemi hőmérsékletek a mintegy 85-115 °C, célszerűen a kb. 90-100 °C tartományba esnek. A kis sűrűségű polietilének előállításánál, vagyis a mintegy 0,91-0,94 g/cm3 sűrűségű anyag készítése során a 7590 °C értéktartományból választott normál üzemi hőmérsékleteket választunk, míg az igen kis, tehát a mintegy 0,91 g/cm3 alatti sűrűségű polietilének gyártása során a hozzávetőlegesen 10-80 °C értéktartományba eső hőmérsékletet kell biztosítani. Az igen kis sűrűségű polietilének esetén a reakciókeveréket nagy mennyiségű hordozó gázzal kell felhígítani, hogy elkerüljük a polimerből álló agglomerátumok létrejöttét és ezáltal biztosítsuk a polimerizációs reakció folyamatosságát.
A fluidágyas reaktorban célszerűen legfeljebb hozzávetőlegesen 6,9 MPa nyomást tartunk fenn, adott esetben elegendő a mintegy 0,34 és 2,4 MPa értéktartományba eső nyomások biztosítása.
A polimerlánc lezárására hidrogént használunk, mint ez a polimerizációs reakciók során szokásos. Az etilénhez adagolt hidrogén mennyisége általában mintegy 0,001-2,0 mól az etilén minden móljára számítva.
A javasolt katalizátorkompozícióba bevitt, öngyorsulást gátló adalékanyag felhasználásával az öngyorsulási (a megszaladási) folyamat kialakulása megakadályozható, míg a nagy aktivitású katalizátor hatása, legalábbis a normál üzemeltetési hőmérsékleteken, lényegesen nem romlik le.
A vanádium alapú katalizátor előállítása adott esetben történhet a 4508842 lsz. US szabadalmi leírás szerint, amely azonban csak a katalizátor létrehozását mutatja be, az adalékanyag felhasználására nem utal.
A találmány tárgyát a továbbiakban példák bemutatásával ismertetjük még részletesebben.
1-21. példa
Hordozóra felvitt vanádium alapú katalizátort a szokásos eljárást követve hoztunk létre, mégpedig az alábbiak szerint: szilikagélt 250-800 °C értéktartományba eső hőmérsékleten száraz, semleges gázatmoszférában, például nitrogénatmoszférában 816 órán át előaktiváltunk és így lényegében adszorbeált víztől mentes szilícium-dioxid hordozót nyertünk, amelyben a hidroxicsoportok részaránya a felületre vonatkoztatva mintegy 0,7 mmól/g alatt maradt. A szilikagélt frissen desztillált tetrahidrofuránban (THF) eloszlattuk, mégpedig nitrogénatmoszférát tartva fenn. Az így kapott zagyhoz a szilícium-dioxid hordozó minden grammjára olyan mennyiségű VC13(THF)3 képletű vegyületet adagoltunk, hogy ezzek 0,2-0,6 mmól vanádiumot vigyünk be. A keveréket 20-40 percen át homogenizáltuk, majd a THF feleslegét eltávolítottuk. Ha modifikálószerként a dietil-alumínium-klorid bevitele szükséges volt, ezt azután hajtottuk végre, hogy a THF feleslegét eltávolítottuk. Az öngyorsulást gátló adalékanyagot hexánban oldva vittük a folyamatba, a keveréket homogenizáltuk, majd az oldószer eltávolításával szabadon folyó porszerű anyagot nyertünk.
Az alábbi példáknál a VC13(THF)3 oldatát az előaktivált szilícium-dioxid hordozó és a THF zagyához kevertük hozzá, majd a szárítást 45 °C hőmérsékleten hajtottuk végre. Az így nyert, szabadon folyó porszerű anyag a katalizátor prekurzor anyaga. Ezt az anyagot ezután dietil-alumínium-kloriddal (DEAC) a fentiek szerint kezeltük. így a VC13(THF)3(DEAC)i 5 képlettel leírható katalizátort nyertük. Ezt az 1. és 8. példa kivételével öngyorsulást gátló adalékanyaggal egészítettük ki, mégpedig a táblázatban A, B és C jelű módszerrel, amelyek a következőket jelentik:
A: az adalékanyagot külön összetevőként a reaktoredénybe adagoltuk;
B: az adalékanyagot a katalizátorral szárazon kikevertük; és
C: a szilícium-dioxid hordozót a katalizátor prekurzor anyagával és a dietil-alumínium-kloriddal egyidejűleg az adalékanyaggal szintén impregnáltuk. Ennek során az adalékanyagot hexánban vagy metil-kloridban feloldottuk és az oldatot a katalizátorhoz adva a keveréket 30 percen át homogenizáltuk. Ezt követően az oldószert eltávolítottuk és így szabadon folyó port kaptunk.
A katalizátort, az adalékanyagot (amelyet a fenti A, B, C lehetőségek egyike szerint készítettünk elő) a trietil-alumínium-klorid kokatalizátort és a promotort, amely fluor-triklór-metán volt (kivéve a 7. példát, ahol 1,1,1-triklór-etánt használtunk) olyan reaktorba adagoltuk, amely 600 ml hexánt tartalmazott. Mintegy 0,05 mmól vanádiumot biztosító katalizátortöltetet juttatunk a reaktorba, miközben a vanádium ekvivalens mennyiségére mind a kokatalizátorból, mind a promotorból 40 ekvivalenst használtunk fel.
Minden példánál kétszer hajtottunk végre 30 perces futtatást. Az elsőt 85 °C hőmérsékleten, vagyis a találmány szerinti katalizátorkompozíció normál üzemeltetési hőmérsékletén belüli viszonyok mellett hajtottuk végre, amikor is a reaktort először etilénnel töltöttük fel, 6,9 kPa nyomáson hidrogént adtunk be és a reaktoredényt 1,1 MPa nyomásra telítettük. A második futtatást 125 °C hőmérsékleten, vagyis az adott katalizátor esetén már öngyorsulással jellemzett értéktartományban hajtottuk végre, aminek során a kokatalizátort és a promotort a reaktoredénybe lényegében akkor adagoltuk, amikor annak hőmérséklete hozzávetőlegesen 120 °C értéket ért el. A hidrogént 60 °C hőmérsékleten vezettük be.
A különböző paramétereket, változókat és az eredményeket a II. és III. táblázat mutatja be. A táblázatokkal kapcsolatos megjegyzések a következők:
HU 209 494 Β
a) jelölések:
1. THF = tetrahidrofurán;
2. DEAC = dietil-alumínium-klorid;
3. adalékanyag = a találmány szerinti katalizátorkompozícióban lévő öngyorsulásgátló összetevő;
4. adalékanyag/V = az adalékanyag mólaránya a vanádiumhoz viszonyítva;
b) végrehajtási és értékelési feltételek:
5. bevitel módja = a fentiekben meghatározott A, B, C módszerek egyike;
6. a katalizátorkompozíció aktivitását az etilén 690 kPa túlnyomása mellett g-polietilén/mmól-vanádium arányszám megállapításával jellemeztük;
7. a %-os változás az egyes példáknál az aktivitás megváltozását jelenti az adalékanyag nélküli és az adalékanyag bevitelével létrehozott katalizátor alkalmazása mellett. Ennek során a 2-7. példáknál az 1. példára, a 9-21. példáknál a 8. példára vonatkoztatva adtuk meg az összehasonlítási eredményeket;
8. az 1-7. példáknál a katalizátort, a kokatalizátort, a promotort és az öngyorsulásgátló adalékanyagot (2-7. példa) külön összetevőként közvetlenül a reaktoredénybe adagoltuk. Ezzel szemben a 8-21.
példáknál először összekevertük a katalizátort a kokatalizátorral és a promotorral, illetve (9-21. példa) az öngyorsulásgátló adalékanyaggal, mégpedig egy kis edényben, majd a keveréket juttatuk be a reaktoredénybe;
IL táblázat
Példa Adalékanyag Az adalékanyag és a vanádium mólaránya A bevitel módja Az aktivitás
értéke %-os változása
85 ’C 125 ’C 85 ’C 125 ’C
hőmérsékleten
1 (ismert kompozíció) - - 1044 1077 - -
2 diciklopentadién 20 A 1095 751 +5 -30
3 diciklopentadién 40 A 1370 453 +31 -58
4 diciklopentadién 160 A 1116 270 +7 -75
5 butadién szulfon 5 B 578 177 -45 -84
6 butadién szulfon 4 B 568 65 -46 -94
7 butadién szulfon 5 B 1470 668 +41 -38
III. táblázat
Példa Adalékanyag Az adalékanyag és a vanádium mólaránya A bevitel módja Az aktivitás
értéke %-os változása
85 ’C 125 ’C 85 ’C 125’C
hőmérsékleten
8 (ismert kompozíció) - - 748 1473 - -
9 Cr(CO)6 1 A 739 495 -1 -66
10 Mo(CO)6 0,5 A 713 511 -5 -65
11 Mo(CO)6 1 A 956 422 +28 -71
12 Mo(CO)6 2 A 741 328 -1 -78
13 Mo(CO)6 1 B 835 966 +12 -34
14 Mo(CO)6 1 C 910 934 +20 -34
15 W(C0)6 1 A 677 837 -10 -43
16 Fe(CO)5 1 A 766 405 +2 -73
17 C5H5Fe(CO)2l I A 430 417 -43 -72
18 C7H8Mo(CO)3 1 A 704 372 -6 -75
19 C7H8Mo(CO)3 1 C 733 439 -2 -70
20 C6H5CO2CH3Cr(CO)3 1 C 970 905 +30 -39
21 C5H5NHCH3Cr(CO)3 1 c 780 812 +4 -49
HU 209 494 Β
9. az ellenőrző példák (ahol nem használtunk öngyorsulásgátló adalékanyagot) abban különböznek egymástól, hogy amikor a hőmérséklet 85 °C-ról 125 °C-ra emelkedett, az 1. példánál az aktivitás lényegében nem változott, míg a 8. példánál ugyanilyen hőmérsékletváltozás mellett az aktivitás értéke nagyjából kétszeresére növekedett. A katalizátorok viselkedésében megfigyelhető különbséget minden bizonnyal a 8. pont szerint különböző beviteli módok indokolják.
22-27. példa
A fentiekben leírt összetételű, szilárd halmazállapotú katalizátort kokatalizátorral (trietil-alumínium-kloriddal), promotorral (CHC13) és öngyorsulásgátló adalékanyagként diciklopentadiénnel együtt alkalmaztuk etilén és 1-hexán fluidágyas reaktorrendszerben történő polimerizálásához, amikor is lényegében a 4482687 lsz. US szabadalmi leírás szerinti eljárást valósítottuk meg.
Minden polimerizációs reakciónál a szilárd katalizátort folyamatosan juttatuk a polimerizációs reaktorba, mégpedig a kokatalizátorral, a promotorral és az öngyorsulásgátló adalékanyaggal együtt.
A hidrogént a reaktorba láncátvivő ágensként adagoltuk, hogy ezzel szabályozzuk a kapott polimer átlagos molekulatömegét. A nitrogént arra használtuk, hogy a reaktoredény belső teljes nyomását a kívánt értéken tartsuk.
AIV. táblázat az alkalmazott katalizátorkompozíció összetételét és a reakciófeltételeket mutatja be. Az V. táblázat ezzel szemben két ellenőrző kísérlet mellett (22. és 23. példa), amikor is a reaktoredénybe öngyorsulásgátló adalékanyagot nem vittünk be, négy olyan további kísérletet (24-27. példa) mutat be, amikor is azt vizsgáltuk, hogy az öngyorsulásgátló adalékanyag jelenlétében a katalizátor aktivitása milyen mértékben változik a hőmérséklettel. A 22. és 23. példa megvalósításával összehasonlítási adatokat nyertünk arra vonatkozóan, hogy a gyantában eloszlatott katalizátor aktivitása az adalékanyag nélkül hogyan változik.
A 24-27. példák végrehajtása során azt tapasztaltuk, hogy az öngyorsulásgátló adalékanyag a katalizátorkompozíció normál üzemelési hőmérsékletein belül a polimerizációs reakció lefutására stabilizáló hatással van.
IV. táblázat
Katalizátor Reakciófeltétel Jellemző
Hordozó: szilikagél Hőmérséklet, °C 90-110
Prekurzor: VC13/THF Teljes nyomás, MPa 2,1718
Modíftkálószer: DEAC C2H4 parciális nyomása, MPa 1,586
Modifikáló- szer/vanádium N2 paciális nyomása, kPa 552
mólarány: 1,78 H2 parciális nyomása, kPa 25,5-40,0
Katalizátor Reakcíófeltétel Jellemző
Kokatalizátor: TEAL Komonomer 1-hexén
Promotor: CHCI3 Komonomer/C2H4 mólarány 0,004-0,017
Al/V mólarány: 24 H2/C2H4 mólarány 0,016-0,025
Promotor/vanádium mólarány: 24 Benntartózkodási idő, óra 4
Öngyorsulást gátló adalékanyag diciklopentadién
Adalékanyag/vanádium mólarány 5,0-11,0
V. táblázat
Példa Diciklopentadién és vanádium aránya (mólarány) Hőmérséklet, °C Vanádium részaránya a műgyantában, ppm Megjegyzés (megfigyelt hatás)
22 0 90 7,4 -
23 0 105 2,5 -
24 8,0 90 6,5 stabilabb üzemelés
25 7,8 100 6,0 stabilabb üzemelés
26 11,2 110 6,0 stabilabb üzemelés
n 5,0 110 6,9 stabilabb üzemelés
SZABADALMI IGÉNYPONTOK

Claims (22)

1. Katalizátorkompozíció olefinek polimerizálásához, amely a periódusos rendszer IVB vagy VB csoportjába tartozó, legalább egy átmeneti fém katalitikus prekurzorvegyületét és kokatalizátort, továbbá adott esetben elektrondonort, szervetlen hordozót és/vagy modifikálószert tartalmaz, azzal jellemezve, hogy a prekurzorvegyületben lévő átmeneti fémhez viszonyítva 0,1: 1 és 200: 1 közötti mólarányban legalább egy Diels-Alder-féle adduktumot és/vagy legalább egy, a periódusos rendszer VIB, VIIB vagy VIII csoportjába tartozó átmeneti fém karbonilját tartalmazza.
2. Az 1. igénypont szerinti katalizátorkompozíció, azzal jellemezve, hogy az adalékanyag mólaránya az átmeneti fémhez viszonyítva 0,5:1 és 100:1 között van.
3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti katalizátorkompozíció, azzal jellemezve, hogy az adalékanyag 4-20 szénatomos Diels-Alder-féle adduktum.
4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti katali9
HU 209 494 B zátorkompozíció, azzal jellemezve, hogy az adalékanyag monociklikus vagy policiklikus vegyületet alkotó Diels-Alder-féle adduktum.
5. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti katalizátorkompozíció, azzal jellemezve, hogy az adalékanyag szulfonvegyületet alkotó Diels-Alder-féle adduktum.
6. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti katalizátorkompozíció, azzal jellemezve, hogy az adalékanyag karbonátvegyületet alkotó Diels-Alder-féle adduktum.
7. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti katalizátorkompozíció, azzal jellemezve, hogy az adalékanyag policiklikus vegyületet alkotó Diels-Alder-féle adduktum.
8. A 7. igénypont szerinti katalizátorkompozíció, azzal jellemezve, hogy az adalékanyag diciklopentadién.
9. Az 1-8. igénypontok bármelyike szerinti katalizátorkompozíció, azzal jellemezve, hogy az adalékanyag molibdén, volfrám, króm vagy vas karbonilvegyülete.
10. Az 1-9. igénypontok bármelyike szerinti katalizátorkompozíció, azzal jellemezve, hogy az adalékanyag szemcsés készítmény.
11. Az 1-10. igénypontok bármelyike szerinti katalizátorkompozíció, azzal jellemezve, hogy a katalitikus prekurzorvegyület vanádiumvegyület és a vanádiumvegyületet oldó folyékony szerves Lewis-bázis, mint elektrondonor reakcióterméke, amely szilícium-dioxid hordozóban van eloszlatva, továbbá hogy szénhidrogén-alumínium kokatalizátort és halogénezett vagy perhalogénezett szénhidrogén promotort tartalmaz.
12. A 11. igénypont szerinti katalizátorkompozíció, azzal jellemezve, hogy a Lewis-bázis alifás vagy aromás karbonsav alkilésztere, alifás keton, alifás amin, alifás alkohol, alkil- vagy cikloalkil-éter, vagy ezek keveréke.
13. Az 1-12, igénypontok bármelyike szerinti katalizátorkompozíció, azzal jellemezve, hogy BX3 vagy AlR(3_a)Xa általános képletű vegyülettel meghatározott modifikálószert tartalmaz, ahol R jelentése 1-14 szén5 atomos alkilcsoport, X jelentése klór-, bróm- vagy jódatom, minden R és X jelentésű összetevő azonos vagy különböző, továbbá a értéke 0, 1 vagy 2.
14. A 11-13. igénypontok bármelyike szerinti katalizátorkompozíció, azzal jellemezve, hogy a kokatalizá10 tor triizobutil-alumínium.
15. A 11-13. igénypontok bármelyike szerinti katalizátorkompozíció, azzal jellemezve, hogy a kokatalizátor trihexil-alumínium.
16. A 11-13. igénypontok bármelyike szerinti kata15 lizátorkompozíció, azzal jellemezve, hogy a kokatalizátor trietil-alumínium.
17. A 11-16. igénypontok bármelyike szerinti katalizátorkompozíció, azzal jellemezve, hogy a promotor CH3CC13, CHC13, vagy CFC13 összetételű vegyület.
20
18. A 11-17. igénypontok bármelyike szerinti katalizátorkompozíció, azzal jellemezve, hogy a modifikálószer dietil-alümínium-klorid.
19. A 11-18. igénypontok bármelyike szerinti katalizátorkompozíció, azzal jellemezve, hogy az elektron25 donor minden móljára 0,1-10 mól modifikálószert tartalmaz.
20. A 19. igénypont szerinti katalizátorkompozíció, azzal jellemezve, hogy az elektrondonor minden móljára 0,2-2,5 mól modifikálószert tartalmaz.
30
21. A 11-20. igénypontok bármelyike szerinti katalizátorkompozíció, azzal jellemezve, hogy az adalékanyag a reakciótermékkel impregnált szilícium-dioxid hordozóban van eloszlatva.
22. Eljárás olefinek polimerizációjára, amikor is
35 etilént és szükség szerint egy vagy több olefin komonomert katalizátorral érintkezésbe hozunk, azzal jellemezve, hogy katalizátorként az 1-21. igénypontok bármelyike szerinti katalizátorkompozíciót használunk.
HU902694A 1989-05-08 1990-05-07 Catalyst composition for producing of olefins and process for producing of olefins HU209494B (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/349,398 US4942147A (en) 1989-05-08 1989-05-08 Catalyst system containing an autoacceleration inhibitor

Publications (3)

Publication Number Publication Date
HU902694D0 HU902694D0 (en) 1990-09-28
HUT53824A HUT53824A (en) 1990-12-28
HU209494B true HU209494B (en) 1994-06-28

Family

ID=23372236

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
HU902694A HU209494B (en) 1989-05-08 1990-05-07 Catalyst composition for producing of olefins and process for producing of olefins

Country Status (14)

Country Link
US (2) US4942147A (hu)
EP (1) EP0397074B1 (hu)
JP (1) JP2811499B2 (hu)
CN (1) CN1047303A (hu)
AT (1) ATE119550T1 (hu)
AU (1) AU618190B2 (hu)
CA (1) CA2016203C (hu)
DE (1) DE69017501T2 (hu)
ES (1) ES2068941T3 (hu)
GR (1) GR3015583T3 (hu)
HU (1) HU209494B (hu)
NO (1) NO176245C (hu)
PL (1) PL163122B1 (hu)
PT (1) PT93973B (hu)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4130352A1 (de) * 1991-09-12 1993-03-18 Basf Ag Des- und reaktivierte metallocenkatalysatorsysteme
DE69303115T2 (de) * 1992-05-22 1996-10-10 Bridgestone Corp Luftreifen mit geringem Rollwiderstand
US5200502A (en) * 1992-08-26 1993-04-06 Union Carbide Chemicals & Plastics Technology Corporation Deactivator reagent for olefin polymerization catalysts
US6346584B1 (en) 1999-09-09 2002-02-12 Univation Technologies, Llc Catalyst modifiers and their use in the polymerization of olefins(s)
US6369174B1 (en) 1999-09-09 2002-04-09 Univation Technologies, Llc Catalyst modifier and its use in the polymerization of olefin(s)
US6713573B2 (en) * 2000-11-30 2004-03-30 Univation Technologies, Llc Catalyst modifiers and their use in the polymerization of olefin(s)
US6708239B1 (en) * 2000-12-08 2004-03-16 The Boeing Company Network device interface for digitally interfacing data channels to a controller via a network
US6365681B1 (en) * 2001-01-16 2002-04-02 Union Carbide Chemicals & Plastics Technology Corporation Preventing upsets in polymerization reactors
ES2533544T3 (es) 2003-09-23 2015-04-10 Dow Global Technologies Llc Composición de catalizador para polimerización de etileno
US7807763B2 (en) * 2008-04-07 2010-10-05 Bridgestone Corporation Method for bulk polymerization
RU2658913C1 (ru) * 2014-08-20 2018-06-26 Бриджстоун Корпорейшн Способ изготовления полимера сопряженного диена, полимер сопряженного диена, резиновая смесь и шина
CN108290972B (zh) * 2015-12-01 2020-06-26 株式会社普利司通 聚合催化剂组合物、和共轭二烯系聚合物的制造方法

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2883372A (en) * 1957-03-14 1959-04-21 Du Pont Copolymers of ethylene and dihydrodicyclopentadiene
BE614644A (hu) * 1957-07-17
US3224980A (en) * 1964-04-20 1965-12-21 Gulf Research Development Co Catalyst preparation and composition
DE1256424B (de) * 1965-01-20 1967-12-14 Vickers Zimmer Ag Planung Verfahren zur Polymerisation von olefinisch ungesaettigten Kohlenwasserstoffen
AT279152B (de) * 1966-08-09 1970-02-25 Montedison Spa Verfahren zur Herstellung von Katalysatorkomponenten zur Polymerisation von α-Olefinen
US3577393A (en) * 1968-01-03 1971-05-04 Dart Ind Inc Ethylene-propylene-diene terpolymer rubbers and processes therefor
US3714133A (en) * 1969-05-13 1973-01-30 Maruzen Petrochem Co Ltd PROCESS FOR PREPARING ALTERNATING COPOLYMER OF BUTADIENE AND alpha -OLEFINE AND NOVEL ALTERNATING COPOLYMER OF BUTADIENE AND alpha -OLEFINE CONTAINING CIS-CONFIGURATION BUTADIENE UNIT
US3661949A (en) * 1969-06-11 1972-05-09 Union Oil Co Hydrocarboxylation process utilizing an iron salt cocatalyst
US3679722A (en) * 1970-06-22 1972-07-25 Dow Chemical Co Metal-cobalt carbonyl complexes
DE2123088A1 (hu) * 1971-05-10 1972-11-23
US3780010A (en) * 1972-04-03 1973-12-18 Dow Chemical Co Metal-cobalt carbonyl complexes
CA1142162A (en) * 1979-03-28 1983-03-01 Paul L. Eve Polymerisation process and products therefrom
US4482687A (en) * 1979-10-26 1984-11-13 Union Carbide Corporation Preparation of low-density ethylene copolymers in fluid bed reactor
US4508842A (en) * 1983-03-29 1985-04-02 Union Carbide Corporation Ethylene polymerization using supported vanadium catalyst
US4988783A (en) * 1983-03-29 1991-01-29 Union Carbide Chemicals And Plastics Company Inc. Ethylene polymerization using supported vanadium catalyst
JPS60135409A (ja) * 1983-12-23 1985-07-18 Chisso Corp オレフイン重合用触媒とその製造法
JPS61151211A (ja) * 1984-12-24 1986-07-09 Toa Nenryo Kogyo Kk エチレンの共重合方法
US4665046A (en) * 1985-10-21 1987-05-12 The Dow Chemical Company Organoactinide polymer catalysts
US4623634A (en) * 1985-12-23 1986-11-18 Sapienza Richard S Low temperature catalysts for methanol production
US4772734A (en) * 1987-03-16 1988-09-20 The Dow Chemical Company Tantalum catalysts for the dimerization of olefins
EP0464744A3 (en) * 1990-07-02 1992-05-13 Union Carbide Chemicals And Plastics Company, Inc. Catalyst and process for making ethylene polymers

Also Published As

Publication number Publication date
NO902006L (no) 1990-11-09
US4942147A (en) 1990-07-17
ATE119550T1 (de) 1995-03-15
PL163122B1 (pl) 1994-02-28
CA2016203A1 (en) 1990-11-08
CN1047303A (zh) 1990-11-28
EP0397074B1 (en) 1995-03-08
DE69017501T2 (de) 1995-07-06
AU618190B2 (en) 1991-12-12
PL285093A1 (en) 1991-01-14
HU902694D0 (en) 1990-09-28
EP0397074A2 (en) 1990-11-14
EP0397074A3 (en) 1992-01-29
JPH0394833A (ja) 1991-04-19
PT93973A (pt) 1991-01-08
NO902006D0 (no) 1990-05-07
GR3015583T3 (en) 1995-06-30
CA2016203C (en) 1994-09-20
PT93973B (pt) 1996-11-29
JP2811499B2 (ja) 1998-10-15
NO176245C (no) 1995-03-01
US5362823A (en) 1994-11-08
NO176245B (no) 1994-11-21
ES2068941T3 (es) 1995-05-01
HUT53824A (en) 1990-12-28
AU5473090A (en) 1990-11-08
DE69017501D1 (de) 1995-04-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4719193A (en) Processes for preparing polyethylene catalysts by heating catalyst precursors
US4988783A (en) Ethylene polymerization using supported vanadium catalyst
CN100460423C (zh) 原位合成的负载型钒系非茂聚烯烃催化剂及制备与应用
EP0186658B1 (en) Novel titanium catalysts
US4831000A (en) Catalyst composition for preparing high density or linear low density olefin polymers of controlled molecular weight distribution
JPS6257642B2 (hu)
HU209494B (en) Catalyst composition for producing of olefins and process for producing of olefins
IE52619B1 (en) Improved catalyst composition for polymerizing ethylene,preparative method and polymerization process
US5070055A (en) Novel coimpregnated vanadium-zirconium catalyst for making polyethylene with broad or bimodal MW distribution
US4892853A (en) Ethylene polymerization catalyst
JPH01131204A (ja) オレフィン重合体生成物のメルトフロー調整方法
ZA200409597B (en) Supported polymerization catalyst
US5096869A (en) High activity vanadium-based catalyst
KR940000790B1 (ko) 에틸렌 중합체의 분자량 분포 조절용 촉매
KR930011531B1 (ko) 에틸렌 중합체의 분자량 분포 조절용 촉매
US5025072A (en) Highly active catalyst composition for polymerizing alpha-olefins
US5177042A (en) High activity vanadium-based catalyst
US4972033A (en) Olefin polymerization process for preparing high density or linear low density polymers of controlled molecular weight distribution
US2959579A (en) Polymerization of ethylene and catalyst therefor
US5075271A (en) Olefin polymerization process for preparing high density or linear low density polymers of controlled molecular weight distribution
GB2223501A (en) Process for the dimerization of ethylene and copolymerization to polyethylene
US5644023A (en) Process for the manufacture of copolymers of ethylene and carbon monoxide
KR100224140B1 (ko) 중합 촉매 및 중합 방법
US4948771A (en) Ethylene copolymerization catalyst
JPH05155928A (ja) バナジウムを主体とした高活性な触媒

Legal Events

Date Code Title Description
HMM4 Cancellation of final prot. due to non-payment of fee