JP4841845B2 - オレフィン重合触媒用の担体分離方法 - Google Patents

Description

本発明は、嵩密度が高く、粉末流動性が良好であり、機械的強度に優れたオレフィン重合体を製造するのに適した触媒の製造方法に関し、特に球状で、所望の粒径分布を得ることができるオレフィン重合触媒用の担体製造時に発生する廃担体中に含有される溶剤と担体の濾過分離方法に関する。

遷移金属化合物触媒成分と有機金属化合物触媒成分からなるオレフィン重合用触媒について多くの提案がなされている。遷移金属化合物を球状でありかつ粒径分布の狭い担体に担持したものを遷移金属化合物触媒成分として用いると、得られるオレフィン重合体に優れた流動性と高い嵩密度を付与することが可能となり、プロセス上有益であることが知られている。さらに、遷移金属化合物触媒成分あたりのオレフィン重合体収量が十分大きい場合には、得られたオレフィン重合体中の遷移金属含量が少ないものとなるため、脱灰処理工程を省略することも可能である。したがって、球状でありかつ粒径分布の狭い遷移金属化合物触媒成分が、適切な粒径を有し、なおかつ遷移金属化合物触媒成分あたりのオレフィン重合体収量が十分大きい場合には、得られたオレフィン重合体は十分な大きさと優れた流動性を示す形状をあわせ持つようになり、これまで経費がかかるとされてきた脱灰工程や造粒工程を省略することが可能となる。一般に造粒工程を省略するためには、得られる重合体が球状であり、その粒径分布が狭いことに加えて、その平均粒径が適切なものであることが好ましいのである。

前述のようなオレフィン重合触媒用の担体を得る方法がいくつか知られている。例えば、水和したマグネシウムハライドの溶融物からスプレードライ法により得られた球状粒子をオレフィン重合用触媒担体として利用することが提案されている。また、別の方法として、マグネシウムハライドとアルコールの錯体化合物の溶融物を有機液体媒体中にて攪拌することにより得られた懸濁液を急冷する方法が提案されている。これらの方法では所望する粒径の担体を得るために分級操作が必要であり、また後者の方法では、担体を含む懸濁液から溶媒と担体を分離する必要があるが、担体粒径に依らない効果的な分離方法がこれまで知られていなかった。それは、担体スラリーの性状によっては分離が難しくなる問題点があったからである。特に、分級操作によって所望粒径の担体を単離した後の濾液を濾過する終期工程において、相対的に粒径の小さな担体を含むスラリー液を、濾過によって固体部（担体）と液体部（スラリー中の溶剤部）を分離する工程（以下の説明では、この工程を「廃担体濾過」または「廃担体濾過工程」、濾過の対象となるスラリーを「廃担体スラリー」と呼ぶ場合がある。）においては濾過時間が長引き、十分な濾過能力を達成できないことがあった。一般的に大量のオレフィン重合触媒用担体を製造しなければならない化学工場プラントにおいては、一連の工程は連続的に実施されることが多く、廃担体濾過工程という一つの工程の所要時間が設計値よりも遅れたことによって他の工程も遅延せざるを得ず、結果として効率良くオレフィン重合触媒用担体を製造出来なくなることがあった。

本発明の課題は、オレフィン重合触媒用の担体の製造法における上述の如き問題点を克服し、球形形状で、所望する平均粒径をもつオレフィン重合触媒用の担体を、工業的且つ安価な手段で提供することにある。

すなわち本発明は、オレフィン重合用固体触媒担体粒子を含むスラリーを濾過して固体部と液体部を分離する方法において、
濾過前に該スラリーをＴ_１℃で加熱後、Ｔ_２℃まで冷却（ただし、Ｔ_１＞Ｔ_２、６０≦Ｔ_１≦１５０及び−２０≦Ｔ_２≦５０を同時に満たす。）した後に濾過することを特徴とする、固体部と液体部の分離方法である。回収された液体部は再び溶媒として使用できる。

本発明によって、廃担体濾過工程における濾過速度を上げることが出来、その結果所望粒径を有する担体を効率的に製造できる。また、分離された液体部は再度担体合成用の溶媒として再利用できるし、固体部は担体成分用の原料成分として有効活用できる。

本発明は、オレフィン重合用固体触媒担体粒子（Ａ）を含むスラリー（Ｂ）を濾過して固体部と液体部を分離する方法において、濾過前に該スラリーをＴ_１℃で加熱後、Ｔ_２℃まで冷却（ただし、Ｔ_１＞Ｔ_２、６０≦Ｔ_１≦１５０及び−２０≦Ｔ_２≦５０を同時に満たす。）した後に濾過することを特徴とする、固体部と液体部の分離方法である。上記の、固体部と液体部の分離は、好ましくは廃担体濾過工程に採用すると、本発明の効果が顕著に現われる。本発明においては、濾過前にスラリーをＴ_１℃で加熱後、Ｔ_２℃まで冷却する操作が鍵となる。ここでＴ_１＞Ｔ_２を満たし、Ｔ_１（℃）は６０≦Ｔ_１≦１５０、好ましくは６０≦Ｔ_１≦１２０、特に好ましくは７０≦Ｔ_１≦９０である。Ｔ_２（℃）は−２０≦Ｔ_２≦５０、好ましくは０≦Ｔ_２≦５０、特に好ましくは１０≦Ｔ_２≦３０である。

本発明におけるスラリー（Ｂ）の好適な形態は、オレフィン重合触媒用の担体粒子（Ａ）および脂肪族炭化水素（Ｃ）を含むスラリーである。スラリー（Ｂ）中に占める、担体粒子（Ａ）および脂肪族炭化水素（Ｃ）合計の重量濃度は、通常９０．０〜１００重量％、好ましくは９５．００〜９９．９９重量％であり、（Ａ）／（Ｃ）の重量比は通常０．００１〜０．１、好ましくは０．００５〜０．０５である。脂肪族炭化水素（Ｃ）としては、炭素数６〜１５の脂肪族炭化水素を任意に使用でき、これらの二種以上の混合体であってもよい。好ましい脂肪族炭化水素はn-デカンである。

スラリー（Ｂ）に含まれる担体粒子（Ａ）の粒径は、０〜２００μｍの範囲にある粒径を有する担体を含むスラリー液を濾過する際に本発明の分離方法が威力を発揮する。
本発明においては、スラリー（Ｂ）が、無水塩化マグネシウム、脂肪族アルコール、脂肪酸エステルおよび脂肪族炭化水素（Ｃ）から調製されたスラリー（ｂ）であることが好ましい。スラリー（ｂ）を調製するために用いられる脂肪族アルコールとは、具体的には炭素数１〜５の脂肪族アルコールを挙げることが出来、例えばエタノールを例示することができる。スラリー（ｂ）を調製するために用いられる脂肪酸エステルは、スラリー（ｂ）に対して通常０.０１〜１重量％、好ましくは０.１〜０.２重量％濃度となるように添加されて調製され、また脂肪酸エステルは具体的には下記一般式[Ｉ]で表わされる非イオン系界面活性剤である。

上記一般式[Ｉ]において、R¹、R²およびR³は、水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基および炭素数1〜20のアシル基から選ばれる。kは平均繰り返し単位数を表わし、1〜100の範囲である。このようなポリオキシアルキレン化合物として具体的には、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシアルキレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンイソデシルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンヒマシ油、ポリオキシエチレン硬化ヒマシ油、ポリオキシエチレンスチレン化フェニルエーテル、ポリオキシエチレンオレイン酸エステル、ポリオキシエチレンジステアリン酸エステル、ポリオキシアルキレングリコール、ソルビルタントリオレエート、ソルビタンセスキオレエート、ソルビタンモノオレエート、ソルビルタントリステアレート、ソルビルタンジステアレート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレエート、ポリオキシエチレンラノリンアルコールエーテル、ポリオキシエチレンラノリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルアミンエーテル、ポリエチレングリコールアルキルエーテル、ポリエチレングリコールモノラウレート、ポリエチレングリコールモノステアレート、ポリエチレングリコールモノオレエート、ポリエチレングリコールソルビタンモノラウレート、ポリエチレングリコールソルビタンモノオレエートなどが挙げられる。また、これらの非イオン界面活性剤は、１種単独で、あるいは２種以上組み合わせて用いることができる。

本発明の、固体部と液体部の分離方法ついては通常濾過法が採用される。濾過方法としては減圧濾過、加圧濾過のいずれの方法も採用できるが小規模な処理ではヌッチェ等を用いる減圧濾過法が、工業規模の大量処理を目的とする場合は加圧濾過法が好んで用いられる。本発明においては、フィルターを用い、加圧下に濾過することが特に好ましい。減圧濾過法やフィルターを用いる加圧濾過装置や加圧濾過条件については特に制限がある訳ではなく、公知の刊行物記載された方法がそのまま使用される。また、フィルターを使用する濾過法については、例えば特開２００２-２００４０４号公報に記載された方法や条件を適用することができる。

以下、実施例に基づいて本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

[参考例]
（アダクト合成工程）
内容積1.15m³の攪拌装置付ジャケットドラムを十分に窒素置換した後、ｎ-デカン200ｋg、無水塩化マグネシウム120ｋgを添加し、エタノール161ｋgを1時間かけて装入する。装入後130℃で3時間攪拌し静置した。下層部をアダクトとして使用した。

（乳化・造粒工程）
アダクトを30kg/h、レオドールSPS20・デカン溶液（レオドールSPS20 0.5kg/デカン200ｋｇ）を200.5ｋｇ/ｈで乳化パイプに導入し、乳化造粒した。

（冷却・固化工程）
乳化・造粒工程で造粒した担体をデカン層へ送液し、一気に30℃まで冷却した。

（分級工程）
所望の粒径担体を得るために粗粒分級器、微粒分級器で分級し、所望粒径以外のものを廃担体スラリーとして得た。

[比較例1、実施例１〜実施例3]
コンデンサー、サーモウェル、攪拌機を備えた400ml容の四ッ口フラスコに窒素雰囲気下で廃担体スラリー（スラリー中に含まれる成分は次の通りである。無水塩化マグネシウム/エタノールを主成分とする固体担体：2重量％、ｎ-デカン：97重量％、花王製の非イオン系界面活性剤『レオドールSPS20』：0.15重量％）200mlを添加した。その後、攪拌（300rpm）下、表１に示す処理温度まで昇温後、すぐに室温まで冷却した（5〜10分）。冷却された廃担体スラリーを加圧ヌッチェ（型式：加圧式ヌッチェ、濾過面積：0.001m²、容量：100cc、濾過圧力：0.1Mpa）で濾過し、濾過速度を求めた。濾過結果を表１に示した。

球形形状で、所望する平均粒径をもつオレフィン重合触媒用の担体が、工業的且つ安価な手段で提供される。

Claims (4)

1. オレフィン重合触媒用の担体粒子を含むスラリーを濾過して固体部と液体部を分離する方法において、
   前記スラリーが、無水塩化マグネシウム、脂肪族アルコール、脂肪酸エステルおよび脂肪族炭化水素から調製されたスラリーであり、
   濾過前に該スラリーをＴ₁℃で加熱後、Ｔ₂℃まで冷却（ただし、Ｔ₁＞Ｔ₂、６０≦Ｔ₁≦９０及び−２０≦Ｔ₂≦５０を同時に満たす。）した後に濾過することを特徴とする、固体部と液体部の分離方法。
2. 前記Ｔ₁℃が、６０≦Ｔ₁≦８０であることを特徴とする請求項１に記載の分離方法。
3. スラリーが、オレフィン重合触媒用の担体粒子および脂肪族炭化水素を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の分離方法。
4. フィルターを用い、加圧下に濾過することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の分離方法。