JPH062775B2 - オレフインの気相重合方法 - Google Patents

オレフインの気相重合方法

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JPH062775B2
JPH062775B2 JP59125057A JP12505784A JPH062775B2 JP H062775 B2 JPH062775 B2 JP H062775B2 JP 59125057 A JP59125057 A JP 59125057A JP 12505784 A JP12505784 A JP 12505784A JP H062775 B2 JPH062775 B2 JP H062775B2
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【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明はオレフィンの気相重合法に関する。さらに具体
的には重合系への触媒成分の導入方法に特徴を有するオ
レフィン重合体の製造法に関する。
〔発明の背景〕
遷移金属化合物と有機アルミニウム化合物とを組み合
わせた触媒によるオレフィンの重合方法には溶液重合
法、スラリー重合法、気相重合法が知られている。これ
らの重合法のうち、溶液重合法およびスラリー重合法で
は使用溶媒の回収・精製工程および生成重合体の乾燥工
程が不可欠であり、プロセスが複雑化するとともに多量
のエネルギーが必要である。
これらの問題を解決するために気相重合法が提案されて
いる(特公昭37−14838号,特公昭41−882
号,特公昭47−13962号など)。
しかしながら気相重合法にも問題がない訳ではない。す
なわち、重合体粒子の粘着凝集化に基く問題である。
気相重合法プロセスの開発にあたっては生成重合体の凝
集塊化を防止し、また攪拌機等の重合装置にも生成重合
体を付着させないことが重要である。これらの問題は気
相重合プロセスの長期安定運転を阻害するばかりでな
く、重合槽からの重合体抜出口、移送ラインの閉塞も引
起しトラブルとなる。
重合体の凝集塊化の主な原因は重合槽内に生成重合体粉
末の不動部分(デッドスペース)が存在するか、触媒の
分散不良による不均一性によるものである。デッドスペ
ースはガス分散板や攪拌によって解消される(特公昭4
1−882号,特公昭45−20112号)。また触媒
の分散については重合させるべきオレフィン単量体を用
いて重合槽内に噴射するとか、チーグラー触媒の触媒成
分をそれぞれ炭化水素の溶液ないし分散液の形で別々に
供給するとかの手段がとられている(特公昭55−38
965号,特公昭46−31969号)。しかしこれら
の方法は、重合すべき単量体が噴射ノズル部分で低重合
して詰りやすいとか、触媒成分を液状で別フィードする
ため、各触媒成分間の接触が不十分であり触媒活性の発
現に長時間を要するなどの問題があった。
〔発明の構成〕
以上のことから、本発明者らはこれらの問題を解決する
方法を種々検討した結果、 液状分散剤の実質的不存在下に重合槽内で気相のオレフ
ィン単量体をマグネシウムとチタン化合物を含む固体と
有機アルミニウム化合物とを組合せた触媒と接触させる
と共に、生成したオレフィン重合体を含有するガスを重
合槽外に導き気固分離してガス分を重合槽に循環させる
オレフィンの連続気相重合法において、該有機アルミニ
ウム化合物を予め気化させオレフィン単量体を含有する
循環ガスと共に重合装置へ供給することを特徴とするオ
レフィンの連続気相重合方法がすぐれていることを見い
出し、本発明に到達した。
〔発明の効果〕
本発明の気相重合方法は下記のごとき効果(特徴)を有
する。
(1)触媒成分の有機アルミニウム化合物を気化させ、重
合槽内に供給するため有機アルミニウム化合物の均一分
散性が良好である。
(2)有機アルミニウム化合物が均一に分散され固体触媒
化合物成分との接触が十分に行なわれ触媒活性が迅速に
発現する。
(3)重合槽内に供給される溶媒量が減少し、生成重合体
が溶媒による湿潤化・凝集が防止される。
(4)以上の効果(特徴)により長期連続運転が可能とな
った。
〔発明の具体的説明〕
本発明の特徴は遷移金属含有固体触媒成分と有機アルミ
ニウム化合物を組合せた周知の触媒系を用いるオレフィ
ンの連続気相重合法における重合系への有機アルミニウ
ム化合物の導入の仕方にある。
(A)有機Al化合物 本発明で使用される有機Al化合物としては一般式 AlR3−n(ここでRは炭素数1〜12,好まし
くは1〜8の炭化水素基を、Xはハロゲン原子を表わ
し、nは0<n≦3である)で表わされる化合物であ
り、具体的にはトリエチルアルミニウム、トリn-プロピ
ルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、ジエチ
ルアルミニウムクロリド、ジエチルアルミニウムブロミ
ド、ジイソブチルアルミニウムクロリド、エチルアルミ
ニウムジクロリド、エチルアルミニウムセスキクロリド
などがあげられ、これら化合物は単独あるいは2種以上
の混合物として使用することができる。
通常、これら有機アルミニウム化合物はブタン、ペンタ
ン、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘブタン等の炭素数1
0以下の飽和炭化水素の溶液として使用されるが、無溶
媒で用いても何ら差し支えない。
なお、本発明で使用されるもう一方の触媒成分である遷
移金属化合物成分は通常チーグラー型触媒成分として用
いられるものであり、好ましくは各種のマグネシウム化
合物とチタン化合物を接触させて得られる固体をさらに
周期律表II〜IV族元素の酸化物等に担持させた固体であ
る。通常この遷移金属化合物を含む固体は不活性炭化水
素溶媒に分散されて重合槽へ供給されるが、場合によっ
ては固体粉末のまま重合槽へ供給してもよい。
(B)気化方法 前記有機アルミニウム化合物を気化させる方法について
は特に制限はなく、たとえば二重管式、多管式などの加
熱器が使用できる。
加熱温度は有機Al化合物を気化させるのに必要な温度
であり、前記有機Al化合物および溶媒の種類と量、さ
らに気化を容易にするため必要に応じて導入されるパー
ジ用ガスの量によって決定されるが、通常は80〜30
0℃である。
パージ用ガスは重合すべきオレフィンが好ましく、具体
的にはエチレン、プロピレン、ブテン−1などである
が、その他に水素、窒素、メタン、エタン等の不活性ガ
スを用いてもよく、さらに両者の併用も何ら差し支えな
い。
(C)気相重合方法 以下、添付図面によって説明する。
第1図は本発明方法を用いるオレフィンの重合の一例を
示す概略工程図である。
攪拌翼を備えた横型重合槽1に原料オレフィンガス2、
固体触媒成分3及び必要により水素4が供給される。原
料オレフィンガスは、エチレン、プロピレン、ブテン−
1、ヘキセン−1、4−メチルペンテン−1等の通常炭
素数12以下のα−オレフィンを単独であるいは2種以
上の混合物として用いられる。また、これらのオレフィ
ン類に更にブタジエン、1,4−ヘキサジエン、エチリ
デンノルボルネン等のジエン類を加えて共重合すること
もできる。
溶媒で希釈された有機アルミニウム化合物5は必要に応
じてパージ用ガス6とともに加熱器7で全量気化させて
ガス循環ライン14へ供給される。
重合反応槽の温度は0〜125℃、特に20〜100℃
が好ましい。圧力は常圧〜70kg/cm2G、特に2〜6
0kg/cm2Gが好ましい。攪拌装置の回転数は10〜5
00rpm、特に20〜300rpmが好ましい。重合槽中の
循環ガス線速度は断面積基準で0.5〜25cm /
sec、特に1〜10cm/secが好ましい。
循環ガスの全量とオーバーフロー分の生成重合体は配管
15を経てサイクロン8に供給され、生成重合体は受器
9に分離され、ボールバルブ10,11の間欠開閉によ
り断続的に系外に抜きとられる。サイクロンで分離され
たガス成分は冷却器12に供給され、ガス循環ブロワー
13により重合槽に循環される。
重合槽の形式としてここでは横型攪拌床式の場合を示し
たが特にこれに限定されない。
たとえば縦型流動床式重合槽に対しても同等の効果が得
られる。この場合重合槽中の循環ガス線速度は断面積基
準で20〜70cm/secが好ましい。
〔実施例および比較例〕
以下に実施例を挙げ本発明を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。
実施例1 (a)固体触媒成分の製造方法 30のステンレスオートクレーブに、テトラヒドロフ
ラン7、無水塩化マグネシウム1kgおよびアルミニウ
ムトリエトキシド420gをボールミリングにより反応
させて得られた反応生成物250gおよび600℃で焼
成したSiO(富士デビソン#952)1kgを入れ、6
0℃で5時間反応させたのち、120℃で減圧乾燥を行
ない、テトラヒドロフランを除去した。次にヘキサン7
を加えて攪拌したのちに四塩化チタンを180ml加え
てヘキサン環流下に5時間反応させて固体粉末(A)を得
た。得られた固体粉末(A)1g中のチタン含有量は38mg
であった。
上記で得られた固体粉末(A)をヘキサン7中に入れ、
次いでテトラエトキシシラン100mlを加えヘキサン還
流下で5時間反応させ、固体触媒成分を得た。
(b)重合 第1図に示したような、直径29cmの40横型流動攪
拌床式重合槽を使用し、サイクロン、冷却器、ブロワー
および流量調節計のループにガスを循環した。重合槽温
度は循環ガスの温度により調節した。
あらかじめ、10kgの乾燥した粉末直鎖状低密度ポリエ
チレンを重合槽へ入れ、80℃に調節した。上記固体触
媒成分を0.4g/hrの速度でライン3から供給し、また気
相中の水素/エチレン(モル比)を0.17、ブテン−
1/エチレン(モル比)を0.40になるように調整し
ながら、水素をライン4からブテン−1を加熱して気化
しエチレンと混合してライン2から供給した。
トリエチルアルミニウムをヘキサンで希釈し、これを9
mmol/hrの速度で5から供給し、さらにエチレンガスを
0.5kg/hrの速度で6から供給した。加熱器7は径6
mm、長さ1.5mのステンレス製2重管を使用し、外管
に5kg/cm2のスチームを流した。
また、ブロワー13により系内のガスを30m3/hrで循
環させた。重合槽へはパドル型攪拌翼を取りつけ、60
rpmで攪拌して、全圧20kg/cm2Gで重合を行なった。
重合中に適宜ポリマーの抜出しを行い、238時間後に正
常停止により重合を終了した。重合終了後、白色ポリエ
チレン760kg(最初に重合槽へ加えておいたポリエチ
レンを除く)が得られ、ポリマーのメルトインデックス
は1.1g/10mm、密度は0.920g/cm3、かさ密
度は0.39g/cm3であった。
次に重合槽を開放点検したところ、槽内のポリマー付着
は全く認められなかった。
比較例1 実施例1においてトリエチルアルミニウムをヘキサンに
希釈して直接重合装置1へポンプで供給したことを除い
ては実施例1と同様の方法で気相重合を行ったところ、
18時間運転した時点で攪拌不能となり反応を停止せざ
るを得なかった。
重合装置を開放したところポリエチレンパウダーの中に
460gの塊状ポリエチレンが含まれていた。
実施例2 (a)固体触媒成分の製造方法 1/2インチ直径を有するステンレススチール製ボールが
25コ入った内容積400mlのステンレススチール製ポ
ットに市販の無水塩化マグネシウム10g、アルミニウ
ムトリエトキシド4.2gを入れ窒素雰囲気下、室温で16
時間ボールミリングを行い反応生成物を得た。攪はん機
および遷流冷却器をつけた三ツ口フラスコを窒素置換
し、この中に脱水した2−メチル−1−ペンタノール1
00g、ジエトキシジクロロチタン10.0gをいれ室温で1
時間攪はん後、上記の無水塩化マグネシウムとアルミニ
ウムトリエトキシドの反応物5.0gを入れ、80℃、1時
間反応させた。室温に冷却後、400℃で3時間焼成し
たシリカ(富士デビソン、#952)46gを入れ、再
び80℃で2時間反応させた後、120℃で2時間減圧
乾燥を行い固体粉末を得た。次に脱水したヘキサン10
0ccおよびジエチルアルミニウムクロリド10.6gを加え
て室温で1時間反応させ、その後60℃で3時間窒素ブ
ローを行い、ヘキサンを除去して固体触媒成分を得た。
(b)重合 実施例1と同様の装置を使用し、同様の条件で気相重合
を行なったところ、238時間の連続運転が可能であっ
た。
重合終了後、白色ポリエチレン620kg(最初に重合槽
へ加えておいたポリエチレンを除く)が得られ、ポリマ
ーのメルトインデックスは0.92g/10min、密度は0.92
2g/cm3、かさ密度は0.41g/cm3であった。
次に重合槽を開放点検したところ、槽内のポリマー付着
は全く認められなかった。
実施例3 (a)固体触媒成分の製造方法 5のステンレスオートクレーブにトルエン1および
無水塩化マグネシウム95g(1mol)を入れ、攪拌しな
がら懸濁させておき、これにエタノール276g(6mo
l)を加え、30℃にて1時間反応させた。続いて該反
応生成物に四塩化チタン1,140g(6mol)を滴下して、
110℃で2時間反応させた後、ジエチルアルミニウム
クロリド360g(3mol)を滴下し80℃で1時間反応
させ、その後室温にもどした。
次に攪拌を止めて30分間静置し、上澄液を除去した
後、脱水ヘキサンを1添加し、攪拌、静置、上澄液除
去の洗浄操作を10回繰り返し、ヘキサンに可溶な成分
を除去し、最後に60℃Nブローにて乾燥させて固体
触媒成分を得た。得られた固体触媒成分1g中のチタン
含有量は60mgであった。
(b)重合 実施例1と同様の装置を使用し、同様の条件で気相重合
を行なったところ、238時間の連続運転が可能であっ
た。
重合終了後、白色ポリエチレン730kg(最初に重合槽
へ加えておいたポリエチレンを除く)が得られ、ポリマ
ーのメルトインデックスは1.4g/10min、密度は0.918
g/cm3、かさ密度は0.35g/cm3であった。
次に重合槽を開放点検したところ、槽内のポリマー付着
は全く認められなかった。
実施例4 (a)固体触媒成分の製造方法 攪拌機および還流冷却器をつけた三ツ口フラスコを窒素
置換し、この中にテトラヒドロフラン50ccおよびエチ
ルマグネシウムクロリドのテトラヒドロフラン溶液を0.
05モル入れ、ついで攪拌しながらアルミニウムトリエト
キシド1.6g(0.01モル)、四塩化チタン9.5g(0.05モ
ル)および2−メチル−1−ペンタノール8.9g(0.1モ
ル)をいれ還流下3時間反応させた。室温に冷却後、4
00℃で3時間焼成したシリカ(富士デビソン、#95
2)46gを入れ、再び還流下で2時間反応させた。そ
の後120℃で2時間減圧乾燥を行なった。次に脱水し
たヘキサン100ccおよびジエチルアルミニウムクロラ
イド0.1モルを加えて室温で1時間予備還元を行い、6
0℃で窒素ブローによりヘキサンを除去して固体触媒成
分を得た。
(b)重合 実施例1と同様の装置を使用し、同様の条件で気相重合
を行なったところ、238時間の連続運転が可能であっ
た。
重合終了後、白色ポリエチレン680kg(最初に重合槽
へ加えておいたポリエチレンを除く)が得られ、ポリマ
ーのメルトインデックスは0.80g/10min、密度は0.91
9g/cm3、かさ密度は0.38g/cm3であった。
次に重合槽を開放点検したところ、槽内のポリマー付着
は全く認められなかった。
実施例5 実施例1において6から供給するパージ用ガスにエチレ
ンガス0.5kg/hrのかわりに、窒素ガス0.5kg/hrを用い
ることを除いては実施例1と同様の方法で気相重合を行
なった。
重合中に適宜ポリマーの抜き出しを行い、238時間後
に正常停止により重合を終了した。重合終了後、白色ポ
リエチレン700kg(最初に重合槽へ加えておいたポリ
エチレンを除く)が得られ、ポリマーのメルトインデッ
クスは1.2g/10min、密度は0.921g/cm3、かさ密度は
0.39g/cm3であった。
次に重合槽を開放点検したところ、槽内のポリマー付着
は全く認められなかった。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を実施するための一例を示す概略工程図
であり、第2図は本発明の重合工程のフローチャートで
ある。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】液状分散剤の実質的不存在下に重合槽内で
    気相のオレフィン単量体をマグネシウムとチタン化合物
    を含む固体と有機アルミニウム化合物とを組合せた触媒
    と接触させると共に、生成したオレフィン重合体を含有
    するガスを重合槽外に導き気固分離してガス分を重合槽
    に循環させるオレフィンの連続気相重合法において、該
    有機アルミニウム化合物を予め気化させオレフィン単量
    体を含有する循環ガスと共に重合装置へ供給することを
    特徴とするオレフィンの連続気相重合方法。
JP59125057A 1984-06-20 1984-06-20 オレフインの気相重合方法 Expired - Lifetime JPH062775B2 (ja)

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