JPS59176305A - 気相重合方法 - Google Patents

気相重合方法

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JPS59176305A
JPS59176305A JP5054083A JP5054083A JPS59176305A JP S59176305 A JPS59176305 A JP S59176305A JP 5054083 A JP5054083 A JP 5054083A JP 5054083 A JP5054083 A JP 5054083A JP S59176305 A JPS59176305 A JP S59176305A
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    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/005Separating solid material from the gas/liquid stream
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、少なくとも二つの別個に設けられた直列する
気相重合帯域でガス状単量体、例えばオレフィンを気相
重合する方法に関する。なお本発明において重合なる用
語は、単独重合のみならず、共重合を包含した意味で、
また重合体は共重合体を包含した意味で用いられること
がある。
オレフィン重合用の遷移金属触媒成分の改良によって、
遷移金属1ミリモル当り約5000g以上のオレフィン
重合体を製造することが可能となり、重合後における触
媒除去操作を省略しうる段階に至っている。このような
高活性触媒を用いるときには、重合後の操作が最も簡単
なところから、オレフィン重合を気相で行う方法が注目
されている。
一方、オレフィン重合体は、種々の成形方法によって成
形され、多方面の用途に供されている。
これら成形方法や用途に応じ、オレフィン重合体として
種々の分子量分布、場合によっては組成分布を有せしめ
ることが重要になってくる。分子量分布等の調節を行う
には、重合触媒の種類、組成、量などを変えたり、重合
条件を変動せしめたりする方法を採用することができる
。この際、ただ−つの重合帯域で重合を行う方式では、
分子量分布等の調節に限界があるので、二つ以上の重合
帯域を設け、各重合帯域で異なる分子量を有する重合体
を製造するなどして、重合体組成物全体の分子量分布を
調節する方法を採る方が制御を行い易く好適である(た
とえば、特開昭51−145589号)。
一般に、所望の分子量のオレフィン重合体を得るために
は、分子量調節剤として水素が好んで使用されている。
ところが上記の如き多段重合を気相で行うとともに水素
を使用するような場合においては、溶液重合や懸濁重合
と異なる技術課題を伴なうことが判明した。
例えば高活性触媒を用いて気相多段重合を行い、かつ各
段で分子量の異なるオレフィン重合体を製造する場合に
は、一般に高活性触媒がとくに重合初期における活性が
高い傾向にあるため、各段をほぼ同一の重合圧力で操作
するとすれば、水素量が多く、オレフィン分圧が低く、
シたがって重合速度が相対的に小さいところから、先ず
低分子量の重合体を製造し、しがる後、重合速度が相対
的に大きい高分子量の重合体の製造を行う手段の採用が
有利である。ところが、このような重合手段を採用する
際の欠点として、第一の重合帯域から排出する重合体に
は、次の重合帯域における所望量を超えた多量の水素を
含むオレフィンが含有されているため、これをそのまま
次の重合帯域に送って、より高分子量の重合体を製造し
ようとすれば、オレフィンに対する水素の割合を相対的
に下げるためにオレフィンを多量に追加する必要がある
。そのためには、第二の重合帯域を、操作及び装置上不
利益な規模にまで必要以上に大きくしたり、また第二の
重合帯域の重合圧力を第一の重合帯域の圧力より高くす
るなどの操作及び装置上の不利益な要求を満たすことが
必要となってくる。
オレフィンの多段気相重合においてはまた、上記のよう
に分子量の異なる重合体をそれぞれの重合帯域で製造す
る場合のみならず、各重合帯域で異なる単量体を使用し
たり、あるいは混合比率の異なる単量体混合物を使用し
たりすることによって異なる組成の重合体混合物の製造
を目的とする場合もある。このような場合においても第
一の重合帯域から重合体を慢然と第二の重合帯域に移送
すれば、第一の重合帯域からの多量のガス成分の流れ込
みがあり、第二の重合帯域での重合条件の設定が難しく
なる。
いずれにしても第一の気相重合帯域の重合条件に全くと
られれることなく、第二の気相重合帯域の重合条件を選
びうるような重合体の移送方法を採ることが肝要となっ
てくる。このような観点がら、出願人は先に特開昭57
−65703号において、第一の重合帯域から抜き出し
た重合体を不活性ガス雰囲気区域に保つ方法を提案した
。この方法では優れた結果を得ることができるが、不活
性ガスを使用し、かつそれによる置換操作が必要である
ことや置換されたガスを回収する必要があるととなどの
点において、より一層工業的に有利な方法の開発が望ま
れた。
そこで本発明者らはより合理的な方法を提供すべく検討
を行った結果、以下の方法を見出tに至った。
本発明は第一の流動層重合器(A)、重合器(A)の流
動層より低レベル位置に配備された移送用容器(B)及
び第二の流動層重合器(0)が順次配列されてなる重合
系を用い、(1)容器(B)と重合器(C)の流路を遮
断し、重合器(A)上方と容器(B)上方とを連結する
均圧管を連通させつつ、重合器(A)の流動層中の重合
体を移送管を通して容器(E)に流し込む工程及び(1
1)上記均圧管及び移送管を遮断し、容器(B)と重合
器(C)の流路を連通させ、容器(B)中の重合体を重
合器(0)に移送する工程とを交互に繰返しつつ、重合
器(A)及び(C)において連続的にガス状単量体を重
合させることを特徴とする気相重合方法に関する。
本発明方法を第1図の装置概要図を用いて説明する。第
一の流動層重合器(A)と第二の流動層重合器(C)の
間には、重合器(A)から重合体を抜き出し、一旦重合
器(A)との連通を絶ってから重合器(C)に供給する
のに用いられる移送用容器(B)が設けられている。移
送用容器(B)は、そこに重合器(A)中の重合体が重
力によって移送されるように、重合器(A)の流動層よ
り低レベル位置となるように配備されている。
オレフィン重合の1例で説明すると、管12から触媒を
、また管15を通して重合器底部がらオレフィン等のガ
ス原料を重合器(A)に供給する。ガス分散板2上に形
成される流動層3中で、重合体粒子がガス状オレフィン
等により浮遊流動されつつオレフィンが重合し、重合体
粒子が成長する。
未反応ガスは重合器(A)頂部から扱き出され、必要に
応じ冷却した後、ブロワ−11を用いて重合器に循環さ
れる。
移送用容器(B)下部の排出弁8を閉じ、重合器(A)
の流動層と容器(B)を連結する移送管15に設けられ
た弁6と、重合器(A)頂部と容器(B)頂部を連結す
る均圧管16に設けられた弁7を開くことによって、流
動層中の重合体を重力によって容器(B)に移送させる
ことができる。一方、弁6及び弁7を開じ、移送用容器
下部の排出弁8を開くと、移送用容器(B)中の重合体
が管17を通じ重合器(B)への重合体量P g 19
 ニ落下するので、ブロワ−9によっテ作うれたガス流
によって重合器(0)に供給できる。上記のような弁操
作を交互に繰返すことによって、重合器(A)から重合
器(C)への重合体の移送を円滑に行うことができる。
重合器(A)から重合器(0)への重合体の移送を円滑
に行うことができる。
重合器(A)から移送容器(B)への重合体の排出操作
においては、均圧管16は、重合器(A)中の重合体を
移送用容器(B)に落下させる重要な役割を果している
が、それとともに重合体に同伴されて容器(B)に排出
されるガス成分を再び重合’Cz (A)に戻す作用も
有しているので、排出操作に伴なうガス成分の損失はな
く有効に利用される。また排出操作が終った後は、弁6
及び弁7が閉じられるから、重合器(A)中のガス成分
は、移送用容器(B)に残されたものだけが重合器(C
)に送りこまれることになる。それ故、移送用容器(B
)の容量と移送用容器に一時的に泄留させる重合体量を
近接させておくことによってその量を減少させることが
でき、実質的に粒子の間隙に存在するガス量だけにする
こともできる。いずれにしても重合器(A)のガス成分
が重合器(C)に流れ込む量は非常に少ないので、重合
器(0)の運転に対して大きな影響はない。また、この
方式によれば、重合器(A)よりも、重合器(B)の圧
力が高い場合においても、移送を行う事が可能となる。
移送用容器(B)から管17を通じての排出操作は、前
述した弁操作のみで充分円滑に行うことができる。しか
しながら希望するならば管18から重合器(C)で使用
するガス成分の一部を圧入して強制的な排出を行うこと
もできる。しかしこの方法では圧入ガスが前記弁操作の
繰返しの際に、移送用容器に残存する部分が均圧管を通
じ重合器(A)に戻ることになるので、(A)成分で使
用しているガス成分と同一のものでなければ使用しない
方がよい。
重合器(C)の重合操作は、重合器(A)のそれと同様
に行うことができる。すなわち重合器(A)より移送用
容器(E)を経由して触媒を含有する重合体を管19を
通して重合器(C)に供給する一方、管21から新たな
オレフィン等のガス成分と、重合器(0)頂部から必要
に応じ冷却されて管22を通って循環され、ブロワ−9
によって昇圧された未反応ガス成分とを重合器(0)の
下部に供給する。そしてガス分散板4上で重合体を流動
させつつ自身は重合して重合体を形成する。形成された
重合体は、流動層高さがほぼ一定高さに保持されるよう
に管23から連続的又は間欠的に排出される。循環ガス
の一部を分岐管20に導き、容器(B)からの重合体の
移送に用いる。
本発明方法の実施に際しては、上記第一段の気相重合の
前及び/又は上記第二段の気相重合の後に、任意の重合
段階を付加して実施してよいことは勿論であり、この際
、所望に応じて、それら付加段階についても本発明を適
用してもよい。
更に、本発明方法は、遷移金属触媒、とくに高活性遷移
金属触媒成分と周期律表第1族ないし第3族金属の有機
金属化合物触媒成分を用いるオレフィン重合に好適に利
用できる。中でも遷移金属1ミリモル当り、約5000
g以上、とくには約8000g以上のオレフィン重合体
を製造できる高活性触媒を用いて実施する場合に適用す
るのが好ましい。
本発明の実施に際して、用いることのできる遷移金属化
合物触媒成分(T)は、チタン、バナジウム、クロム、
ジルコニウムなどの遷移金属の化合物であって、使用条
件下に液状のものであっても固体状のものであってもよ
い。これらは単一化合物である必要はなく、他の化合物
に担持されていたり、あるいは混合されていてもよい。
さらに他の化合物との錯化合物や複化合物であってもよ
い。好適な(T)成分は、先に述べたように遷移金属1
ミリモル当り約5000g以上、とくには約8000g
以上のオレフィン重合体を製造することができる高活性
遷移金属触媒成分であって、その代表的なものとしてマ
グネシウム化合物によって活性化された高活性チタン触
媒成分を例示することができる。
例えば、チタン、マグネシウム及びハロゲンを必須成分
とする固体状のチタン触媒成分であって、非晶化された
ハロゲン化マグネシウムを含有し、その比表面積は、好
ましくは約40m/g以上、とくに好ましくは約80な
いし約800m2/gの成分を例示することができる。
そして、電子供与体、例エバ有機酸エステル、ケイ酸エ
ステル・酸ノ・ライド、酸無水物、ケトン、酸アミド、
第三アミン、無i酸Iステル、リン酸エステル、亜リン
酸エステル、エーテルなどを含有していてもよい。この
触媒成分は、例えば、チタンを約0.5ないし約15重
量%、とくに約1ないし約8重量%含有し、チタン/マ
グネシウム(原子比ンが約1/2ないし約1/100、
とくには約1/3ないし約1 / 5 [1、ハロゲン
/チタン(原子比〕が約4ないし約100、とくには約
6ないし約80、電子供与体/チタン(モル比ンがOな
いし約10、とくにはOないし約6の範囲にあるものが
好ましい。これらの触媒成分についてはすでに数多く提
案されており広く知られている。
又、触媒を構成する他方の成分である有機金属化合物触
媒成分は、周期律表第1族ないし第3族の金属と炭素の
結合を有するこれら金属の有機金属化合物であって、そ
の具体例としては、アルカリ金属の有機化合物、アルカ
リ土類金属の有機金属化合物、有機アルミニウム化合物
などが挙げられる。これらの具体例としては、アルキル
リチウム、アリールナトリウム、アルキルマグネシウム
、アリールマグネシウム、アルキルマグネシウムハライ
ド、アリールマグネシウムハライド、アルキルマグネシ
ウムヒドリド、トリアルキルアルミニウム、ジアルキル
アルミニウムモノハライド、アルキルアルミニウムセス
キハライド、アルキルアルミニウムシバライド、アルキ
ルアルミニウムヒドリド、アルキルアルミニウムアルコ
キシド、アルキルリチウムアルミニウム、これらの混合
物などが例示できる。
前記触媒構成2成分に加え、立体規則性、分子量、分子
量分布などを調節する目的で、電子供与体触媒成分、例
えば有機酸エステル、ケイ酸エステル、カルボン酸ハラ
イド、カルボン酸アミド、第三7 ミン、酸無水物、エ
ーテル、ケトン、アルテヒトアルイはハロゲン化炭化水
素などを使用してもよい。電子供与体触媒成分は、重合
に際し、予め有機金属化合物触媒成分と錯化合物(又は
付加化合物〕を形成させてがら使用してもよく、またト
リハロゲン化アルミニウムのようなルイス酸の如き他の
化合物と錯化合物(又は付加化合物)を形成した形で使
用してもよい。
重合に用いられるオレフィンの例としては、エチレン、
プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン
、1−オクテン、1−デセン、4−メチル−1−ペンテ
ン、3−メチル−1−ペンテン、スチレン、ブタジェン
、イソプレン、1.4−へキサジエン−ジシクロペンタ
ジェン、5−エチリデン−2−ノルボルネンなどが例示
できる。気相重合が可能な範囲でこれらの一種もしくは
複数種を選び、単独重合や共重合を行うことができる。
本発明方法の実施に際して、第一の流動層重合器(A)
と第二の流動層重合器(C)で同一組成の重合体を製造
する必要はない。本発明方法は、好ましくはエチレン又
はプロピレンの単独重合体、エチレンと他のオレフィン
との共重合体、プロピレンと他のオレフィンの共重合に
利用できる。
各種合冊中の重合温度は、重合体の融点以下、好ましく
は融点より約10’C以上低い温度であって、とくにオ
レフィン重合においては、室温ないし約130°C1と
くに約40ないし約110°C程度である。
また重合圧力は、例えば大気圧ないし約150kVCm
 、 ト< ニハ約2ないし約70 kQ10r+ の
範囲が好ましい。
重合に際しては、分子量調節剤、例えば水素を共存させ
てもよい。水素は、例えばオレフィン1モルに対し、約
20モル以下の如き量で使用することができる。重合温
度、重合圧力等は、二つの重合器で異にしてもよい。
前記の如き、遷移金属化合物触媒成分、有機金属化合物
触媒成分及び所望により電子供与体触媒成分等を用いオ
レフィン重合を行う場合には、反応床容積14当り、遷
移金属化合物触媒成分が遷移金属原子に換算して約0.
0005ないし約1ミリモル、とくには約0.001な
いし約0.5 ミl)モル、有機金属化合物触媒成分を
、該金属/遷移金属(原子比〕が約1ないし約20DO
1とくには約1ないし約500となるような割合で用い
るのが好ましい。また電子供与体触媒成分を、有機金属
化合物触媒成分1モル当り、0ないし約1モ、ル、とく
にOにOないし約0.5モル程度の割合で用いるのが好
ましい。
本発明によれば、第二の重合器の重合条件を定めるに当
って第一の重合器のガス組成をほとんど考慮する必要が
ないという利点を有する。本発明によればまたガス成分
が不必要に系外に排出されることもなく有効に使用され
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の実施に用いられる装置の1例を示す
図面である。 出願人  三井石油化学工業株式会社 代理人  山  口     和

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (リ 第一の流動層重合器(A)、重合器(A)の流動
    層より低レベル位置に配備された移送用容器(B)及び
    第二の流動層重合器(C)が順次配列されてなる重合系
    を用い、(i)容器(B)と重合器(0)の流路を遮断
    し、重合器(A)上方と連結する均圧管を連通させつつ
    、重合器(A)の流動層中の重合体を移送管を通して容
    器(B)に流し込む工程、及び(11)上記均圧管及び
    移送管を遮断し、容器(B)と重合器(C)の流路を連
    通させ、容器(E)中の重合体を重合器(0)に移送す
    る工程とを交互に繰返しつつ、重合器(A)及び(0)
    において連続的にガス状単量体を重合させることを特徴
    とする気相重合方法。
JP5054083A 1983-03-28 1983-03-28 気相重合方法 Granted JPS59176305A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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