KR101422890B1 - 슬러리 상 중합 방법 - Google Patents

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Abstract

연속해서 연결된 2 개 이상의 반응기에서 다봉 (multimodal) 폴리에틸렌을 제조하는 방법으로서, 여기서, 20 ~ 80 중량% 의 고분자량 (HMW) 중합체는 제 1 반응기 내 현탁액에서 생성되고, 20 ~ 80 중량% 의 저분자량 (LMW) 중합체는 제 2 반응기 내 현탁액에서 생성되며, 여기서, LMW 반응기 내 평균 활성 대 HMW 반응기 내 평균 활성의 비는 0.25 내지 1.5 이고, 각각의 반응기에서의 평균 활성은 반응기에서 생성되는 폴리에틸렌의 속도 (kgPE/hr)/[반응기 내 에틸렌 농도 (몰%) x 반응기 내 체류 시간 (시(hr)) x 반응기로 들어가는 촉매의 공급 속도 (g/hr)] 로서 정의되고, 상기 체류 시간은 반응기 내 중합체의 질량 (kg)/반응기에서 나오는 중합체의 배출 속도 (kg/hr) 로서 정의되고, 여기서, 제 2 반응기의 부피는 제 1 반응기의 부피보다 10% 이상, 바람직하게는 30% 이상, 및 더욱 바람직하게는 50% 이상 더 크고, 제 1 반응기의 길이 대 직경 비 L/D(1) 은 제 2 반응기의 길이 대 직경 비 L/D(2) 보다 더 크고, 바람직하게는 20% 이상 더 큰 방법.

Description

슬러리 상 중합 방법 {SLURRY PHASE POLYMERISATION PROCESS}
본 발명은 슬러리 상 반응기에서의 올레핀 중합, 및 더욱 특히 연속으로 배열된 2 개 이상의 반응기에서의 중합에 관한 것이다.
올레핀의 슬러리 상 중합은 잘 알려져 있으며, 여기서, 올레핀 단량체 및 임의로 올레핀 공단량체는 촉매의 존재 하에 희석제 내에서 중합되고, 이 희석제에서 고체 중합체 생성물이 현탁되고 수송된다.
중합은 전형적으로 50 ~ 125℃ 범위의 온도에서, 그리고 1 ~ 100 bara 범위의 압력에서 수행된다. 사용되는 촉매는 산화크롬, 지글러-나타 (Ziegler-Natta) 또는 메탈로센-유형 촉매와 같이 올레핀 중합에 전형적으로 사용되는 임의의 촉매일 수 있다.
많은 다중 반응기 시스템은 루프 반응기를 적용하고, 이 루프 반응기는 2 개 이상의, 예를 들어 4 개의 수직면 및 2 개 이상의, 예를 들어 4 개의 수평면을 포함하는 연속 관형 구조이다. 중합열은 전형적으로, 관형 루프 반응기의 적어도 일부를 둘러싸고 있는 재킷 (jacket) 에서, 냉각 매질, 바람직하게는 물과의 간접 교환을 이용해 제거된다. 다중 반응기 시스템의 각각의 루프 반응기의 부피는 다양할 수 있으나, 전형적으로 10 ~ 200 m3, 더욱 전형적으로 50 ~ 120 m3 의 범위이다. 본 발명에서 적용되는 루프 반응기는 상기 일반 유형이다.
전형적으로, 폴리에틸렌의 슬러리 중합 방법에서, 예를 들어, 반응기 내 슬러리는 입자형 중합체, 탄화수소 희석제, (공)단량체, 촉매, 수소와 같은 사슬 종결제, 및 기타 반응기 첨가제를 포함할 것이다. 특히, 슬러리는 20 ~ 75 중량%, 바람직하게는 30 ~ 70 중량% (슬러리의 총 중량을 기준으로) 의 입자형 중합체, 및 80 ~ 25 중량%, 바람직하게는 70 ~ 30 중량% (슬러리의 총 중량을 기준으로) 의 현탁 매질을 포함할 것이며, 여기서, 상기 현탁 매질은 반응기 내 유체 성분 모두를 합한 것이고, 희석제, 올레핀 단량체 및 임의의 첨가제를 포함할 것이며 ; 상기 희석제는 불활성 희석제일 수 있거나, 또는 반응성 희석제, 특히 액체 올레핀 단량체일 수 있으며 ; 여기서, 기본적인 희석제는 불활성 희석제이고, 올레핀 단량체는 전형적으로 2 ~ 20 중량%, 바람직하게는 4 ~ 10 중량% 의 슬러리를 포함할 것이다.
슬러리는, 슬러리 내 현탁액 내에 중합체를 유지시키고 허용가능한 횡단면 농도 (cross-sectional concentration) 및 고체 하중 구배 (solids loading gradient) 를 유지하기에 충분한 유체 속도에서, 상대적으로 부드러운 길이 끝나지 않는 루프 반응 시스템 주변에서 펌핑된다. 중합체와 함께 시약 및 불활성 탄화수소가 든 중합 반응기에서 슬러리를 제거하고, 상기 시약 및 불활성 탄화수소 모두는 주로 불활성 희석제 및 미반응 단량체를 포함한다. 중합체 및 희석제, 및 대부분의 경우 촉매, 올레핀 단량체 및 공단량체를 포함하는 생성물 슬러리는 중합체와 함께 제거되는 유체의 양을 최소화하기 위해 히드로사이클론 (hydrocyclone) 또는 침강 레그 (settling leg) 와 같은 농축 장치를 임의로 사용하여, 간헐적으로 또는 연속적으로 방출될 수 있다.
다중 반응기 중합에서, 최종 반응기에서 제거되는 슬러리의 조성은 최종 반응기에서 실제로 중합되는 생성물의 조성 외에, 많은 요소에 따라 상이한데 : 상기 조성은 목적하는 최종 생성물, 및 임의의 상류 반응기에서의 반응 조건 및 생성물의 상대적 비율에 따라 상이하다. 최종 반응기에 필요한 반응 조건은 또한, 상류 반응기에서의 반응 조건, 특히 상류 반응기에서의 촉매 생산성이 하류 반응 조건 하에 평균 활성 능력 (average activity potential) 에 미치는 영향에 의해 영향을 받는다. 따라서, 최종 반응기에서 제거되는 슬러리 조성 및 또한 그와 관련된 공정 조건의 조절은 단일 반응기의 경우에서보다 더 복잡하다.
상기 요소들 모두에 영향을 미칠 수 있는 하나의 요건은 2 개의 반응기의 상대적인 크기이다. 2 개의 반응기의 부피 및 치수의 최적화에 영향을 미치는, 상충하는 요건이 많이 있다. 다중 반응기 중합에서, 제 2 반응기 및 임의의 후속하는 반응기는 상기 반응기에서 생성되는 중합체뿐만 아니라 이전의 반응기 또는 반응기들에서 수송되는 중합체를 취급할 정도로 충분히 클 필요가 있다. 이는 제 2 반응기 및 후속하는 반응기가 상류 반응기보다 더 커서, 유사한 공간 시간 수율을 유지해야 함을 암시할 것이다. EP 057420A 는 제 2 반응기가 제 1 반응기의 부피의 2 배인 2-반응기 시스템을 개시한다. 본 출원인은 이러한 배열의 한 가지 단점이 더 큰 하류 반응기의 열 제거 요건, 종종 생산 제한 (production constraint) 이 상류 반응기의 경우보다 더 크다는 점이다. 따라서, 반응기의 최적 크기 비율이 어떤 값이어야 하는지는 분명하지 않다. 특히, 상이한 촉매 유형 (예를 들어, 지글러-나타, 크롬 및/또는 메탈로센), 또는 상이한 조작 방법 (regime) 하에 평균 활성 또는 생성 비율이 반응기 간에 유의하게 다양한 촉매계를 조작하도록 반응기 시스템을 디자인하는 경우, 각각의 경우에서 반응기의 이상적인 크기 비율은 상이한 경향이 있어서, 이상적인 크기 프로파일을 선택하기가 어렵다. 일정한 반응 조건 하에서의 활성 프로파일이 또한, 지글러-나타, 크롬, 메탈로센 및/또는 후 전이 금속 촉매계 간에 유의하게 다양하다.
그러나, 본 출원인은 가장 최적인 반응기 크기 비율은, 제 2 반응기가 제 1 반응기보다 10 부피% 이상 더 크고, 추가로, 제 1 반응기의 길이 대 직경 비가 제 2 반응기의 길이 대 직경 비보다 더 큰 비율임을 발견하였다.
따라서, 본 발명의 첫번째 측면에서, 본 발명은 연속으로 연결된 2 개 이상의 반응기에서의 다봉 (multimodal) 폴리에틸렌의 제조 방법을 제공하고, 여기서, 20 ~ 80 중량% 의 고분자량 (HMW) 중합체는 제 1 반응기 내 현탁액에서 생성되고, 20 ~ 80 중량% 의 저분자량 (LMW) 중합체는 제 2 반응기 내 현탁액에서 생성되며, 여기서, LMW 반응기 내 평균 활성 대 HMW 반응기 내 평균 활성의 비는 0.25 내지 1.5 이고, 각각의 반응기 내 평균 활성은 반응기에서 생성되는 폴리에틸렌의 속도 (kgPE/hr)/[반응기 내 에틸렌 농도 (몰%) x 반응기 내 체류 시간 (시(hr)) x 반응기로 들어가는 촉매의 공급 속도 (g/hr)] 로서 정의되고, 상기 체류 시간은 반응기 내 중합체의 질량 (kg)/반응기에서 나오는 중합체의 배출 속도 (kg/hr) 로서 정의되고, 여기서, 제 2 반응기의 부피는 제 1 반응기의 부피보다 10% 이상, 바람직하게는 30% 이상, 및 더욱 바람직하게는 50% 이상 더 크고, 제 1 반응기의 길이 대 직경 비 L/D(1) 은 제 2 반응기의 길이 대 직경 비 L/D(2) 보다 더 크고, 바람직하게는 20% 이상 더 크다.
제 2 반응기의 부피가 제 1 반응기의 부피보다 10% 이상 더 큰 반응기 시스템은 상이한 조작 조건 및 촉매를 다루기에 충분한 융통성을 제공하면서도 총 반응기 부피가 최소화되게 할 수 있다. 제 1 HMW 반응기에서의 촉매 활성이 높은 경우, 제 2 반응기의 크기가 더 큰 점은 더 높은 체류 시간이 주어진 블록 비율 (block ratio) 에 대해 적용될 수 있게 하기 때문에, 특히 유리하다. 본 출원인은 제 1 반응기의 길이 대 직경 비 L/D(1) 이 제 2 반응기의 것 L/D(2) 보다 더 큰, 바람직하게는 20% 이상 더 큰, 및 가장 바람직하게는 30% 이상 더 크다는 것을 확신함으로써, 2 개의 반응기에서 열을 제거하는데 필요한 요건이 상이하다는 난관을 극복할 수 있음을 발견하였다. 전형적으로, L/D(1) 대 L/D(2) 의 비율은 1.5 초과, 가장 바람직하게는 2 초과이다. 증가된 L/D 는 단위 부피 당 더 큰 표면적을 제공하고, 이는 열 제거의 속도를 더 빠르게 할 수 있는데, 그 이유는 반응기를 냉각시키는 능력은 냉각을 적용할 수 있는 이용가능한 표면적에 따라 상이하기 때문이다. 따라서, 2 개의 반응기의 냉각 요건이 동일하다면, 더 큰 LMW 반응기가 더 작은 HMW 반응기보다 더 낮은 L/D 를 가질 수 있다. 따라서, 본 발명은 총 반응기 부피를 최소화하면서도, 각각의 반응기의 열 수송 능력이 균형을 이루게 할 수 있다.
일반적으로, 제 1 HMW 반응기의 길이 대 직경 비 (L/D) 는 500 초과, 바람직하게는 750 내지 3000, 및 가장 바람직하게는 800 초과, 예를 들어 800 내지 1500 인 것이 바람직하다. 일반적으로, 제 2 LMW 반응기의 길이 대 직경 비 (L/D) 는 200 초과, 바람직하게는 200 내지 1000, 및 가장 바람직하게는 250 내지 750, 예를 들어 300 내지 550 인 것이 바람직하다.
통상, 각각의 반응기의 내부 부피는 10 m3 초과, 더욱 보편적으로는 25 m3 초과, 특히 50 m3 초과이다. 전형적인 범위는 75 ~ 200 m3, 및 특히 100 ~ 175 m3 이다.
각각의 반응기에서의 평균 활성은 반응기에서 생성되는 폴리에틸렌의 속도 (kgPE/hr)/[반응기 내 에틸렌 농도 (몰%) x 반응기 내 체류 시간 (시간) x 반응기로 들어가는 촉매의 공급 속도 (g/hr)] 로서 정의되고, 상기 체류 시간은 반응기 내 중합체의 질량 (kg)/반응기에서 나오는 중합체의 배출 속도 (kg/hr) 로서 정의된다. 추가의 촉매가 제 2 반응기에 첨가되지 않는다면, 평균 활성의 비율을 계산할 때, 2 개의 반응기 내 촉매의 유속은 동일한 것으로 간주한다. 추가의 촉매가 제 2 반응기에 첨가된다면, 제 2 반응기로의 유속은 제 1 반응기에서 나오는 촉매의 유속 + 제 2 반응기로 직접 첨가되는 추가의 새로운 촉매의 유속의 합으로서 간주된다. 대안적으로, 각각의 반응기에서의 활성은 잘 알려진 바와 같이 각각의 반응기에서 생성되는 중합체 내 촉매 잔류물, 및 이로부터 계산되는 활성 비율을 기준으로 계산할 수 있다.
체류 시간은 반응기 내 중합체의 질량 (kg)/반응기에서 나오는 중합체의 배출 속도 (kg/hr) 로서 정의된다. 중합체가 반응기로 다시 재순환되는 경우, 예를 들어, 히드로사이클론을 반응기의 하류에 적용하는 경우, 중합체의 배출 속도는 순 배출 속도이다 (즉, 제거되는 중합체 - 재순환되는 중합체).
바람직하게는, 다봉 폴리에틸렌의 전단율은 15 이상, 일반적으로 15 내지 50, 및 바람직하게는 21 내지 35 이다. "전단율" 이란, 폴리에틸렌의 고 하중 용융 지수 HLMI 대 폴리에틸렌의 MI5 의 비이다. HLMI 및 MI5 는 190℃ 의 온도에서 각각 21.6 kg 및 5 kg 의 하중을 사용하여, ISO 표준 1133 에 따라 측정된다. MI2 는 2.16 kg 의 하중을 사용한다는 점을 제외하고는 유사하게 측정된다.
제 2 반응기에서 나오는 다봉 폴리에틸렌의 HLMI 는 바람직하게는 1 내지 100 g/10 분, 및 더욱 바람직하게는 1 내지 40 g/10 분이다.
한 구현예에서, 중합에 적용되는 촉매는 지글러-나타 촉매이다. 이 경우, LMW 대 HMW 중합체의 비는 40:60 내지 60:40 인 것이 바람직하다.
다중 반응기 중합에서, 최종 반응기에서 제거되는 슬러리의 조성은 최종 반응기에서 실제로 중합되는 생성물의 조성 외에, 많은 요소에 따라 상이한데 : 상기 조성은 목적하는 최종 생성물, 및 임의의 상류 반응기에서의 반응 조건 및 생성물의 상대적 비율에 따라 상이하다. 최종 반응기에 필요한 반응 조건은 또한, 상류 반응기에서의 반응 조건, 특히 상류 반응기에서의 촉매 생산성이 하류 반응 조건 하에 평균 활성 능력에 미치는 영향에 의해 영향을 받는다. 일반적으로, 최종 반응기에서 중합체와 함께 제거되는 액체 성분의 대부분을, 재압축 없이 냉각에 의해서만 액체 성분을 재축합시킬 수 있는 온도 및 압력에서 플래쉬 탱크 (flash tank) 에 분리하는 것이 바람직하다. 상기 방법에 의해 제거되지 않는 잔여 액체 성분은 더 낮은 압력에서 조작하는 제 2 플래쉬 탱크에 분리하고, 상기 잔여 액체 성분은 재압축되어 재순환될 필요가 있다. 이후 "중압 플래쉬 (medium pressure flash)" 방법이라고 하는 이 방법의 이점은 증발되는 액체 성분 중 단지 소량만이 재축합되기 위해 재압축될 필요가 있다는 점이다. 본 출원인은 반응 조건을 유의 깊게 조절함으로써, "중압 플래쉬" 방법은 제 1 플래쉬 탱크에서 증발되는 액체를 재압축할 필요 없이 조작될 수 있다는 것을 보장할 수 있음을 발견하였다.
제 1 반응기 내 고체 농도 대 제 2 반응기 내 고체 농도의 비는 1.0 미만, 바람직하게는 0.6 내지 0.8 로 유지되는 것이 바람직하고, 이는 또한, 2 개의 반응기 간의 평균 활성의 균형을 목적하는 범위 내에서 유지시키는 것을 돕는다. 고체 농도는 슬러리의 총 중량에 대한 중합체의 평균 중량이다.
일반적으로, 제 2 LMW 반응기 내 고체 농도는 35 중량% 이상, 가장 바람직하게는 45 중량% 내지 60 중량% 이다. HMW 반응기 내 고체 농도는 통상 20 중량% 내지 50 중량%, 더욱 바람직하게는 25 중량% 내지 35 중량% 이다. 이 경우, 침강 구역 및/또는 히드로사이클론을 사용하여, 제 1 반응기에서 제 2 반응기로 수송되는 고체를 농축시키는 것이 바람직하다. 공단량체가 없는 희석제 흐름은 히드로사이클론의 상류에 도입되어, 하류 반응기로 수송되는 공단량체의 비율을 감소시켜서, LMW 반응기에서 생성되는 중합체의 밀도를 증가시킬 수 있다.
본 발명의 추가의 측면에서, 연속으로 연결된 2 개 이상의 반응기에서 다봉 폴리에틸렌을 제조하는 방법을 제공하며, 여기서, 20 ~ 80 중량% 의 고분자량 (HMW) 중합체는 제 1 반응기 내 현탁액에서 제조되고, 20 ~ 80 중량% 의 저분자량 (LMW) 중합체는 제 2 반응기 내 현탁액에서 제조되며, 여기서, 제 2 LMW 반응기 내 고체 농도는 중합체의 질량을 슬러리의 총 질량으로 나눈 값으로서 정의되며 35 중량% 이상, 가장 바람직하게는 45 중량% 내지 60 중량% 이고/거나, 또는 제 1 반응기 내 고체 농도 대 제 2 반응기 내 고체 농도의 비는 1.0 미만, 바람직하게는 0.6 내지 0.8 에서 유지되고, 제 2 반응기의 부피는 제 1 반응기의 부피보다 10% 이상, 바람직하게는 30% 이상, 및 더욱 바람직하게는 50% 이상 더 크고, 제 1 반응기의 길이 대 직경 비 L/D(1) 은 제 2 반응기의 길이 대 직경 비 L/D(2) 보다 더 크고, 바람직하게는 20% 이상 더 크다. 본 추가의 구현예에서, LMW 반응기 내 평균 활성 대 HMW 반응기 내 평균 활성의 비는 0.25 내지 1.5 인 것이 바람직하고, 여기서, 각각의 반응기 내 평균 활성은 반응기에서 생성되는 폴리에틸렌의 속도 (kgPE/hr)/[반응기 내 에틸렌 농도 (몰%) x 반응기 내 체류 시간 (시간) x 반응기에 들어가는 촉매의 공급 속도 (g/hr)] 로서 정의되고, 상기 체류 시간은 반응기 내 중합체의 질량 (kg)/반응기에서 나오는 중합체의 배출 속도 (kg/hr) 로서 정의된다. 또한, HMW 반응기 내 고체 농도가 20 중량% 내지 50 중량%, 더욱 바람직하게는 25 중량% 내지 35 중량% 인 것이 바람직하다.
본 출원인은 2 개의 반응기에서 생성 속도를 균형잡기 위해서는, 제 1 HMW 반응기 내 고체 농도에 대한 제 2 LMW 반응기 내 고체 농도를 최대화하는 것이 제 1 반응기에서의 체류 시간에 대한 제 2 반응기에서의 체류 시간을 증가시키는 효과적인 방법임을 발견하였다.
본 발명의 바람직한 면에서, 다봉 폴리에틸렌을 함유하는 슬러리는 2 개의 반응기 중 제 2 반응기에서 플래쉬 탱크에 수송되는데, 상기 플래쉬 탱크는 슬러리의 액체 성분 중 50 몰% 이상, 바람직하게는 80 몰% 이상, 더욱 바람직하게는 90 몰% 이상, 가장 바람직하게는 95 몰% 를 증기로서 플래쉬 탱크에서 제거하는 압력 및 온도에서 조작된다. 본 구현예에서, 분자량이 50 미만인 성분의 플래쉬 탱크 내 농도, C경질 은 식 : C경질 < 7 + 0.07(40 - Tc) + 4.4(Pc - 0.8) - 7(CH2/CEt) (여기서, Tc 및 Pc 는 각각 플래쉬 탱크에서 제거되는 증기가 축합되는 위치에서의 온도 (℃) 및 압력 (MPa g) 이고, CH2 및 CEt 는 각각 플래쉬 탱크 내 수소 및 에틸렌의 몰 농도임) 를 충족시키는 것이 바람직하다. 본 발명은 제 2 반응기 내 C경질 의 농도를 최소화함으로써 이를 달성하는 것을 돕는다. 어떤 중합체가 어떤 반응기에서 생성되는가와는 상관없이, "제 1" 및 "제 2" 반응기는 중합 순서를 말함을 이해할 것이다.
바람직하게는, 플래쉬 탱크에 들어가는 슬러리 내 50 미만의 분자량을 갖는 성분의 농도는 제 2 반응기에서의 농도를 조절함으로써 조절된다. 따라서, 분자량이 50 미만인 성분의 제 2 반응기에서의 농도가 또한, 식 : C경질 < 7 + 0.07(40 - Tc) + 4.4(Pc - 0.8) - 7(CH2/CEt) (여기서, 이 경우 C경질, CH2, 및 CEt 는 각각 제 2 반응기 내 분자량 50 미만의 성분, 수소 및 에틸렌의 농도이고, Pc 및 Tc 는 이미 정의된 바와 같음) 를 충족시키는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 제 2 반응기 내 분자량 50 미만의 성분의 농도는 플래쉬 탱크에 들어가는 분자량 50 미만의 성분의 농도와 동일하다.
일반적으로, 분자량이 50 미만인 성분의 농도는 식 : C경질 < 7 + 0.07(40 - Tc) + 4.4(Pc - 0.8) - 7(CH2/CEt) (식 중, C경질, CH2, CEt, Pc 및 Tc 는 이미 정의된 바와 같고, 본 발명의 특정 구현예에 따라 제 2 반응기 또는 플래쉬 탱크를 말함) 을 충족시키는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 제 2 LMW 반응기에서의 평균 활성 대 제 1 HMW 반응기에서 평균 활성 비율이 0.25 내지 1.5 임을 보장함으로써, 제 2 반응기 내 분자량 50 미만인 성분의 농도가 식 : C경질 < 7 + 0.07(40 - Tc) + 4.4(Pc - 0.8) - 7(CH2/CEt) 를 충족시킨다는 것을 확신한다. 평균 활성은 통상적으로 제 2 반응기 (통상 단독중합체가 생성되어 LMW 생성물이 수득되는 곳) 보다 제 1 반응기 (통상 공중합체가 생성되어 HMW 생성물이 수득되는 곳) 에서 더 높고, 결과적으로 본 출원인은 제 2 반응기에서 경질 성분의 농도를 조절하기 위해서는 반응기들 간의 평균 활성비가 상기 범위 내에서 조절되어야 한다는 것을 발견하였다.
2 개의 반응기 간에 평균 활성의 바람직한 비율 및 에틸렌 농도비를 유지시킴으로써, 전체적으로 높은 공간 시간 수율 (반응기의 단위 부피 당 ㎏/h 로 나타낸 중합체의 생성으로서 정의됨) 및 활성을 달성하는 반면, 여전히 플래쉬 탱크에서 본 발명의 C경질 요건을 관찰하는 것이 가능하다. 조합된 모든 반응기에서의 평균 공간 시간 수율은 100 ㎏/㎥/h 초과, 더욱 바람직하게는 150 kg/㎥/h 초과, 가장 바람직하게는 200 kg/㎥/h 초과로 유지될 수 있다.
본 발명은 특히, 중합 촉매가 지글러-나타 촉매인 경우, 상기 방법의 총 생산성이 촉매 g 당 폴리에틸렌 10 ㎏ 이상, 바람직하게는 촉매 g 당 폴리에틸렌 15 ㎏ 초과, 가장 바람직하게는 촉매 g 당 폴리에틸렌 20 ㎏ 초과라면 적용가능하다. 중합 촉매가 비스-Cp 메탈로센 촉매, 가장 바람직하게는 비스-테트라히드로인데닐 (THI) 화합물이라면, 이 경우, 상기 방법의 총 생산성은 바람직하게는 촉매 g 당 폴리에틸렌 3 ㎏ 이상, 바람직하게는 촉매 g 당 폴리에틸렌 6 ㎏ 초과, 가장 바람직하게는 촉매 g 당 폴리에틸렌 15 ㎏ 초과이다. 중합 촉매가 모노-Cp 메탈로센 촉매, 가장 바람직하게는 (t-부틸아미도) (테트라메틸-η5-시클로펜타디에닐)디메틸 실란티타늄-η4-1,3-펜타디엔이라면, 이 경우, 상기 방법의 총 생산성은 바람직하게는 촉매 g 당 폴리에틸렌 3 ㎏ 이상, 바람직하게는 촉매 g 당 폴리에틸렌 6 ㎏ 초과, 가장 바람직하게는 촉매 g 당 폴리에틸렌 15 ㎏ 초과이다.
상기 평균 활성비를 달성하기 위해서는, 제 2 반응기에서의 액체 내 에틸렌 농도 (몰%) 대 제 1 반응기에서의 액체 내 에틸렌 농도 (몰%) 의 비율이 5 이하인 것이 바람직하다. 바람직하게는, 제 2 반응기 내 에틸렌 농도 대 제 1 반응기내 에틸렌 농도의 비율은 3 이하, 더욱 바람직하게는 2.5 이하이다. 가장 바람직하게는, 에틸렌 농도비 및 평균 활성비 요건 모두 함께 충족된다. 액체 내 에틸렌의 농도는 에틸렌의 몰수를 모든 액체 성분의 몰수로 나누어서 계산한다.
제 2 반응기에서의 에틸렌의 실제 농도는 8 몰% 미만인 것이 바람직하다. 그러나, 생산성의 만족스런 수준을 확보하기 위해서는 에틸렌 농도가 1.5 몰% 초과, 바람직하게는 2 몰% 초과인 것이 또한 바람직하다. 제 2 반응기 내 수소의 농도는 바람직하게는 5 몰% 미만, 더욱 바람직하게는 3 몰% 미만이다. 수소 대 에틸렌의 비율은 바람직하게는 0 ~ 0.5 몰/몰이다.
제 1 반응기의 온도는 60 내지 80℃, 바람직하게는 75℃ 미만으로 유지하는 것이 바람직한데, 이로 인해 반응기들 간의 활성의 균형을 맞추고 각각의 냉각 능력에 도움이 될 수 있기 때문이다.
평균 활성을 증진시키기 위한 첨가제가 바람직하게는 LMW 반응기에 첨가될 수 있다. 동일하게는, 부산물 억제제가 바람직하게는 LMW 반응기에 첨가될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로는, 추가의 촉매가 또한 평균 활성 균형을 조절하기 위해 제 2 반응기에 첨가될 수 있다. HMW-LMW 배열을 조작할 때, HMW 반응기 및 LMW-HMW 배열에서 활성 증진제의 사용을 피하는 것이 바람직하고, 이는 일반적으로 회피될 수 있지만, HMW 반응기에서 필요한 단량체의 농도를 최소화하기 위해 사용될 수 있다. 이는 하류 탈기 에너지 요건을 감소시킨다.
본 발명의 모든 구현예에 있어서, 본 발명의 하나의 이점은, 반응기 평균 활성 균형, 공간 시간 수율 및 냉각 요건의 최적화는 재압축할 필요성을 회피하기 위해 동시에 플래쉬 탱크에서 C경질 농도를 최소화시키면서 향상된 효율을 초래한다는 것이다. 본 발명은 각 반응기에서 100 kg/㎥/h 이상, 더욱 바람직하게는 150 kg/㎥/h 이상, 가장 바람직하게는 200 kg/㎥/h 이상의 공간 시간 수율을 적용할 때조차, 단량체 효율이 1.015 미만, 일반적으로 1.01 미만, 바람직하게는 1.006 미만으로 달성되게 할 수 있다. "단량체 효율" 은 소비되는 에틸렌 + 공단량체 대 생성되는 중합체의 중량비를 의미한다.
중합 반응에 사용되는 촉매가 지글러-나타 촉매인 경우, 단일 활성 증진제 및 부산물 억제제가 LMW 반응기에서 사용되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 할로겐화 탄화수소, 더욱 특히 화학식 CHxCl4 -x (식 중, x 는 1 내지 3 의 정수임) 의 클로로메탄이 있다. 가장 바람직한 클로로메탄은 클로로포름, CHCl3 이다. 첨가되는 할로겐화 탄화수소의 양은 지글러-나타 촉매의 양을 기준으로 하고, 반응기에 첨가되는 할로겐화 탄화수소 대 반응기에 첨가되는 티타늄의 몰비가 0.1 초과, 바람직하게는 0.2 내지 1 인 것이 바람직하다. 할로겐화 탄화수소의 사용은 지글러-나타 촉매와 같이, 활성을 증진시키고, 에탄 형성을 억제하는 촉매계와 함께 사용될 때 특히 바람직하다. 이는 또한, 활성을 증진시키고 에탄 형성을 억제하는 조합된 효과를 갖기 때문에, 저분자량 중합체를 생성하는 반응기에서 유용하다. 에탄 형성은 상기 반응기 내 경량 시약의 농도에 더해져서, 플래쉬 탱크에 들어가는 공급물 내 C경질 의 농도를 본 발명이 요구하는 수준 미만으로 유지시키는 것을 더욱 어렵게 한다. 에탄 형성은 저분자량 중합체를 제조할 때, 특히 수소가 존재한다면, 특히 중요할 수 있다. 제 2 반응기에서 저분자량 중합체를 제조하는 경우, 촉매의 수명 및 높은 수소 농도는 둘 다 중합 활성의 감소에 기여하기 때문에 촉매의 활성을 증대시키는 것이 특히 바람직하다. 따라서, 클로로포름과 같은 할로겐화 탄화수소는 활성 증진을 증대시키고 또한 제 2 반응기에서 C경질 의 농도를 최소화함으로써, 이중 혜택을 제공할 수 있다.
상기 중합에 이용되는 바람직한 유형의 반응기는, 2 개 이상, 예를 들어 4 개의 수직면 및 2 개 이상, 예를 들어 4 개의 수평면을 포함하는 연속 관형 구조의 루프 반응기이다. 중합열은 통상적으로 관형 루프 반응기의 적어도 일부를 둘러싸고 있는 재킷에서 냉각 매질, 바람직하게는 물과의 간접교환을 이용하여 제거된다. 다중 반응기 시스템에서 루프 반응기 하나의 부피는 다양할 수 있지만 통상적으로 10 ~ 200 ㎥ 범위이다. 본 발명에 이용되는 중합 반응기는 루프 반응기인 것이 바람직하다.
루프 반응기에서 적용되는 통상적인 압력은 0.1 ~ 10 MPa g, 바람직하게는3 ~ 5 MPa g 이다.
본 발명에 따른 방법은 에틸렌 단독중합체 및 공중합체를 함유하는 조성물의 제조에 적용한다. 에틸렌 공중합체는 전형적으로 하나 이상의 알파-올레핀을 12 중량%, 바람직하게는 0.5 내지 6 중량%, 예를 들어 약 1 중량% 에 도달할 수 있는 다양한 양으로 포함한다.
상기 반응에 적용되는 알파 모노-올레핀 단량체는, 분자 당 8 개 이하의 탄소 원자를 갖고 4-위치보다 이중 결합에 더 근접한 분지를 갖지 않는 하나 이상의 1-올레핀이다. 전형적인 예는 에틸렌, 프로필렌, 부텐-1, 펜텐-1, 헥센-1 및 옥텐-1, 및 에틸렌과 부텐-1 또는 에틸렌과 헥센-1 과 같은 혼합물을 포함한다. 부텐-1, 펜텐-1 및 헥센-1 은 에틸렌 공중합에 특히 바람직한 공단량체이다.
본 발명의 한 구현예에 있어서, 중합체는 밀도가 940 ㎏/㎥ 초과이고 HLMI 가 1 내지 100 g/10 분이고 고분자량의 제 1 폴리에틸렌 분획 35 내지 60 중량% 및 저분자량의 제 2 폴리에틸렌 분획 40 내지 65 중량% 를 포함하는 폴리에틸렌 수지, 및 폴리에틸렌 수지로서, 상기 제 1 폴리에틸렌 분획은 밀도가 935 ㎏/㎥ 이하이고 HLMI 가 1 g/10 분 미만인 선형 저밀도 폴리에틸렌을 포함하고, 상기 제 2 폴리에틸렌 분획은 밀도가 960 ㎏/㎥ 이상, 바람직하게는 965 ㎏/㎥ 이상이고 MI2 가 100 g/10 분 초과인 고밀도 폴리에틸렌을 포함한다.
각각의 반응기에서 현탁액을 위한 전형적인 희석제는 분자 당 2 내지 12 개, 바람직하게는 3 내지 8 개의 탄소 원자를 갖는 탄화수소, 예를 들어 프로판, n-부탄, n-헥산 및 n-헵탄과 같은 선형 알칸, 또는 이소부탄, 이소펜탄, 이소옥탄 및 2,2-디메틸프로판과 같은 분지형 알칸, 또는 시클로펜탄 및 시클로헥산과 같은 시클로알칸, 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 에틸렌 중합의 경우, 희석제는 형성되는 중합체의 50% 이상 (바람직하게는 70 % 이상) 이 불용성인 온도에서, 촉매, 조촉매 및 생성되는 중합체 (예컨대, 액체 지방족, 지환족 및 방향족 탄화수소) 에 대해 일반적으로 불활성이다. 이소부탄이 희석제로서 특히 바람직하다.
조작 조건은 또한, 단량체가 소위 벌크 중합 방법에서의 경우와 같이 희석제로서 작용하는 조건일 수 있다. 부피% 로 나타낸 슬러리 농도 한계는 희석제의 분자량, 및 희석제가 불활성 또는 활성인가, 액체 또는 초임계인가와는 독립적으로 적용될 수 있음이 밝혀졌다. 프로필렌 단량체는 특히, 프로필렌 중합을 위한 희석제로서 바람직하다.
분자량 조절 방법은 당업계에 공지되어 있다. 지글러-나타, 메탈로센 및 3 자리 (tridentate) 후 전이 금속 유형 촉매를 사용하는 경우, 바람직하게는 수소가 사용되고, 수소압이 더 높을수록 평균 분자량이 더 낮아진다. 크롬 유형의 촉매를 사용하는 경우, 분자량을 조절하기 위해 중합 온도가 바람직하게 사용된다.
상업적 설비에서, 희석제가 오염에 노출되지 않아서 정제가 있더라도 최소의 정제로, 희석제를 중합 영역에 재순환시킬 수 있는 방식으로, 입자형 중합체를 희석제에서 분리한다. 본 발명의 방법에 의해 제조된 입자형 중합체를 희석제로부터 분리하는 것은 전형적으로 당업계에 공지된 임의의 방법에 의해 수행될 수 있으며, 예를 들어 (i) 개봉부를 가로지르는 슬러리 유동이, 중합체 입자가 희석제로부터 어느 정도 침강할 수 있는 영역을 제공하는 불연속 수직 침강 레그 (settling legs) 를 사용하는 것 또는 (ii) 단일 또는 다중 배출 포트 (port) (이의 위치는 루프 반응기 중 임의의 위치일 수 있으나, 바람직하게는 루프의 수평면의 하류 말단부에 인접해 있음) 를 통한 연속 생성물 제거가 포함될 수 있다. 슬러리 내 고체 농도가 높은 직경이 큰 반응기의 조작은 중합 루프로부터 배출되는 주요 희석제의 양을 최소화시킨다. 제거된 중합체 슬러리에 대한 농축 장치, 바람직하게는 히드로사이클론의 사용 (단독으로, 또는 다중 히드로사이클론의 경우 동시에 또는 연속해서) 은, 상당한 압력 감소 및 회수된 희석제의 증발을 피하게 되므로 에너지 효율적인 방식으로 희석제의 회수를 추가로 향상시킨다. 예를 들어, 신규또는 재생 희석제의 첨가를 통한 쉽게 축합가능한 성분의 농도 증가는, 히드로사이클론의 상류가 최종 반응기의 작업창 (operating window) 을 향상시키고, 중압 플래쉬 탱크로 감압되는 단량체의 농도를 감소시키는 추가의 수단이다.
다중 반응기 시스템의 최종 반응기가 루프 반응기인 경우, 제거된, 바람직하게는 농축된 중합체 슬러리는 감압되고, 임의로 가열되어 1 차 플래쉬 용기 내로 도입된다. 상기 흐름은 바람직하게는 감압화 후에 가열된다. 본 발명의 결과, 1 차 플래쉬 용기에서 회수된 희석제 및 임의의 단량체 증기는 재압축 없이 축합될 수 있다. 그런 다음, 이들은 전형적으로 중합 공정으로 재생된다. 전형적으로, 1 차 플래쉬 용기 내의 압력은 0.5 내지 2.5 MPa g, 바람직하게는 0.5 내지 1.5 MPa g 이다. 1 차 플래쉬 용기로부터 회수되는 고체는 통상 2 차 플래쉬 용기를 통과하여, 잔여 휘발물이 제거된다.
본 발명에 따른 방법은 모든 올레핀 중합 촉매계, 특히 지글러-유형 촉매, 특히 티타늄, 지르코늄 또는 바나듐으로부터 유도된 것들, 및 열 활성화된 실리카 또는 무기 지지된 산화크롬 촉매로부터 유도된 것들, 및 메탈로센-유형 촉매 (상기 메탈로센은 전이 금속, 특히 티타늄 또는 지르코늄의 시클로펜타디에닐 유도체임) 로부터 선택되는 것들과 관련 있다.
지글러-유형 촉매의 비-제한적인 예는 마그네슘 화합물을 주기율표의 IIIB, IVB, VB 또는 VIB 족으로부터 선택되는 전이 금속 및 할로겐화 화합물과 혼합하여 수득되는, 상기 전이 금속, 마그네슘, 및 할로겐을 포함하는 화합물이다. 할로겐은 임의로 마그네슘 화합물 또는 전이 금속 화합물의 필수적인 부분을 형성할 수 있다.
메탈로센-유형 촉매는 알루목산, 또는 예를 들어, EP 500944A 호 (Mitsui Toatsu Chemicals) 에 기재된 것과 같은 이온화제에 의해 활성화되는 메탈로센일 수 있다.
지글러-유형 촉매가 가장 바람직하다. 이 중, 특정의 예에는 IIIB, IVB, VB 및 VIB 족으로부터 선택되는 하나 이상의 전이 금속, 마그네슘, 및 하나 이상의 할로겐이 포함된다. 하기를 포함하는 것으로부터 양호한 결과가 수득되고 :
10 내지 30 중량%, 바람직하게는 15 내지 20 중량% 의 전이 금속,
20 내지 60 중량%, 바람직하게는 30 내지 50 중량% 의 할로겐,
0.5 내지 20 중량%, 통상 1 내지 10 중량% 의 마그네슘,
0.1 내지 10 중량%, 일반적으로 0.5 내지 5 중량% 의 알루미늄,
나머지는 일반적으로 제조에 사용되는 생성물로부터 발생되는 원소, 예컨대 탄소, 수소 및 산소로 이루어진다. 전이 금속 및 할로겐은 바람직하게는 티타늄 및 염소이다. 가장 바람직한 촉매는 하기 조성을 갖는다 :
전이 금속: 8 내지 20 중량%
마그네슘 함량: 3 내지 15 중량%
염소 함량: 40 내지 70 중량%
알루미늄 함량: 5 중량% 미만
잔여 유기물 함량: 40 중량% 미만.
중합, 특히 지글러 촉매 중합은 전형적으로는 조촉매의 존재하에서 실시된다. 당업계에 공지된 임의의 조촉매, 특히 하나 이상의 알루미늄-탄소 화학 결합을 포함하는 화합물, 예컨대 임의 할로겐화된 유기알루미늄 화합물 (이는 산소 또는 주기율표의 I 족 원소, 및 알루미녹산을 포함할 수 있음) 을 사용하는 것이 가능하다. 특정 예는 트리알킬알루미늄, 예컨대 트리에틸알루미늄, 트리알케닐알루미늄, 예컨대 트리이소프로페닐알루미늄, 알루미늄 모노- 및 디알콕시드, 예컨대 디에틸알루미늄 에톡시드, 모노- 및 디할로겐화 알킬알루미늄, 예컨대 디에틸알루미늄 클로라이드, 알킬알루미늄 모노- 및 디하이드리드, 예컨대 디부틸알루미늄 하이드리드 및 리튬을 포함하는 유기알루미늄 화합물, 예컨대 LiAl(C2H5)4 의 유기알루미늄 화합물일 수 있다. 유기알루미늄 화합물, 특히 할로겐화되지 않은 유기알루미늄 화합물이 매우 적합하다. 트리에틸알루미늄 및 트리이소부틸알루미늄이 특히 유리하다.
본 발명의 한 특정 구현예에서, 본 방법에 적용되는 촉매는 지글러-나타 촉매이고, LMW 대 HMW 중합체의 중량비는 40:60 내지 60:40 이고, 공간 시간 수율 (반응기의 단위 부피 당 kg/h 로 나타낸 중합체의 생성으로서 정의됨) 은 150 이상, 바람직하게는 200 이상, 가장 바람직하게는 250 이상이다.
크롬-기재 촉매는 티타니아-함유 지지체, 예를 들어 합성 실리카 및 티타니아 지지체를 갖는 지지된 산화크롬 촉매를 포함하는 것이 바람직하다. 특히 바람직한 크롬-기재 촉매는, 크롬-함유 촉매의 중량을 기준으로 0.5 내지 5 중량% 의 크롬, 바람직하게는 약 1 중량% 의 크롬, 예컨대 0.9 중량% 의 크롬을 포함할 수 있다. 지지체는 크롬-함유 촉매의 중량을 기준으로 2 중량% 이상의 티타늄, 바람직하게는 약 2 내지 3 중량% 의 티타늄, 더욱 바람직하게는 약 2.3 중량% 의 티타늄을 포함한다. 크롬-기재 촉매는 200 내지 700 ㎡/g, 바람직하게는 400 내지 550 ㎡/g 의 비표면적 및 2 cc/g 초과, 바람직하게는 2 내지 3 cc/g 의 공극 부피 (volume porosity) 를 가질 수 있다. 크롬-기재 촉매는 알루미늄 또는 붕소의 유기금속 화합물과 같은 활성화제와 함께 사용될 수 있다. 알킬쇄의 탄소수가 20 이하인 트리알킬보론과 같은 유기붕소 화합물이 바람직하다. 트리에틸보론이 특히 바람직하다.
적용되는 촉매가 메탈로센 촉매인 경우, 바람직하게는 비스-테트라히드로인데닐 (THI) 화합물을 포함한다. 바람직하게는 촉매계는 (a) 화학식 (IndH4)2R"MQ2 (식 중, 각각의 IndH4 는 동일 또는 상이하며, 테트라히드로인데닐 또는 치환 테트라히드로인데닐이고, R" 는 C1-C4 알킬렌 라디칼, 디알킬 게르마늄 또는 규소 또는 실록산, 또는 알킬 포스핀 또는 아민 라디칼을 포함하는 가교이고, 상기 가교는 치환 또는 비치환되고, M 은 IV 족 금속 또는 바나듐이고, 각각의 Q 는 탄소수 1 내지 20 의 히드로카르빌 또는 할로겐임) 의 비스-테트라히드로인데닐 화합물을 포함하는 메탈로센 촉매 성분; 및 (b) 촉매 성분을 활성화시키는 조촉매를 포함한다. 각각의 비스-테트라히드로인데닐 화합물은 시클로펜타디에닐 고리, 시클로헥세닐 고리 및 에틸렌 가교 내의 하나 이상의 위치에서 서로 동일 또는 상이한 방식으로 치환될 수 있다. 각각의 치환기는 화학식 XRv (식 중, X 는 IVB 족, 산소 및 질소로부터 선택되고, 각각의 R 은 동일 또는 상이하고, 수소 또는 탄소수 1 내지 20 의 히드로카르빌로부터 선택되고, v+1 은 X 의 원자가임) 의 것으로부터 독립적으로 선택될 수 있다. X 는 바람직하게는 C 이다. 시클로펜타디에닐 고리가 치환되는 경우, 이의 치환기는 금속 M 에 대한 올레핀 단량체의 배위 결합에 영향을 줄 정도로 부피가 크지 않아야만 한다. 시클로펜타디에닐 고리에 대한 치환기는 바람직하게는 수소 또는 CH3 로서 R 을 갖는다. 더욱 바람직하게는, 하나 이상의, 가장 바람직하게는 시클로펜타디에닐 고리는 둘 다 비치환된다. 특히 바람직한 구현예에서, 인데닐은 둘 다 비치환된다. R" 는 바람직하게는 치환 또는 비치환되는 에틸렌 가교이다. 금속 M 은 바람직하게는 지르코늄, 하프늄 또는 티타늄, 가장 바람직하게는 지르코늄이다. 각각의 Q 는 동일 또는 상이하고, 탄소수 1 내지 20 의 히드로카르빌 또는 히드로카르복시 라디칼, 또는 할로겐일 수 있다. 적합한 히드로카르빌에는 아릴, 알킬, 알케닐, 알킬아릴 또는 아릴 알킬이 포함된다. 각각의 Q 는 바람직하게는 할로겐이다. 에틸렌 비스(4,5,6,7-테트라히드로-1-인데닐) 지르코늄 디클로라이드는 특히 바람직한 비스 테트라히드로인데닐 화합물이다.
실리카 지지된 크롬 촉매는 전형적으로 상승된 활성화 온도에서 공기 중에서 초기 활성화 단계를 받는다. 활성화 온도는 바람직하게는 500 내지 850℃, 더욱 바람직하게는 600 내지 750℃ 의 범위이다.
본 발명의 방법에서, 연속한 제 1 반응기에는 희석제 및 단량체 외에도 촉매 및 조촉매를 공급하고, 각각의 후속한 반응기에는 적어도 단량체, 특히 에틸렌, 및 연속한 반응기 중 선행 반응기로부터 생성된 슬러리를 공급하며, 상기 혼합물은 촉매, 조촉매, 및 연속한 반응기 중 선행 반응기로부터 생성된 중합체의 혼합물을 포함한다. 임의로 제 2 반응기 및/또는, 적합한 경우, 이후의 반응기 중 하나 이상에 새로운 촉매 및/또는 조촉매를 공급하는 것이 가능하다. 그러나, 제 1 반응기에는 오로지 촉매 및 조촉매만을 도입하는 것이 바람직하다.

Claims (15)

  1. 연속해서 연결된 2 개 이상의 반응기에서 다봉 (multimodal) 폴리에틸렌을 제조하는 방법으로서, 여기서, 20 ~ 80 중량% 의 고분자량 (HMW) 중합체는 제 1 반응기 내 현탁액에서 생성되고, 20 ~ 80 중량% 의 저분자량 (LMW) 중합체는 제 2 반응기 내 현탁액에서 생성되며, 여기서, LMW 반응기 내 평균 활성 대 HMW 반응기 내 평균 활성의 비는 0.25 내지 1.5 이고, 각각의 반응기에서의 평균 활성은 반응기에서 생성되는 폴리에틸렌의 속도 (kgPE/hr)/[반응기 내 에틸렌 농도 (몰%) x 반응기 내 체류 시간 (시(hr)) x 반응기로 들어가는 촉매의 공급 속도 (g/hr)] 로서 정의되고, 상기 체류 시간은 반응기 내 중합체의 질량 (kg)/반응기에서 나오는 중합체의 배출 속도 (kg/hr) 로서 정의되고, 여기서, 제 2 반응기의 부피는 제 1 반응기의 부피보다 10% 이상 더 크고, 제 1 반응기의 길이 대 직경 비 L/D(1) 은 제 2 반응기의 길이 대 직경 비 L/D(2) 보다 더 큰 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 제 2 LMW 반응기 내 고체 농도는 중합체의 질량을 슬러리의 총 질량으로 나눈 값으로서 정의되며, 35 중량% 이상이고/거나, 또는 제 1 반응기 내 고체 농도 대 제 2 반응기 내 고체 농도의 비는 1.0 미만에서 유지되는 방법.
  3. 연속해서 연결된 2 개 이상의 반응기에서 다봉 폴리에틸렌을 제조하는 방법으로서, 여기서, 20 ~ 80 중량% 의 고분자량 (HMW) 중합체는 제 1 반응기 내 현탁액에서 생성되고, 20 ~ 80 중량% 의 저분자량 (LMW) 중합체는 제 2 반응기 내 현탁액에서 생성되며, 중합체의 질량을 슬러리의 총 질량으로 나눈 값으로서 정의되는 제 2 LMW 반응기 내 고체 농도는 35 중량% 이상이고/거나, 또는 제 1 반응기 내 고체 농도 대 제 2 반응기 내 고체 농도의 비는 1.0 미만에서 유지되고, 제 2 반응기의 부피는 제 1 반응기의 부피보다 10% 이상 더 크고, 제 1 반응기의 길이 대 직경 비 L/D(1) 은 제 2 반응기의 길이 대 직경 비 L/D(2) 보다 더 큰 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, LMW 반응기 내 평균 활성 대 HMW 반응기 내 평균 활성의 비는 0.25 내지 1.5 이고, 각각의 반응기에서의 평균 활성은 반응기에서 생성되는 폴리에틸렌의 속도 (kgPE/hr)/[반응기 내 에틸렌 농도 (몰%) x 반응기 내 체류 시간 (시(hr)) x 반응기로 들어가는 촉매의 공급 속도 (g/hr)] 로서 정의되고, 상기 체류 시간은 반응기 내 중합체의 질량 (kg)/반응기에서 나오는 중합체의 배출 속도 (kg/hr) 로서 정의되는 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 제 1 HMW 반응기 내 고체 농도는 20 중량% 내지 50 중량% 인 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, L/D(1) 대 L/D(2) 의 비는 1.5 초과인 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 제 1 HMW 반응기의 길이 대 직경 비 (L/D) 는 500 초과인 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 제 2 LMW 반응기의 길이 대 직경 비 (L/D) 는 200 초과인 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 조합된 모든 반응기에서의 평균 공간 시간 수율 (반응기의 단위 부피 당 중합체의 생성 kg/h 로서 정의됨) 은 100 kg/m3/h 초과인 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 본 방법에 적용되는 촉매는 지글러-나타 촉매이고, LMW 대 HMW 중합체의 중량비는 40:60 내지 60:40 이고, 공간 시간 수율 (반응기의 단위 부피 당 중합체의 생성 kg/h 으로서 정의됨) 은 150 kg/m3/h 이상인 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 제 2 반응기 내 액체 상에서의 에틸렌 농도 (몰%) 대 제 1 반응기 내 액체 상에서의 에틸렌 농도 (몰%) 의 비는 5 이하인 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 제 2 반응기 내 에틸렌의 농도는 8 몰% 미만인 방법.
  13. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 제 1 반응기의 온도는 60 내지 80℃ 로 유지되는 방법.
  14. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 다봉 폴리에틸렌을 함유하는 슬러리는 2 개의 반응기 중 제 2 반응기에서 플래쉬 탱크로 수송되고, 이 플래쉬 탱크는 슬러리의 액체 성분 중 50 몰% 이상이 증기로서 플래쉬 탱크에서 제거되는 압력 및 온도에서 조작되는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 제 2 반응기 내 분자량이 50 미만인 성분의 농도가 또한, 식 : C경질 < 7 + 0.07(40 - Tc) + 4.4(Pc - 0.8) - 7(CH2/CEt) (여기서, C경질, CH2 및 CEt 는 각각 분자량이 50 미만인 성분, 수소 및 에틸렌의 제 2 반응기 내에서의 농도이고, Tc 는 상기 증기의 축합 온도 (℃) 이고, Pc 는 플래쉬 탱크에서 제거되는 증기가 축합되는 위치에서의 압력 (MPa g) 임) 를 충족시키는 방법.
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