KR820002026B1 - Exothermic polymerization in a vertical fluid bed reactor system containing cooling means therein - Google Patents

Exothermic polymerization in a vertical fluid bed reactor system containing cooling means therein Download PDF

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KR820002026B1
KR820002026B1 KR7901895A KR790001895A KR820002026B1 KR 820002026 B1 KR820002026 B1 KR 820002026B1 KR 7901895 A KR7901895 A KR 7901895A KR 790001895 A KR790001895 A KR 790001895A KR 820002026 B1 KR820002026 B1 KR 820002026B1
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레이 브라운 게리
프랭클린 워너 레이비드
변 재황
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에드워드 지 · 그리어
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    • C08F2/00Processes of polymerisation
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Abstract

Olefin polymers are manufd. in vertical fluidized bed reactors of uniform diam. and variable bed height contg. an indirect cooler. The reactor is operated without a velocity redn. zone or a cyclone to sep. fine particles from the gas. Thus, ethylene was copolymd. with 1-butene or propylene in a 26.5ft tall fluidized-bed reactor with inner diam. 13.5 in. contg. an internal cooler consisting of 4 vertical loops 4ft long of 1 in. diam. stainless steel tubing through which tempered water was passed. The catalyst used was a high activity Cr- and(or) Ti-contg. catalyst.

Description

냉각수단을 갖는 수직유동상 반응기 시스템 내에서의 발열중합반응중에 고체입상중합제를 연속저압기상법으로 제조하는 방법Process for producing solid particulate polymer during continuous exothermic polymerization in a vertical fluidized bed reactor system with cooling means

첨부된 도면은 내부냉각기를 갖는 수직 유동상(10 : 반응기,12 : 반응대역,14 : 수송분리대역,16 : 가스분석 장치,20 : 분배판,40 : 분리대역,50 : 냉각용튜브)반응기 시스템을 나타낸 도.The accompanying drawings show a vertical fluidized bed having an internal cooler (10: reactor, 12: reaction zone, 14: transport separation zone, 16: gas analyzer, 20: distribution plate, 40: separation zone, 50: cooling tube) Figure showing the system.

본 발명은 수직의 균등직경 유동상 반응기 계(系)에 있어서 발열중합반응중에 고체입상중합체를 연속저압기상법으로 제조하는 것에 관한 것으로써, 적어도 1종의 중합성 단량체를 함유하는 가스 상류와 중합촉매를 중합체 입자의 유동상으로 공급하고 반응의 발열을 이 반응기내의 간접 냉각수단에 의해 제거하고, 건조 입상 중합체를 취출하는 것으로부터 되는 고체 입상 중합체의 연속저압기상 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the preparation of a solid particulate polymer by a continuous low pressure gas phase method during an exothermic polymerization reaction in a vertical, uniform diameter fluidized bed reactor system, comprising a gas upstream and a polymerization catalyst containing at least one polymerizable monomer. The method relates to a process for producing a continuous low pressure gas phase of a solid particulate polymer, which comprises supplying to a fluidized bed of polymer particles, removing exotherm of the reaction by indirect cooling means in the reactor, and taking out the dry particulate polymer.

미합중국 특허 제4,011,382호 및 제4,003,712호에서는 고 활성의 촉매 존재하에 올레핀 중합체를 제조하는 기상유동상 방법을 기술하였다. 특히 미합중국 특허 제4,011,382호에는 크롬이나 티타늄( 및 임의로는 불소)을 선택적으로 함유하는 촉매를 특유의 작동 조건하의 유동상 공정을 사용함으로써 1000psi이하의 압력하, 무용매 기체상 방법에 의해 저밀도의 폴리에틸렌이 상업적으로 제조될 수 있음을 기술하고 있다.US Pat. Nos. 4,011,382 and 4,003,712 describe gas phase fluidized bed processes for preparing olefin polymers in the presence of highly active catalysts. In particular, US Pat. No. 4,011,382 uses a fluidized bed process under specific operating conditions with a catalyst that optionally contains chromium or titanium (and optionally fluorine) to provide a low density polyethylene by solvent-free gas phase process under pressures up to 1000 psi. It is described that this can be produced commercially.

상기 특허에 기술된 유동상 반응기는 바람직하기로는 하단은 원통형 수직부분으로 되어 있고 상단은 하단보다 큰 수평의 부위로서 감속대(帶)로 되어 있다.The fluidized bed reactor described in this patent preferably has a cylindrical vertical portion at the bottom and a reduction zone as a horizontal portion larger than the bottom.

유동화 방법중 유동상(床)내에서 반응하지 않는 기류(gas stream)은 재순환류(Stream)를 구성하는데 이것은 상의 위에 위치한 감속대를 통과시킴으로서 중합대로부터 제거한다. 감속대는 재순환류의 속도를 감소시키며 입자가 다시 상으로 떨어지도록 한다. 재순환류로부터 입자를 제거할 때는 사이클론을 보조로 사용한다. 감속대 및 사이클론은 미세한 입자가 재순환장치로 들어가는 기체에 합류되어 축적됨으로써 열교환기를 막히게 하는 것을 방지하기 위해 사용한다. 유동상 반응기내의 상단 감속대(수평부위)와 하단의 상은 경사진 벽을 가진 운반부위로 연결되어 있다. 이러한 유동상 반응기를 사용할 때는 기체에 합류되어 하단의 중합대에 유입된 후 감속대에서 재순환류와 분리된 미세한 입자들을 운반부위의 경사진 벽에 떨어 뜨린다. 이 미세한 입자들은 잠시 동안 축적된다. 이 미세한 입자들은 활성촉매를 함유하므로 재순환되는 류내의 단량체와 반응하여 고체 박편(Sheet)을 형성한 후 재순환 되는 기체의 흐름을 차단하게 될 때까지 자라거나 운반부위의 경사진 벽으로 미끄러져 떨어져서 중합대로 들어가게 된다.Gas streams that do not react in the fluidized bed in the fluidization process constitute a recycle stream, which is removed from the polymerization zone by passing through a deceleration zone located above the bed. The slowdown reduces the rate of recirculation and causes particles to fall back into the bed. Cyclone is used to assist in the removal of particles from the recycle stream. Reducers and cyclones are used to prevent fine particles from joining and accumulating in the gas entering the recirculator, thereby clogging the heat exchanger. The upper deceleration (horizontal section) and the lower phase in the fluidized bed reactor are connected to the conveying section with an inclined wall. When using such a fluidized bed reactor, the gas is introduced into the polymerization zone at the bottom, and fine particles separated from the recycle stream in the deceleration zone are dropped on the inclined wall of the transport site. These fine particles accumulate for a while. Since these fine particles contain an active catalyst, they react with the monomers in the stream to be recycled to form a solid sheet and then grow until they block the flow of the recycled gas or slide down to the sloping wall of the transport site to polymerize. You will enter.

중합대에서는 이 박편은 중합대내의 상의 일부에서 박편위의 기체흐름을 차단하므로 유동화를 감소시키고, 가스를 사용하여 중합체 입자로부터 열을 잘 제거할 수 없으므로 입자가 유동화 지역에 융착된다. 따라서 반응을 중지시키거나 이 박편을 제거하지 않으면 중합대를 전부 하단할 수 있는 중합체의 대편(大片)이 생기게 된다. 운반부위의 경사진 벽에 이러한 박편이 형성되는 것을 최소로 하기 위해서는 운반부위의 바닥 또는 그 바로 밑의 유동상의 상부 표면을 반응기와 함께 작동시킬 필요가 있다.In the polymerization zone, the flakes block the flow of gas on the flakes in some of the phases in the polymerization zone, reducing fluidization, and because the gas cannot be used to remove heat well from the polymer particles, the particles fuse to the fluidization zone. Therefore, if the reaction is not stopped or the flakes are not removed, a large piece of polymer is formed which can lower the entire polymerization zone. In order to minimize the formation of such flakes on the inclined walls of the transport site, it is necessary to operate the bottom surface of the transport site or the upper surface of the fluidized bed immediately below with the reactor.

이렇게 작동시키면 유동상의 표면에서 기포의 파열이 일어나 반응성의 미세한 입자가 경사진 벽으로부터 제거되어 유동상으로 돌아가게 되므로 유동상으로부터 더 큰 입자가 운반부위의 경사진 벽으로 떨어지게 된다. 이 작동은 일정한 유동상에서 행해야 하며 운반 또는 시동의 촉진의 감소를 방지한다.This operation causes bubbles to burst on the surface of the fluidized bed, which removes reactive fine particles from the inclined wall and returns to the fluidized bed, causing larger particles to fall from the fluidized bed to the inclined wall of the carrier. This operation must be done in a constant fluidized bed and prevents a reduction in the speed of transportation or start-up.

미합중국 특허 제3,298,792호에는 유동상내의 경사진 벽상에 박편의 형성을 최소화하는 것을 기술하고 있는데 즉, 수직으로 위치한 스크래퍼가 벽에 부착된 입자를 제거하기 위한 운전측에 의해 작동되는 것을 말한다.U.S. Patent No. 3,298,792 describes minimizing the formation of flakes on sloped walls in a fluidized bed, ie a vertically positioned scraper is operated by the operating side to remove particles attached to the wall.

이 기법은 실시예에 따른 작은 유동상 반응기내에서는 잘 수행되지만 실제로 상업적 규모의 큰 반응기내에서는 불가능하지는 않더라도 매우 어렵다. 상기 특허의 유동상은 반응기 바닥의 직경이 상단의 직경보다 작은 원뿔형이다. 따라서 이 반응기는 유동상 부위와 중합대 및 중합때위의 감속부위에 모든 경사진 벽을 갖게 된다. 수직으로 위치한 스크래퍼는 중합대 및 감속대의 벽에 부착된 입자를 제거한다. 수직 유동상을 진탕시키는 방법 및 / 또는 반응기의 벽에 부착된 입자를 제거시키는 방법은 예를 들면 미합중국 특허 제3,300,457호 및 4,012,573호에 기술되어 있다.This technique works well in small fluidized bed reactors according to the examples but is very difficult if not impossible in practice in large reactors on a commercial scale. The fluidized bed of this patent is conical in which the diameter of the reactor bottom is smaller than the diameter of the top. The reactor thus has all sloped walls at the fluidized bed site and at the deceleration site for the polymerization zone and the polymerization site. The vertically located scraper removes particles adhering to the walls of the polymerization zone and the reducer. Methods of shaking the vertical fluidized bed and / or removing particles adhering to the walls of the reactor are described, for example, in US Pat. Nos. 3,300,457 and 4,012,573.

유동상 중합 반응기를 감속대 없이 작동시킬 수 있으며 기체로부터 미세한 입자를 분리하기 위해 사이클론을 사용하면 여러가지 면에서 유리하다는 것이 밝혀졌다. 가장 큰 장점으로는 운반대의 경사진 벽위에 형성되는 박편이 제거된다는 것이다. 이렇게 하면 박편을 제거하기 위해 반응기를 정지시키는 빈도가 감소된다는 것이다. 두 번째의 장점은 중합대내의 상(床)의 깊이를 크게 변화시킬 수 있으므로 반응기의 출구의 범위를 크게 증가시킬 수 있는 것이다. 상의 깊이의 변화가 가능하면 생성물을 다른 신규의 생성물로 제조할때 오염도를 최소한으로 할 수 있다. 이것은 생성물을 변화시키기전에 상의 높이를 최소로 하고 이 생성물이 새로운 생성물로 될때까지 이 위치를 유지시킨다. 사용된 상의 단위용량당의 생성속도는(Lb/ft3) 일반적으로 축소된 상의 위치에서 생성물이 변화될 때 증가되는데, 그 이유는 시스템의 열 제거용량 및 생성물 배출용량은 정상의 상용적으로 맞추어져 있기 때문이다. 따라서 변화시간 및 변화되는 동안 제조된 수지의 용적은 감소되게 된다.It has been found that the fluidized bed polymerization reactor can be operated without a decelerator and that the use of a cyclone to separate fine particles from the gas is advantageous in many ways. The biggest advantage is that the flakes that form on the inclined walls of the carriage are removed. This reduces the frequency of stopping the reactor to remove the flakes. The second advantage is that the depth of the bed in the polymerization zone can be greatly changed, which can greatly increase the range of the outlet of the reactor. Changes in bed depth allow for minimal contamination when the product is prepared from other novel products. This minimizes the height of the phase before changing the product and maintains this position until the product becomes a new product. The production rate per unit dose of the phase used (Lb / ft 3 ) is generally increased when the product changes at the reduced phase position, because the system's heat removal capacity and product discharge capacity are normally adjusted to normal Because there is. Therefore, the change time and the volume of the resin produced during the change are reduced.

직경이 균일한 반응기의 또다른 장점은 처음에 충진되는 분말물질을 박편의 형성 없이 연속적으로 시동시키기 위해서 크기가 작은 것을 필요로 한다는 것이다. 거대한 수평부위의 감속대가 없는 유동상의 조립비용은 실제상 감소되는데 그 이유는 직경이 큰 부위 및 운반부위의 경사진 면이 필요하지 않기 때문이다.Another advantage of a uniform diameter reactor is that it requires a small size to start continuously the powder material initially charged without flake formation. The cost of assembling the fluidized bed without the huge horizontal speed reducer is practically reduced because the large diameter and the inclined surfaces of the transport are not required.

감속대, 사이클론 또는 여과기 없이 작동시키면 합류되는 입자가 100내지 1000배 증가하게 된다. 재순환류내에 입자의 농도가 증가하게 되면 재순환 파이프 및 상밑의 분배기판에 미세입자가 쌓이므로 반응기를 작동시키지 못하게 될 것이며 더욱이 이 입자는 압축기를 마모시키거나 압축기의 움직이는 부위에 축적됨으로써 압축기를 작동되지 못하게 할 것으로 예상되었다. 그러나 예상외로 재순환 파이프의 모든 부위에서의 속도를 높이 유지시키고 재순환 장치를 저속 또는 정지부위가 최소한이 되도록 설계하면 재순환 파이프 및 분배기판에 입자가 축적되는 것은 문제가 되지 않음을 발견하였다. 또한 압축기의 움직이는 부분에 입자의 축적은 작동 및 효과에 영향을 주지 않은 정도로 극소화되므로 압축기도 마모되지 않음이 발견되었다. 그러나 열교환기 위에 미세한 입자가 급격히 축적되었다.Operating without a speed reducer, cyclone or filter results in a 100 to 1000-fold increase in confluent particles. Increasing the concentration of particles in the recirculation stream will cause microparticles to accumulate in the recirculation pipe and the upper and lower distribution boards, preventing the reactor from operating. Moreover, these particles may wear the compressor or accumulate in the moving parts of the compressor, preventing the compressor from operating. It was expected to prevent. Unexpectedly, however, it was found that the accumulation of particles in the recirculation pipe and the distribution board would not be a problem if the speed at all parts of the recirculation pipe is kept high and the recirculation device is designed to have a low speed or a minimum stop. It has also been found that the accumulation of particles in the moving parts of the compressor is minimized to a degree that does not affect operation and effectiveness, so that the compressor is not worn. However, fine particles accumulated rapidly on the heat exchanger.

열교환기 위에 입자가 축적되는 것은 유동상 자체내에 소위 냉각기라 불리우는 냉각장치를 설치함으로써 방지할 수 있으나 기체는 외부 냉각기의 열전달매체로서 사용되므로 뜨거운 유동상으로부터 다량의 고체가 재순환 기체 합류되는 것을 막기 위하여 충분히 낮은 온도를 유지하도록 하기 위한 기체의 속도에 의한 반응속도가 제한된다. 내부 냉각기는 반응열을 고체입자로부터 직접 제거하며 기체의 속도는 적은 에너지를 사용해도 될만큼 매우 느리다. 더욱이 열의 제거가 기체의 유속과 무관하므로 반응기의 압력도 중합동력학에 의한 한계점까지 감소시킬 수 있다. 냉각튜브를 본 발명의 유동상에 수직으로 장치하면 커다란 기포가 뭉쳐지는 것을 방지하므로 유동화의 질을 향상시키게 된다. 기포가 유동상내에서 뭉치면 상을 위로 올리는 경향이 있으므로 기체를 상의 가장자리로부터 중앙으로 끌어들여 벽극처의 혼합능력을 감소시키므로 상이 불균일화된다. 배플(baffle)로서 작용하는 수직튜브는 기포가 상의 중앙으로 이동되는 것을 방지하므로 벽 근처에서의 혼합능력을 증가시킨다.The accumulation of particles on the heat exchanger can be prevented by installing a so-called cooler in the fluidized bed itself, but since the gas is used as the heat transfer medium of the external cooler, to prevent large quantities of solids from entering the recycled gas from the hot fluidized bed. The reaction rate is limited by the velocity of the gas to maintain a sufficiently low temperature. The internal cooler removes the heat of reaction directly from the solid particles and the gas velocity is very slow enough to use less energy. Furthermore, since the removal of heat is independent of the flow rate of the gas, the pressure in the reactor can also be reduced to the limit by the polymerization kinetics. Mounting the cooling tube vertically on the fluidized bed of the present invention prevents large bubbles from agglomerating and thus improves the quality of fluidization. Bubbles tend to elevate in the fluidized bed if they agglomerate, so the gas is drawn from the edge of the bed to the center, reducing the mixing ability of the wall poles, resulting in a non-uniform phase. The vertical tube acting as a baffle prevents bubbles from moving to the center of the phase, increasing the mixing capacity near the wall.

기체상 유동상에 외부 냉각장치를 사용하면 상의 바닥에 유입되는 기체가 상 자체보다 차가워진다. 이러한 촉매에 의해 제조되는 중합체의 물리적 성질은 온도에 민감하므로 상의 바닥이 차가우면 물리적 성질이 다른 종합체가 생성된다. 이 입자들이 상중의 나머지 부분과 혼합되면 중합체의 분자량 분포가 넓어지게 된다. 내부 냉각장치를 사용하면 열이 중합체 자체로부터 제거되므로 유입되는 유동화 기체의 온도가 유동상 전반에 걸쳐 동일하게 된다.The use of an external cooler in the gas phase flow makes the gas entering the bottom of the bed cooler than the bed itself. Since the physical properties of the polymers produced by these catalysts are temperature sensitive, a cold bottom of the phase results in a synthesis of different physical properties. When these particles are mixed with the rest of the phase, the molecular weight distribution of the polymer is widened. The use of an internal cooler removes heat from the polymer itself, so that the temperature of the incoming fluidizing gas is the same throughout the fluidized bed.

회부 냉각장치를 사용했을 때의 또 하나의 문제점은 중합화 공정중에 저분자량의 소중합체가 형성되며, 이들은 반응기의 온도에서 휘발성이므로 외부 냉각기의 차가운 표면에 응축되어 열전달기에 미세한 입자가 부착되므로 플러그화 속도를 증가시키게 되는 것이다 더욱이 비교적 비점이 높은 공단량체를 사용하여 올레핀 고중합체를 제조할 때 이 모노머도 외부 냉각기내에서 응축되어 열교환기의 플러그화를 일으킬 수 있다. 이러한 응축현상은 내부 냉각기를 사용하면 일어나지 않는데 그 이유는 재순환 장치의 온도가 반응기의 온도와 동일하기 때문이다.Another problem with the use of an external cooler is that low molecular weight oligomers are formed during the polymerization process, which are volatile at the temperature of the reactor and are therefore condensed on the cold surface of the external cooler to attach fine particles to the heat transfer. Furthermore, when preparing olefin polymers using relatively high boiling comonomers, these monomers can also condense in the external cooler and cause plugging of the heat exchanger. This condensation does not occur when using an internal cooler because the temperature of the recirculation device is the same as the temperature of the reactor.

본 발명자들은 적어도 한 가지의 중합 가능한 단량체가 중합촉매 존재하에서, 반응기내에 반응열을 제거하기 위한 냉각기를 포함하고 있는 직경이 일정한, 수직유동상 반응기내에서 중합 또는 공중합될 경우 저압 기체상 공정에 의해 비교적 촉매 잔사의 함량이 적은 상업용 중합체 또는 공중합체를 제조할 수 있음을 발견하였다.The inventors have found that a relatively low pressure gas phase process is employed when at least one polymerizable monomer is polymerized or copolymerized in a constant diameter, vertical fluidized bed reactor containing a cooler to remove heat of reaction in the reactor in the presence of a polymerization catalyst. It has been found that commercial polymers or copolymers with low content of catalyst residues can be prepared.

본 발명의 목적은 유동상내에, 중합에 의해 발생되는 열을 제거하기 위한 간접 내부 냉각기를 사용하며 직경이 일정하며 상의 높이를 조절할 수 있는 수직 유동상 반응기를 사용함으로써 중합체 특히 올레핀 중합체를 작동 유연성 및 연속성이 있는 개량된 반응기 시스템에 의해 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to operate polymers, in particular olefin polymers, by using an indirect internal cooler to remove heat generated by polymerization in a fluidized bed and by using a vertical fluidized bed reactor of constant diameter and adjustable bed height. It is provided by an improved reactor system with continuity.

1. 올레핀 중합체1. Olefin Polymer

본 발명의 기법에 의해 제조되는 올레핀 중합체는 고체물질이다. 이 에틸렌 중합체의 밀도는 0.91내지 0.97이며 융해율은 0.1내지 100또는 그 이상이다.The olefin polymer produced by the technique of the present invention is a solid material. The ethylene polymer has a density of 0.91 to 0.97 and a melting rate of 0.1 to 100 or more.

여기서 제조된 올레핀 중합체는 2 내지 12개의 탄소원자를 포함하는 한 가지 이상의 알파 올레핀을 균일 중합 또는 공중합시켜 제조한다. 다른 알파-올레핀 단량체는 모노-올레핀 또는 비공역 디-올레핀이다.The olefin polymers prepared herein are prepared by homopolymerizing or copolymerizing one or more alpha olefins containing from 2 to 12 carbon atoms. Other alpha-olefin monomers are mono-olefins or nonconjugated di-olefins.

중합 가능한 모노-알파-올레핀으로는 에틸렌, 프로필렌, 부텐-1, 펜텐-1,3-메틸부텐-1, 헥센-1,4-메틸-펜텐-1,3-에틸부텐-1, 헵텐-1, 옥텐-1, 데켄-1, 4,4-디메틸펜텐-1,, 4,4-디메틸헥센-1,3,4-디메틸헥센-1,4-부틸-1-옥텐,5-에틸-1-데켄, 3,3-디메틸부텐-1등이 있다. 사용할 수 있는 디올레핀으로는 1,5-헥사디엔, 디사이클로펜타디엔, 에틸리덴노르보넨 및 그 외의 비공역 디올레핀이 있다.Polymerizable mono-alpha-olefins include ethylene, propylene, butene-1, pentene-1,3-methylbutene-1, hexene-1,4-methyl-pentene-1,3-ethylbutene-1, heptene-1 , Octene-1, deken-1, 4,4-dimethylpentene-1 ,, 4,4-dimethylhexene-1,3,4-dimethylhexene-1,4-butyl-1-octene, 5-ethyl-1 -Dekene, 3,3-dimethylbutene-1, and the like. Diolefins that can be used include 1,5-hexadiene, dicyclopentadiene, ethylidene norbornene and other nonconjugated diolefins.

2. 고활성 촉매2. High activity catalyst

본 발명에서 사용되는 촉매는 활성이 높은 전이 금속, 바람직하기로는 크롬 및/또는 티타늄을 함유한 촉매이다. 고활성 촉매란 촉매내의 전이금속 파운드당 50,000이상, 바람직하기로는 100,000이상의 중합체를 생산할 수 있는 것을 말한다. 그 이유는 기체상의 유동상 방법에서는 일반적으로 촉매 잔사를 제거하는 공정을 사용하지 않기 때문이다. 따라서 중합체내의 촉매잔사의 분량을 적게 함으로써 수지 조립자 및 / 또는 최종 소비가가 이중합체를 사용할 때 문제점이 없어야 한다. 소위 지이글러 또는 지이글러-나타촉매와 같이 티타늄, 마그네슘 및/또는 알루미늄의 염화물과 같은 염소를 함유한 물질로 만들어진 촉매일 경우에 촉매 잔사의 함량이 적어야 한다는 것은 중요하다. 성형수지내에 염소의 잔류분이 많으면 성형장치의 금속표면에 피팅(Pitting) 및 부식을 일으키게 된다.The catalyst used in the present invention is a catalyst containing a highly active transition metal, preferably chromium and / or titanium. Highly active catalysts are those capable of producing at least 50,000, preferably at least 100,000 polymers per pound of transition metal in the catalyst. This is because gas phase fluidized bed processes generally do not use a process for removing catalyst residues. Thus, by reducing the amount of catalyst residue in the polymer, the resin granulator and / or the final consumer should have no problem when using the dipolymer. It is important that the catalyst residues be low in the case of catalysts made of chlorine-containing materials such as chlorides of titanium, magnesium and / or aluminum, such as so-called Ziegler or Ziegler-Natta catalysts. If there is much residual chlorine in the molding resin, it will cause fitting and corrosion on the metal surface of the molding apparatus.

본 발명에 실제로 사용되는, 활성이 높은 전이금속을 함유한 촉매는 다음과 같은 것들이다.The catalysts containing the highly active transition metals actually used in the present invention are as follows.

(Ⅰ) 미합중국-특허 제3,324,101호 및 제3,324,095호에 기술된 실릴크로메이트를 참조로 사용하였다.(I) The silyl chromates described in US Pat. Nos. 3,324,101 and 3,324,095 were used as reference.

실리크로메이트 촉매는 다음 일반식의 그룹을 포함하는 것을 특징으로 한다.The silica chromate catalyst is characterized by comprising a group of the following general formula.

Figure kpo00001
Figure kpo00001

상기에서 R은 탄소수 1 내지 14개의 하이드로카빌 그룹이다. 바람직한 실릴크로메이트 촉매는 비스-트리아릴실릴 크로메이트이며 비스트리페닐실릴 크로메이트가 가장 좋다.R is a hydrocarbyl group having 1 to 14 carbon atoms. Preferred silylchromate catalysts are bis-triarylsilyl chromates and bistriphenylsilyl chromates are best.

이 촉매는 실리카, 알루미나, 토리아, 지르코니아 및 카본블랙, 미세 결정성 셀룰로즈, 설폰화되지 않는 이온교환수지 등의 지지체상에서 사용한다.This catalyst is used on supports such as silica, alumina, toria, zirconia and carbon black, microcrystalline cellulose and unsulfonated ion exchange resins.

(Ⅱ) 미합중국 특허 제3,879,368호에 기술된 비스(사이클로펜타디에닐)크롬(Ⅱ)화합물을 참조로 사용하였다.(II) Bis (cyclopentadienyl) chromium (II) compounds described in US Pat. No. 3,879,368 were used as reference.

Figure kpo00002
Figure kpo00002

상기에서 R' 및 R''은 서로 같거나 다른 것으로서 C1내지 C2o의 탄화수소기이며 n' 및 n''는 서로 같거나 다른 0 내지 5의 정수이다. R' 및 R'' 탄화수소기는 포화 또는 불포화기이며 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 사이클로펜틸, 사이클로헥실, 알릴, 페닐 및 나프틸기와 같은 지방족, 지환족 및 방향족기들이다. Wherein R 'and R''are the same as or different from each other and are C 1 to C 2o hydrocarbon groups and n' and n '' are the same or different integers from 0 to 5. R 'and R''hydrocarbon groups are saturated or unsaturated groups and are aliphatic, cycloaliphatic and aromatic groups such as methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, cyclopentyl, cyclohexyl, allyl, phenyl and naphthyl groups.

이러한 촉매들은 상기에서와 같은 지지체상에서 사용한다.These catalysts are used on a support as above.

(Ⅲ) 미합중국 특허 제4,011,382호에 기술된 촉매를 참조로 사용하였다. 이 촉매들은 크롬 및 티타늄을 산화물의 형태로 함유하며 임의로 불소 및 지지체를 포함한다. 이 촉매는 지지체와 크롬, 티타늄 및 불소의 총 중량을 기준으로 0.05내지 3.0, 바람직하기로는 0.2내지 1.0중량%의 크롬(Cr로 계산), 약 1.5내지 0.9, 바람직하기로는 4.0내지 7.0중량%의 디타늄(Ti로 계산) 및 0.0내지 2.5, 바람직하기로는 0.1내지 1.0중량%의 불소(F로 계산)를 포함한다.(III) The catalyst described in US Pat. No. 4,011,382 was used as reference. These catalysts contain chromium and titanium in the form of oxides and optionally include fluorine and a support. The catalyst is 0.05 to 3.0, preferably 0.2 to 1.0% by weight of chromium (calculated as Cr), about 1.5 to 0.9, preferably 4.0 to 7.0% by weight, based on the total weight of the support and the chromium, titanium and fluorine Titanium (calculated as Ti) and 0.0 to 2.5, preferably 0.1 to 1.0% by weight of fluorine (calculated as F).

사용할 수 있는 크롬 화합물에는 CrO3또는 사용된 활성화 조건하에서 CrO3로 산화가능한 크롬 화합물이 있다. 지지되고 활성화된 촉매내의 크롬중 적어도 일부분은 6가 상태이어야 한다. CrO3외에 사용할 수 있는 크롬 화합물은 미합중국 특허 제2,825,721호 및 제3,622,521호(이 특허의 내용을 여기에 참조하였다)에 기술되어 있는데 크롬성 아세틸 아세토네이트, 크롬성 니트레이트, 크롬성 아세테이트, 크롬성클로라이드, 크롬성 설페이트 및 암모늄 크로메이트 등이 있다.Among the chromium compounds that can be used are chromium compounds which are oxidizable with CrO 3 or CrO 3 under the activation conditions used. At least a portion of the chromium in the supported and activated catalyst must be hexavalent. Chromium compounds that can be used in addition to CrO 3 are described in US Pat. Nos. 2,825,721 and 3,622,521, the contents of which are incorporated herein by reference, including chromic acetyl acetonate, chromic nitrate, chromic acetate, chromic Chloride, chromium sulfate and ammonium chromate.

CrO3와 같은 수용성 크롬 화합물은 용액의 상태로 하여 지지체상에 배열시키기에 적합하다. 유기용매에 가용성인 크롬도 사용할 수 있다.Water-soluble chromium compounds such as CrO 3 are suitable for arranging on a support in solution. Chromium soluble in organic solvents can also be used.

사용할 수 있는 티타늄 화합물로는 사용된 활성화 조건하에서 TiO2로 산화가능한 모든 티타늄 화합물이 있으며 미합중국 특허 제3,622,521호 및 네덜란드 특허원 72-10881호(이 공보의 내용을 참조하였다)에 기술되어 있다.Titanium compounds that can be used include all titanium compounds that are oxidizable to TiO 2 under the activation conditions used and are described in US Pat. No. 3,622,521 and Dutch Patent Application No. 72-10881 (see the contents of this publication).

이 화합물들은 다음 일반식을 포함한다.These compounds include the following general formula.

(R)nTi(OR')m및 (RO)mTi(OR')n (R) n Ti (OR ') m and (RO) m Ti (OR') n

상기에서 m은 1,2,3 또는 4이며 n은 0,1,2 또는 3이고 m+n=4이며,,Wherein m is 1,2,3 or 4 and n is 0,1,2 or 3 and m + n = 4,

TiX4 TiX 4

여기서 R은 C1내지 C12알킬, 아릴 또는 사이클로알킬기 및 아르알킬, 알크아릴 등과 같은, 이들의 조합물이다.Wherein R is a C 1 to C 12 alkyl, aryl or cycloalkyl group and combinations thereof, such as aralkyl, alkaryl and the like.

R'은 R 사이클로펜타디에닐 및 C2내지 C12알케닐기(에테닐, 프로페닐, 이소프로페닐, 부테닐 등).R 'is R cyclopentadienyl and a C 2 to C 12 alkenyl group (ethenyl, propenyl, isopropenyl, butenyl, etc.).

X는 염소, 브롬, 불소 또는 요드이다.X is chlorine, bromine, fluorine or iodine.

따라서 이 티탄늄 화합물로는 사염화 티타늄, 티타늄 테트라이소프로폭사이드 및 티타늄 테트라부톡사이드 등이 있다. 이 티타늄 화합물들은 탄화수소 용매에 녹여 지지체에 쉽게 배열시킬 수 있다.Therefore, these titanium compounds include titanium tetrachloride, titanium tetraisopropoxide and titanium tetrabutoxide. These titanium compounds can be easily dissolved in a hydrocarbon solvent and arranged on a support.

티타늄(Ti로서)은, 크롬(Cr로서)에 의하여0.5내지 180, 바람직하기로는 4내지 35의 몰비율로 촉매내에 존재한다.Titanium (as Ti) is present in the catalyst in a molar ratio of 0.5 to 180, preferably 4 to 35, by chromium (as Cr).

사용 가능한 불소 화합물로는 HF또는 사용된 활성화 조건하에서 HF를 생성시킬 수 있는 모든 불소화합물들이다. HF외에, 사용하능한 불소화합물은 네덜란드 특허원 제72-10881호에 기술되어 있다. 이 화합물로는 암모늄 헥사플루오로실리케이트, 암모늄 테트라플루오로보레이트 및 암모늄 헥사플루오로티타네이트 등이 있다. 이 불소화합물들은 수용액의 상태로 지지체상에 쉽게 배열시킬 수 있으며 활성화시키기전에 촉매의 다른 성분들과 고체 불소화합물을 건조 혼합하여 사용할 수 있다.Usable fluorine compounds are HF or any fluorine compound capable of producing HF under the activation conditions used. Besides HF, available fluorine compounds are described in Dutch Patent Application No. 72-10881. This compound includes ammonium hexafluorosilicate, ammonium tetrafluoroborate and ammonium hexafluorotitanate. These fluorine compounds can be easily arranged on the support in the form of an aqueous solution and dry mixed with other components of the catalyst and the solid fluorine compound prior to activation.

촉매조성물중 지지체로 사용할 수 있는 무기산화물 물질로는 표면적이 넓은 다공성물질, 즉 표면적이 50내지 100m2/g, 평균입자크기가 50내지 200마이크론인 것으로서 실리카, 알루미나, 토리아, 지르코니아 및 이에 필적하는 다른 무기산화물 및 이들의 혼합물이 있다.The inorganic oxide material that can be used as a support in the catalyst composition is a porous material having a large surface area, that is, a surface area of 50 to 100 m 2 / g, an average particle size of 50 to 200 microns, and comparable to silica, alumina, toria, zirconia, and the like. Other inorganic oxides and mixtures thereof.

크롬 및/또는 불소를 배열시킨 촉매 지지체는 티타늄 화합물과 접촉시키기 전에 건조시켜야 한다. 건조는 보통 촉매지지체를 단순히 가열하거나 건조 불활성 기체 또는 건조 공기를 사용전에 건조시킴으로써 수행한다. 건조시키는 온도는 생성된 중합체의 분자량 분포 및 용해율에 큰 영향을 미치는 것이 발견되었다. 바람직한 건조온도는 100내지 300℃이다.Catalyst supports in which chromium and / or fluorine are arranged should be dried before contact with the titanium compound. Drying is usually carried out by simply heating the catalyst support or drying a dry inert gas or dry air before use. The drying temperature was found to have a great influence on the molecular weight distribution and dissolution rate of the resulting polymer. Preferred drying temperatures are between 100 and 300 ° C.

지지된 촉매는 이 촉매의 소결온도 부근에서 활성화될 수 있다. 활성화시키는 동안 건조 공기나 산소를 지지된 촉매에 통과시키면 지지체로부터의 물의 전위를 돕게 된다. 잘 건조된 공기나 산소를 사용했을 때는 300내지 900℃에서 약 6시간 동안 활성화시키면 충분하며, 이 온도는 지지체의 소결을 일으키지 않도록 하기 위해 너무 높아지지 않게 해야 한다.The supported catalyst can be activated near the sintering temperature of this catalyst. Passing dry air or oxygen through the supported catalyst during activation assists the potential of water from the support. When well-dried air or oxygen is used, activation for about 6 hours at 300 to 900 ° C. is sufficient, and this temperature should not be too high to prevent sintering of the support.

(Ⅳ) 에프·제이 캐롤 등의 이름으로 1978.3.31에 출원된, 발명의 명칭 "유동상 반응기내에서의 에틸렌 공중합체의 제조"이며 본 발명과 양수인이 동일한 미합중국 특허원 제892,325호에 기술된 촉매는 최소한 하나의 티타늄 화합물, 최소한 하나의 마그네슘 화합물, 최소한 하나의 전자공여체 화합물, 최소한 하나의 활성화제 화합물 및 최소한 하나의 불활성 담체물질로 구성된 전구물질 조성물로부터 제조된다.(IV) The invention entitled "Preparation of Ethylene Copolymers in Fluidized Bed Reactors," filed on March 1, 1978 under the name of F. J. Carroll, et al., Described in US Pat. The catalyst is prepared from a precursor composition consisting of at least one titanium compound, at least one magnesium compound, at least one electron donor compound, at least one activator compound and at least one inert carrier material.

티타늄 화합물은 다음 일반식을 가진다.The titanium compound has the following general formula.

Ti(OR)aXb Ti (OR) a X b

상기 알반식에서In the alban formula

R은 C1내지 C14지방족 또는 방향족 탄화수소기 또는 COR'를 나타낸다.(R'는 C1내지 C14지방족 또는 방향족 탄화수소기이다).R represents a C 1 to C 14 aliphatic or aromatic hydrocarbon group or COR '(R' is a C 1 to C 14 aliphatic or aromatic hydrocarbon group).

X는 C1, Br, I 또는 이들의 혼합물 중에서 선택된 것이며 a는 0, 1 또는 2, b는 1내지 4인데 a+b=3 또는 4이다.X is selected from C 1 , Br, I or mixtures thereof and a is 0, 1 or 2, b is 1 to 4 and a + b = 3 or 4.

티타늄 화합물은 단독으로 사용되거나 혼합하여 사용하는데 TiCl3, TiCl4, Ti(OC6H5)Cl3, Ti(OCOCH3)CI3및 Ti(OCOC6H5)Cl3등이 있다.Titanium compounds are used alone or in combination, and include TiCl 3 , TiCl 4 , Ti (OC 6 H 5 ) Cl 3 , Ti (OCOCH 3 ) CI 3 and Ti (OCOC 6 H 5 ) Cl 3 .

마그네슘 화합물은 다음 일반식을 가진다.Magnesium compound has the following general formula.

MgX2 MgX 2

여기서 X은 Cl, Br, I 또는 이들의 혼합물 중에서 선택된 것이다. 이 마그네슘 화합물은 단독으로 또는 혼합하여 사용하는데 Mgcl2, MgBr2및 MgI2가 있으며 무수 MgCl2가 특히 바람직한 마그네슘 화합물이다.Wherein X is selected from Cl, Br, I or mixtures thereof. These magnesium compounds are used alone or in combination and include Mgcl 2 , MgBr 2 and MgI 2 , and anhydrous MgCl 2 is a particularly preferred magnesium compound.

본 발명에 필요한 촉매를 제조하는데 있어서, 티타늄화합물 몰당 0.5내지 56, 바람직하게는 1내지 10몰의 마그네슘 화합물이 사용된다.In preparing the catalyst required for the present invention, 0.5 to 56, preferably 1 to 10 moles of magnesium compound per mole of titanium compound is used.

티타늄 화합물 및 마그네슘 화합물은 전자공여체에 용해되기 쉬운 형태로 사용된다.Titanium compounds and magnesium compounds are used in the form of being easily soluble in the electron donor.

전자공여체는 25℃에서 액상인 유기 화합물이며 티타늄 화합물 및 마그네슘 화합물이 부분적으로 또는 완전히 용해된다. 전자공여체는 그 자체로 또는 루이스의 염기로써 알려져 있다.The electron donor is an organic compound that is liquid at 25 ° C. and the titanium compound and magnesium compound are partially or completely dissolved. Electron donors are known per se or as bases of Lewis.

전자공여체에는 지방족 및 방향족 카복실산의 알킬에스테르, 지방족에테르, 환상에테르 및 지방족 케톤과 같은 화합물이 포함된다. 이 전자공여체중에서 바람직한 것은 C1내지 C4의 포화된 지방족 카복실산의 알킬에스테르; C7내지 C8의 방향족 카복실산의 알킬에스테르; C2내지 C8및 바람직하게는 C3내지 C4의 지방족 에테르; C3내지 C4의 환상 에테르 및 바람직하게는 C4의 환상 모노 또는 디에테르; C3내지 C6및 바람직하게는 C3내지 C4의 지방족케톤 등이다. 이 전자공여체중 가장 바람직한 것은 메틸포름에이트, 에틸아세테이트, 부틸아세테이트, 에틸에테르, 헥실에테르, 테트라하이드로푸란, 디옥산, 아세톤 및 메틸이소부틸 케톤이 포함된다.Electron donors include compounds such as alkyl esters of aliphatic and aromatic carboxylic acids, aliphatic ethers, cyclic ethers and aliphatic ketones. Preferred among these electron donors are alkyl esters of C 1 to C 4 saturated aliphatic carboxylic acids; Alkyl esters of aromatic carboxylic acids of C 7 to C 8 ; Aliphatic ethers of C 2 to C 8 and preferably C 3 to C 4 ; C 3 to C 4 cyclic ethers and preferably C 4 cyclic mono or diethers; Aliphatic ketones of C 3 to C 6 and preferably C 3 to C 4 . Most preferred of these electron donors include methyl formate, ethyl acetate, butyl acetate, ethyl ether, hexyl ether, tetrahydrofuran, dioxane, acetone and methylisobutyl ketone.

전자공여체는 독자적으로 또는 이의 결합상태로 사용된다.The electron donor may be used alone or in combination thereof.

티타늄 몰당 2내지 85몰, 바람직하게는 3내지 10몰의 전자공여체가 사용된다.2 to 85 moles, preferably 3 to 10 moles, of electron donors are used per mole of titanium.

활성화제 화합물은 다음 일반식을 갖는다.The activator compound has the following general formula.

Al(R'')c X'dHeAl (R '') c X ' d He

상기 일반식에서In the above general formula

X'는 Cl 또는 OR'''이고X 'is Cl or OR' ''

R'' 및 R'''는 같거나 다르며 C1내지 C14의 포화된 탄화수소기이며R '' and R '''are the same or different and are C 1 to C 14 saturated hydrocarbon groups

d는 0내지 1.5이고d is 0 to 1.5

e는 1 또는 0이고e is 1 or 0

c+d+e=3이다.c + d + e = 3.

활성화제 화합물은 독자적으로 또는 이의 결합형태로 사용되며 AL(C2H5)3, AI(C2H5)2CI, Al(i-C4H9)3, Al(C2H5)2H, Al2(C2H5)3CI3, Al(i-C2H9)2H, AI(C2H5)3CI3, AL(C6H13)3, AI(C8H7)3, 및 Al(C2H5)2(OC2H5)등이 포함된다.The activator compound may be used alone or in combination thereof and may be AL (C 2 H 5 ) 3 , AI (C 2 H 5 ) 2 CI, Al (iC 4 H 9 ) 3 , Al (C 2 H 5 ) 2 H , Al 2 (C 2 H 5 ) 3 CI 3 , Al (iC 2 H 9 ) 2 H, AI (C 2 H 5 ) 3 CI 3 , AL (C 6 H 13 ) 3 , AI (C 8 H 7 ) 3 , and Al (C 2 H 5 ) 2 (OC 2 H 5 ), and the like.

본 발명에 사용되는 촉매를 활성화시키는데 있어서 티타늄 몰당 10내지 400몰, 바람직하게는 10내지 100몰의 활성화제 화합물이 사용된다.In the activation of the catalyst used in the present invention, 10 to 400 moles, preferably 10 to 100 moles of activator compound per mole of titanium are used.

담체물질은 고형의 입상물질이며, 다른 촉매 조성물의 성분과 다른 반응시스템의 활성성분에 불활성이다. 이 고체담체는 실리콘 및 알루미늄의 산화물 및 분자체와 같은 무기물질과 올레핀 폴리머(예를들면, 폴리에틸렌폴리머)와 같은 유기물질을 포함한다. 담체물질은 평균 입자 크기가 10내지 250, 바람직하게는 50내지 150마이크론인 건조된 분말형태로 사용된다. 이 물질은 역시 다공성이 바람직하며 표면적이 3 이상, 바람직하게는 50m2/g이상이다. 이 담체물질은 탈수되어야 한다. 이것은 보통 사용하기전에, 가열하거나 담체물질을 건조 불활성 기체로 미리 건조시킴으로써 수행한다. 불활성 담체는 또한 더욱 활성화시키기 위하여 1내지 8중량%의 한가지 이상의 알루미늄 알킬화합물로 처리한다.The carrier material is a solid particulate material and is inert to the components of other catalyst compositions and the active components of other reaction systems. These solid carriers include inorganic materials such as oxides and molecular sieves of silicon and aluminum and organic materials such as olefin polymers (eg polyethylene polymers). The carrier material is used in the form of a dry powder having an average particle size of 10 to 250, preferably 50 to 150 microns. This material is also preferably porous and has a surface area of at least 3, preferably at least 50 m 2 / g. This carrier material must be dehydrated. This is usually done by heating or predrying the carrier material with a dry inert gas before use. Inert carriers are also treated with one to eight percent by weight of one or more aluminum alkyl compounds for further activation.

3. 유동상 반응계3. Fluidized bed reaction system

본 발명에 사용되는 유동반응기 시스템은 도면으로 설명한다. 제1도에서 반응기(10)은 형성된 중합체입자 및 소량의 촉매입자가 중합가능하며 수정된 기체성분이 반응대를 통해 보충공급 및 재순환되는 기체의 형태로 연속적으로 유입됨에 의해 유동화되는 중합체입자가 성장하는 상(床)으로 구성된 반응대(12)로 구성되어 있다. 성장할 수 있는 상(床)을 유지시키기 위해서는 상을 통과하는 다량의 기체유속이 유동화에 필요한 최저 속도이상이 되야하며 바람직하기로는 Gmf의 1.5내지 10배 이하이며 Gmf의 2내지 6배가 가장 좋다. Gmf는 유동화를 달성하는데 필요한 최소 다량 기체유속을 나타내는 약자로서 시. 와이. 웬과 와이. 에이치. 유(C. Y. Wen and Y. H. Yu)의 문헌[Mechanics of Fluidization, Chemical Eigineering Progress Symposium Series, 62,100-111(1966)]에 기술되어 있다.The flow reactor system used in the present invention will be described with the drawings. In FIG. 1, the reactor 10 is capable of polymerizing the formed polymer particles and a small amount of catalyst particles and growing polymer particles which are fluidized by continuously introducing a modified gas component in the form of a gas that is supplemented and recycled through the reaction zone. It consists of the reaction zone 12 comprised of the phases which do. In order to maintain a growing phase, a large amount of gas flow through the bed must be above the minimum rate required for fluidization, preferably 1.5 to 10 times less than Gmf, and 2 to 6 times better than Gmf. Gmf is an abbreviation for the minimum amount of gas flow required to achieve fluidization. Why. Pigtails and wai. H. C. Y. Wen and Y. H. Yu, Mechanics of Fluidization, Chemical Eigineering Progress Symposium Series, 62,100-111 (1966).

상은 항상 국소적으로 "뜨거운 지점"이 형성되는 것을 방지하고 반응대 전반에 촉매입자를 도입 및 분배시키기 위한 입자를 포함하고 있어야 한다는 것은 필수적이다. 시동할 때는 기체유동을 시작하기전에 반응대를 입자화된 중합체 입자의 상(床)으로 충진시켜야 한다. 이 입자들은 형성될 폴리머와 그 성질이 같거나 다르다. 성질이 다를때는 원하는 중합체입자와 함께 첫 번째 생성물로서 회수된다. 때로는 원하는 중합체입자의 유동상을 시동상에 대신하기도 한다.It is essential that the phase always contain particles to prevent the formation of locally "hot spots" and to introduce and distribute catalyst particles throughout the reaction zone. At start-up, the reaction zone must be filled with a bed of granulated polymer particles before starting gas flow. These particles have the same or different properties as the polymer to be formed. When the properties are different, they are recovered as the first product with the desired polymer particles. Sometimes the fluidized bed of the desired polymer particles is substituted for the starting phase.

유동상에서 사용되는 부분적으로 또는 전반적으로 활성화된 전구물질 화합물(촉매)은 바람직하기로는 질소나 아르곤과 같은 저장물질에 대해 불활성인 기체의 블랭킷하에서 저장통(32)에 저장한다.Partially or wholly activated precursor compounds (catalysts) used in the fluidized bed are preferably stored in reservoir 32 under a blanket of gas that is inert to the reservoir, such as nitrogen or argon.

유동화는 기체의 재순환 및 상통과 속도를 높임으로써 달성 할 수 있는데 전형적으로는 보충기체의 공급 속도의 약 50배 정도이다. 가스가 유동상에 침투됨으로써 생성된, 성장할 수 있는 입자의 조밀한 덩어리가 일반적으로 유동상에 존재한다. 전반적인 상의 압력강하는 수평부위에 의해 나뉘어진 상의 질량과 같거나 약간 크므로 반응기의 중력에 따라 달라진다.Fluidization can be achieved by increasing the gas recirculation and passage rate, typically about 50 times the feed rate of the make-up gas. Dense masses of growable particles, which are created by gas infiltration into the fluidized bed, are generally present in the fluidized bed. The overall pressure drop in the phase depends on the gravity of the reactor as it is equal to or slightly larger than the mass of the phase divided by the horizontal part.

보충기체는 반응기내에 최소한 입자화된 중합체의 회수속도와 같아야 한다. 보충 기체의 조성은 상위에 위치한 기체 분석기(16)에 의해 측정된다. 재순환 기체 및 보충기체의 조성을 측정하는 기체분석기는 반응대내에서 기체 조성물이 정상상태를 유지하도록 조절한다.The make-up gas should be at least equal to the recovery rate of the polymerized particles in the reactor. The composition of the make-up gas is measured by the gas analyzer 16 located above. The gas analyzer, which measures the composition of the recycle gas and make-up gas, controls the gas composition to remain steady within the reaction zone.

유동화를 완결시키기 위해서는 재순환기체 및 원하는 경우 보충기체의 일부를 상 밑의 지점 18에서 반응기로 돌려 보낸다. 유동상을 보조하기 위하여 되돌려지는 지점위에 기체 분배판(20)이 있다.To complete the fluidization, a recycle gas and, if desired, a portion of the make-up gas is returned to the reactor at point 18 below the bed. There is a gas distribution plate 20 on the point that is returned to assist the fluidized bed.

상내에서 반응하지 않는 기체유분은, 상의 위에 위치한 전달유리(disengaging)부위(14)를 통해 중합대로부터 회수된 재순환 기체로 구성되는데 이 유리 부위에서 입자들은 상으로 다시 떨어질 수 있다.The gaseous fraction that does not react in the phase consists of recycled gas recovered from the polymerization zone through a disengaging portion 14 located above the phase where particles can fall back into the phase.

재순환 기체는 압축기(25)에 의해 압축되어 반응기로 돌아가게 된다. 반응기(10)은 유동상내에 위치한, 튜브(50)로 구성된 내부 냉각기를 포함하는데 이 튜브를 통하여 반응열이 제거된다. 도면에는 내부 냉각기가 베어(bear)튜브로 나타나 있으나 수직튜브나 판상의 코일형으로도 사용한다.The recycle gas is compressed by the compressor 25 and returned to the reactor. Reactor 10 includes an internal cooler consisting of tubes 50, located in the fluidized bed, through which heat of reaction is removed. Although the internal cooler is shown as a bear tube in the figure, it is also used as a vertical tube or a plate-shaped coil.

상내의 수지의 온도는 내부 냉각기로 유입되는 냉각제의 온도 및/또는 유속을 조절함으로써 상의 온도를 항온으로 유지시키기 위해 필요한대로 조절한다.The temperature of the resin in the bed is adjusted as necessary to maintain the temperature of the bed at a constant temperature by controlling the temperature and / or flow rate of the coolant entering the internal cooler.

반응열을 항상 제거하므로 상 내에서 주목할만 한 온도의 변화가 없다. 재순환 기체는 냉각되지 않으므로 분배판(20)을 통하여 유동상(12)로 유입되는 기체의 온도는 전달유리 부위(14)를 통하여 이탈되는 재순환 기체의 온도와 본질적으로 동일하다.Since the reaction heat is always removed, there is no noticeable temperature change in the phase. Since the recycle gas is not cooled, the temperature of the gas entering the fluidized bed 12 through the distribution plate 20 is essentially the same as the temperature of the recycle gas leaving through the delivery glass section 14.

분배판(20)은 반응기의 작동에서 중요한 역할을 한다. 유동상에는 자라고 있거나 형성된 중합체 입자 및 촉매입자가 포함된다. 중합체 입자는 뜨겁고 활성이 가능하므로 활성이 적은 물질이 있을 경우 경화되지 않도록 하여야 하며 그 안에 포함된 활성촉매가 계속 반응하여 융착이 일어나지 않도록 해야 한다. 따라서 상 내에 유동화를 유지시키기에 충분한 속도로 재순환 기체를 통과시키는 것이 중요하다. 분배판(20)은 이러한 목적을 위해 사용하는데 스크린, 경사진 판, 구멍뚫린판, 기포 캡형의 판등이 있다. 이 판의 성분은 모두 정지상태이거나 미합중국특허 제3,298,792호에 기술된 바와 같이 움직이는 형태일 수도 있다. 그 설계가 어떤 형태이든지 이 분배판은 상의 하단에서 재순환기체를 입자에 분배하여 유동화 조건을 유지시키고 반응기가 작동하지 않을 경우에는 수지입자의 활성이 적은 상을 지지한다.The distribution plate 20 plays an important role in the operation of the reactor. Fluidized beds include polymeric particles and catalyst particles that are growing or formed. Since the polymer particles are hot and active, they should not be cured in the presence of less active materials, and the active catalyst contained in them should continue to react to prevent fusion. Therefore, it is important to pass the recycle gas at a rate sufficient to maintain fluidization in the bed. The distribution plate 20 is used for this purpose and includes a screen, an inclined plate, a perforated plate, a bubble cap type plate, and the like. The components of this plate may be all stationary or in moving form as described in US Pat. No. 3,298,792. Whatever the design, the distribution plate distributes the recycle gas to the particles at the bottom of the bed to maintain fluidization conditions and, if the reactor is not in operation, to support the phase of less active resin particles.

본 발명의 중합반응에서는 분자량을 조절하기 위하여 수소를 사용한다. 사용된 수소/에틸렌의 비율은 기체유분내의 단량체 몰당 수소 0내지 2.0몰의 범위에서 변화시킨다.In the polymerization reaction of the present invention, hydrogen is used to control the molecular weight. The ratio of hydrogen / ethylene used is varied in the range of 0 to 2.0 moles of hydrogen per mole of monomer in the gas fraction.

촉매 및 반응물에 대하여 불활성인 기체는 어떤 것이라도 기체유분내에 존재할 수 있다. 활성화제 화합물은 재순환관 내의 반응장치에 첨가하는 것이 좋다. 따라서 활성화제는 투여기(27)부터 관(27A)을 통하여 기체 재순환장치내에 공급한다.Any gas inert to the catalyst and reactants may be present in the gaseous fraction. The activator compound is preferably added to the reactor in the recycle tube. The activator is thus fed from the injector 27 through the tube 27A into the gas recycler.

유동상 반응기를 중합체 입자의 융착온도 이하에서 작동시키는 것은 필수적이다. 융착이 일어나지 않도록 하기 위해서는 작동온도가 융착온도 이하이어야 한다.It is essential to operate the fluidized bed reactor below the melting temperature of the polymer particles. To prevent fusion, the operating temperature should be below the fusion temperature.

본 발명의 공정에 의해 에틸렌 공중합체를 제조하려면 작동온도는 30내지 125℃가 바람직하며 75내지 115℃가 가장 좋다.In order to prepare the ethylene copolymer by the process of the present invention, the operating temperature is preferably 30 to 125 ° C, and 75 to 115 ° C is the best.

유동상 반응기는 1000psi 이하의 압력, 바람직하기로는 50내지 350psi에서 작동시킨다.The fluidized bed reactor is operated at a pressure of up to 1000 psi, preferably from 50 to 350 psi.

부분적으로 또는 완전히 활성화된 전구물질 조성물(촉매)는 상의 소모속도와 동일한 속도로 분배판(20)의 위에 위치한 지점(30)에서 주입한다. 바람직하기로는 상의 1/4내지 3/4의 윗쪽에서 주입한다. 분배판위의 지점에서 촉매를 주입하는 것은 본 발명의 중요한 양상이다.The partially or fully activated precursor composition (catalyst) is injected at point 30 located above the distribution plate 20 at the same rate as the rate of consumption of the phase. Preferably it is injected from the top of 1/4 to 3/4 of the phase. Injection of the catalyst at points on the distribution plate is an important aspect of the present invention.

본 발명에서 사용되는 촉매는 활성이 높으므로 분배판 밑의 부위에 전반적으로 활성화된 촉매를 분배하는 것을 보조해주며 상내에 촉매의 농도가 극소적으로 높은 지점이 형성되어 "뜨거운 지점"이 생기도록 하는 것을 방지해 준다.Since the catalyst used in the present invention has high activity, it assists in distributing the activated catalyst generally to the area under the distribution plate, and forms a very hot spot in the bed so that a "hot spot" is formed. It prevents you from doing it.

질소나 아르곤과 같이 촉매에 대하여 불활성인 기체는 부분적으로 또는 완전히 환원된 전구물질 조성물 및 첨가되는 활성화제 화합물 또는 필요한 비기체상의 수정제 등을 상내로 운반한다.Gases that are inert to the catalyst, such as nitrogen or argon, carry partially or fully reduced precursor compositions and added activator compounds or necessary non-gas modifiers into the bed.

상의 생산속도는 촉매 주입의 속도에 의해 조절하면 된다. 생산속도는 단순히 촉매 주입속도를 높임으로써 증가되며 촉매 주입속도를 감소시킴으로써 감소된다.The rate of bed production can be controlled by the rate of catalyst injection. The production rate is increased by simply increasing the catalyst injection rate and decreasing by decreasing the catalyst injection rate.

촉매의 주입속도를 변화시키는데 따라서 반응열의 방출속도가 변화되므로 내부 냉각기내의 냉각제의 온도 및/또는 유속을 높이거나 낮춤으로써 열의 방출속도를 조절한다. 이것은 상의 온도를 항온으로 유지하게 한다. 냉각제의 온도 및/또는 유속을 적당히 조절하기 위해 유동상 및 내부 냉각장치를 완전히 기계화 하여 상의 온도변화를 검출할 필요가 있다.The rate of release of the reaction heat varies with varying the rate of injection of the catalyst, thereby controlling the rate of heat release by increasing or decreasing the temperature and / or flow rate of the coolant in the internal cooler. This keeps the temperature of the phase at constant temperature. In order to properly control the temperature and / or flow rate of the coolant, it is necessary to fully mechanize the fluidized bed and internal cooler to detect the temperature change of the bed.

주어진 작동조건하에서 상은 그 일부를 입자형 중합체 생성물을 형성하는 속도와 동일한 속도로 잡아당겨 일정한 높이로 유지시키는 것이 필수적이다. 열의 방출속도가 생성물의 형성속도와 직접 관계되므로 반응기를 통과하는 냉각제의 온도 상승(주입될때의 온도와 배출될때의 온도차이)는 일정한 냉각제의 속도하에서 입자형 중합체가 형성되는 속도를 측정함으로써 알 수 있다.Under a given operating condition, it is essential that the phase is pulled at a rate equal to the rate at which the particulate polymer product is formed and maintained at a constant height. Since the rate of heat release is directly related to the rate of product formation, the temperature rise of the coolant through the reactor (the difference between the temperature at injection and the temperature at discharge) can be determined by measuring the rate at which the particulate polymer is formed under a constant rate of coolant. have.

입자화된 중합체 입자는 시간을 맞춘 밸브(36) 및 (38), 분리대(40)의 계속적인 작동에 의해 편리하고 바람직하게 끌어낼 수 있다. 밸브(38)이 닫혀있을 때 기체는 관(51)을 통해 배출된다. 밸브(38)이 열리고 생성물이 외부의 회수대에 운반된다. 밸브(38)이 다시 닫히고 다음의 회수 과정을 대기한다.The granulated polymer particles can be conveniently and preferably drawn out by the continuous operation of the valves 36 and 38, the separator 40 in time. When the valve 38 is closed, gas is discharged through the pipe 51. The valve 38 opens and the product is conveyed to an external recovery stand. The valve 38 closes again and waits for the next recovery process.

최종적으로 유동상 반응기에 적절한 배출장치를 하여 상의 시동 및 제동시 배출구를 만든다. 이 반응기에는 교반장치 및/또는 스크래핑 장치가 필요하지 않다.Finally, a suitable discharge device is provided in the fluidized bed reactor to create an outlet for starting and braking the bed. The reactor does not require an agitator and / or scraping device.

본 명세서에 기술된 활성 높은 지지된 촉매 시스템은 평균 입자크기가 100내지 1500마이크론, 바람직하기로는 500내지 1000마이크론인 유동상 생성물을 생성시킨다.The active highly supported catalyst systems described herein produce fluidized bed products having an average particle size of 100 to 1500 microns, preferably 500 to 1000 microns.

우수한 작동을 위해서는 냉각장치를 반응기(10)의 유동상 부위내에 포함시켜야 한다. 냉각장치가 유동상의 밑이나 위로 확장되면 입자가 수직이 아닌 표면에 정착하게 되며 이 입자는 활성촉매를 함유하므로 점점 커져서 고체 중합체의 대편을 형성하게 되어 반응기의 작동을 방해하게 된다.For good operation, a chiller must be included within the fluidized bed portion of the reactor 10. When the chiller expands below or above the fluidized bed, the particles settle on a non-vertical surface, and the particles contain an active catalyst, which grows larger, forming large pieces of solid polymer, which hinders the operation of the reactor.

본 반응기 내의 냉각장치는 냉각기 또는 열교환기를 사용한다. 냉각장치의 설계는 냉각장치의 단면적이 상의 자유단면적을 감소시키지 않아야 하며 이에 의해 국부적으로 면속도가 최소 유동속도의 10배 이상인 곳이 생기지 않도록 한다. 내부냉각기의 단면적이 가장 큰 곳에서의 유동가능한 단면적은 최소의 자유 단면적이다.The chiller in the reactor uses a cooler or a heat exchanger. The design of the chiller should not reduce the free cross-sectional area of the chiller's cross-sectional area, thereby avoiding localized areas where the face velocity is more than 10 times the minimum flow rate. The flowable cross section at the largest cross section of the internal cooler is the minimum free cross section.

제1도에 도시된 반응기는 직경대 높이의 비율 1 : 1내지 1 : 10의 범위에서 작동시킬 수 있다. 유동상의 최소 깊이는 전달 유리시키는 높이가 입자크기 분포, 기체속도, 입자밀도, 기체밀도등과의 복합적 함수관계를 가지는 한 분배판의 모양 및 기포의 크기에 따라 다르며 반응기의 직경에는 무관하다. 전달 유리 부위의 높이는 에프. 에이. 젠즈 및 디 에프 오트머(F.A. Zenz and D.F.Othmer)의 문헌["Fluidization and Fluid Particle Systems", Reinhald Publishing Corp. 1960, pp 374-387]에 기술된 방법으로 계산한다.The reactor shown in FIG. 1 can be operated in a range of diameter to height ratio of 1: 1 to 1:10. The minimum depth of the fluidized bed depends on the shape of the distribution plate and the size of the bubbles, regardless of the diameter of the reactor, as long as the transfer liberation height has a complex functional relationship with particle size distribution, gas velocity, particle density, and gas density. The height of the delivery glass area is F. a. F.A. Zenz and D.F.Othmer, "Fluidization and Fluid Particle Systems", Reinhald Publishing Corp. 1960, pp 374-387.

[실시예]EXAMPLE

실시예에서 폴리머의 성질은 다음의 시험방법에 의해 결정된다.The properties of the polymers in the examples are determined by the following test methods.

밀도 : 밀도가 0.940이하인 물질에는 ASTM 1505 방법을 사용하여 프라그의 조건을 1시간 동안 110℃로 하여 결정성 평형에 도달하게 한다. 밀도가 0.940 이상인 물질에는 수정된 방법을 사용하는데 여기에서 시험플라그는 1시간 동안 120℃로 하여 결정성 평형에 도달하게 한 후 빨리 실온으로 냉각시킨다. 모든 밀도치는 g/cm3으로 표시하고 밀도측정은 밀도 변화도 컬럼에 의한다.Density: For materials with a density of 0.940 or less, use the ASTM 1505 method to achieve a crystalline equilibrium at 110 ° C for 1 hour. A modified method is used for materials with a density greater than 0.940, where the test plaques are brought to 120 ° C for 1 hour to reach crystalline equilibrium and then quickly cooled to room temperature. All density values are expressed in g / cm 3 and the density measurement is by density gradient column.

융해율(MI) : ASTM D-1238-Condition E-l90°C에서 측정하여 10분마다 g으로 표시.Melting rate (MI): measured in ASTM D-1238-Condition E-l90 ° C and expressed in g every 10 minutes.

유동비율(HLMI) : ASTM D-1238-Condition F- 상기 융해율 시험에서 사용된 중량의 10배로 측정.Flow Rate (HLMI): ASTM D-1238-Condition F- Measured 10 times the weight used in the melt rate test.

Figure kpo00003
Figure kpo00003

부피밀도 : 수지를 직경이 3/8''인 깔대기를 통해 실린더를 흔들지 말고 100밀선까지 100밀 눈금 실린더에 붓고 무게를 단다.Bulk Density: Pour the resin into a 100 mil graduated cylinder up to 100 mils without weighing the cylinder through a 3/8 '' diameter funnel.

공간 및 시간당 수율 : 상부피의 ft3당 hr당 생산되는 수지의 파운드Space and yield per hour: Pounds of resin produced per hr per ft 3 of upper shell

[촉매 제조 방법][Catalyst Preparation Method]

[촉매 A][Catalyst A]

원하는 양의 CrO3를 31의 희석된 물에 녹인 용액에 평균입자크기가 약 70마이크론이고 표면적이 약 300m2/g인 다공성 실리카 지지체 500g을 가한다. 지지체와 물과의 혼합물을 교반하고 15분 동안 방치한 후 여과하여 약 2200내지 2300ml의 용액을 제거한다.To a solution of the desired amount of CrO 3 in 31 dilute water is added 500 g of a porous silica support having an average particle size of about 70 microns and a surface area of about 300 m 2 / g. The mixture of support and water is stirred, left for 15 minutes and filtered to remove about 2200 to 2300 ml of solution.

CrO3가 침가된 실리카를 질소유분 존재하에 약 4시간 동안 200℃에서 건조시킨다. 지지된 CrO3400g을 약 2000ml의 건조된 이소펜탄에 슬러리화시키고 이 슬러리에 원하는 양의 테트라이소프로필 티타네이트를 가한다. 이것을 완전히 혼합시키고 이소펜탄을 반응기를 가열하여 건조시킨다.The silica impregnated with CrO 3 is dried at 200 ° C. for about 4 hours in the presence of a nitrogen fraction. 400 g of supported CrO 3 is slurried in about 2000 ml of dried isopentane and the desired amount of tetraisopropyl titanate is added to this slurry. This is mixed thoroughly and isopentane is dried by heating the reactor.

건조된 물질은 활성화기(가열용기)에 옮기고 적당량의(NH4)2SiF6를 가한 후 혼합한다. 혼합물을 N2존재하에 50℃에서 가열한 후 150℃에서 1시간 동안 가열함으로써 이소펜탄을 제거하고 유기잔사를 테트라이소프로필티타네이트로부터 서서히 제거한다.(불을 조심할 것).The dried material is transferred to an activator (heating vessel) and mixed with an appropriate amount of (NH 4 ) 2 SiF 6 . The mixture is heated at 50 ° C. in the presence of N 2 and then heated at 150 ° C. for 1 hour to remove isopentane and the organic residue slowly from the tetraisopropyl titanate (be careful of the fire).

N2유분대신 건조한 공기유분을 사용하여 촉매를 300℃에서 2시간 동안 활성화시키고 다시 825℃에서 8시간 동안 활성화시킨다. 활성화된 촉매를 건조한 공기(주위온도에서)를 가하여 150℃로 냉각시키고 다시 N2(주위온도에서)를 가하여 실온으로 냉각시킨다.The catalyst is activated for 2 hours at 300 ° C and again at 825 ° C for 8 hours using dry air instead of N 2 fraction. The activated catalyst is cooled to 150 ° C. by adding dry air (at ambient temperature) and again by adding N 2 (at ambient temperature) to room temperature.

활성화된 촉매내의 크로뮴, 티타늄 및 불소화합물의 양은 다음과 같다.The amount of chromium, titanium and fluorine compounds in the activated catalyst is as follows.

Figure kpo00004
Figure kpo00004

[촉매 B][Catalyst B]

평균 입자 크기가 약 70마이크론이고 표면적이 약 300m2/g인 다공성 실리카 지지체 2000g을 활성화기(가열용기)내에서 탈수시킨다. 실리카를 400℃까지 2시간 동안 가열한 후, 다시 600℃까지 8시간 동안 가열한다. 탈수된 실리카를 건조한 N2를 가하여 실온으로 냉각시키고 N2존재하에 저장한다. 탈수된 실리카 462g을 70℃에서 건조한 이소펜탄 4000ml에 슬러리화시키고 350ml의 15중량% 비스-(사이클로펜타디에닐) 크로뮴 Ⅱ, 즉 톨루엔내의 크로모센을 가한 후 1시간 동안 패쇄된 용기내에서 교반한다. 따라서 이소펜탄은 끊지 않는다. 촉매를 90℃에서 30시간 동안 N2배출하여 건조시키고 N2존재하에 저장한다. 최종촉매에는 6중량% 크로모센이 함유되어 있다.2000 g of porous silica support having an average particle size of about 70 microns and a surface area of about 300 m 2 / g are dehydrated in an activator (heating vessel). The silica is heated to 400 ° C. for 2 hours and then to 600 ° C. for 8 hours. Dehydrated silica is added to dry N 2 , cooled to room temperature and stored in the presence of N 2 . 462 g of dehydrated silica is slurried in 4000 ml of isopentane dried at 70 ° C. and 350 ml of 15% by weight bis- (cyclopentadienyl) chromium II, ie chromosene in toluene, is added and stirred in a sealed vessel for 1 hour. . Therefore isopentane does not break. In the 90 ℃ for 30 hours, the catalyst will be discharged by N 2 dried and stored under N 2 exist. The final catalyst contains 6% by weight chromosene.

[촉매 C][Catalyst C]

촉매 C는 탈수된 실리카 1000g을 45℃에서 5500ml의 건조한 이소펜탄에 가하여 제조한다. 슬러리를 30분동안 교반한 후 30g의 비스-트리페닐실릴크로메이트에 가하고 10시간동안 계속 교반한다. 핵산에 디에틸알루미늄 에톡사이드를 녹인 20중량% 용액 200ml를 30분 동안 가한 후 4시간 동안 교반하고 액체를 촉매로부터 따라 낸다. 다시 교반한 후 촉매를 24시간 동안 70℃에서 약간의 N2배출하에 건조시키고 N2존재하에 저장한다. 최종의 촉매는 3중량% 비스-트리페닐실릴 크로메이트를 함유하여 Al/Cr 몰비가 약 6 : 1이다.Catalyst C is prepared by adding 1000 g of dehydrated silica to 5500 ml of dry isopentane at 45 ° C. The slurry was stirred for 30 minutes and then added to 30 g of bis-triphenylsilyl chromate and stirring continued for 10 hours. 200 ml of a 20% by weight solution of diethylaluminum ethoxide dissolved in the nucleic acid is added for 30 minutes, followed by stirring for 4 hours, and the liquid is decanted from the catalyst. After stirring again the catalyst is dried for 24 h at 70 ° C. with a slight N 2 discharge and stored in the presence of N 2 . The final catalyst contains 3% by weight bis-triphenylsilyl chromate with an Al / Cr molar ratio of about 6: 1.

[촉매 D][Catalyst D]

1. 침지된 전구물질 제조방법1. Method of manufacturing submerged precursor

기계교반기가 부착된 121 플라스크에 41.8g(0.439몰)의 무수이염화마그네슘 및 2.51 테트라하이드로푸란(THF)을 가한다. 이 혼합물에 27.7g(0.184몰)의 사염화티타늄을 1/2시간동안 적가한다. 이 물질을 완전히 용해하기 위해 60℃에서 약 2/1시간 동안 가열할 필요가 있다.41.8 g (0.439 mole) of anhydrous magnesium chloride and 2.51 tetrahydrofuran (THF) are added to a 121 flask with a mechanical stirrer. 27.7 g (0.184 mole) of titanium tetrachloride were added dropwise to the mixture for 1/2 hour. It is necessary to heat at 60 ° C. for about 2/1 hour to completely dissolve this material.

500g의 다공실 실리카를 가하고 혼합물을 4/1시간 동안 교반한다. 혼합물을 N2배출하에 60℃에서 3 내지 5시간 동안 건조시키면 건조하고 유리된 유동성 분말(실리카의 입자크기와 같음)을 얻는다. 흡수된 전구물질 조성물은 다음 일반식을 갖는다.500 g of porous chamber silica are added and the mixture is stirred for 4/1 hour. The mixture is dried for 3 to 5 hours at 60 ° C. under N 2 discharge to give a dry and free flowable powder (same as the particle size of silica). The absorbed precursor composition has the following general formula.

TiMg 3.0 Cl10(THF) 6.7TiMg 3.0 Cl 10 (THF) 6.7

Ⅱ. 활성화 과정II. Activation process

원하는 중량의 침지된 전구물질 조성물 및 활성화제 화합들을 이소펜탄과 같은 무수지방족 탄화수소 희석액 과량이 담긴 탱크에 가하고 슬러리 시스템을 만든다.The desired weight of immersed precursor composition and activator combinations are added to a tank containing an excess of anhydrous aliphatic hydrocarbon diluent such as isopentane to make a slurry system.

활성화제 화합물 및 전구물질 화합물은 알루미늄/티타늄의 비가 0 내지 10, 바람직하기로는 4 내지 8인 부분적으로 활성화된 전구물질 조성물을 얻을 수 있는 충분양을 사용한다.The activator compound and the precursor compound use an amount sufficient to obtain a partially activated precursor composition having an aluminum / titanium ratio of 0 to 10, preferably 4 to 8.

슬러리 시스템의 혼합물을 실온 및 대기압하에서

Figure kpo00005
내지
Figure kpo00006
시간 동안 완전히 혼합시키고 생성된 슬러리를 질소 또는 알곤같은 무수 불활성가스 도입하에 대기압 및 65±10°의 온도에서 탈수시켜 탄화수소 희석액을 건조시킨다. 얻어진 촉매는 부분적으로 활성화된 전구물질 조성물의 형태인데 실리카 구경내에 침지 시킨다. 이 물질은 실리카의 크기 및 형태를 갖는 유동성이 좋은 입상물질이다. 알루미늄 알킬함량이 10중량%의 하중을 초과하지 않는 한 비발화성이다. 사용하기전 질소 또는 알곤과 같은 무수불활성가스에 저장해준다. 이것은 완전한 활성화범위내에서 중합반응기로 주입될 수 있다.The mixture of the slurry system at room temperature and atmospheric pressure
Figure kpo00005
To
Figure kpo00006
The hydrocarbon dilution is dried by mixing thoroughly for hours and dehydrating the resulting slurry at atmospheric pressure and at a temperature of 65 ± 10 ° under the introduction of anhydrous inert gas such as nitrogen or argon. The catalyst obtained is in the form of a partially activated precursor composition which is immersed in silica aperture. This material is a fluid good particulate material having the size and shape of silica. As long as the aluminum alkyl content does not exceed a load of 10% by weight, it is non-flammable. Store in anhydrous inert gas such as nitrogen or argon before use. It can be injected into the polymerization reactor within the full range of activation.

추가분의 활성화제 화합물은 중합 반응기에 공급되어 전구물질 조성물의 활성화를 완결시키며 이소펜탄과 같은 탄화수소 용매에 녹인 희석된 용액으로서 반응기에 공급된다. 이 희석용액에는 용적비 5 내지 30%의 활성화제 화합물이 함유되어 있다.An additional activator compound is fed to the polymerization reactor to complete activation of the precursor composition and to the reactor as a diluted solution dissolved in a hydrocarbon solvent such as isopentane. This dilution solution contains an activator compound in a volume ratio of 5 to 30%.

활성화제 화합물은 중합반응기에 가해져 반응기내의 알루미늄/티타늄의 비율이 약 10 내지 400 및 바람직하게는 15 내지 60이 되도록 유지시킨다.The activator compound is added to the polymerization reactor to maintain the ratio of aluminum / titanium in the reactor to about 10-400 and preferably 15-60.

다음의 실시예는 본 발명공정을 설명하며 이 범위내로 제한되는 것은 아니다.The following examples illustrate the inventive process and are not limited in this range.

[실시예 1-6]Example 1-6

이 실시예에는 직경(내부)이

Figure kpo00007
인치이고 높이가
Figure kpo00008
인 도면에 제시한 바와 같은 반응기가 사용되며 4 내지 6배의 Gmf의 가스속도 및 300psig의 압력하에서 진행된다. 내부 냉각기는 직경이 1인치이고 길이가 4f인 스텐레스강으로 된 4개의 수직루프로 이루어져 있는데 이곳을 예열수가 냉각액으로서 통과한다.In this example, the diameter (inside)
Figure kpo00007
Inch and height
Figure kpo00008
A reactor as shown in the figure is used and runs under a gas velocity of 4 to 6 times Gmf and a pressure of 300 psig. The internal cooler consists of four vertical loops of stainless steel, one inch in diameter and 4 f in length, through which preheated water passes as coolant.

압축기와 반응기 사이의 관은 재순환 압축기에 의해 가해지는 열을 제거하도록 재킷되어 있다.The tube between the compressor and the reactor is jacketed to remove heat applied by the recycle compressor.

단, 실시예 1에서, 내부 냉각기는 외부에 위치하며, 재순환 가스는 튜브를 통하여 예열수는 외피부분에 유동하도록 장치된 투관형 열교환기가 하나 들어있다.However, in Example 1, the internal cooler is located outside, and there is one tubular heat exchanger which is arranged such that the recycle gas flows through the tube to the preheated water.

[실시예 1]Example 1

상기에 기술한 외부 열교환기가 장치된 반응기를 사용하여 에틸렌과 부텐-1 또는 프로필렌을 2년 동안 공중합시킨다. 처음 1년 동안은 수지입자로부터 폴리머를 형성시키는 외부 열교환기를 깨끗이 하기위해 반응기를 15시간 닫아두고 다음 1년 17시간 닫아둔다. 가동하는 2년 동안 상기 기술한 C를 통해 촉매 A를 반응기내에 사용한다.Ethylene and butene-1 or propylene are copolymerized for two years using a reactor equipped with an external heat exchanger as described above. For the first year, the reactor is closed for 15 hours and the next year for 17 hours to clean the external heat exchanger that forms the polymer from the resin particles. Catalyst A is used in the reactor through C as described above for two years of operation.

[실시예 2]Example 2

실시예 1에서 사용한 반응기를 제1도에 도술한 바와같이 외부 열교환기를 제거하고 내부 열교환기를 장치한다. 상기 반응기를 사용하여 에틸렌을 부텐-1 또는 프로필렌과 11개월 동안 공중합시키는데 작동되는 동안 내부냉각기를 사용하므로 닫아둘 필요가 없다. D를 통하여 촉매 A를 반응기내에 사용한다.As shown in FIG. 1, the reactor used in Example 1 was removed with an external heat exchanger and an internal heat exchanger was installed. The reactor uses an internal cooler while operating to copolymerize ethylene with butene-1 or propylene for 11 months without the need for closure. Through D, catalyst A is used in the reactor.

[실시예 3-6]Example 3-6

이 실시예들은 실시예 2에 기술한 반응기의 구체적인 작동조건을 기술하며 각각 D를 통하여 촉매 A를 사용한다.These examples describe the specific operating conditions of the reactor described in Example 2, each using catalyst A through D.

[실시예 3]Example 3

제조된 촉매 A 존재하에 실시예 2에 기술한 반응기내에서 4 내지 6배 Gmf의 가속속도와 300psig의 압력하여 반응시킨다. 촉매에는 0.3중량% Cr, 4.2중량% Ti, 0.6중량%F가 함유되어 있다. 다른 반응조건 및 생산되는 수지의 성질은 다음과 같다.In the presence of the prepared catalyst A, it is reacted at an acceleration rate of 4 to 6 times Gmf with a pressure of 300 psig in the reactor described in Example 2. The catalyst contains 0.3 wt% Cr, 4.2 wt% Ti, 0.6 wt% F. Other reaction conditions and the properties of the resin produced are as follows.

Figure kpo00009
Figure kpo00009

[실시예 4]Example 4

제조된 촉매 B 존재하에 실시예 2에 기술한 동일한 직경과 내부냉각기로 이루어진 유동산 반응기 내에서 4 내지 6배 Gmf의 가스속도와 300psig의 압력하게 에틸렌과 프로필렌을 공중합시킨다. 촉매에는 1.7중량% Cr이 함유되어 있다. 다른 반응조건 및 생성되는 수지의 성질은 다음과 같다.In the presence of the prepared catalyst B, ethylene and propylene are copolymerized at a gas velocity of 4-6 times Gmf and a pressure of 300 psig in a fluidized acid reactor consisting of the same diameter and internal cooler described in Example 2. The catalyst contains 1.7 weight percent Cr. Other reaction conditions and the properties of the resulting resin are as follows.

Figure kpo00010
Figure kpo00010

반응기는 상기 조건하에서 26시간 동안 촉매 3 존재하에 작동하며 다른 문제점은 없다.The reactor is operated in the presence of catalyst 3 for 26 hours under these conditions and there are no other problems.

[실시예 5]Example 5

제조한 촉매 C 존재하에 실시예 4에 기술한 것과 같은 유동상 반응기내에서 4 내지 6배Gmf의 가스속도 및 300psig의 압력하에 에틸렌과 부텐-1을 공중합시킨다. 촉매에는 0.3중량% Cr 및 0.9중량% Al함유되어 있다. 다른 반응조건 및 생성된 수지의 성질은 다음과 같다.Ethylene and butene-1 are copolymerized in a fluidized bed reactor as described in Example 4 in the presence of prepared catalyst C at a gas velocity of 4-6 times Gmf and a pressure of 300 psig. The catalyst contains 0.3 wt% Cr and 0.9 wt% Al. Other reaction conditions and properties of the resulting resin are as follows.

Figure kpo00011
Figure kpo00011

반응기는 상기 조건하에서 촉매 C 존재하에 24시간 동안 작동하며 다른 문제점은 없다.The reactor is operated for 24 hours in the presence of catalyst C under these conditions and there are no other problems.

[실시예 6]Example 6

제조한 촉매 D 존재하에 실시예 4에 기술한 것과 같은 유동상 반응기내에서 4 내지 6Gmf의 가스속도와 300psig의 압력하에 에틸렌과 부텐-1을 공중합시킨다. 촉매에는 1.0중량% Ti, 3.4%중량Al, 3.4중량Mg 및 9중량% THF가 포함되어 있다. 다른 반응조건 및 생성된 수지의 성질은 다음과 같다.Ethylene and butene-1 are copolymerized in a fluidized bed reactor as described in Example 4 in the presence of prepared catalyst D at a gas velocity of 4-6 Gmf and a pressure of 300 psig. The catalyst included 1.0 wt% Ti, 3.4 wt% Al, 3.4 wt Mg and 9 wt% THF. Other reaction conditions and properties of the resulting resin are as follows.

Figure kpo00012
Figure kpo00012

반응기는 상기 조건하에서 촉매 D존재하에 16시간 동안 작동하며 다른 문제점은 없다.The reactor is operated for 16 hours in the presence of catalyst D under the above conditions and there are no other problems.

Claims (1)

수직의 균등직경 유동상 반응기에서 발열중합반응중에 고체 입상중합체를 연속저압기상법으로 제조하는데 있어서 적어도 1종의 중합성단량체를 갖는 가스상류와 중합촉매를 이 반응기 내의 중합체 입자의 유동상에 50 내지 1,00psi의 압력하에서 공급하고, 반응의 발열을 이 반응기내의 간접 냉각수단에 의해 제거하고, 입상중합체를 이 반응기로부터 취출하는 것으로부터 되며, 또한 이 유동상을 통과하는 가스의 류량을 상의 최소 자유횡단면적을 기준으로하여 약 1.5내지 <10Gmf의 범위내에 있도록 설정함을 특징으로 하는 고체입상 중합체의 연속저압기상 제조법.In the preparation of solid granular polymer by continuous low pressure gas phase during exothermic polymerization in a vertical uniform diameter fluidized bed reactor, the gas phase and at least one polymerizable monomer having at least one polymerizable monomer are added to the fluidized bed of the polymer particles in the reactor. At a pressure of .00 psi, the exotherm of the reaction being removed by indirect cooling means in this reactor and withdrawing the particulate polymer from the reactor, and the amount of gas flowing through this fluidized bed in the minimum free traverse of the bed. A continuous low pressure gas phase process for producing a solid particulate polymer, characterized in that it is set to be in the range of about 1.5 to <10 Gmf based on area.
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