MX2007011776A - Procedimiento para la produccion de homopolimeros de propileno. - Google Patents

Abstract

Un procedimiento para producir homopolimeos de propileno, que comprende producir un homopolimero en un tren de reactores que tiene una primera etapa y una segunda etapa, en donde la primera etapa normalmente se utiliza para la produccion del homopolimero y la segunda etapa normalmente se utiliza solo en la produccion de mezclas de copolimero, y se deja inactiva durante la produccion del homopolimero; de acuerdo con la invencion, durante la produccion del homopolimero de propileno, la polimerizacion se lleva a cabo secuencialmente tanto en los reactores de la primera etapa como en los reactores de la segunda etapa.

Description

PROCEDIMIENTO PARA LA PRODUCCIÓN DE HOMOPOLIMEROS DE PROPILENO CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere generalmente al campo de la polimerización de olefinas. Más particularmente, la presente invención se refiere al campo de la producción de homopolímeros de propileno en una combinación de reactores.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN En un campo intensivo esencial, como en el de la producción de polímeros, es un imperativo que se pueda obtener una cantidad máxima de producción de cada pieza del equipo esencial. Por lo tanto, cuando se diseñan y se instalan trenes de reactores de polimerización para poliolefinas, éstos están diseñados para la producción de múltiples productos. En particular, la mayoría de los fabricantes de polipropileno producen tanto homopolímeros como copolímeros de propileno, es decir, copolímeros aleatorios o de impacto. Un copolímero de impacto es una mezcla in-situ de un homopolímero de propileno con un copolímero de propileno y etileno y/u otras alfa-olefinas. Para producir dichas mezclas in situ se utiliza un tren de reactores que tiene por lo menos dos etapas, en donde la porción de homopolímero de propileno de la mezcla se produce en los reactores de la primera etapa, y después es transferida a los reactores de la segunda etapa en donde se produce un copolímero de propileno con etileno y/u otras olefinas en la presencia del homopolímero. Debido al alto costo del equipo esencial, se utilizan los mismos trenes de reactores que se usan para producir los copolímeros de impacto, para producir los homopolímeros de propileno. En este caso, se dejan inactivos los reactores de la segunda etapa y se recupera el homopolímero directamente de los reactores de la primera etapa. Pero el hecho de mantener los reactores de la segunda etapa inactivos durante la producción del homopolímero conlleva su propio costo, ya que se deja sin utilizar durante un tiempo la capacidad del reactor. Sería preferible, por lo tanto, proporcionar un método en donde se le pudiera dar uso a la históricamente desaprovechada capacidad del reactor, para la producción de homopolímeros de propileno. Dicho procedimiento proporcionaría un producto de polímero de propiedades y de calidad uniformes.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención es un procedimiento para producir un homopolímero de propileno. El procedimiento comprende, en una primera etapa que comprende por lo menos un reactor de fase líquida o gaseosa, polimerizar propíleno en la presencia de un catalizador de Zeigler-Natta para producir un homopolímero de propileno objetivo. Después se transfiere el homopolímero de propileno objetivo a una segunda etapa que comprende por lo menos un reactor de fase gaseosa. En el reactor de fase gaseosa de la segunda etapa continua la polimerización de propileno en la presencia del homopolímero de propileno objetivo, para producir cantidades adicionales del homopolímero de propileno objetivo. La polimerización de la primera etapa se lleva acabo generalmente en la presencia de un co-catalizador, como un alquilo aluminio, y un donador de electrones externo. Opcionalmente, el donador externo adicional también se agrega a la polimerización de fase gaseosa de la segunda etapa.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La presente invención es un procedimiento para producir homopolímeros de propileno en un tren de reactores de polimerización de dos etapas, en donde tradicionalmente sólo la primera etapa del tren se utiliza para producir homopolímeros de propileno. En general, en la producción de mezclas producidas en reactor de homopolímeros de propíleno con un copolímero de propileno y etileno y/u otras alfa-olefinas se utilizan los trenes de reactores de polimerización que tienen por lo menos dos etapas separadas. En estos procedimientos, se produce un homopolímero de propileno en la primera etapa, que comprende por lo menos un reactor de fase líquida o un reactor de fase gaseosa. El producto producido en esta primera etapa se pasa después a una segunda etapa, la cual normalmente comprende uno o más reactores de fase gaseosa. En la segunda etapa se polímeriza el propileno con etileno y/u otras alfa-olefinas para formar un copolímero en la presencia del homopolímero de propileno producido en la primera etapa, produciendo así una mezcla de los dos materiales. Para hacer un uso más eficiente en costos del equipo esencial, los trenes de reactores están diseñados de tal manera que se pueden utilizar tanto para producir homopolímeros, como con mezclas de copolímero. En este caso, cuando se encuentra un homopolímero en la producción solamente se utilíza(n) el (los) reactor(es) de la primera etapa y los reactores de la segunda etapa se dejan inactivos. Dicho esquema de procedimiento generalmente da por hecho que los reactores de la fase gaseosa de la segunda etapa se consideran como no viables para la polimerización de homopolímero en una configuración como ésta. Ahora los inventores encontraron que es posible, cuando se produce homopolímeros de propileno en un tren de reactores de dos etapas como éste, extender la reacción de homopolimerización de los reactores de fase gaseosa o líquida de la primera etapa a los reactores de fase gaseosa de la segunda etapa, a los cuales generalmente se les dejaba inactivos. El término de reactor de fase líquida que se utiliza en la presente pretende abarcar tanto el proceso de suspensión como el proceso de propíleno líquido como lo describe Ser van der Ven en "Polypropylene and Other Polyolefins", © 1990, Elsevier Science Publishíng Company, Inc., pp. 119-125. Tanto el proceso de suspensión como el proceso de propileno líquido se describen como funcionando con una suspensión de partículas de polímero crecientes en un líquido. En el caso del procedimiento de suspensión, el líquido es un solvente inerte. En el caso del procedimiento de propíleno líquido éste es un monómero líquido. De acuerdo con la presente invención, se produce un homopolímero de propileno objetivo en un tren de reactores de polimerización que comprende una primera etapa que tiene por lo menos un reactor de fase líquida o de fase gaseosa, y una segunda etapa que tiene por lo menos un reactor de fase gaseosa. En la mayoría de las polimerizaciones que utilizan catalizadores del tipo Ziegler -Natta (ZN), la polimerización de propileno de la primera etapa incluye la adición de un co-catalizador que comprende un metal alquilo, como trietíl aluminio, y un donador de electrones externos para mejorar y/o modificar la actividad y la iso-especifícidad del catalizador, y de esta manera modificar las propiedades del homopolímero de propileno producido en la primera etapa. El polvo de polipropileno objetivo producido en la primera etapa se pasa a los reactores de fase gaseosa de la segunda etapa, en donde continua la polimerización en la presencia del producto de la primera etapa para formar polipropileno objetivo adicional.

El procedimiento de acuerdo con la presente invención se logra sin la adición de un catalizador de ZN a los reactores de fase gaseosa de la segunda etapa. En ves de eso el procedimiento hace uso de sitios activos que permanecen en el polvo de polipropileno producido en la primera etapa. De esta manera se puede obtener una viada adicional de una cantidad dada de catalizador y se puede obtener un polvo de polímero con una ceniza inferior. Sin embargo, opcionalmente se agrega un donador externo adicional a la homopolímerización de la segunda etapa, de preferencia en una cantidad de aproximadamente 10% a aproximadamente 200 % de la cantidad del donador externo agregado a la primera etapa en una base molar. El donador externo agregado a la segunda etapa puede ser el mismo o diferente del donador externo agregado a la primera etapa. Los donadores externos ejemplares que son útiles en la presente invención incluyen como ejemplos no limitantes, ciclohexilmetildimetoxísilano, diciclopentildimetoxisilano, diisopropildimetoxisilano, di-t-butildimetoxisilano, ciclohexilisopropildimetoxisilano, n-butilmetildimetoxisilano, tetraetoxisilano, 3,3,3-trifluoropropilmetíldimetoxisilano, y mono y di-alquilaminotrialcoxisilanos. Una clase preferida de donadores externos son mono y di-alquilaminotrialcoxisilanos, particularmente dietilaminotrietoxisilano. El donador externo puede añadirse a la polimerización de la segunda etapa de cualquier manera, siempre y cuando se puedan humedecer los polvos de polímero con el donador externo. Los métodos ejemplares para inyectar el donador externo incluyen: A través de una corriente de alimentación de monómero a la polimerización, asperjando en el polvo entrante, y/o cualquier puerto del reactor. Al extender la producción de un homopolímero en los reactores de fase gaseosa de la segunda etapa, que generalmente se dejan inactivos para la producción del homopolímero, se pueden obtener numerosos beneficios. Primero, la productividad del reactor en la producción del homopolímero de propileno de propileno puede aumentar utilizando la capacidad del reactor que normalmente se deja inactivo. En segundo lugar, se puede mejorar la utilización del catalizador ya que los sitios activos en las partículas de polímero pueden seguir produciendo polímero en los reactores de fase gaseosa de la segunda etapa. En tercer lugar, la utilización mejorada del catalizador realizada al extender la polimerización da como resultado un contenido más bajo de cenizas en el polímero producido. Finalmente, se pueden producir homopolímeros de propileno que tienen una distribución de peso molecular extremadamente amplia (MWD), hasta de 20, definida como Mw/Mn.

EJEMPLO 1 Se produjeron muestras de homopolímero de propileno utilizando un tren de reactores de polimerización que tiene dos reactores de circuito de fase líquida de primera etapa y dos reactores de fase gaseosa de segunda etapa. Se prepararon dos corridas. Se tomaron muestras de cada material producido utilizando solamente los reactores de circuito de fase liquida de la primera etapa y los materiales que se produjeron utilizando los reactores de fase gaseosa de la segunda etapa. En el cuadro 1 se proporcionan las características térmicas y moleculares de los homopolímeros producidos en los reactores de circuito y de fase gaseosa. Todas las características de los polímeros fueron sorprendentemente comparables sin importar la polimerización en el circuito o en el reactor de fase gaseosa. Deberá notarse que para los materiales 12 MFR (muestras C y D) se produjeron a diferentes relaciones de Si/Ti y temperatura, Por lo tanto, las muestras C y D no son directamente comparables. El cuadro 1 se puede resumir de la siguiente manera. La velocidad de flujo del material fundido (MFR) del polímero producido en el circuito solamente y en el reactor de fase gaseosa fueron comparables entre si, indicando que las respuestas de hidrógeno de los catalizadores en el circuito y en el reactor de fase gaseosa son comparables. Las cantidades de xileno soluble disminuyeron ligeramente cuando se polimerizo en el reactor de fase gaseosa. Es interesante notar que, basándose en Mz y Mz+1 , se produjeron algunas cantidades de cadenas de polímero mucho más largas cuando se extendió la polimerización al reactor de fase gaseosa (muestras A y B). Además, la isotaccicidad (% mmmm y Nm) aumento ligeramente cuando se polimerizo en el reactor de fase gaseosa. Se obtuvo una cristalinidad ligeramente más alta con temperaturas de fusión y de cristalización comparables, cuando se polimerizo en el reactor de fase gaseosa. La cristalinidad incrementada se puede atribuir a las cantidades reducidas de xileno soluble, así como a la isotaccícidad incrementada.

CUADRO I Características de los homopolímeros producidos en los reactores en circuito y el reactor de fase gaseosa EJEMPLO 2 Para este ejemplo, algunas cantidades (10% de cantidad inicial del donador) de ciclohexilmetildimetoxisilano se inyectaron a través de la línea volada en el reactor de fase gaseosa de la segunda etapa. La adición del donador causó un ligero descenso en el nivel del reactor de fase gaseosa, lo cual indica un incremento en la actividad del catalizador. Las características y las propiedades del polímero producido con y sin el donador adicional se proporcionan en el cuadro II. Parece que el donador adicional no afectó las características del polímero dentro del límite de error experimental. Tampoco se afectaron las propiedades de los polímeros.

CUADRO II Características y propiedades del homopolímero producido con y sin un donador externo adicional Los ejemplos anteriores demuestran que es posible continuar la homopolimerización desde los reactores de la primera etapa en un tren de reactores de dos etapas, y obtener un homopolímero de propileno con propiedades y calidad uniformes de dos etapas. Esto permite una producción incrementada de polímero por una cantidad dada de catalizador, y produce adicionalmente un polímero con un contenido más bajo de cenizas.

Claims (12)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES

1.- Un procedimiento para producir un homopolímero de propileno, que comprende: una primera etapa que comprende por lo menos un reactor de fase líquida o de fase gaseosa, polimerizar el propileno en la presencia de un catalizador Zeigler-Natta para producir un homopolímero de propileno objetivo; transferir el homopolímero de propileno objetivo a una segunda etapa que comprende por lo menos un reactor de fase gaseosa; y continuar la polimerización del propileno en la presencia del homopolímero de propíleno objetivo para producir cantidades adicionales del homopolímero de propileno objetivo.

2.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque la primera etapa comprende por lo menos un reactor de fase líquida.

3.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado además porque la primera etapa comprende por lo menos dos reactores de fase líquida y la segunda etapa comprende por lo menos dos reactores de fase gaseosa.

4.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque también comprende añadir una primera cantidad de un donador externo a la primera etapa.

5.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado además porque también comprende agregar una segunda cantidad de un donador externo a la segunda etapa.

6.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado además porque la segunda cantidad del donador externo es de aproximadamente 10 por ciento a aproximadamente 200 por ciento de la primera cantidad.

7.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado además porque el donador externo que se agrega a la primera etapa es el mismo donador externo añadido a la segunda etapa.

8.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado además porque el donador externo añadido a la primera etapa es diferente del donador externo añadido a la segunda etapa.

9.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado además porque el donador externo añadido a la primera etapa se selecciona del grupo que consiste en ciclohexílmetildimetoxísilano, diciclopentildimetoxisilano, diísopropíldimetoxísilano, di-t-butíldimetoxisilano, ciclohexilísopropíldimetoxisilano, n-butilmetildimetoxisilano, tetraetoxisilano, 3,3,3-trifluoropropilmetildimetoxisilano, y mono y di-alquilaminotrialcoxisilanos.

10.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado además porque el donador externo añadido a la primera etapa y el donador externo añadido a la segunda etapa se seleccionan independientemente del grupo que consiste en ciclohexilmetildimetoxisilano, diciclopentildimetoxisilano, diisopropildimetoxisílano, di-t-butildimetoxisilano, ciclohexilisopropildimetoxisilano, n-butilmetildimetoxisilano, tetraetoxisilano, 3,3,3-trifluoropropilmetildimetoxisilano, y mono y dí-alquilaminotrialcoxisilanos.

11.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado además porque el donador externo es dietilaminotrietoxisilano.

12.- El procedimiento de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado además porque el donador externo es dietilaminotrietoxisilano.