PL167050B1

PL167050B1 - Sposób wytwarzania polimerów poliketonowych PL PL PL PL

Info

Publication number: PL167050B1
Application number: PL91289509A
Authority: PL
Inventors: Maarten M Geuze; James A Salter; Leonardus Petrus; Smedt Philip J M M De
Original assignee: Shell Int Research
Priority date: 1990-03-22
Filing date: 1991-03-20
Publication date: 1995-07-31
Also published as: CA2038654A1; BR9101083A; FI911357A0; MY104758A; TR25073A; EP0448177A2; CN1054990A; CZ280546B6; HU210081B; JPH04222830A; KR910016795A; RU2021288C1; HU910933D0; DE69115737T2; AU637888B2; FI101971B; FI101971B1; ZA912061B; PL289509A1; EP0448177A3

Abstract

1. Sposób wytwarzania polimerów poliketonowych, w którym liniowe polimery tlenku wegla z etenem i ewentualnie a-olefina, w których to polimerach jednostki pochodzace z tlenku wegla i jednostki pochodzace z jednego lub wiecej olefinowo nienasyconych zwiazków wystepuja zasadniczo przemiennie, wytwarza sie kontaktujac monomery w temperaturze 25-150°C i pod cisnieniem 0,2-15 MPa w obecnosci rozcienczalnika, w którym polimery sa nierozpuszczalne lub prawie nierozpuszczalne, z odpowiednim katalizatorem, przy czym wytwarzanie prowadzi sie w sposób ciagly i w okresie stacjonarnym szybkosc wprowadzania katalizatora wynosi k, a szybkosc wprowadzania rozcienczalnika wynosi v, znamienny tym, ze okres rozruchowy przep- rowadza sie wprowadzajac strumienie zasilajace do reaktora zawierajace monomery i rozcien- czalnik, w warunkach temperatury i cisnienie wybranych dla okresu stacjonarnego, na poczatku okresu rozruchowego szybkosc wprowadzania katalizatora jest mniejsza niz k, i/lub szybkosc wprowadzania rozcienczalnika jest wieksza niz v, a w czasie okresu rozruchowego szybkosc wprowadzania katalizatora zwieksza sie i/lub szybkosc wprowadzania rozcienczalnika zmniej- sza sie tak, aby na koncu okresu rozruchowego osiagnac odpowiednio wartosci k oraz v. PL PL PL PL

Description

Liniowe polimery tlenku węgla z jednym lub więcej olefinowo nienasyconymi związkami, w których to polimerach mery pochodzące z tlenku węgla z jednej strony oraz mery pochodzące z jednego lub więcej olefinowo nienasyconych związków z drugiej strony są zasadniczo rozmieszczone przemiennie, wytwarzać można kontaktując monomery w podwyższonej temperaturze

167 050 pod ciśnieniem w obecności rozcieńczalnika, w którym polimery te są nierozpuszczalne lub zasadniczo nierozpuszczalne, z udziałem odpowiedniego katalizatora. Polimery wytwarzać można zasadniczo jednym z dwóch sposobów, to znaczy periodycznie lub w sposób ciągły.

Wytwarzanie polimerów sposobem periodycznym przeprowadza się wprowadzając katalizator do reaktora zawierającego rozcieńczalnik i monomery, znajdującego się w wymaganej temperaturze pod ciśnieniem. W miarę przebiegu polimeryzacji ciśnienie spada, stężenie polimerów w rozcieńczalniku wzrasta, a lepkość zawiesiny zwiększa się. Polimeryzację kontynuuje się do tej pory, aż lepkość zawiesiny stanie się tak duża, że mogą wystąpić trudności w kontynuowaniu reakcji, np. związane z odprowadzeniem ciepła. W zasadzie jedynym parametrem, który pozostaje stały przy periodycznym wytwarzaniu polimeru jest temperatura. Odmianę periodycznego wytwarzania polimeru stanowi sposób półperiodyczny, zgodnie z którym utrzymuje się na stałym poziomie nie tylko temperaturę, ale również ciśnienie wprowadzając monomery do reaktora w czasie polimeryzacji. Metodę taką ujawniono w polskich opisach patentowych nr nr 151 375, 151201 i 151697.

Przy wytwarzaniu polimeru w sposób ciągły jak to ujawniono w opisie patentowym EP-A305011 rozcieńczalnik, monomery i katalizator wprowadza się w sposób ciągły do reaktora zawierającego monomery oraz pewną objętość rozcieńczalnika i znajdującego się w odpowiednich warunkach ciśnienia i temperatury, odprowadzając z niego w sposób ciągły zawiesinę polimeru. W czasie wytwarzania polimeru w sposób ciągły temperaturę, ciśnienie i objętość cieczy utrzymuje się na zasadniczo stałym poziomie. Po okresie rozruchu, w którym stężenie polimeru w zawiesinie zwiększa się do pożądanej wielkości,osiąga się stan stacjonarny, charakteryzujący się między innymi tym, że zawiesina odprowadzana z reaktora zawiera zasadniczo polimer o stałym stężeniu, a zawarte w niej polimery mają ustalone właściwości.

Przy wytwarzaniu polimerów w skali przemysłowej sposób ciągły jest znacznie korzystniejszy od periodycznego lub półperiodycznego z następujących względów. Po pierwsze sposobem ciągłym uzyskuje się duże wydajności polimeru, gdyż nie ma przerw produkcyjnych takich jak w sposobie periodycznym, związanych z załadowaniem i rozładowaniem reaktora. W związku z tym, że sposób ciągły, w przeciwieństwie do periodycznego, charakteryzuje się zasadniczą stałością wszystkich parametrów reakcji, jest on łatwiejszy do kontrolowania i bardziej nadaje się do zautomatyzowania. Na koniec sposobem ciągłym wytwarza się polimery wykazujące mniejsze wahania we właściwościach i z tego względu bardziej wyrównaną jakość niż polimery wytworzone sposobem periodycznym.

Jedną z najważniejszych właściwości omawianych polimerów jest gęstość nasypowa. Odgrywa ona istotną rolę przy wytwarzaniu, a także przy obróbce, magazynowaniu, transporcie i przetwórstwie polimerów. Odnośnie wytwarzania polimerów istnieje praktyczna reguła, że maksymalne dopuszczalne stężenie zawiesiny wyrażone w kg polimeru/kg zawiesiny, pomnożone przez 100 stanowi około 1/10 gęstości nasypowej polimeru wyrażonej w kg/m³. Oznacza to, że przy wytwarzaniu polimeru o gęstości nasypowej 100 kg/m3 maksymalne stężenie zawiesiny wynosi około 10%, podczas gdy przy wytwarzaniu polimeru o gęstości nasypowej 500 kg/m3 maksymalne stężenie zawiesiny wynosi około 50%. Oznacza to, że pięciokrotne zwiększenie gęstości stwarza możliwość wytwarzania około pięciokrotnie większej ilości polimeru w takiej samej objętości reaktora. Odnośnie obróbki polimeru takiej jak filtracja, przemywanie i suszenie, ilość związanej cieczy jest w znacznym stopniu uzależniona od gęstości nasypowej polimeru. I tak np. stwierdzono, że polimer o gęstości nasypowej 100 kg/m³ wiąże rozcieńczalnik stosowany do przemywania w ilości około 5 kg/kg polimeru, podczas gdy w przypadku polimeru o gęstości nasypowej 500 kg/m³ilość ta wynosi zaledwie 0,25 kg. Ma to oczywiście istotne znaczenie, w związku z ilością cieczy, która musi być zastosowana do przemywania oraz musi być usunięta z polimerów przy ich suszeniu. Odnośnie transportu i magazynowania regułą jest to, że im większa jest gęstość nasypowa polimeru, tym większa jest ich sypkość oraz tym mniej zajmują one miejsca. Odnośnie przetwórstwa polimerów na kształtowane wyroby, często zdarza się, że w przypadku polimerów o małej gęstości nasypowej występują problemy z urządzeniami przetwórczymi. Polimery o małej gęstości nasypowej muszą być często zagęszczane, np. na drodze wytłaczania, aby umożliwić ich dalsze przetwórstwo w urządzeniach zazwyczaj do tego stosowanych. Im większa jest gęstość nasypowa polimeru, tym mniejsza jest konieczność wstępnej obróbki materiału, tak aby nadawał się on do dalszego przetwórstwa.

167 050

Z powyższego w sposób oczywisty wynika, że przy wytwarzaniu omawianych polimerów należy przede wszystkim brać pod uwagę sposób ciągły, a ponadto taki sposób, który umożliwia wytwarzanie polimerów o dużej gęstości nasypowej.

Jak to stwierdzono powyżej, przy wytwarzaniu polimerów sposobem ciągłym okres stacjonarny poprzedzony jest okresem rozruchu. W przeciwieństwie do okresu stacjonarnego w czasie okresu rozruchu zwiększa się zarówno zawartość polimeru w zawiesinie jak i gęstość nasypowa wytwarzanych polimerów.

Przeprowadzono szeroko zakrojone badania nad warunkami, w jakich powinno się przeprowadzać etap rozruchu, aby uzyskać największe możliwe stężenie zawiesiny w okresie stacjonarnym, a także największą możliwą gęstość nasypową w okresie stacjonarnym. Pierwsza próba osiągnięcia tego celu polegała na wprowadzaniu do reaktora zawierającego monomery i rozcieńczalnik oraz utrzymywanego w warunkach temperatury i ciśnienia przewidzianych dla okresu stacjonarnego, strumieni zasilających monomerów, katalizatora i rozcieńczalnika, tak aby szybkości zasilania strumieniami katalizatora i rozcieńczalnika były takie jak w okresie stacjonarnym i wynosiły odpowiednio k oraz v. Wyniki tak przeprowadzonego rozruchu były wysoce niezadawalające. Jakkolwiek po względnie długim okresie rozruchu można było osiągnąć stan stacjonarny charakteryzujący się stałą zawartością polimeru w odprowadzanej z reaktora zawiesinie oraz o ustalonej gęstości nasypowej polimerów zawartych w tej zawiesinie, to zarówno stężenie zawiesiny jak i gęstość nasypowa były niewielkie. Próby poprawy tej sytuacji poprzez zastosowanie szybkości dozowania katalizatora znacznie większej niż stosowana poprzednio, również nie zakończyły się powodzeniem. Jakkolwiek można było w ten sposób uzyskać większe stężenie zawiesiny, to gęstość nasypowa uzyskanych polimerów była bardzo niska. Ponadto doświadczenie prowadzone w taki sposób trzeba było przerwać na bardzo wczesnym etapie, w momencie, gdy stan stacjonarny nie został jeszcze osiągnięty, na skutek wyjątkowo dużej lepkości zawiesiny uniemożliwiającej kontynuowanie mieszania.

Kontynuując badania w tym zakresie ustalono taki sposób rozruchu, który prowadzi do fazy stacjonarnej charakteryzującej się zarówno wysokim stężeniem zawiesiny jak i dużą gęstością nasypową wytwarzanych polimerów. Etap rozruchu przeprowadza się wprowadzając strumienie zasilające do reaktora zawierającego monomery i rozcieńczalnik, w warunkach temperatury i ciśnienia wybranych dla okresu stacjonarnego. Jeśli w czasie okresu stacjonarnego szybkość wprowadzania katalizatora ma być równa k, a szybkość wprowadzania rozcieńczalnika ma być równa v, to szybkość wprowadzania katalizatora na starcie rozruchu powinna być mniejsza niż k i/lub szybkość wprowadzania rozcieńczalnika powinna być większa niż v, przy czym szybkość wprowadzania katalizatora powinna wzrastać, a szybkość wprowadzania rozcieńczalnika powinna maleć w czasie okresu rozruchowego, tak aby pod koniec okresu rozruchowego osiągnęły one odpowiednio wielkość k oraz v.

Według wynalazku, sposób wytwarzania polimerów poliketonowych, w którym liniowe polimery tlenku węgla z etenem i ewentualnie α-olefiną, w których to polimerach jednostki pochodzące z tlenku węgla i jednostki pochodzące z jednego lub więcej olefinowo nienasyconych związków występują zasadniczo przemiennie, wytwarza się kontaktując monomery w temperaturze 25-150°C i pod ciśnieniem 0,2-15 MPa z odpowiednim katalizatorem, przy czym wytwarzanie prowadzi się w sposób ciągły i w okresie stacjonarnym szybkość wprowadzania katalizatora wynosi k, a szybkość wprowadzania rozcieńczalnika wynosi v, polega na tym, że okres rozruchowy przeprowadza się wprowadzając strumienie zasilające do reaktora zawierającego monomery i rozcieńczalnik, w warunkach temperatury i ciśnienia wybranych dla okresu stacjonarnego, na początku okresu rozruchowego szybkość wprowadzania katalizatora jest mniejsza niż k i/lub szybkość wprowadzania rozcieńczalnika jest większa niż v, a w czasie okresu rozruchowego szybkość wprowadzania katalizatora zwiększa się i/lub szybkość wprowadzania rozcieńczalnika zmniejsza się tak, aby na końcu okresu rozruchowego osiągnąć odpowiednio wartości k oraz v.

Zgodnie ze sposobem według wynalazku szybkości k oraz v korzystnie dobiera się tak, aby w czasie okresu stacjonarnego stężenie zawiesiny wynosiło co najmniej 12,5%, a przeciętny czas przebywania zawiesiny w reaktorze wynosił 2-30 godzin. Według wynalazku w czasie okresu rozruchowego zmieniać można szybkość wprowadzania zarówno katalizatora jak i rozcieńczalnika. Korzystnie zmiany te dokonuje się stopniowo. Równie korzystnie zmienia się w czasie okresu

167 050 rozruchowego szybkość wprowadzania tylko jednego składnika, w szczególności tylko szybkość wprowadzania katalizatora. Prowadząc rozruch ze stopniowym zwiększeniem szybkości dodawania katalizatora korzystnie dobiera się na starcie rozruchu taką szybkość wprowadzania katalizatora, aby stanowiła ona 15-25% końcowej wielkości k. Korzystnie szybkość wprowadzania katalizatora zwiększa się w czasie każdej z okresowych zmian o wielkość odpowiadającą 15-35% ostatecznej wielkości k. Przerwa w czasie między kolejnymi operacjami zwiększania szybkości wprowadzania katalizatora korzystnie odpowiada 1-3 przeciętnym okresom czasu przebywania zawiesiny w reaktorze.

W sposobie według wynalazku stosuje się katalizator zdolny do katalizowania tworzenia się wspomnianych wyżej liniowych, przemiennych polimerów, jeśli wychodzi się z mieszaniny tlenku węgla, etenu i ewentualnie α-olefiny. Do katalizatorów, które nadają się do tego celu, należą między innymi katalizatory zawierające metal z grupy VIII. W użytym znaczeniu za metale z grupy VIII uważa się metale szlachetne, ruten, rod, pallad, osm, iryd i platynę oraz metale z grupy żelazowców, żelazo, kobalt i nikiel. Korzystne są te katalizatory, które jako metal z grupy VIII zawierają pallad, nikiel lub kobalt. Szczególnie korzystnym metalem grupy VIII jest pallad. Jeśli katalizator stosowany zgodnie ze sposobem według wynalazku zawiera metal z grupy VIII, to metal taki wprowadza się do katalizatora korzystnie w postaci soli kwasu karboksylowego, w szczególności w postaci octanu. Oprócz metalu z grupy VIII katalizatory zawierają korzystnie ligand kleszczowy zawierający co najmniej dwie grupy kleszczowe wybrane spośród grup kleszczowych zawierających fosfor, grup zawierających azot i grup zawierających siarkę, przy czym ligand kleszczowy może tworzyć kompleksy z metalem z grupy VIII. Jakkolwiek można w tym celu zastosować ligandy kleszczowe zawierające więcej niż dwie grupy kleszczowe takie jak ligand czterokleszczowy 1,8-bis[bis(2-metoksyeenylo)eoseino]-2,7-bis[bis(2-metoksyeenylo)eosemometylo]octan, to korzystne są ligandy dwukleszczowe. Jeśli stosuje się ligand dwukleszczowy zawierający azot, to jest to korzystnie związek o wzorze ogólnym przedstawionym na rysunku, w którym X oznacza grupę organiczną tworzącą mostek, zawierającą w mostku 3 lub 4 atomy, z których co najmniej dwa stanowią atomy węgla, taki jak 2,2'-bipirydyna oraz 1,10-eenantrolina. Jeśli stosuje się siarkowy ligand dwukleszczowy to jest to korzystnie związek o wzorze ogólnym R¹SR-SRi, w którym Ri oznacza grupę węglowodorową ewentualnie zawierającą podstawnik polarny, a R oznacza dwuwartościową grupę organiczną tworzącą mostek, zawierającą w mostku co najmniej dwa atomy węgla, taki jak 1,2-bis(etylotio)etan oraz cis-1,2-bis(benzylotio)etan. Korzystnie stosuje się eosiorowe ligandy dwukleszczowe o wzorze ogólnym (Ri)2P-R-P(Ri)2, w którym R i Ri mają znaczenie podane wyżej. Korzystne jest ponadto stosowanie takich eoseorowych ligandów dwukleszczowych, w których Ri oznacza aromatyczną grupę węglowodorową zawierającą co najmniej jeden podstawnik alkoksylowy w położeniu orto w stosunku do atomu eoseoru, z którym tak grupa jest połączona. Związkiem, który szczególnie nadaje się do tego celu jest 1,3-bis[bis(2-metoksyeenylo)eosfino]propan. Jeśli w katalizatorach stosuje się dwukleszczowy ligand azotowy lub siarkowy, to jego ilość wynosi korzystnie 0,5-100, a zwłaszcza 1-50 moli/mol metalu z grupy VIII. Jeśli stosuje się eoseorowy ligand dwukleszczowy to jego ilość wynosi korzystnie 0,5-2, a zwłaszcza 0,75-1,5 mola/mol metalu z grupy VIII. Oprócz metalu z grupy VIII i ligandu kleszczowego katalizatory zawierają korzystnie anion kwasu o pKa poniżej 4, a zwłaszcza anion kwasu o pKa poniżej 2. Anion ten wprowadzać można do katalizatora w postaci związku, od którego pożądany anion odszczepia się, lub w postaci mieszaniny związków, z których w wyniku reakcji taki pożądany B anion tworzy się. Jako kwasy o pKa poniżej 4 stosować można zarówno kwasy mineralne jak i organiczne. Do przykładowych odpowiednich kwasów organicznych należą kwasy suhonowe takie jak kwas p-toluenosuleonowy oraz chlorowcowane kwasy karboksylowe takie jak kwas trifluorooctowy. Anion wprowadzać można do katalizatora w postaci kwasu karboksylowego lub w postaci jego pochodnej takiej jak ester alkilowy lub arylowy, amid, imid, bezwodnik lub ortoester, lakton, laktam lub dikarboksylan alkilidenowy. Zawartość anionu w katalizatorze wynosi korzystnie 1-1000, a zwłaszcza 2-50 moli/mol metalu z grupy VIII. Oprócz tego, że stanowi odrębny składnik, anion kwasu o pKa poniżej 4 może również być obecny w katalizatorze, np. wówczas gdy jako związek metalu z grupy VIII zastosuje się trifluorooctan palladu lub ptoluenosuleonian palladu. W celu zwiększenia aktywności katalizatorów zawierających metal z grupy VIII wprowadzać można do nich dodatkowo 1,4-chinon. Szczególnie przydatny jest w tym celu 1,4-benzochinon oraz 1,4-naftochinon, 1,4-chinon stosuje się korzystnie w ilości 5-5000, a zwłaszcza 10-100 moli/mol metalu z grupy VIII.

167 050

Związkami, które można polimeryzować z tlenkiem węgla mogą być związki zawierające wyłącznie atomy węgla i wodoru oraz związki, które oprócz węgla i wodoru zawierają jeden lub więcej heteroamin.

Sposób według wynalazku jest szczególnie przydatny do wytwarzania polimerów tlenku węgla z etenem i ewentualnie α-olefiną.

Sposób według wynalazku stosuje się do wytwarzania kopolimerów tlenku węgla z etenem oraz do wytwarzania terpolimerów tlenku węgla z etenem i α-olefiną, a zwłaszcza z propenem.

Ilość kompozycji katalitycznej stosowanej w sposobie według wynalazku może zmieniać się w szerokich granicach. Korzystnie kompozycję katalityczną stosuje się w ilości odpowiadającej 1()-⁷ -10-5, a zwłaszcza KK⁶ - KT⁴ mola metalu grupy VIII/mol polimeryzowanego związku olefinowo nienasyconego.

Zgodnie ze sposobem według wynalazku monomery kontaktuje się z katalizatorem w obecności rozcieńczalnika, w którym polimery są nierozpuszczalne lub zasadniczo nierozpuszczalne. Bardzo odpowiednie są w tym celu niższe alkohole alifatyczne, a zwłaszcza metanol.

Sposobem według wynalazku polimeryzację prowadzi się w dwóch lub więcej reaktorach połączonych szeregowo. Jeśli reaktory połączone są szeregowo, to korzystnie stosuje się nie więcej niż trzy reaktory.

Sposobem według wynalazku polimeryzację prowadzi się korzystnie w temperaturze 25-150°C pod ciśnieniem 0,2-15 MPa, a zwłaszcza w temperaturze 30-130°C pod ciśnieniem 0,5-10 MPa. Stosunek molowy związków olefinowo nienasyconych do tlenku węgla korzystnie od 10:1 do 1:10, a zwłaszcza od 5:1 do 1:5.

Poniżej przedstawiono 4 przykłady ilustrujące wynalazek, opisujące wytwarzanie w sposób ciągły kopolimerów tlenku węgla z etenem oraz terpolimerów tlenek węgla/eten/propen. Przykłady I i II są przykładami porównawczymi. Doświadczenia prowadzono w reaktorze o pojemności 150 dm3. Składniki katalizatora przygotowano w dwóch roztworach. Roztwór 1 zawierał 1000mg octanu palladu, 2491 mg 1,3-bis[bis(2-metoks;yenylo)fosfmo]propanu i 1067mg kwasu trifluorooctowego w 1 dm3 acetonu. Roztwór 2 zawierał 3000 mg kwasu trifluorooctowego w 1 dm3 acetonu.

O ile nie zaznaczono tego inaczej, masa mieszaniny w reaktorze wynosiła 70 kg.

Przykład I. Polimeryzację rozpoczynano w reaktorze zawierającym monomery i rozcieńczalnik, przy szybkościach dozowania na starcie takich jak szybkości wybrane dla okresu stacjonarnego.

Do reaktora wprowadzono 66,5 kg metanolu.

Ciśnienie w reaktorze: 4,5 MPa

Temperatura reaktora: 83°C

Skład fazy gazowej: 30% molowych tlenku węgla, 70%o molowych etenu

W godzinie zero nastawiono następujące szybkości dozowania:

Metanol: 3,5 kgggodz.

Roztwór 1: 2,lml/godz.

Roztwór 2: l,4ml/oodz.

W 40 godzinie pracy zawartość polimeru w zawiesinie odprowadzonej z reaktora wynosiła 4%, a gęstość nasypowa wytworzonego kopolimeru tlenek węgla/eten była równa 70 kg/m³. W 50 godzinie pracy i 70 godzinie pracy stwierdzono takie same wielkości, zarówno odnośnie stężenia zawiesiny jak i gęstości nasypowej.

Przykład II. Polimeryzację rozpoczynano w reaktorze zawierającym monomery i rozcieńczalnik, przy szybkościach dozowania na starcie takich jak szybkości wybrane dla okresu stacjonarnego.

Do reaktora wprowadzono 66,5 kg metanolu.

Ciśnienie w reaktorze: 4,5 MPa

Temperatura reaktora: 83°C

Skład fazy gazowej: 30% mok)wych tlenku węgla, 70% mooowych etenu

167 050

W godzinie zero nastawiono następujące szybkości dozowania:

Metanol: 3,5 kg/godz.

Roztwór 1: 1 1 ml/oddz.

Roztwór 2: 7,5 ml/godz.

W 18 godzinie pracy zawartość polimeru w zawiesinie odprowadzonej z reaktora wynosiła 8%, a gęstość nasypowa wytworzonego kopolimeru tlenek węgla/eten była poniżej 50 kg/m³. Z uwagi na bardzo dużą lepkość zawiesiny nie można było kontynuować mieszania i musiano przedwcześnie przerwać doświadczenie.

Przykład III. Polimeryzację rozpoczęto w reaktorze zawierającym monomery i rozcieńczalnik, przy czym szybkość wprowadzania katalizatora zwiększono stopniowo do wielkości wybranej dla okresu stacjonarnego.

Do reaktora wprowadzono 61 kg metanolu.

Ciśnienie w reaktorze: 4,5 MPa

Temperatura reaktora: 78°C

Skład fazy gazowej: 25% molowych tlenku węgla , 55% molowych etenu, 20% molowych propenu.

W godzinie zero nastawiono następujące szybkości dozowania:

Metanol: 5 kg/godz.

Roztwór 1: 6,33 ml/godz.

Roztwór 2: 4,18 ml/godz.

W 48 godzinie pracy zawartość polimeru w zawiesinie odprowadzonej z reaktora wynosiła 4,8%, a gęstość nasypowa wytworzonego terpolimeru tlenek węgla/eten/propen była równa 80 kg/m³.

W 52 godzinie pracy szybkości wprowadzania roztworów 1 i 2 zwiększono do, 12,66 ml/godz. w przypadku roztworu 1 oraz do 8,36 ml/godz. w przypadku roztworu 2.

W 92 godzinie pracy stężenie zawiesiny wynosiło 8,7%, a gęstość nasypowa 120 kg/m3. W 96 godzinie pracy szybkości wprowadzania roztworów 1 i 2 zwiększono, do 19,0 ml/godz. w przypadku roztworu 1 oraz do 12,54 ml/godz. w przypadku roztworu 2.

W 137 godzinie pracy stężenie zawiesiny wynosiło 12,3%, a gęstość nasypowa 160 kg/m3. W 141 godzinie pracy szybkości wprowadzania roztworów 1 i 2 zwiększono, do 25,32 ml/godz. w przypadku roztworu 1 oraz do 12,72 ml/godz. w przypadku roztworu 2.

W 188 godzinie pracy stężenie zawiesiny wynosiło 15%, a gęstość nasypowa 200 kg/m³. W 192 godzinie pracy szybkości wprowadzania roztworów 1 i 2 zwiększono, do 31,65 ml/godz. w przypadku roztworu 1 oraz do 20,90 ml/godz. w przypadku roztworu 2.

W 240 godzinie pracy stężenie zawiesiny wynosiło 17,9%, a gęstość nasypowa 260 kg/m³. W 280 godzinie pracy stwierdzono takie same wielkości, zarówno odnośnie stężenia zawiesiny jak i gęstości nasypowej.

Przykład IV. Polimeryzację rozpoczęto w reaktorze zawierającym monomery i rozcieńczalnik, przy czym szybkość wprowadzania rozcieńczalnika zmniejszano stopniowo do wielkości wybranej dla okresu stacjonarnego.

Do reaktora wprowadzono 60 kg metanolu.

Ciśnienie w reaktorze: 4,5 MPa

Temperatura reaktora: 80°C

Skład fazy gazowej: 30%o molowych tlenku węgla, 45% molowych etenu, 25% molowych propenu

W godzinie zero nastawiono następujące szybkości dozowania:

Metanol: 11,4kg/godz.

Roztwór 1: 59mlgooclz.

Roztwór 2: 00ml/oddz.

W 90 godzinie pracy stężenie polimeru w zawiesinie odprowadzanej z reaktora wynosiło 6%, a gęstość nasypowa wytworzonych terpolimerów tlenek węgla/eten/propen była równa 100 kg/m3. W 94 godzinie pracy szybkość dozowania metanolu zmniejszono do 8,7 kg/godz.

167 050

W 138 godzinie pracy stężenie wynosiło 9%, a gęstość nasypowa 150 kg/m³. W 142 godzinie pracy szybkość wprowadzania metanolu zmniejszono do 6,7 kg/godz.

W 200 godzinie pracy stężenie wynosiło 14%, a gęstość nasypowa 200 kg/m³. W 240 godzinie pracy stwierdzono takie same wielkości, zarówno odnośnie stężenia zawiesiny jak i gęstości nasypowej.

Z podanych przykładów I-IV przykłady III i IV są przykładami według wynalazku. W przykładach tych wytwarzano terpolimery tlenek węgla/eten/propen w sposób ciągły stosując na starcie procedurę, zgodnie z którą zwiększano szybkość wprowadzania katalizatora (przykład III) lub zmniejszano szybkość wprowadzania rozcieńczalnika (przykład IV) do wielkości wybranej dla okresu stacjonarnego. W ten sposób można było wytworzyć w okresie stacjonarnym procesu ciągłego zawiesiny polimerów odpowiednio o stężeniach 14 i 17,9%, zawierające polimery o gęstościach nasypowych 200 i 260 kg/m³.

Przykłady I i II nie są objęte zakresem wynalazku i zamieszczono je w opisie tylko dla porównania. W przykładzie I wytwarzano w sposób ciągły kopolimery tlenek węgl<a/etan z wykorzystaniem na starcie procedury, zgodnie z którą zarówno szybkość wprowadzania katalizatora jak i szybkość dodawania rozcieńczalnika były wielkościami wybranymi dla okresu stacjonarnego. Przy takim sposobie postępowania można było w okresie stacjonarnym procesu ciągłego wytwarzać polimery o gęstości nasypowej zaledwie 70 kg/m³ przy stężeniu zawiesiny jedynie 4%.

W przykładzie II przeprowadzono próbę poprawy rezultatów uzyskanych w przykładzie I stosując znacznie większą szybkość wprowadzania katalizatora. Jednakże doświadczenie opisane w tym przykładzie trzeba było przerwać w związku z wyjątkowo dużą lepkością zawiesiny przed osiągnięciem stanu stacjonarnego.

Na podstawie analizy metodą ¹³C NMR stwierdzono, że kopolimery tlenek węgk/eten wytworzone w przykładach I i II oraz terpolimery tlenek węgla/eten/propen wytworzone w przykładach III i IV zawierają liniowe łańcuchy, w których mery pochodzące z tlenku węgla oraz mery pochodzące z etenu i propenu występują przemiennie. W łańcuchach terpolimerów mery pochodzące z etanu i propenu rozmieszczone są przypadkowo.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób wytwarzania polimerów poliketonowych, w którym liniowe polimery tlenku węgla z etenem i ewentualnie α-olefiną, w których to polimerach jednostki pochodzące z tlenku węgla i jednostki pochodzące z jednego lub więcej olefinowo nienasyconych związków występują zasadniczo przemiennie, wytwarza się kontaktując monomery w temperaturze 25-150°C i pod ciśnieniem 0,2-15 MPa w obecności rozcieńczalnika, w którym polimery są nierozpuszczalne lub prawie nierozpuszczalne, z odpowiednim katalizatorem, przy czym wytwarzanie prowadzi się w sposób ciągły i w okresie stacjonarnym szybkość wprowadzania katalizatora wynosi k, a szybkość wprowadzania rozcieńczalnika wynosi v, znamienny tym, że okres rozruchowy przeprowadza się wprowadzając strumienie zasilające do reaktora zawierające monomery i rozcieńczalnik, w warunkach temperatury i ciśnienie wybranych dla okresu stacjonarnego, na początku okresu rozruchowego szybkość wprowadzania katalizatora jest mniejsza niż k, i/lub szybkość wprowadzania rozcieńczalnika jest większa niż v, a w czasie okresu rozruchowego szybkość wprowadzania katalizatora zwiększa się i/lub szybkość wprowadzania rozcieńczalnika zmniejsza się tak, aby na końcu okresu rozruchowego osiągnąć odpowiednio wartości k oraz v.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że szybkości k oraz v dobiera się tak, aby stężenie zawiesiny w okresie stacjonarnym wynosiło co najmniej 12,5%, a średni czas przebywania zawiesiny w reaktorze wynosił 2-30 godzin.
3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że zwiększenie szybkości wprowadzania katalizatora i/lub zmniejszanie szybkości wprowadzania rozcieńczalnika przeprowadza się stopniowo.
4. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że w czasie okresu rozruchowego zmienia się jedynie szybkość wprowadzania katalizatora a szybkość doprowadzania rozcieńczalnika utrzymuje się na stałym poziomie odpowiadającym v.
5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że prowadząc rozruch ze stopniowym zwiększaniem szybkości dodawania katalizatora dobiera się na starcie rozruchu taką szybkość wprowadzania katalizatora, aby stanowiła ona 15-25% końcowej wielkości k.
6. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że szybkość wprowadzania katalizatora zwiększa się w czasie każdej ze stopniowych zmian o wielkość odpowiadającą 15-35% ostatecznej wielkości k.
7. Sposób według zastrz. 5 albo 6, znamienny tym, że przerwa w czasie między kolejnymi operacjami zwiększania szybkości wprowadzania katalizatora odpowiada 1-3 przeciętnym okresom czasu przebywania zawiesiny w reaktorze.
8. Sposób według zastrz. 1 albo 2 albo 5 albo 6, znamienny tym, że stosuje się katalizator zawierający metal z grupy VIII oraz ligand kleszczowy zawierający co najmniej dwie grupy kleszczowe wybrane spośród grup kleszczowych zawierających fosfor, azot i siarkę, przy czym ligand kleszczowy może tworzyć kompleks z metalem z grupy VIII.
9. Sposób według zastrz. 8, znamienny tym, że stosuje się katalizator zawierający ponadto anion kwasu o pKa poniżej 4.
10. Sposób według zastrz. 1 albo 2 albo 5 albo 6 albo 9, znamienny tym, że jako rozcieńczalnik stosuje się niższy alkohol alifatyczny taki jak metanol.

Wynalazek dotyczy sposobu wytwarzania polimerów poliketonowych, to jest polimerów tlenku węgla z etanem i ewentualnie α-olefiną.