WO2015010943A1 - Method for producing high-molecular-weight isobutene homopolymers - Google Patents

Method for producing high-molecular-weight isobutene homopolymers Download PDF

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WO2015010943A1
WO2015010943A1 PCT/EP2014/065066 EP2014065066W WO2015010943A1 WO 2015010943 A1 WO2015010943 A1 WO 2015010943A1 EP 2014065066 W EP2014065066 W EP 2014065066W WO 2015010943 A1 WO2015010943 A1 WO 2015010943A1
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WO
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polymerization
isobutene
inert solvent
partial
mixing
Prior art date
Application number
PCT/EP2014/065066
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German (de)
French (fr)
Inventor
Rosa Corberan Roc
Robert Haschick
Marco-Christian Volland
Alexander GEHR
Andreas Daiss
Klaus MÜHLBACH
Isa Alexandra QUEIROZ DA FONSECA
Christiane Lange
Oliver Soetje
Markus Brym
Thomas Wettling
Joachim Eichhorn
Stefan Hirsch
Jens Hoferichter
Dirk Opfermann
Eckard Schauss
Markus Weis
Original Assignee
Basf Se
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Filing date
Publication date
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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F110/00Homopolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond
    • C08F110/04Monomers containing three or four carbon atoms
    • C08F110/08Butenes
    • C08F110/10Isobutene

Definitions

  • the present invention relates to an improved process for the preparation of isobutene homopolymers having a weight-average molecular weight of 75,000 to 10,000,000 by polymerization of isobutene in a liquid phase polymerization apparatus at temperatures from -80 ° C to -190 ° C in a suitable inert solvent which is liquid under the polymerization conditions in the presence of a Lewis acid-based polymerization catalyst complex and co-catalysts.
  • a common method for producing such isobutene homopolymers is the so-called "BASF belt process", in which liquid isobutene is passed with boron trifluoride as the polymerization catalyst and a high excess of liquid ethene on an endless steel strip of 50 to 60 cm wide , which is designed trough-shaped by a suitable guide and is located in a gas-tight, cylindrical housing.
  • BASF belt process in which liquid isobutene is passed with boron trifluoride as the polymerization catalyst and a high excess of liquid ethene on an endless steel strip of 50 to 60 cm wide , which is designed trough-shaped by a suitable guide and is located in a gas-tight, cylindrical housing.
  • the vaporized ethene is collected, purified and recycled.
  • the resulting polyisobutenes are freed from adhering ethene and residual monomers by degassing.
  • the type of polymerization leads to a virtually complete isobutene conversion.
  • the polymerization temperature can be controlled simply and reliably owing to the boiling cooling, ie by formation of large vapor passages.
  • a disadvantage of the BASF strip process is that due to lack of movement of the reaction mixture on the belt no adequate mixing of the reaction mixture and thus no product surface renewal takes place, which can adversely affect the product properties.
  • anhydrous aluminum chloride in methyl chloride is used, and as a result of the very vigorous stirring, the polymer precipitates as a slurry consisting of small droplets, which overflows into a degassing vessel via an intermediate vessel, where the slurry is steamed and treated with hot water so that the volatiles (substantially unreacted isobutene and methyl chloride) can be removed and subjected to reprocessing
  • the remaining aqueous slurry of polymer particles is worked up by removing catalyst residues, solvent residues and isobutene residues.
  • It is an object of the present invention to provide an easy to carry out, efficient and economical process for the preparation of relatively high molecular weight isobutene homopolymers which, with regard to the product parameters to be adjusted such as molecular weight, polydispersity and residual monomer content, permit reliable control of the polymerization and are easy to clean and easy to handle In particular, a non-adhesive product before work-up supplies. Because of the more thorough mixing of the reaction product, the polymerization should be carried out in a conventional closed reactor and in the disperse phase in a non-miscible fluid or homogeneously mixed in a miscible fluid, i. in a suitable solvent.
  • DE-OS 2 061 289 discloses an isobutene polymerization process in which isobutene between 0 ° C and -160 ° C in an inert diluent such as ethylene, methane, ethane or propane using boron trifluoride as Catalyst is polymerized in the presence of a solution of formaldehyde in an alcohol such as isobutanol as a molecular weight regulator in a reaction flask to higher molecular weight polyisobutene.
  • an inert diluent such as ethylene, methane, ethane or propane using boron trifluoride as Catalyst
  • WO 2007/042516 A1 discloses a process for the preparation of relatively high molecular weight polyisobutene, in which a liquid mixture of isobutene and an inert diluent such as an aliphatic saturated or unsaturated C 2 - to C 6 -hydrocarbon in the gas space of a polymerization apparatus with the polymerization catalyst brings in contact.
  • the mixture of isobutene and the inert diluent is introduced as a liquid jet, liquid film or in the form of droplets in the gas space of the reactor by means of a spray nozzle or spray disk.
  • WO 2007/1 13196 A1 describes a process for the preparation of relatively high molecular weight isobutene homopolymers in which isobutene in the liquid phase in the presence of Lewis acids as polymerization catalysts and an inert solvent such as ethene in an apparatus which simultaneously has mixing and conveying properties , polymerized.
  • a polymerization apparatus in particular a single-shaft or multi-shaft kneading reactor is described.
  • International Patent Application PCT / EP2013 / 053042 (disclosure No. WO
  • 2013/120984 relates to a process for the preparation of isobutene homopolymers by polymerization of isobutene in the liquid phase at -80 ° C to -190 ° C in an inert solvent in the presence of a polymerization catalyst based on Lewis acids and with concomitant use of reaction accelerators and / or chain length regulators.
  • the object specified for the present invention has been achieved by a process for the preparation of isobutene homopolymers having a weight-average molecular weight of 75,000 to 10,000,000 by polymerization of isobutene in a liquid phase polymerization apparatus
  • a Lewis acid-co-catalyst polymerization catalyst complex characterized in that the isobutene in a mixing device comprising a mixing chamber and feeds for the partial streams, with the inert solvent, the Lewis Mixed acid catalyst and optionally other polymerization-controlling additive substances, this mixture in the form of a liquid jet or droplets in the liquid phase space of the polymerization fed and there can run the polymerization of the isobutene, wherein the mixing device designed so that the substances used in at least three partial streams of the mixing chamber are fed coaxially, wherein the isobutene-containing partial streams and the Lewis acid catalyst-containing partial streams are separated from each other by the inert solvent substreams entering the mixing chamber, so that no reactive Ge has mixed contact with the walls of the mixing device.
  • the inert solvent according to measure (b) is referred to as fluid, i. as the liquid carrier medium, in which either isobutene dissolves homogeneously in the liquid phase or in dispersed form because it is immiscible with the isobutene.
  • the mixing device used according to the invention can also be referred to as a mixing nozzle. It has a mixing chamber and feeds for the partial streams into the mixing chamber, which are usually mounted inside the mixing device, and - depending on the structural design - more customary for this purpose components. In particular, in the inner wall region of the mixing chamber there is a risk of the occurrence of caking and clogging.
  • the isobutene-containing substreams and the catalyst-containing substreams are still completely separated from one another when they enter the mixing chamber due to the inert solvent. They do not intermix in the mixing chamber until after a certain distance and are completely free from the reactive mixture until they exit the mixing chamber or outside the mixing chamber, ie in the liquid phase space of the polymerization, mixed.
  • Lewis acid catalyst and co-catalyst are metered into the mixing chamber in different, separate partial streams, so that the polymerization catalyst complex only forms when these partial streams are mixed.
  • structural and fluidic measures in the mixing device used ensure in particular that no reactive mixture comes into contact with its walls, in particular the walls of the mixing chamber, and can deposit polymer thereon.
  • the coaxial feed is best suited as the most internal partial flow into the mixing chamber, since in the case of non-excludable malfunctions, however, the reactive mixture reaching the nozzle wall would have only a very low isobutene concentration, so that only a little unwanted polymer could deposit there.
  • the mixing device is designed so that the substances used are supplied in three partial streams of the mixing chamber, wherein the coaxial internal partial flow of isobutene, co-catalysts and optionally further polymerization-controlling additives or from isobutene, co-catalysts, inert solvent and optionally further polymerization-controlling additives, the coaxial middle Mol- Ström of inert solvent and optionally other polymerization-controlling additives and the coaxial outer partial flow of Lewis acid catalyst, inert solvent and optionally other polymerization-controlling additives.
  • the mixing device is designed such that the substances used are supplied to the mixing chamber in three partial streams, wherein
  • FIG. 1 (according to the embodiment with three partial flows) is intended to illustrate schematically these embodiments of the mixing device without limiting it.
  • the mixing device is designed so that the substances used are fed into four partial streams of the mixing chamber, wherein the coaxial internal partial flow of isobutene, co-catalysts and optionally further polymerization-controlling additives or of isobutene, co-catalysts, inert Solvent and optionally further polymerization-controlling additives, the coaxially counted from the inside first average substream of inert solvent and optionally other polymerization-controlling additives coaxial from the inside counted second average part of Lewis acid catalyst, inert solvent and optionally other polymerization-controlling additives and the external partial flow in turn, consists of inert solvent and optionally further polymerization-controlling additives.
  • FIG. 2 (according to the embodiment with four partial flows) is intended to illustrate schematically these embodiments of the mixing device without limiting it.
  • the mixing device is designed so that the flow cross-sections of the individual partial flows completely envelop the further inner partial streams.
  • the mixing device is designed such that the flow cross sections of the individual partial flows are aligned axially symmetrically, in particular circular, elliptical, oval, square, rectangular or polygonal, for example triangular, quadrangular, pentagonal or hexagonal.
  • the resulting gap-shaped channel cross sections in the case of rectangular or oval flow cross-sections have the advantage that the mixing path lengths are smaller than in the case of circular arrangements. This results in lower mixing times and thus the length of the mixing chamber and the residence time of the reactive mixture can be shortened here with a rather mixing effect. This in turn reduces the blockage tendency of the mixing nozzle.
  • all the individual partial streams of the mixing device flow completely or almost completely isokinetically, ie with the same or almost the same speed.
  • the average residence time of the isobutene fed into the mixing chamber with the corresponding partial flows ie the time between entry from the feed channels and leaving (partially already polymerized) at the mixing chamber exit, is usually less than 10 seconds, in particular less than 1 second all less than 0.1 seconds.
  • a typical residence time for the isobutene is 0.001 to less than 0.1 second.
  • the spatial concentration fluctuations of the reactive components in the stream at the mixing chamber outlet amount to less than 40%, preferably less than 20%, in particular less than 10%, especially less than 5%, of the calculated theoretical concentration average of the respective component.
  • the partial streams to be fed into the mixing device are cooled to temperatures in the region of the polymerization temperature.
  • it is cooled to a temperature which deviates absolutely no more than 20 ° C and in particular not more than 10 ° C from the reaction temperature in the polymerization, with temperatures below the reaction temperature are generally not critical, unless they lead to a separation of the Reactants and / or lead to the solidification of individual components.
  • the mixing device is designed such that the feeds of the partial flows into the mixing chamber, which are usually mounted inside the mixing device, contain devices and / or internals for generating flow turbulences.
  • these devices and / or internals for generating turbulence turbulence generate by turbulence.
  • these swirl-producing devices or internals serve to displace sub-streams which enter the mixing chamber adjacent to one another.
  • Such an opposite twisting causes a particularly strong shear at the junction of the partial flows, which entails an increased flow turbulence, which in turn accelerates the mixing process.
  • This in turn can reduce the required residence time in the mixing chamber and thus reduce the tendency to clog.
  • the swirl can be induced in the feed channels of the partial flows, in particular by means of moving or preferably non-moving devices or internals whose construction and design correspond to the usual designs known to the person skilled in the art.
  • the flow rate of the outermost sub-flow is equal to or higher than that of all other sub-streams. If the other internal partial flows have different flow speeds, the flow velocity of the outermost substream should be equal to or higher than that of the fastest flowing substream. This avoids that there is a backflow near the wall, which can possibly transport polymerizable mixture to the wall. Thus, isobutene is less likely to reach the outer wall of the mixing chamber, and again this reduces the tendency to clog.
  • the above-described return flow can also be avoided by keeping the mean flow velocity of the total flow in the mixing chamber along the main flow direction constant or increasing it with the progression of the flow.
  • the constant maintenance or the increase in the flow rate can be achieved by suitable technical measures familiar to the person skilled in the art.
  • An increase in the flow rate is achieved for example by a successive reduction of the flow cross-section in the mixing chamber or - at a constant flow cross-section - by increasing the formation of gas in the total flow or by heating and thus density reduction of the gas-containing total flow.
  • the actual polymerization of the isobutene is carried out in a suitable polymerization apparatus equipped with conventional means for removing or discharging the product and means for cooling.
  • the polymerization device may be a belt reactor.
  • the polymerization apparatus is preferably selected from tubular reactors, loop reactors and reactors which simultaneously have mixing and conveying properties.
  • the feed of the mixture of isobutene, inert solvent, Lewis acid catalyst, co-catalyst and optionally further polymerization-controlling additives from the mixing device into the polymerization is generally advantageously at the top, at the bottom or on the side of the polymerization.
  • upper end is meant to mean the highest point or, in the case of a horizontal construction, the point furthest from the outlet of the polymerisation device.
  • lower end ⁇
  • the lowest point or horizontal shape is also meant to be the most remote point of the polymerizer from the outlet. If the feed is on the side, a position in the middle region of the polymerisation device is usually selected.
  • the reactive mixture may be useful to feed the reactive mixture not only at a single point, ie by means of a single mixing device in the liquid phase space of the polymerization, but the feed by several, in particular 2, 3, 4, 5 or 6 mixing devices, which on various locations of the polymerization are arranged under geometrically optimized aspects to make.
  • the polymerization which is generally carried out continuously or semi-continuously, takes place in a liquid homogeneous phase, ie. as solution or precipitation polymerization, or in liquid heterogeneous phase, i. as suspension polymerization, instead.
  • Solution polymerization occurs at the beginning of the polymerization when the monomer isobutylene is well soluble in the inert solvent to be selected, and then successively undergoes a precipitation polymerization when insoluble high molecular weight polymer has formed.
  • the adjustment and constant maintenance of the polymerization temperature are carried out by direct or indirect cooling of the inert solvent used as the carrier liquid.
  • Direct cooling is to be understood as meaning, in particular, cooling through the walls of the polymerization apparatus or cooling by boiling of the evaporating inert solvent.
  • Indirect cooling is understood in particular as meaning the cooling via an external heat exchanger, such as a heat exchanger.
  • temperature variations in the fluid phase are possible to a limited extent. These temperature variations are generally less than 60 ° K, preferably less than 50 ° K, in particular less than 40 ° K, especially less than 30 ° K.
  • the temperature regulation of the fluid phase takes place by means of a bypass heat exchanger, which is described below.
  • a suitable for the present invention tubular reactor usually has a channel-shaped structure, which is generally cylindrical, but also other cross-sectional shapes such as squares, rectangles, polygons, ovals or ellipses are possible. It often has the shape of a column and is then also referred to as a column reactor.
  • a column reactor has a vertical arrangement. In a tube reactor, the height or length of the reaction space is usually greater than its diameter.
  • the form of such a polymerization device is, for example, a vertically arranged spray reactor, in particular a spray tower.
  • the diameter of the channel is to be understood as a hydraulic diameter.
  • the height or length of the reactor is chosen so that the residence time of the reaction mixture in the reactor is generally 0.02 to 20 minutes, preferably 0.05 to 15 minutes, more preferably 0.1 to 10 minutes.
  • the average flow rate of the reaction medium is usually 0.02 to 20 m / s, preferably 0.04 to 10 m / s, particularly preferably 0.06 to 5 m / s.
  • the channel of the tubular reactor can be designed with and without internals.
  • the channel is executed without internals.
  • the walls of the channel are usually isolated by vacuum or suitable for the selected temperature range insulating material and / or tempered by means of a flowing in a double jacket fluid.
  • the removal of the heat of reaction from the tubular reactor is usually carried out by direct cooling of the reactor walls and / or by an external heat exchanger.
  • the heat of reaction is dissipated predominantly by an external heat exchanger.
  • the inert solvent used as the heat transfer medium is separated from the polymer produced at the reactor outlet and cooled via an external circulation with a heat exchanger and returned to the reactor.
  • the channel of the tube reactor is before the start of polymerization with the carrier medium, i. the inert solvent, and the reactants are either miscible with the carrier medium, whereby the polymer precipitates, or they form a second phase.
  • the polymerization takes place substantially along the reactor length of the tubular reactor, whereby the polymer produced can be moved either downwards or upwards by a possible difference in density between the inert solvent as the carrier medium and the polymer. It is also possible that the tube reactor is arranged horizontally and not vertically and the tube is not completely filled with carrier medium. The polymer in this case can "float" or settle on the carrier medium.
  • An advantage of the described cooling is that it reduces the risk of fouling, which could occur with a cooled double jacket.
  • the carrier medium is circulated and thereby cooler carrier medium is available directly at the reactor inlet to absorb the heat of polymerization.
  • a tubular reactor or column reactor with double jacket cooling is also suitable for the present invention.
  • the carrier medium ie the inert solvent which leaves the reactor with the polymer produced and is then separated therefrom, is not returned indirectly via a heat exchanger but directly to the mixer at the inlet of the reactor.
  • a large part of the carrier medium remains in the reactor and cools again by contact with the reactor wall.
  • the temperature of the carrier medium is adjusted by adjusting the temperature of the external cooling medium in the double jacket.
  • a loop reactor suitable for the present invention is, in principle, a vertical tubular reactor as described above, which does not operate with an external but with an internal circulation of the continuous phase.
  • the reactor column usually consists of two concentrically arranged tubes, wherein the polymerization (when operating from bottom to top) in the inner column ascending, the polymer produced is separated at the top and serving as a carrier medium inert solvent in the annular gap between the inner and the outer column is conveyed back down.
  • the temperature setting is also carried out by an external cooling medium via the double jacket on the reactor.
  • the continuous medium is only replaced to the extent that it is lost at the discharge.
  • the continuous phase remains largely static in the reactor.
  • a suitable reactor for the present invention which simultaneously has mixing and conveying properties, is referred to in specific structural embodiments as a kneading reactor or extruder reactor.
  • a reactor can also be a self-cleaning apparatus with conveying and mixing action, as described in WO2007 / 1 13196 A1, are used.
  • a reactor which simultaneously has mixing and conveying properties it may in particular be a double- or multi-shaft kneader or extruder.
  • a twin-screw kneader or a twin-screw extruder is used, particularly preferably a co-rotating twin-screw extruder.
  • the residence time of the reaction mixture in the mentioned reactors, which simultaneously have mixing and conveying properties is generally from 0.02 to 20 minutes, preferably from 0.05 to 15 minutes, more preferably from 0.1 to 10 minutes.
  • the design of such a reactor which at the same time has mixing and conveying properties, takes place in such a way that it causes only a small specific power input, so that the reaction mixture scarcely heats up as a result of the dissipated mechanical power.
  • the ratio of power input of the reactor to the heat of reaction liberated per time is less than 10, preferably less than 5, more preferably less than 2, in particular less than 1.
  • Such a reactor which at the same time has mixing and conveying properties, can be inclined downwards in the conveying direction with respect to the horizontal, in order to ensure backmixing of the reaction mixture. to avoid contact in the inlet area and thus prevent clogging of the inlet.
  • the angle of inclination has a value of 0 to 60 °, preferably 0 to 30 °, particularly preferably 0 to 20 °.
  • the reactor can be isolated and / or tempered again.
  • the mixture of polymer and heat transfer medium is separated at the end of the reactor and the heat transfer medium in turn is returned via an external heat exchanger to the inlet of the reactor.
  • any heat exchanger known to the person skilled in the art can be used as the external heat exchanger suitable for the reactor types mentioned, for example plate heat exchangers, tube bundle heat exchangers or static mixers designed as heat exchangers.
  • a bypass concept is used, in which the heated heat transfer medium coming from the reactor is partially recooled in a recycle loop well below the desired reactor inlet temperature and the recycle is then mixed with the heated heat transfer medium from the reactor.
  • the advantage here is that the heated heat transfer medium is not directly in contact with a cold wall, but is cooled by mixing with the recirculated, supercooled stream.
  • the partially dissolved polymer in the heat transfer medium does not precipitate as a solid on the wall during cooling, which would lead to a formation of deposits on the heat exchanger surface and thus to a deterioration of the heat transfer.
  • the supercooled stream is mixed with the heated heat medium, polymer particles are formed, which then flow with the cooled heat transfer medium and leave the heat exchanger again without forming a polymer film on the walls.
  • isobutene homopolymers are understood to mean those polymers which, based on the polymer, are composed of at least 98 mol%, preferably at least 99 mol%, of isobutene.
  • the isobutene source is in particular pure isobutene, which generally contains at most 0.5% by volume of residual impurities such as 1-butene, 2 Butenes, water and / or C 1 to C 4 alkanols.
  • isobutene-containing technical C4 hydrocarbon streams for example C4 raffinates, C4 cuts from isobutane dehydrogenation, C4 cuts from steam crackers and FCC crackers (fluid catalysed cracking), insofar as they are largely derived from 1, 3-butadiene contained therein are liberated.
  • Suitable technical C4 hydrocarbon streams generally contain less than 500 ppm, preferably less than 200 ppm, butadiene.
  • the isobutene from such technical C4 hydrocarbon streams polymerized here largely selectively to the desired isobutene homopolymer, without appreciable amounts of other C4 monomers in the Polymer chain to be installed.
  • the isobutene concentration in said C4 hydrocarbon commercial streams is in the range of 40 to 60 weight percent.
  • the process according to the invention can also be operated with isobutene-containing C 4 hydrocarbon streams which contain less isobutene, for example only 10 to 20% by weight.
  • the isobutene-containing monomer mixture may contain small amounts of contaminants such as water, carboxylic acids or mineral acids, without resulting in critical yield or selectivity losses. It is expedient to avoid an accumulation of these impurities by removing such pollutants from the isobutene-containing monomer mixture, for example by adsorption on solid adsorbents such as activated carbon, molecular sieves or ion exchangers.
  • the polymerization process according to the invention is carried out in the liquid polymerization medium at temperatures of -80.degree. C. to -190.degree. In a preferred embodiment, it is carried out at temperatures in the vicinity of the lower limit of the above-mentioned temperature range, namely at -130 ° C to -190 ° C, especially at less than -160 ° C to -185 ° C, in particular at -165 ° C to -180 ° C, in a typical procedure at -168 ° C to -173 ° C.
  • the process is carried out at temperatures of -100 ° C to -150 ° C, preferably at -105 ° C to -147 ° C, especially at -1 10 ° C to -140 ° C, in particular at -1 15 ° C to -135 ° C, in a typical procedure at -120 ° C to -130 ° C, by.
  • the controlled low polymerization temperatures have an advantageous effect on the product properties.
  • the polymerization process according to the invention is generally carried out at an absolute pressure of 500 mbar to 5 bar, in particular at a pressure of 800 mbar to 2 bar.
  • the polymerization reactor is operated at or near the ambient pressure (normal pressure).
  • a slight overpressure may provide benefits for some of the possible inert solvents.
  • a procedure of polymerization with overpressure is possible in principle, bring higher pressures, especially those above 5 bar, in general, no additional advantages.
  • inert solvents are understood to mean not only fluids in which isobutene dissolves homogeneously in the liquid phase, but also fluids with which isobutene is immiscible and is present in dispersed form.
  • Suitable inert solvents are suitable for a C 1 to C 8 hydrocarbons, preferably C 1 to C 8 hydrocarbons, in particular C 2 to C 4 hydrocarbons, which are usually saturated or simply ethylenically unsaturated and generally have a linear or slightly branched structure , Of course, if they are ethylenically unsaturated, they must not polymerize themselves under the reaction conditions of the present invention; they usually have only primary and / or secondary olefinic carbon atoms.
  • C to Cs-hydrocarbons are methane, ethane, ethene, propane, propene, n-butane, isobutane, n-pentane, 2-methylbutane, 2,3-dimethylbutane, 2- Methylpentane, 3-methylpentane, 3-ethylpentane, 2,2-dimethylpentane, 2,3-dimethylpentane, 2,4-dimethylpentane, 2-methylhexane, 3-methylhexane, 3-ethyl-2-methylpentane, 2,2-dimethylhexane, 2,3-dimethylhexane, 3,3-dimethylhexane, 4-methylheptane, 2,2,3-trimethylpentane and 3-methylheptane.
  • halogenated C 1 to C 8 hydrocarbons preferably halogenated C 1 to C 8 hydrocarbons, in particular fluorinated and / or chlorinated C 1 to C 2 or C 1 to C 6 hydrocarbons, such as methyl chloride, methyl fluoride , Difluoromethane, dichloromethane, fluoroethane, 1-fluoropropane, 1, 1, 1, 2,3,3,3-heptafluoropropane, octafluoropropane or 1-fluorobutane, suitable;
  • perfluorinated d- to Cs- or d- to Cs-hydrocarbons or such d- to Cs- or d- to Cs-hydrocarbons come here, in which at least half of the hydrogen atoms are replaced by fluorine atoms into consideration.
  • mixtures of C.sub.1- to C.sub.s- or C.sub.1- to C.sub.s-hydrocarbons mixtures of halogenated C.sub.1- to C.sub.s- or Cs-hydrocarbons or mixtures of one or more C.sub.1- or C.sub.1- to C.sub.1- Hydrocarbons and one or more halogenated d- to Cs or C to Cs-hydrocarbons are used.
  • siloxanes for example disiloxane or halogenated siloxanes, such as octachlorotrisiloxane, hexachlorodisiloxane, hexafluorodisiloxane or 1,1,1-trichloro-2,2,2-trifluorodisiloxane.
  • the inert solvent is selected according to measure (b) from C 1 to C 8 hydrocarbons, halogenated C 1 to C 8 hydrocarbons and mixtures thereof.
  • C 1 to C 8 hydrocarbons halogenated C 1 to C 8 hydrocarbons and mixtures thereof.
  • Typical examples of these are ethane, ethene, propane, propene, n-butane, isobutane, 1,1,1,3,3,3,3-heptafluoropropane, octafluoropropane or mixtures thereof.
  • the weight ratio of isobutene to the inert solvents according to measure (b) in the polymerization reactor is generally 1: 0.1 to 1:50, preferably 1: 0.1 to 1:40, especially 0.1: 1 to 1: 20, especially 1: 0.5 to 1:10.
  • the polymerization catalyst complexes based on Lewis acids and cocatalysts to be used as polymerization catalyst according to measure (c) are preferably those based on boron trifluoride, iron halides, aluminum trihalides or aluminum alkyl halides as Lewis acids or based on a Lewis acid in combination with organic Sulfonic acids, each together with suitable co-catalysts.
  • Co-catalysts are to be understood here in particular as activators or moderators in the form of proton sources, donors and initiators.
  • the said iron halide, aluminum trihalide and aluminum alkyl halide complexes contain, in addition to the Lewis acid, a donor in the form of an organic compound having at least one ether function or one carboxylic ester function.
  • the combination of Lewis acids, in particular of boron trifluoride, iron halides, aluminum trihalides or aluminum alkyl halides, with organic sulfonic acids as initiators contain at least one organic sulfonic acid of the general formula Z-SO3H in which Z is a C 1 -C 20 -alkyl radical, C 1 -C 20 Haloalkyl radical, Cs-Cs-cycloalkyl radical, C 6 -C 20 -aryl radical or a C7- C2o-aralkyl radical; a typical such organic sulfonic acid is methanesulfonic acid.
  • a complex of boron trifluoride and a proton source is preferably used as the polymerization catalyst.
  • proton sources which play the role of an activator or moderator in the catalyst complex, especially ethers, in particular C 1 to C 4 dialkyl ethers such as diethyl ether, and alcohols, in particular low molecular weight monohydric aliphatic alcohols are suitable.
  • the polymerization catalyst used is a complex of boron trifluoride and a Cr to C 4 -alkanol, for example.
  • the proton source can be used in a substoichiometric, stoichiometric or superstoichiometric amount in relation to boron trifluoride.
  • Typical molar ratios of proton source to boron trifluoride are in the range of 0.3: 1 to 3: 1, in particular 0.5: 1 to 2: 1, especially 0.7: 1 to 1, 3: 1 (in each case based on 1 Proton equivalent of the proton source).
  • mixtures of primary and secondary C 1 - to C 4 -alkanols can be used as cocatalyst, as described in WO 2013/120859, particularly preferably mixtures of methanol and isopropanol, mixtures of methanol and isobutanol, and mixtures of methanol and sec-butanol, very particularly preferably mixtures of methanol and isobutanol.
  • the amount of polymerization catalyst complex (c) to be used depends essentially on the type of catalyst and on the reaction conditions, in particular the reaction temperature and the desired molecular weight of the polymer. It can be determined by means of fewer random tests for the respective reaction system.
  • the polymerization catalyst complex in amounts of 0.0001 to 1 wt .-%, in particular 0.0005 to 0.5 wt .-%, especially 0.001 to 0.1 wt .-%, each based on the Lewis Acid content or boron trifluoride content in the catalyst complex and on isobutene used.
  • the polymerization process according to the invention is carried out in the presence of at least one of the polymerization-controlling additives
  • reaction accelerator in the form of an ethylenically saturated hydrocarbon compound which at least one oxygen atom and no abstractable
  • a reaction accelerator according to measure (d) is a compound which, under the chosen polymerization conditions, influences and thus controls the catalytic activity of the boron trifluoride in the desired manner.
  • Such reaction accelerators are saturated hydrocarbon compounds which contain at least one oxygen atom, preferably as an ether oxygen atom or as part of a carbonyl function.
  • the polymerization is carried out as measure (d) in the presence of at least one reaction accelerator selected from ketones, aldehydes, ethers, acetals and hemiacetals.
  • reaction accelerators are low molecular weight compounds having 1 to 40, in particular 1 to 16, especially 1 to 8 carbon atoms; their structure can be open-chain or cyclic; they may be aliphatic, aromatic or heteroaromatic in nature.
  • Typical representatives of such reaction accelerators are ketones such as acetone, butanone, cyclohexanone, acetophenone or benzophenone, aldehydes such as formaldehyde, trioxane, paraformaldehyde, acetaldehyde, propionaldehyde, butyraldehyde, benzaldehyde, cyclohexylaldehyde or glyoxal, dialkyl ethers such as dimethyl ether, diethyl ether or di-n butyl ether, cyclic ethers such as tetrahydrofuran or dioxane, as well as acetals and hemiacetals, by reacting the above-mentioned ketones and aldehydes with alcohols such as methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, isobutanol, sec-butanol or tert
  • the reaction accelerators mentioned can usually advantageously be combined with one or more medium molecular weight alcohols, in particular monohydric aliphatic, cycloaliphatic or araliphatic alcohols, especially C 1 to C 10 alcohols, eg. n-pentanol, n-hexanol, n-octanol, 2-ethylhexanol, n-decanol, 2-propylheptanol, cyclohexanol or benzyl alcohol.
  • medium molecular weight alcohols in particular monohydric aliphatic, cycloaliphatic or araliphatic alcohols, especially C 1 to C 10 alcohols, eg. n-pentanol, n-hexanol, n-octanol, 2-ethylhexanol, n-decanol, 2-propylheptanol, cyclohexanol or benzyl alcohol.
  • such medium molecular weight alcohols act as activators or moderators in the catalyst complex, similar to the low molecular weight alcohols used as proton source in accordance with measure (c), but usually with a weaker activating effect; on the other hand, they act as solvents for the reaction accelerators.
  • aldehydes or ketones are used as reaction accelerators, the abovementioned medium molecular weight alcohols as well as some of the low molecular weight alcohols mentioned can form with these acetals or hemiacetals or ketals (ketone acetals), which also act as reaction accelerators.
  • formaldehyde as a reaction accelerator, a corresponding alcoholic solution, for.
  • the reaction accelerator itself is normally used in amounts of from 0.0001 to 1% by weight, preferably from 0.0003 to 0.75% by weight, in particular from 0.0005 to 0.5% by weight, in particular from 0.001 to 0, 1 wt .-%, each based on isobutene used.
  • a chain length regulator according to measure (e) normally represents an ethylenically unsaturated system and contains one or more tertiary olefinic carbon atoms, optionally in addition to one or more primary and / or secondary olefinic carbon atoms.
  • chain length regulators are mono- or polyethylenically unsaturated hydrocarbons having 5 to 30, in particular 5 to 20, especially 5 to 16 carbon atoms; their structure can be open-chain or cyclic.
  • Typical representatives of such chain length regulators are isoprene (2-methyl-1,3-butadiene), 2-methyl-2-butene, diisobutene, triisobutene, tetraisobutene and 1-methylcyclohexene.
  • the polymerization is carried out as measure (e) in the presence of isoprene and / or diisobutene as chain length regulators.
  • Diisobutene (isooctene) is usually understood to mean the mixture of isomers of 2,4,4-trimethyl-1-pentene and 2,4,4-trimethyl-2-pentene; Of course, the individually used isomers 2,4,4-trimethyl-1-pentene and 2,4,4-trimethyl-2-pentene also act as chain length regulators according to measure (e).
  • the amount of chain length regulators used according to the invention allows the molecular weight of the isobutene homopolymers produced to be adjusted in a simple manner: the higher the amount of chain length regulators, the lower the molecular weight generally becomes.
  • the chain length regulator usually controls the molecular weight by incorporating it sooner or later into the polymer chain thus leading to chain termination at this point.
  • the chain length regulator is normally used in amounts of 0.0001 to 2 wt .-%, in particular 0.0005 to 1 wt .-%, especially 0.001 to 0.5 wt .-%, each based on isobutene used.
  • the isobutene homopolymers prepared by the process according to the invention preferably have a weight-average molecular weight (M w ) of from 150,000 to 8,000,000, in particular from 250,000 to 6,000,000, especially from 400,000 to 5,000,000.
  • M w weight-average molecular weight
  • M n number average molecular weight (determined by gel permeation chromatography) of from 25,000 to 2,000,000, particularly preferably from 45,000 to 1,500,000, in particular from 55,000 to 1,000,000, especially from 65,000 to 750,000.
  • the polymerization conditions for the process according to the invention are selected such that the Isobutene used in the polymerization reactor with a conversion of at least 90%, in particular of at least 95%, especially of at least 99%, is converted to isobutene homopolymers having a weight-average molecular weight of 75,000 to 10,000,000.
  • the present invention also provides a process for the preparation of relatively high molecular weight isobutene homopolymers, as described above, in which the isobutene homopolymers produced are discharged from the polymerization apparatus at temperatures of less than -80 ° C, thereby completely or substantially separating them from the inert solvent and then optionally subjecting them to a thermal cleaning process at temperatures of more than + 80 ° C.
  • the complete or extensive separation of the produced isobutene homopolymers from the inert solvent is preferably carried out with the aid of sieves, filters, centrifuges, extruders, blades, settling tanks or floating tanks.
  • the polymer produced can be retained on a polytetrafluoroethylene-based sieve while the solvent passes through the mesh of the sieve penetrate and can be returned to the process.
  • the polymer is subsequently recovered as a filter cake.
  • Both the suspension feed and the filter cake removal is usually continuous or semi-continuous. It can also be a self-cleaning or regularly backwashed filter with automated changing device, eg. As a rotating screen changer, or a vacuum drum filter can be used.
  • the polymer When using centrifuges, the polymer should be separated from the continuous medium by centrifugal force sedimentation due to differences in density (depending on the solvent).
  • the generation of the centrifugal force field and the separation are carried out in a rotating apparatus, wherein the phase with the higher density is more strongly detected by the centrifugal force and thus deflected more radially.
  • the separated phases are kept isolated from each other by various devices or conveyors and then discharged. It is important that the separation takes place in such a way that there is always some solvent left over for washing away or transporting away the polymer in order to prevent buildup of caking.
  • extruders also called screw conveyors and screw pumps in special designs. Both single-shaft and multi-shaft extruders are suitable. In twin- and multi-shaft extruders, the waves can work in the same direction or in opposite directions. Two- or multi-screw extruders are preferably used, since they have an effective self-cleaning. Two-screw extruders, in particular co-rotating twin-screw extruders, are particularly preferably used. The waves in single and multi-shaft extruders are normally occupied by kneading and / or conveying elements. These devices usually promote self-cleaning.
  • the speeds of rotation of the waves are generally in the range of 10 to 500, in particular special 15 to 350 revolutions per minute.
  • the waves may be formed as worm shafts, whose gears are engaged with each other and whose inner shaft diameter is preferably constant over the entire length.
  • Preferred building materials for the described extruders are steels or stainless steels.
  • Such an extruder serving for the separation of the polymer produced can be set up with an angle of attack of 0 to 20 °, in particular 5 ° to 15 °, especially 0 ° to 10 °.
  • the separation takes place via the rotation of the screws.
  • the polymer is moved in the extrusion direction and discharged at the top of the extruder. Due to the angle of attack and the resulting gravitational force as well as the lower viscosity compared to the polymer, the carrier medium is not detected as strongly as the polymer and discharged at the bottom against the conveying direction of the extruder.
  • the carrier medium is collected and can be supplied to the external heat exchanger circuit.
  • the angle of attack avoids that too much carrier medium is discharged with the polymer, which then has to be degassed in another extruder.
  • blades for the reactor types which are operated without the constant external exchange of solvent.
  • a construction based on a wheel or a bath can be used. The emptying of the individual blades can be done mechanically and self-cleaning.
  • settling tanks or floating pools can also be used.
  • the polymer produced is separated from the continuous medium by gravity sedimentation.
  • the polymer is withdrawn as sediment in the settling tank or discharged as an overflow in the swimming pool.
  • a desired thermal cleaning after the discharge of the product from the polymerization reactor is advantageously carried out by using one or more extruders.
  • the extruder can be used, which provide for the discharge of the product, if they are heated accordingly.
  • the isobutene homopolymers are heated to temperatures of more than 80 ° C., in particular more than 100 ° C.
  • the degassing and the purification of the product can be facilitated by applying a vacuum, in particular one works for this purpose at an absolute pressure of less than 700 mbar, in particular less than 200 mbar, especially less than 100 mbar.
  • an inert gas for example nitrogen, is introduced into one or more segments of the extruder in order to promote the degassing process.
  • the inventive method has the advantage that the isobutene homopolymers produced in the inert solvent used (usually hydrocarbons and / or halogenated hydrocarbons) have only a low solubility - this applies to a greater extent at low temperatures - and thus largely precipitate as a solid.
  • This precipitated solid has no tendency to stick at the low temperatures used and under the specific process conditions of the present invention, so that the crude product can be easily discharged and processed, especially in the region of collection of the product from the reactor in the workup at any point Temperatures above the glass transition temperature of the polymer occur.

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Abstract

The invention relates to the production of isobutene homopolymers having a weight-average molecular weight of 75,000 to 10,000,000 by polymerizing isobutene in a polymerization device in the liquid phase at temperatures of -80°C to -190°C in a suitable inert solvent and in the presence of a polymerization catalyst complex based on Lewis acids and co-catalysts, wherein isobutene, inert solvent, and polymerization catalyst complex are fed to the mixing chamber of a mixing device in at least three partial flows and are mixed there, said mixture is fed into the liquid phase space of the polymerization device, and the polymerization of the isobutene is allowed to proceed there.

Description

Verfahren zur Herstellung von höhermolekularen Isobutenhomopolymeren Beschreibung Die vorliegende Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Isobutenhomopolymeren mit einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht von 75.000 bis 10.000.000 durch Polymerisation von Isobuten in einer Polymerisationsvorrichtung in flüssiger Phase bei Temperaturen von -80°C bis -190°C in einem geeigneten inerten Lösungsmittel, das unter den Polymerisationsbedingungen flüssig ist, in Gegenwart eines Polymerisationskatalysator- Komplexes auf Basis von Lewis-Säuren und Co-Katalysatoren.  Description: The present invention relates to an improved process for the preparation of isobutene homopolymers having a weight-average molecular weight of 75,000 to 10,000,000 by polymerization of isobutene in a liquid phase polymerization apparatus at temperatures from -80 ° C to -190 ° C in a suitable inert solvent which is liquid under the polymerization conditions in the presence of a Lewis acid-based polymerization catalyst complex and co-catalysts.
Effiziente und spezifikationsgerechte Herstellverfahren von höhermolekularen Isobutenhomopolymeren erfordern in der Regel sehr tiefe Polymerisationstemperaturen. Ein übliches Verfahren zur Herstellung solcher Isobutenhomopolymeren ist das sogenannte "BASF-Bandverfahren" (" BASF belt process"), bei dem man flüssiges Isobuten mit Bortrifluorid als Polymerisationskatalysator und einem hohen Überschuß an flüssigem Ethen auf ein endloses Stahlband von 50 bis 60 cm Breite leitet, welches durch eine geeignete Führung muldenförmig gestaltet ist und sich in einem gasdichten, zylindrischen Gehäuse befindet. Durch stetiges Verdampfen des Ethens bei Normaldruck stellt sich eine Temperatur von -104°C ein. Die Polymerisationswärme wird hierdurch vollständig abgeführt. Das verdampfte Ethen wird gesammelt, gereinigt und zurückgeführt. Die erhaltenen Polyisobutene werden von noch anhaftendem Ethen und Restmonomeren durch Entgasen befreit. Die so geartete Polymerisation führt zu einem praktisch vollständigen Isobuten-Umsatz. Beim BASF-Bandverfahren kann die Polymerisationstemperatur aufgrund der Siedekühlung, d.h. durch Bildung von großen Brüdenpassagen, einfach und sicher kontrolliert werden. Nachteilig am BASF-Bandverfahren ist jedoch, dass aufgrund fehlender Bewegung des Reaktionsgutes auf dem Band keine ausreichende Durchmischung des Reaktionsgutes und damit keine Produktoberflächenerneuerung stattfindet, was sich nachteilig auf die Produkteigenschaften auswirken kann. Dies führt beispielsweise zu einer inhomogenen Verteilung des zur Siedekühlung eingesetzten Ethens und, damit verbunden, zu einer lokalen Überhitzung des Reaktionsgemisches, sobald das Ethen verdampft ist. Außerdem kann es zu einem explosionsartigen Sieden des Reaktionsgemisches kommen, wenn überhitzte Bereiche und ethenreiche kalte Bereiche miteinander in Kontakt treten, was dann zu einer Verschmutzung der Reaktorwand durch Mitreißen von polymerisierendem Reaktionsgemisch führt. Nachteilig ist auch, dass die inhomogene Temperaturverteilung eine unerwünschte Verbreiterung der Molekulargewichtsverteilung des Polymeren verursacht, was mit ungünstigen Produkteigenschaften verbunden ist. Ein weiterer Nachteil des BASF-Bandverfahrens ist, dass das Stahlband Verschleiß unterworfen ist und somit hohe Instandhaltungskosten verursacht. Weiterhin ist beim BASF-Bandverfahren nachteilig, dass die Reaktorwände und der Produkteinzug in den nachgeschalteten Aufarbeitungsteil (meist ein Extruder) nicht gekühlt sind; da Polyisobuten oberhalb seiner Glastemperatur stark klebrig ist, führt dies zu einer deutlichen Verklebung der Reaktorwände mit Polymeren, was einen erhöhten Reinigungsaufwand notwendig macht. Weiterhin nachteilig beim BASF- Bandverfahren ist, dass im rückgeführten Ethenstrom enthaltenes Bortrifluorid bei höheren Temperaturen stark korrosiv wirkt, was einen hohen Instandhaltungsaufwand des Ethenauf- arbeitungskreislaufes verursacht. Efficient and specification-specific production processes of higher molecular weight isobutene homopolymers generally require very low polymerization temperatures. A common method for producing such isobutene homopolymers is the so-called "BASF belt process", in which liquid isobutene is passed with boron trifluoride as the polymerization catalyst and a high excess of liquid ethene on an endless steel strip of 50 to 60 cm wide , which is designed trough-shaped by a suitable guide and is located in a gas-tight, cylindrical housing. By continuous evaporation of ethene at atmospheric pressure, a temperature of -104 ° C is established. The heat of polymerization is thereby completely dissipated. The vaporized ethene is collected, purified and recycled. The resulting polyisobutenes are freed from adhering ethene and residual monomers by degassing. The type of polymerization leads to a virtually complete isobutene conversion. In the BASF strip process, the polymerization temperature can be controlled simply and reliably owing to the boiling cooling, ie by formation of large vapor passages. A disadvantage of the BASF strip process, however, is that due to lack of movement of the reaction mixture on the belt no adequate mixing of the reaction mixture and thus no product surface renewal takes place, which can adversely affect the product properties. This leads, for example, to an inhomogeneous distribution of the ethene used for the boiling cooling and, associated therewith, to a local overheating of the reaction mixture as soon as the ethene has evaporated. In addition, an explosive boiling of the reaction mixture can occur when overheated areas and ethenreiche cold areas contact each other, which then leads to contamination of the reactor wall by entrainment of polymerizing reaction mixture. Another disadvantage is that the inhomogeneous temperature distribution causes an undesirable broadening of the molecular weight distribution of the polymer, which is associated with unfavorable product properties. Another disadvantage of the BASF belt process is that the steel strip is subject to wear and thus causes high maintenance costs. Furthermore, it is disadvantageous in the BASF strip process that the reactor walls and the product feed are not cooled in the downstream working part (usually an extruder); since polyisobutene is highly tacky above its glass transition temperature, this leads to a marked adhesion of the reactor walls with polymers, which makes an increased cleaning effort necessary. A further disadvantage of the BASF strip process is that boron trifluoride contained in the recycled ethene stream has a highly corrosive effect at relatively high temperatures, which causes a high maintenance outlay on the ethene processing cycle.
Ein weiteres übliches Verfahren zur Herstellung von höhermolekularen Isobutenhomopolymeren ist das Έχχοη-Breiverfahren" ("Exxon slurry process"), bei dem die Polymerisation in einem mit Kühlmantel, welcher mit flüssigem Ethen beschickt ist, versehenen Rührkessel bei -80 bis -85°C durchgeführt wird. Als Katalysatorsystem wird wasserfreies Aluminiumchlorid in Methyl- chlorid verwendet. Infolge des sehr kräftigen Rührens fällt das Polymerisat als ein aus kleinen Tröpfchen bestehender Brei ("slurry") an, der über ein Zwischengefäß in ein Entgasungsgefäß überfließt. Hier wird der Brei mit Dampf und heißem Wasser behandelt, so dass die flüchtigen Bestandteile (im Wesentlichen nicht umgesetztes Isobuten und Methylchlorid) entfernt und einer Wiederaufarbeitung zugeführt werden können. Die verbleibende wässrige Aufschlämmung der Polymerisatteilchen wird durch Entfernen von Katalysatorresten, Lösungsmittelresten und Isobutenresten aufgearbeitet. Another common method for the preparation of higher molecular weight isobutene homopolymers is the "ηοη-Breiverfahren" ("Exxon slurry process"), in which the polymerization is carried out in a cooling jacket, which is charged with liquid ethene, stirred at -80 to -85 ° C. As a catalyst system, anhydrous aluminum chloride in methyl chloride is used, and as a result of the very vigorous stirring, the polymer precipitates as a slurry consisting of small droplets, which overflows into a degassing vessel via an intermediate vessel, where the slurry is steamed and treated with hot water so that the volatiles (substantially unreacted isobutene and methyl chloride) can be removed and subjected to reprocessing The remaining aqueous slurry of polymer particles is worked up by removing catalyst residues, solvent residues and isobutene residues.
Beim Exxon-Breiverfahren findet zwar eine intensive Durchmischung und Produktoberflächenerneuerung statt, dafür ist jedoch die Polymerisationstemperatur allein durch die Mantelküh- lung schwer kontrollierbar. Da das Ankleben des Polymerisates an den Reaktor- und Apparatewandungen nicht ganz verhindert werden kann, müssen Reaktor und Apparate von Zeit zu Zeit gereinigt werden. Although intensive mixing and product surface renewal take place in the Exxon Breeding process, the polymerization temperature is difficult to control solely by the jacket cooling. Since the adhesion of the polymer to the reactor and apparatus walls can not be completely prevented, the reactor and apparatus must be cleaned from time to time.
Das BASF-Bandverfahren und das Exxon-Breiverfahren sind näher in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5th Edition, Vol. A21 , Seite 555-561 , unter dem Stichwort " The BASF strip process and the Exxon Breeding process are further described in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5th Edition, Vol. A21, pages 555-561, under the heading "
Polyisobutylene" beschrieben. Polyisobutylenes "described.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, ein einfach durchzuführendes, effizientes und wirtschaftliches Verfahren zur Herstellung von höhermolekularen Isobutenhomopolymeren bereit- zustellen, welches hinsichtlich der einzustellenden Produktparameter wie Molekulargewicht, Polydispersität und Restmonomerengehalt eine sichere Kontrolle der Polymerisation erlaubt und ein leicht aufzureinigendes und gut handhabbares, vor allem ein vor der Aufarbeitung nicht klebendes Produkt liefert. Wegen der intensiveren Durchmischung des Reaktionsgutes sollte die Polymerisation in einem üblichen geschlossenen Reaktor und in der dispersen Phase in einem nichtmischbaren Fluid oder homogen vermischt in einem mischbaren Fluid, d.h. in einem geeigneten Lösungsmittel, durchgeführt werden. It is an object of the present invention to provide an easy to carry out, efficient and economical process for the preparation of relatively high molecular weight isobutene homopolymers which, with regard to the product parameters to be adjusted such as molecular weight, polydispersity and residual monomer content, permit reliable control of the polymerization and are easy to clean and easy to handle In particular, a non-adhesive product before work-up supplies. Because of the more thorough mixing of the reaction product, the polymerization should be carried out in a conventional closed reactor and in the disperse phase in a non-miscible fluid or homogeneously mixed in a miscible fluid, i. in a suitable solvent.
Die Polymerisation von Isobuten zu höhermolekularen Isobutenhomopolymeren in üblichen geschlossenen Reaktoren in Lösungs- oder Verdünnungsmitteln ist neben dem beschriebenen Exxon-Breiverfahren auch aus anderen Dokumenten bekannt. So offenbart die DE-OS 2 061 289 ein Isobuten-Polymerisationsverfahren, bei dem Isobuten zwischen 0°C und -160°C in einem inerten Verdünnungsmittel wie Ethylen, Methan, Ethan oder Propan mittels Bortrifluorid als Katalysator in Gegenwart einer Lösung von Formaldehyd in einem Alkohol wie Isobutanol als Molekulargewichtsregler in einem Reaktionskolben zu höhermolekularem Polyisobuten polyme- risiert wird. In der Monographie "Polymerization and Polycondensation Processes, Advances in Chemistry Series 34" (1961 ) beschreiben J. P. Kennedy und R. M. Thomas in ihrem Artikel "Cationic Polymerization at Ultralow Temperatures" auf Seite 1 1 1 -1 19 die Polymerisation von Isobuten in einer Propan-Isopentan-Mischung in einem gekühlten Reaktor bei -30°C bis -190°C mittels eines Aluminiumtrichlord-Katalysators zu höhermolekularem Polyisobuten. Aluminiumtrichlorid hat den Nachteil, dass es als nicht-flüchtiger Katalysator die anschließende Reinigung des Poly- isobutens erschwert. Reaktionsbeschleuniger oder Kettenlängenregulatoren werden nicht mitverwendet. The polymerization of isobutene to higher molecular weight isobutene homopolymers in conventional closed reactors in solvents or diluents is also known from other documents in addition to the described Exxon-Breiverfahren. Thus, DE-OS 2 061 289 discloses an isobutene polymerization process in which isobutene between 0 ° C and -160 ° C in an inert diluent such as ethylene, methane, ethane or propane using boron trifluoride as Catalyst is polymerized in the presence of a solution of formaldehyde in an alcohol such as isobutanol as a molecular weight regulator in a reaction flask to higher molecular weight polyisobutene. In the monograph "Polymerization and Polycondensation Processes, Advances in Chemistry Series 34" (1961) JP Kennedy and RM Thomas describe in their article "Cationic Polymerization at Ultralow Temperatures" on page 1 1 1 -1 19 the polymerization of isobutene in a propane. Isopentane mixture in a cooled reactor at -30 ° C to -190 ° C by means of an aluminum trichloride catalyst to higher molecular weight polyisobutene. Aluminum trichloride has the disadvantage that, as a non-volatile catalyst, it hinders the subsequent purification of the polyisobutene. Reaction accelerators or chain length regulators are not used.
Aus dem Literaturartikel "Fundamental Studies on Cationic Polymerization IV - Homo- and Copolymerizations with Various Catalysts" von J. P. Kennedy und R. G. Squires in Polymer 6, Seite 579-587, 1965 ist bekannt, dass sich Isobuten Bortrifluorid-katalysiert in Alkylchlorid- Lösungsmitteln bei -30°C bis -146°C in Gegenwart von Isopren zu höhermolekularem Polyisobuten polymerisieren lassen. Reaktionsbeschleuniger werden nicht mitverwendet. Aus der WO 2007/042516 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung von höhermolekularem Polyisobuten bekannt, bei dem man eine flüssige Mischung von Isobuten und einem inerten Verdünnungsmittel wie einem aliphatischen gesättigten oder ungesättigten C2- bis C6-Kohlen- wasserstoff im Gasraum einer Polymerisationsvorrichtung mit dem Polymerisationskatalysator in Kontakt bringt. Die Mischung aus Isobuten und dem inerten Verdünnungsmittel wird als flüs- siger Strahl, flüssiger Film oder in Form von Tröpfchen in den Gasraum des Reaktors mittels einer Sprühdüse oder Sprühscheibe eingebracht. It is known from the literature article "Fundamental Studies on Cationic Polymerization IV - Homo- and Copolymerizations with Various Catalysts" by JP Kennedy and RG Squires in Polymer 6, pages 579-587, 1965, that isobutene catalyses boron trifluoride in alkyl chloride solvents. 30 ° C to -146 ° C in the presence of isoprene to higher molecular weight polyisobutene polymerize. Reaction accelerators are not included. WO 2007/042516 A1 discloses a process for the preparation of relatively high molecular weight polyisobutene, in which a liquid mixture of isobutene and an inert diluent such as an aliphatic saturated or unsaturated C 2 - to C 6 -hydrocarbon in the gas space of a polymerization apparatus with the polymerization catalyst brings in contact. The mixture of isobutene and the inert diluent is introduced as a liquid jet, liquid film or in the form of droplets in the gas space of the reactor by means of a spray nozzle or spray disk.
In der WO 2007/1 13196 A1 wird ein Verfahren zur Herstellung von höhermolekularen Isobutenhomopolymeren beschrieben, bei dem man Isobuten in flüssiger Phase in Gegenwart von Lewis-Säuren als Polymerisationskatalysatoren und eines inerten Lösungsmittels wie Ethen in einer Apparatur, die gleichzeitig Misch- und Fördereigenschaften aufweist, polymerisiert. Als eine solche Polymerisationsapparatur wird insbesondere ein einwelliger oder mehrwelliger Knetreaktor beschrieben. Die internationale Patentanmeldung PCT/EP2013/053042 (Offenlegungsnummer WO WO 2007/1 13196 A1 describes a process for the preparation of relatively high molecular weight isobutene homopolymers in which isobutene in the liquid phase in the presence of Lewis acids as polymerization catalysts and an inert solvent such as ethene in an apparatus which simultaneously has mixing and conveying properties , polymerized. As such a polymerization apparatus, in particular a single-shaft or multi-shaft kneading reactor is described. International Patent Application PCT / EP2013 / 053042 (disclosure No. WO
2013/120984) betrifft eine Verfahren zur Herstellung von Isobutenhomopolymeren durch Polymerisation von Isobuten in flüssiger Phase bei -80°C bis -190°C in einem inerten Lösungsmittel in Gegenwart eines Polymerisationskataly-sators auf Basis von Lewis-Säuren und unter Mitverwendung von Reaktionsbeschleunigern und/oder Kettenlängenregulatoren.  2013/120984) relates to a process for the preparation of isobutene homopolymers by polymerization of isobutene in the liquid phase at -80 ° C to -190 ° C in an inert solvent in the presence of a polymerization catalyst based on Lewis acids and with concomitant use of reaction accelerators and / or chain length regulators.
Die für die vorliegende Erfindung vorgegebene Aufgabe wurde gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung von Isobutenhomopolymeren mit einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht von 75.000 bis 10.000.000 durch Polymerisation von Isobuten in einer Polymerisationsvorrichtung in flüssiger Phase The object specified for the present invention has been achieved by a process for the preparation of isobutene homopolymers having a weight-average molecular weight of 75,000 to 10,000,000 by polymerization of isobutene in a liquid phase polymerization apparatus
(a) bei Temperaturen von -80°C bis -190°C, (a) at temperatures from -80 ° C to -190 ° C,
(b) in einem geeigneten inerten Lösungsmittel, das unter den Polymerisationsbedingungen flüssig ist, (b) in a suitable inert solvent which is liquid under the polymerization conditions,
(c) in Gegenwart eines Polymerisationskatalysator-Komplexes auf Basis von Lewis-Säuren und Co-Katalysatoren, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass man das Isobuten in einer Mischeinrichtung, umfassend eine Mischkammer und Zuführungen für die Teilströme, mit dem inerten Lösungsmittel, dem Lewis-Säure-Katalysator und gegebenenfalls weiteren polymerisationssteuernden Zusatz- Stoffen vermischt, diese Mischung in Form eines flüssigen Strahls oder von Tröpfchen in den Flüssigphasenraum der Polymerisationsvorrichtung einspeist und dort die Polymerisation des Isobutens ablaufen lässt, wobei man die Mischeinrichtung so gestaltet, dass die eingesetzten Stoffe in mindestens drei Teilströmen der Mischkammer koaxial zugeführt werden, wobei die isobutenhaltigen Teilströme und die den Lewis-Säure-Katalysator enthaltenden Teilströme durch aus dem inerten Lösungsmittel bestehende Teilströme beim Eintritt in die Mischkammer voneinander getrennt sind, so dass kein reaktionsfähiges Gemisch Kontakt mit den Wandungen der Mischeinrichtung hat. (c) in the presence of a Lewis acid-co-catalyst polymerization catalyst complex characterized in that the isobutene in a mixing device comprising a mixing chamber and feeds for the partial streams, with the inert solvent, the Lewis Mixed acid catalyst and optionally other polymerization-controlling additive substances, this mixture in the form of a liquid jet or droplets in the liquid phase space of the polymerization fed and there can run the polymerization of the isobutene, wherein the mixing device designed so that the substances used in at least three partial streams of the mixing chamber are fed coaxially, wherein the isobutene-containing partial streams and the Lewis acid catalyst-containing partial streams are separated from each other by the inert solvent substreams entering the mixing chamber, so that no reactive Ge has mixed contact with the walls of the mixing device.
Das inerte Lösungsmittel gemäß Maßnahme (b) ist als Fluid, d.h. als flüssiges Trägermedium, zu verstehen, im dem entweder Isobuten in flüssiger Phase homogen löst oder in dispergierter Form, weil es mit dem Isobuten nicht mischbar ist, vorliegt. The inert solvent according to measure (b) is referred to as fluid, i. as the liquid carrier medium, in which either isobutene dissolves homogeneously in the liquid phase or in dispersed form because it is immiscible with the isobutene.
Die erfindungsgemäß eingesetzte Mischeinrichtung kann auch als Mischdüse bezeichnet werden. Sie weist eine Mischkammer und Zuführungen für die Teilströme in die Mischkammer, wel- che in der Regel innen in der Mischeinrichtung angebracht sind, sowie - je nach baulicher Ausführung - weitere hierfür übliche Bauelemente auf. Insbesondere im Innenwandbereich der Mischkammer besteht die Gefahr des Auftretens von Anbackungen und Verstopfungen. Die isobutenhaltigen Teilströme und die katalysatorhaltigen Teilströme sind durch aus dem inerten Lösungsmittel bestehende Teilströme beim Eintritt in die Mischkammer noch vollständig vonei- nander getrennt, fangen erst nach einer gewissen Strecke in der Mischkammer an sich zu vermischen und sind vollständig zum reaktionsfähigen Gemisch erst beim Austritt aus der Mischkammer oder außerhalb der Mischkammer, d.h. im Flüssigphasenraum der Polymerisationsvorrichtung, vermischt. The mixing device used according to the invention can also be referred to as a mixing nozzle. It has a mixing chamber and feeds for the partial streams into the mixing chamber, which are usually mounted inside the mixing device, and - depending on the structural design - more customary for this purpose components. In particular, in the inner wall region of the mixing chamber there is a risk of the occurrence of caking and clogging. The isobutene-containing substreams and the catalyst-containing substreams are still completely separated from one another when they enter the mixing chamber due to the inert solvent. They do not intermix in the mixing chamber until after a certain distance and are completely free from the reactive mixture until they exit the mixing chamber or outside the mixing chamber, ie in the liquid phase space of the polymerization, mixed.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden Lewis-Säure-Katalysator und Co-Katalysator in verschiedenen, voneinander getrennten Teilströmen in die Mischkammer eindosiert, so dass sich der Polymerisationskatalysator-Komplex erst bei Vermischung dieser Teilströme bildet. Bei der vorliegenden Erfindung ist durch bauliche und strömungstechnische Maßnahmen bei der eingesetzten Mischeinrichtung insbesondere dafür Sorge getragen, dass kein reaktionsfähiges Gemisch mit ihren Wandungen, insbesondere den Wandungen der Mischkammer, in Kon- takt kommt und hierauf Polymerisat ablagern kann. Durch geeignete Zusammenführung der Teilströme in der eingesetzten Mischeinrichtung sowie gegebenenfalls zusätzlich durch mischaktive Vorrichtungen und/oder Einbauten (beispielsweise Drallerzeuger, die stromaufwärts in den einzelnen Teilströmen Turbulenzen erzeugen) erreicht man eine ausreichend homogene Vermischung der Reaktionspartner in der Polymerisationsvorrichtung, sehr kurze Verweilzeiten des reaktionsfähigen Gemisches in der Mischkammer und einen definierten flüssigen Strahl oder Film oder eine definierte und kontrollierbare Zerteilung des reaktionsfähigen Gemisches zu Tröpfchen. In a preferred embodiment, Lewis acid catalyst and co-catalyst are metered into the mixing chamber in different, separate partial streams, so that the polymerization catalyst complex only forms when these partial streams are mixed. In the present invention, structural and fluidic measures in the mixing device used ensure in particular that no reactive mixture comes into contact with its walls, in particular the walls of the mixing chamber, and can deposit polymer thereon. By suitable combination of the partial streams in the mixing device used and optionally additionally by mixing-active devices and / or internals (eg swirl generators that generate upstream in the individual streams turbulence) to achieve a sufficiently homogeneous mixing of the reactants in the polymerization, very short residence times of the reactive mixture in the mixing chamber and a defined liquid jet or film or a defined and controllable division of the reactive mixture into droplets.
Für die Zuführung des Isobutens eignet sich am besten die koaxiale Zuführung als innenlie- gendster Teilstrom in die Mischkammer, da im Falle von nicht auszuschließenden Betriebsstörungen doch an die Düsenwand gelangendes reaktionsfähiges Gemisch nur eine sehr niedrige Isobuten-Konzentration aufweisen würde, so dass sich nur wenig unerwünschtes Polymerisat dort ablagern könnte. In einer bevorzugten Ausführungsform gestaltet man die Mischeinrichtung so, dass die eingesetzten Stoffe in drei Teilströmen der Mischkammer zugeführt werden, wobei der koaxial innenliegende Teilstrom aus Isobuten, Co-Katalysatoren und gegebenenfalls weiteren polymerisati- onssteuernden Zusatzstoffen oder aus Isobuten, Co-Katalysatoren, inertem Lösungsmittel und gegebenenfalls weiteren polymerisationssteuernden Zusatzstoffen, der koaxial mittlere Teil- ström aus inertem Lösungsmittel und gegebenenfalls weiteren polymerisationssteuernden Zusatzstoffen und der koaxial außenliegende Teilstrom aus Lewis-Säure-Katalysator, inertem Lösungsmittel und gegebenenfalls weiteren polymerisationssteuernden Zusatzstoffen besteht. For the supply of the isobutene, the coaxial feed is best suited as the most internal partial flow into the mixing chamber, since in the case of non-excludable malfunctions, however, the reactive mixture reaching the nozzle wall would have only a very low isobutene concentration, so that only a little unwanted polymer could deposit there. In a preferred embodiment, the mixing device is designed so that the substances used are supplied in three partial streams of the mixing chamber, wherein the coaxial internal partial flow of isobutene, co-catalysts and optionally further polymerization-controlling additives or from isobutene, co-catalysts, inert solvent and optionally further polymerization-controlling additives, the coaxial middle Teil- Ström of inert solvent and optionally other polymerization-controlling additives and the coaxial outer partial flow of Lewis acid catalyst, inert solvent and optionally other polymerization-controlling additives.
In einer weiteren Ausführungsform gestaltet man die Mischeinrichtung so, dass die eingesetz- ten Stoffe in drei Teilströmen der Mischkammer zugeführt werden, wobei In a further embodiment, the mixing device is designed such that the substances used are supplied to the mixing chamber in three partial streams, wherein
- der koaxial innenliegende Teilstrom aus Isobuten, Co-Katalysatoren und gegebenenfalls weiteren polymerisationssteuernden Zusatzstoffen oder aus Isobuten, Co-Katalysatoren, inertem Lösungsmittel und gegebenenfalls weiteren polymerisationssteuernden Zusatzstoffen,  the coaxial internal partial stream of isobutene, co-catalysts and optionally further polymerization-controlling additives or of isobutene, co-catalysts, inert solvent and optionally further polymerization-controlling additives,
- der koaxial mittlere Teilstrom aus Lewis-Säure-Katalysator, inertem Lösungsmittel und gege- benenfalls weiteren polymerisationssteuernden Zusatzstoffen und  - The coaxial mean partial flow of Lewis acid catalyst, inert solvent and, where appropriate, other polymerization-controlling additives and
- der koaxial außenliegende Teilstrom aus inertem Lösungsmittel und gegebenenfalls weiteren polymerisationssteuernden Zusatzstoffen besteht.  - The coaxial outer partial flow of inert solvent and optionally other polymerization-controlling additives.
Die beigefügte Figur 1 (gemäß Ausführungsform mit drei Teilströmen) soll diese Ausführungs- formen der Mischeinrichtung schematisch erläutern ohne sie zu begrenzen. Dabei haben die angebrachten Bezifferungen hier die folgenden Bedeutungen: 1 = Mischkammeraustritt The attached FIG. 1 (according to the embodiment with three partial flows) is intended to illustrate schematically these embodiments of the mixing device without limiting it. The attached numbering here has the following meanings: 1 = mixing chamber outlet
2 = Mischkammerwand  2 = mixing chamber wall
3 = Eintritt des innenliegenden Teilstromes  3 = inlet of the internal partial flow
4 = Eintritt des mittleren Teilstromes  4 = inlet of the middle partial flow
5 = Eintritt des außenliegenden Teilstromes  5 = entry of the external partial flow
6 = Trennwände der Teilstrom-Zuführungen  6 = partitions of the partial flow feeders
7 = Fluidzone, in der der reine innenliegende Teilstrom vorliegt  7 = fluid zone in which the pure internal partial flow is present
8 = Fluidzone, in der der reine mittlere Teilstrom vorliegt  8 = fluid zone in which the pure mean partial flow is present
9 = Fluidzone, in der der reine außenliegende Teilstrom vorliegt  9 = fluid zone in which the pure external partial flow is present
10 = Fluidzone, in der ein Gemisch aus mittlerem und außenliegendem Teilstrom vorliegt10 = fluid zone in which there is a mixture of middle and outer partial flow
1 1 = Fluidzone, in der ein Gemisch aus mittlerem und innenliegendem Teilstrom vorliegt1 1 = fluid zone in which a mixture of middle and internal partial flow is present
12 = Fluidzone, in der ein Gemisch aus allen drei Teilströmen vorliegt 12 = fluid zone in which there is a mixture of all three partial streams
13 = Eintrittsquerschnitte der drei Teilströme in die Mischkammer Der Abstand zwischen den Eintrittsquerschnitten der drei Teilströme in die Mischkammer (13) und dem Mischkammeraustritt (1 ) wird zweckmäßigerweise so gewählt, dass der angenommene Bereich, in dem alle drei Teilströme miteinander vermischt sind (12), nicht die Mischkammerwand (2) erreicht. Da ferner der innenliegende und der außenliegende Teilstrom im Bereich des jeweiligen Eintrittsquerschnittes in die Mischkammer (13) durch den inerten mittleren Teil- ström voneinander getrennt sind, liegt auch an den mischkammerseitigen Enden der Zuführungs-Trennwände (6) kein reaktionsfähiges Gemisch vor. Damit kann es zu keiner Polymerisation des Isobutens an den Düsenwänden kommen und es wird eine frühzeitige Verstopfung vermieden. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform gestaltet man die Mischeinrichtung so, dass die eingesetzten Stoffe in vier Teilströmen der Mischkammer zugeführt werden, wobei der koaxial innenliegende Teilstrom aus Isobuten, Co-Katalysatoren und gegebenenfalls weiteren poly- merisationssteuernden Zusatzstoffen oder aus Isobuten, Co-Katalysatoren, inertem Lösungsmittel und gegebenenfalls weiteren polymerisationssteuernden Zusatzstoffen, der koaxial von innen gezählte erste mittlere Teilstrom aus inertem Lösungsmittel und gegebenenfalls weiteren polymerisationssteuernden Zusatzstoffen, der koaxial von innen gezählte zweite mittlere Teilstrom aus Lewis-Säure-Katalysator, inertem Lösungsmittel und gegebenenfalls weiteren polymerisationssteuernden Zusatzstoffen und der außenliegende Teilstrom wiederum aus inertem Lösungsmittel und gegebenenfalls weiteren polymerisationssteuernden Zusatzstoffen besteht.  13 = inlet cross sections of the three partial streams into the mixing chamber The distance between the inlet cross sections of the three partial streams into the mixing chamber (13) and the mixing chamber outlet (1) is expediently chosen such that the assumed region in which all three partial streams are mixed together (12) , not reached the mixing chamber wall (2). Further, since the inner and the outer partial flow are separated from each other in the region of the respective inlet cross section into the mixing chamber (13) by the inert central Teil-, there is also at the mixing chamber ends of the feed partitions (6) no reactive mixture. Thus, there may be no polymerization of the isobutene on the nozzle walls and it is an early blockage avoided. In a further preferred embodiment, the mixing device is designed so that the substances used are fed into four partial streams of the mixing chamber, wherein the coaxial internal partial flow of isobutene, co-catalysts and optionally further polymerization-controlling additives or of isobutene, co-catalysts, inert Solvent and optionally further polymerization-controlling additives, the coaxially counted from the inside first average substream of inert solvent and optionally other polymerization-controlling additives coaxial from the inside counted second average part of Lewis acid catalyst, inert solvent and optionally other polymerization-controlling additives and the external partial flow in turn, consists of inert solvent and optionally further polymerization-controlling additives.
Die beigefügte Figur 2 (gemäß Ausführungsform mit vier Teilströmen) soll diese Ausführungsformen der Mischeinrichtung schematisch erläutern ohne sie zu begrenzen. Dabei haben die angebrachten Bezifferungen hier die folgenden Bedeutungen: 1 = Mischkammeraustritt The attached FIG. 2 (according to the embodiment with four partial flows) is intended to illustrate schematically these embodiments of the mixing device without limiting it. The attached numbers have the following meanings here: 1 = mixing chamber outlet
2 = Mischkammerwand  2 = mixing chamber wall
3 = Eintritt des innenliegenden Teilstromes 4 = Eintritt des von innen gezählt ersten mittleren Teilstromes 3 = inlet of the internal partial flow 4 = inlet of the first middle partial flow counted from the inside
5 = Eintritt des von innen gezählt zweiten mittleren Teilstromes  5 = inlet of the second middle partial flow counted from the inside
6 = Eintritt des außenliegenden Teilstromes  6 = entry of the external partial flow
7 = Trennwände der Teilstrom-Zuführungen  7 = partitions of the partial flow feeders
8 = Fluidzone, in der der reine innenliegende Teilstrom vorliegt  8 = fluid zone in which the pure internal partial flow is present
9 = Fluidzone, in der der reine von innen gezählt erste mittlere Teilstrom vorliegt  9 = fluid zone, in which the pure counted from the inside first middle partial flow exists
10 = Fluidzone, in der der reine von innen gezählt zweite mittlere Teilstrom vorliegt  10 = fluid zone in which the pure is counted from the inside second average partial flow
1 1 = Fluidzone, in der der reine außenliegende Teilstrom vorliegt  1 1 = fluid zone in which the pure external partial flow is present
12 = Fluidzone, in der ein Gemisch aus dem von innen gezählt ersten mittleren und dem  12 = fluid zone in which a mixture of the first counted from the inside middle and
innenliegendem Teilstrom vorliegt  internal partial flow is present
13 = Fluidzone, in der ein Gemisch aus den beiden mittleren Teilströmen vorliegt  13 = fluid zone in which there is a mixture of the two middle part streams
14 = Fluidzone, in der ein Gemisch aus dem von innen gezählt zweiten und dem aussen- liegenden Teilstrom vorliegt  14 = fluid zone in which there is a mixture of the second and the outer substream counted from the inside
15 = Fluidzone, in der ein Gemisch aus den beiden mittleren Teilströmen und dem innenliegenden Teilstrom vorliegt  15 = fluid zone in which there is a mixture of the two middle part streams and the inner part stream
16 = Fluidzone, in der ein Gemisch aus allen Teilströmen vorliegt  16 = fluid zone in which there is a mixture of all partial streams
17 = Eintrittsquerschnitte der vier Teilströme in die Mischkammer  17 = inlet cross sections of the four partial streams into the mixing chamber
Bei dieser Ausführungsform mit vier Teilströmen ist besonders vorteilhaft, dass in unmittelbarer Nähe der Düsenwand kein Polymerisationskatalysator-Komplex zugegen ist und damit dieIn this embodiment, with four partial streams is particularly advantageous that in the immediate vicinity of the nozzle wall no polymerization catalyst complex is present and thus the
Wahrscheinlichkeit einer Polymerisat-Ablagerung weiter reduziert wird. Außerdem lässt sich mit dieser Ausführungsform ein noch homogeneres Gemisch aus isobutenhaltigem und katalysa- torhaltigem Teilstrom erzeugen, da der Abstand zwischen den Eintrittsquerschnitten der Teilströme in die Mischkammer (17) und dem Mischkammeraustritt (1 ) im Vergleich zur oben be- schriebenen Ausführungsform mit vier Teilströmen noch größer gewählt werden kann und damit eine längere Mischstrecke zur Verfügung steht. Likelihood of polymer deposition is further reduced. In addition, with this embodiment, an even more homogeneous mixture of isobutene-containing and catalyst-containing substream can be produced, since the distance between the inlet cross sections of the partial streams into the mixing chamber (17) and the mixing chamber outlet (1) in comparison to the above-described embodiment with four partial streams can be chosen even larger and thus a longer mixing distance is available.
Es hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, dass man die Mischeinrichtung so gestaltet, dass die Strömungsquerschnitte der einzelnen Teilströme die jeweils weiter innen liegenden Teilströme vollständig umhüllen. Hierzu wird aus bautechnischer Sicht weiterhin bevorzugt, dass man die Mischeinrichtung so gestaltet, dass die Strömungsquerschnitte der einzelnen Teilströme jeweils achsensymmetrisch ausgerichtet sind, insbesondere sind sie kreisförmig, elliptisch, oval, quadratisch, rechteckig oder vieleckig, beispielsweise dreieckig, viereckig, fünfeckig oder sechseckig. It has been found to be particularly advantageous that the mixing device is designed so that the flow cross-sections of the individual partial flows completely envelop the further inner partial streams. For this purpose, from a structural point of view, it is further preferred that the mixing device is designed such that the flow cross sections of the individual partial flows are aligned axially symmetrically, in particular circular, elliptical, oval, square, rectangular or polygonal, for example triangular, quadrangular, pentagonal or hexagonal.
Die sich ergebenden spaltförmigen Kanalquerschnitte im Falle rechteckiger oder ovaler Strömungsquerschnitte besitzen den Vorteil, dass die Mischungsweglängen kleiner als bei kreisförmigen Anordnungen sind. Dadurch ergeben sich geringere Mischzeiten und somit können die Länge der Mischkammer und die Verweilzeit des reaktionsfähigen Gemisches hierin bei glei- eher Mischwirkung verkürzt werden. Hierdurch wird wiederum die Verstopfungsneigung der Mischdüse reduziert. In einer bevorzugten Ausführungsform strömen alle einzelnen Teilströme der Mischeinrichtung vollständig oder nahezu vollständig isokinetisch, d.h. mit gleicher oder nahezu gleicher Geschwindigkeit. Die mittlere Verweilzeit des mit den entsprechenden Teilströmen in die Mischkammer eingespeisten Isobutens, d.h. die Zeit zwischen dem Eintritt aus den Zuführungskanälen und dem Verlassen (in teilweise schon anpolymerisierter Form) am Mischkammeraustritt, beträgt üblicherweise weniger als 10 Sekunden, insbesondere weniger als 1 Sekunde, vor allem weniger als 0,1 Sekunden. Eine typische Verweilzeit für das Isobuten liegt bei 0,001 bis weniger als 0,1 Sekunden. The resulting gap-shaped channel cross sections in the case of rectangular or oval flow cross-sections have the advantage that the mixing path lengths are smaller than in the case of circular arrangements. This results in lower mixing times and thus the length of the mixing chamber and the residence time of the reactive mixture can be shortened here with a rather mixing effect. This in turn reduces the blockage tendency of the mixing nozzle. In a preferred embodiment, all the individual partial streams of the mixing device flow completely or almost completely isokinetically, ie with the same or almost the same speed. The average residence time of the isobutene fed into the mixing chamber with the corresponding partial flows, ie the time between entry from the feed channels and leaving (partially already polymerized) at the mixing chamber exit, is usually less than 10 seconds, in particular less than 1 second all less than 0.1 seconds. A typical residence time for the isobutene is 0.001 to less than 0.1 second.
In der Regel betragen die räumlichen Konzentrationsschwankungen der reaktiven Komponenten im Strom am Mischkammeraustritt weniger als 40%, vorzugsweise weniger als 20%, insbesondere weniger als 10%, vor allem weniger als 5%, des rechnerisch ermittelbaren theoreti- sehen Konzentrationsmittelwertes der jeweiligen Komponente. As a rule, the spatial concentration fluctuations of the reactive components in the stream at the mixing chamber outlet amount to less than 40%, preferably less than 20%, in particular less than 10%, especially less than 5%, of the calculated theoretical concentration average of the respective component.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn man die in die Mischeinrichtung einzuspeisenden Teilströme auf Temperaturen im Bereich der Polymerisationstemperatur abkühlt. Vorzugsweise kühlt man auf eine Temperatur, die absolut nicht mehr als 20°C und insbesondere nicht mehr als 10°C von der Reaktionstemperatur in der Polymerisationsvorrichtung abweicht, wobei Temperaturen unterhalb der Reaktionstemperatur in der Regel nicht kritisch sind, sofern sie nicht zu einer Entmischung der Reaktanden und/oder zur Erstarrung einzelner Komponenten führen. It has proved to be advantageous if the partial streams to be fed into the mixing device are cooled to temperatures in the region of the polymerization temperature. Preferably, it is cooled to a temperature which deviates absolutely no more than 20 ° C and in particular not more than 10 ° C from the reaction temperature in the polymerization, with temperatures below the reaction temperature are generally not critical, unless they lead to a separation of the Reactants and / or lead to the solidification of individual components.
Vorzugsweise gestaltet man die Mischeinrichtung so, dass die Zuführungen der Teilströme in die Mischkammer, welche in der Regel innen in der Mischeinrichtung angebracht sind, Vorrichtungen und/oder Einbauten zur Erzeugung von Strömungsturbulenzen enthalten. Preferably, the mixing device is designed such that the feeds of the partial flows into the mixing chamber, which are usually mounted inside the mixing device, contain devices and / or internals for generating flow turbulences.
Insbesondere erzeugen diese Vorrichtungen und/oder Einbauten zur Erzeugung von Strömungsturbulenzen Turbulenz durch Verdrallung. Diese drallerzeugenden Vorrichtungen bzw. Einbauten dienen in der Regel dazu, benachbart in die Mischkammer eintretende Teilströme gegeneinander zu verdrallen. Eine solche gegenläufige Verdrallung bedingt an der Zusammenführung der Teilströme eine besonders starke Scherung, die eine erhöhte Strömungsturbulenz nach sich zieht, die wiederum den Mischvorgang beschleunigt. Dadurch kann wiederum die benötigte Verweilzeit in der Mischkammer reduziert und somit die Verstopfungsneigung verrin- gert werden. Der Drall kann dabei insbesondere durch bewegte oder vorzugsweise nicht bewegte Vorrichtungen oder Einbauten, deren Konstruktion und Gestaltung den dem Fachmann bekannten üblichen Ausführungen hierfür entsprechen, in die Zuführungskanäle der Teilströme induziert werden. Aus strömungstechnischer Sicht wird bevorzugt, dass die Strömungsgeschwindigkeit des am weitesten außenliegenden Teilstromes gleich hoch wie oder höher als die aller anderen Teilströme ist. Sofern die anderen innenliegenden Teilströme unterschiedliche Strömungsge- schwindigkeiten haben, sollte die Strömungsgeschwindigkeit des am weitesten außenliegenden Teilstromes gleich hoch wie oder höher sein als die des am schnellsten strömenden innenliegenden Teilstromes. Hierdurch wird vermieden, dass es zu einer Rückströmung in Wandnähe kommt, die unter Umständen polymerisationsfähiges Gemisch an die Wand transportieren kann. Somit ist es unwahrscheinlicher, dass Isobuten die Außenwand der Mischkammer erreicht, und auch hierdurch wird wiederum die Verstopfungsneigung verringert. In particular, these devices and / or internals for generating turbulence turbulence generate by turbulence. As a rule, these swirl-producing devices or internals serve to displace sub-streams which enter the mixing chamber adjacent to one another. Such an opposite twisting causes a particularly strong shear at the junction of the partial flows, which entails an increased flow turbulence, which in turn accelerates the mixing process. This in turn can reduce the required residence time in the mixing chamber and thus reduce the tendency to clog. In this case, the swirl can be induced in the feed channels of the partial flows, in particular by means of moving or preferably non-moving devices or internals whose construction and design correspond to the usual designs known to the person skilled in the art. From a fluidic point of view, it is preferred that the flow rate of the outermost sub-flow is equal to or higher than that of all other sub-streams. If the other internal partial flows have different flow speeds, the flow velocity of the outermost substream should be equal to or higher than that of the fastest flowing substream. This avoids that there is a backflow near the wall, which can possibly transport polymerizable mixture to the wall. Thus, isobutene is less likely to reach the outer wall of the mixing chamber, and again this reduces the tendency to clog.
Die oben beschriebene Rückströmung kann auch dadurch vermieden werden, dass die mittlere Strömungsgeschwindigkeit des Gesamtstromes in der Mischkammer entlang der Hauptströ- mungsrichtung konstant gehalten oder mit dem Fortschreiten der Strömung erhöht wird. Die Konstanthaltung bzw. die Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit kann durch geeignete, dem Fachmann geläufige technische Maßnahmen erreicht werden. Eine Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit erreicht man beispielsweise durch eine sukzessive Verringerung des Strömungsquerschnittes in der Mischkammer oder - bei konstantem Strömungsquerschnitt - durch Erhöhung der Gasbildung im Gesamtstrom oder durch Aufheizen und damit Dichteverringerung des gashaltigen Gesamtstromes. Durch die Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit wird ein entlang der Hauptströmungsrichtung abfallender Druckverlauf erzeugt, der eine Rückströmung wirkungsvoll verhindert. Die eigentliche Polymerisation des Isobutens wird in einer geeigneten Polymerisationsvorrichtung durchgeführt, die mit üblichen Einrichtungen zur Abfuhr bzw. zum Austrag des Produktes und Mitteln zur Kühlung ausgestattet ist. Beispielsweise kann die Polymerisationsvorrichtung ein Bandreaktor sein. Vorzugsweise wird die Polymerisationsvorrichtung jedoch aus Rohrreaktoren, Schlaufenreaktoren und Reaktoren, die gleichzeitig Misch- und Fördereigenschaften auf- weisen, ausgewählt. The above-described return flow can also be avoided by keeping the mean flow velocity of the total flow in the mixing chamber along the main flow direction constant or increasing it with the progression of the flow. The constant maintenance or the increase in the flow rate can be achieved by suitable technical measures familiar to the person skilled in the art. An increase in the flow rate is achieved for example by a successive reduction of the flow cross-section in the mixing chamber or - at a constant flow cross-section - by increasing the formation of gas in the total flow or by heating and thus density reduction of the gas-containing total flow. By increasing the flow velocity, a pressure gradient decreasing along the main flow direction is generated, which effectively prevents backflow. The actual polymerization of the isobutene is carried out in a suitable polymerization apparatus equipped with conventional means for removing or discharging the product and means for cooling. For example, the polymerization device may be a belt reactor. However, the polymerization apparatus is preferably selected from tubular reactors, loop reactors and reactors which simultaneously have mixing and conveying properties.
Die Einspeisung der Mischung aus Isobuten, inertem Lösungsmittel, Lewis-Säure-Katalysator, Co-Katalysator und gegebenenfalls weiteren polymerisationssteuernden Zusatzstoffen aus der Mischeinrichtung in die Polymerisationsvorrichtung erfolgt in der Regel vorteilhafterweise am oberen Ende, am unteren Ende oder an der Seite der Polymerisationsvorrichtung. Mit "oberem Ende" ist die am höchsten liegende Stelle oder bei waagerechter Bauweise die vom Auslass am entferntesten liegende Stelle der Polymerisationsvorrichtung gemeint. Mit "unterem Ende" ist die am niedrigsten liegende Stelle oder bei waagerechter Bauweise ebenfalls die vom Auslass am entferntesten liegende Stelle der Polymerisationsvorrichtung gemeint. Erfolgt die Einspei- sung an der Seite, wird meist eine Position im mittleren Bereich der Polymerisationsvorrichtung gewählt. The feed of the mixture of isobutene, inert solvent, Lewis acid catalyst, co-catalyst and optionally further polymerization-controlling additives from the mixing device into the polymerization is generally advantageously at the top, at the bottom or on the side of the polymerization. By "upper end" is meant to mean the highest point or, in the case of a horizontal construction, the point furthest from the outlet of the polymerisation device. By \ "lower end \", the lowest point or horizontal shape is also meant to be the most remote point of the polymerizer from the outlet. If the feed is on the side, a position in the middle region of the polymerisation device is usually selected.
Im Sinne einer besseren Kontrolle des Polymerisationsprozesses kann es sinnvoll sein, das reaktionsfähige Gemisch nicht nur an einer einzigen Stelle, d.h. mittels einer einzelnen Mischeinrichtung, in den Flüssigphasenraum der Polymerisationsvorrichtung einzuspeisen, sondern die Einspeisung durch mehrere, insbesondere 2, 3, 4, 5 oder 6 Mischeinrichtungen, welche an verschiedenen Stellen der Polymerisationsvorrichtung unter geometrisch optimierten Gesichtspunkten angeordnet sind, vorzunehmen. In order to better control the polymerization process, it may be useful to feed the reactive mixture not only at a single point, ie by means of a single mixing device in the liquid phase space of the polymerization, but the feed by several, in particular 2, 3, 4, 5 or 6 mixing devices, which on various locations of the polymerization are arranged under geometrically optimized aspects to make.
Je nach Art des verwendeten inerten Lösungsmittels und je nach Molekulargewicht des erhalte- nen Isobutenhomopolymers findet die Polymerisation, die in der Regel kontinuierlich oder halbkontinuierlich durchgeführt wird, in flüssiger homogener Phase, d.h. als Lösungspolymerisation oder als Fällungspolymerisation, oder in flüssiger heterogener Phase, d.h. als Suspensionspolymerisation, statt. Eine Lösungspolymerisation findet zu Beginn der Polymerisation dann statt, wenn das Monomer Isobuten in dem auszuwählenden inerten Lösungsmitteln gut löslich ist, und geht dann sukzessive in eine Fällungspolymersation über, wenn sich unlösliches hochmolekulares Polymer gebildet hat. Es besteht aber, je nach Wahl des inerten Lösungsmittels und je nach Molekulargewicht des entstehenden Polymers, auch die Möglichkeit, dass dieses mehr oder weniger vollständig gelöst in diesem Lösungsmittel gelöst bleibt. Bei in heterogener Phase verlaufender Polymerisation können sich anfangs Monomertropfen in einem nicht mit dem Isobuten mischbaren inerten Lösungsmittel bilden, die sich dann im weiteren Verlauf der Polymerisationsreaktion zu weitgehend festen Polymerpartikeln umwandeln. Depending on the nature of the inert solvent used and the molecular weight of the isobutene homopolymer obtained, the polymerization, which is generally carried out continuously or semi-continuously, takes place in a liquid homogeneous phase, ie. as solution or precipitation polymerization, or in liquid heterogeneous phase, i. as suspension polymerization, instead. Solution polymerization occurs at the beginning of the polymerization when the monomer isobutylene is well soluble in the inert solvent to be selected, and then successively undergoes a precipitation polymerization when insoluble high molecular weight polymer has formed. However, depending on the choice of inert solvent and the molecular weight of the resulting polymer, there is also the possibility that it will remain dissolved more or less completely dissolved in this solvent. In the case of heterogeneous-phase polymerization, monomer droplets may initially form in an inert solvent that is immiscible with the isobutene, which then convert to largely solid polymer particles in the further course of the polymerization reaction.
In der Regel erfolgt bei den genannten Polymerisationsvorrichtungen die Einstellung und Konstanthaltung der Polymerisationstemperatur durch direkte oder indirekte Kühlung des als Trägerflüssigkeit dienenden inerten Lösungsmittels. Unter direkter Kühlung ist insbesondere eine Kühlung über die Wandungen der Polymerisationsvorrichtung oder eine Kühlung durch Sieden des verdampfenden inerten Lösungsmittels zu verstehen. Unter indirekter Kühlung ist insbesondere die Kühlung über einen externen Wärmeübertrager wie einen Wärmetauscher zu verstehen. Vorzugsweise erfolgt die Einstellung und Konstanthaltung der Polymerisationstemperatur in einem Kühlkreis über einen externen Wärmetauscher mit oder ohne Bypass-Wärmeüber- trager, durch Siedekühlung, insbesondere durch das verdampfende inerte Lösungsmittel, oder durch Wandkühlung der Polymerisationsvorrichtung. Es ist empfehlenswert, dafür Sorge zu tragen, dass alle Wände und Bauteile, die mit dem Polymerisationsmedium in Kontakt stehen, eine Temperatur unterhalb der Glastemperatur des erzeugten Polymeren aufweisen. Bei der Ausführungsform der Temperaturregulierung mittels externem Wärmeübertrager sind Temperaturvariationen in der fluiden Phase in begrenztem Umfang möglich. Dabei betragen diese Temperaturvariationen in der Regel weniger als 60°K, vorzugsweise weniger als 50°K, insbesondere weniger als 40°K, vor allem weniger als 30°K. In einer Ausführungsform eines solchen Kühlkreises erfolgt die Temperaturregulierung der fluiden Phase mit Hilfe eines Bypass-Wärmeübertra- gers, welcher unten beschrieben wird. As a rule, in the case of the abovementioned polymerization apparatuses, the adjustment and constant maintenance of the polymerization temperature are carried out by direct or indirect cooling of the inert solvent used as the carrier liquid. Direct cooling is to be understood as meaning, in particular, cooling through the walls of the polymerization apparatus or cooling by boiling of the evaporating inert solvent. Indirect cooling is understood in particular as meaning the cooling via an external heat exchanger, such as a heat exchanger. Preferably, the setting and keeping constant the polymerization temperature in a cooling circuit via an external heat exchanger with or without bypass heat exchanger, by evaporative cooling, in particular by the evaporating inert solvent, or by wall cooling of the polymerization. It is advisable to ensure that all walls and components in contact with the polymerization medium have a temperature below the glass transition temperature of the polymer produced. In the embodiment of temperature regulation by means of an external heat exchanger, temperature variations in the fluid phase are possible to a limited extent. These temperature variations are generally less than 60 ° K, preferably less than 50 ° K, in particular less than 40 ° K, especially less than 30 ° K. In one embodiment of such a cooling circuit, the temperature regulation of the fluid phase takes place by means of a bypass heat exchanger, which is described below.
Ein für die vorliegende Erfindung geeigneter Rohrreaktor hat meist einen kanalförmigen Aufbau, welcher in der Regel zylindrisch ausgeführt ist, wobei aber auch andere Querschnittsformen wie Quadrate, Rechtecke, Vielecke, Ovale oder Ellipsen möglich sind. Er weist oft die Form einer Säule auf und wird dann auch als Säulenreaktor bezeichnet. Ein Säulenreaktor hat eine stehende bzw. senkrechte Anordnung. Bei einem Rohrreaktor ist die Höhe bzw. Länge des Reaktionsraums ist in der Regel größer ist als sein Durchmesser. Eine technisch geläufige Ausfüh- rungsform einer solchen Polymerisationsvorrichtung ist beispielsweise ein senkrecht angeordneter Sprühreaktor, insbesondere ein Sprühturm. A suitable for the present invention tubular reactor usually has a channel-shaped structure, which is generally cylindrical, but also other cross-sectional shapes such as squares, rectangles, polygons, ovals or ellipses are possible. It often has the shape of a column and is then also referred to as a column reactor. A column reactor has a vertical arrangement. In a tube reactor, the height or length of the reaction space is usually greater than its diameter. A technically common version The form of such a polymerization device is, for example, a vertically arranged spray reactor, in particular a spray tower.
Das Höhen(Längen)- zu Durchmesser-Verhältnis des Kanals des Rohrreaktors beträgt vor- zugsweise H/D = 0,5 bis H/D = 100, insbesondere H/D=1 bis H/D=50, besonders bevorzugtThe height (length) to diameter ratio of the channel of the tubular reactor is preferably H / D = 0.5 to H / D = 100, in particular H / D = 1 to H / D = 50, particularly preferred
H/D=2 bis H/D=30, vor allem H/D=5 bis H/D=20. Der Durchmesser des Kanals ist dabei als hydraulischer Durchmesser zu verstehen. Die Höhe bzw. Länge des Reaktors wird so gewählt, dass die Verweilzeit des Reaktionsgemisches im Reaktor in der Regel bei 0,02 bis 20 min, bevorzugt bei 0,05 bis 15 min, besonders bevorzugt bei 0,1 bis 10 min liegt. Die mittlere Strö- mungsgeschwindigkeit des Reaktionsmediums beträgt dabei meist 0,02 bis 20 m/s, bevorzugt 0,04 bis 10 m/s, besonders bevorzugt 0,06 bis 5 m/s. In einer Ausführungsform ist der Rohrreaktor H=10 m lang und besitzt einen Durchmesser von D=0,65 m und die Verweilzeit beträgt dabei 2 min. Der Kanal des Rohrreaktors kann mit und ohne Einbauten ausgeführt sein. Als Einbauten kommen zum Beispiel ein Strömungsleitrohr in Betracht. Bevorzugt wird der Kanal aber ohne Einbauten ausgeführt. Die Wandungen des Kanales sind in der Regel durch Vakuum oder durch für den gewählten Temperaturbereich geeignetes Isoliermaterial isoliert und/oder mit Hilfe eines in einem Doppelmantel strömenden Fluides temperiert. H / D = 2 to H / D = 30, especially H / D = 5 to H / D = 20. The diameter of the channel is to be understood as a hydraulic diameter. The height or length of the reactor is chosen so that the residence time of the reaction mixture in the reactor is generally 0.02 to 20 minutes, preferably 0.05 to 15 minutes, more preferably 0.1 to 10 minutes. The average flow rate of the reaction medium is usually 0.02 to 20 m / s, preferably 0.04 to 10 m / s, particularly preferably 0.06 to 5 m / s. In one embodiment, the tubular reactor H = 10 m long and has a diameter of D = 0.65 m and the residence time is 2 min. The channel of the tubular reactor can be designed with and without internals. As internals come, for example, a flow tube into consideration. Preferably, the channel is executed without internals. The walls of the channel are usually isolated by vacuum or suitable for the selected temperature range insulating material and / or tempered by means of a flowing in a double jacket fluid.
Die Abführung der Reaktionswärme aus dem Rohrreaktor erfolgt meist durch direkte Kühlung der Reaktorwandungen und/oder durch einen externen Wärmeübertrager. Bevorzugt wird die Reaktionswärme überwiegend durch einen externen Wärmeübertrager abgeführt. Dazu wird das als Wärmeträgermedium dienende inerte Lösungsmittel vom erzeugten Polymer am Reak- torauslass getrennt und über einen externen Umlauf mit einem Wärmeübertrager gekühlt und wieder in den Reaktor zurückgeleitet. Der Kanal des Rohrreaktors ist vor Polymerisationsbeginn mit dem Trägermedium, d.h. dem inerten Lösungsmittel, gefüllt und die Reaktanden sind entweder mit dem Trägermedium mischbar, wobei das Polymer ausfällt, oder sie bilden eine zweite Phase. The removal of the heat of reaction from the tubular reactor is usually carried out by direct cooling of the reactor walls and / or by an external heat exchanger. Preferably, the heat of reaction is dissipated predominantly by an external heat exchanger. For this purpose, the inert solvent used as the heat transfer medium is separated from the polymer produced at the reactor outlet and cooled via an external circulation with a heat exchanger and returned to the reactor. The channel of the tube reactor is before the start of polymerization with the carrier medium, i. the inert solvent, and the reactants are either miscible with the carrier medium, whereby the polymer precipitates, or they form a second phase.
Die Polymerisation findet im Wesentlichen entlang der Reaktorlänge des Rohrreaktors statt, wobei das erzeugte Polymer durch einen möglichen Dichteunterschied zwischen dem inerten Lösungsmittel als Trägermedium und dem Polymer entweder nach unten oder nach oben bewegt werden kann. Es ist auch möglich, dass der Rohrreaktor horizontal und nicht vertikal an- geordnet ist und das Rohr nicht komplett mit Trägermedium gefüllt ist. Das Polymer kann in diesem Fall auf dem Trägermedium "schwimmen" oder sich absetzen. The polymerization takes place substantially along the reactor length of the tubular reactor, whereby the polymer produced can be moved either downwards or upwards by a possible difference in density between the inert solvent as the carrier medium and the polymer. It is also possible that the tube reactor is arranged horizontally and not vertically and the tube is not completely filled with carrier medium. The polymer in this case can "float" or settle on the carrier medium.
Ein Vorteil der beschriebenen Kühlung ist, dass die Gefahr von Fouling, die bei einem gekühlten Doppelmantel auftreten könnte, reduziert wird. Das Trägermedium wird im Kreis gefahren und dadurch steht direkt am Reaktoreingang kühleres Trägermedium zur Verfügung, um die Polymerisationswärme aufzunehmen. Ein Rohrreaktor oder Säulenreaktor mit Doppelmantelkühlung ist ebenfalls für die vorliegende Erfindung geeignet. Hierbei wird das Trägermedium, d.h. das inerte Lösungsmittel, das den Reaktor mit dem erzeugten Polymerisat verlässt und dann von diesem abgetrennt wird, nicht indirekt über einen Wärmeübertrager sondern direkt zur Mischeinrichung am Eintritt des Reak- tors zurückgeführt. Ein Großteil des Trägermediums verbleibt jedoch im Reaktor und kühlt sich durch Kontakt mit der Reaktorwand wieder ab. Die Temperatureinstellung des Trägermediums erfolgt durch Einstellung der Temperatur des externes Kühlmediums im Doppelmantel. An advantage of the described cooling is that it reduces the risk of fouling, which could occur with a cooled double jacket. The carrier medium is circulated and thereby cooler carrier medium is available directly at the reactor inlet to absorb the heat of polymerization. A tubular reactor or column reactor with double jacket cooling is also suitable for the present invention. In this case, the carrier medium, ie the inert solvent which leaves the reactor with the polymer produced and is then separated therefrom, is not returned indirectly via a heat exchanger but directly to the mixer at the inlet of the reactor. However, a large part of the carrier medium remains in the reactor and cools again by contact with the reactor wall. The temperature of the carrier medium is adjusted by adjusting the temperature of the external cooling medium in the double jacket.
Ein für die vorliegende Erfindung geeigneter Schlaufenreaktor ist im Prinzip ein wie oben be- schriebener senkrecht stehender Rohrreaktor, welcher nicht mit einer externen sondern mit einer internen Umwälzung der kontinuierlichen Phase arbeitet. Hierbei besteht die Reaktorsäule in der Regel aus zwei konzentrisch angeordneten Rohren, wobei die Polymerisation (beim Betreiben von unten nach oben) in der inneren Säule aufsteigend erfolgt, das erzeugte Polymer am Kopf abgetrennt wird und das als Trägermedium dienende inerte Lösungsmittel im Ringspalt zwischen der inneren und der äußeren Säule wieder nach unten gefördert wird. Hierbei erfolgt die Temperatureinstellung ebenfalls durch ein externes Kühlmedium über den Doppelmantel am Reaktor. Das kontinuierliche Medium wird nur in dem Maße, wie es am Austrag verloren geht, ersetzt. Darüber hinaus bleibt die kontinuierliche Phase weitestgehend statisch im Reaktor stehen. A loop reactor suitable for the present invention is, in principle, a vertical tubular reactor as described above, which does not operate with an external but with an internal circulation of the continuous phase. In this case, the reactor column usually consists of two concentrically arranged tubes, wherein the polymerization (when operating from bottom to top) in the inner column ascending, the polymer produced is separated at the top and serving as a carrier medium inert solvent in the annular gap between the inner and the outer column is conveyed back down. Here, the temperature setting is also carried out by an external cooling medium via the double jacket on the reactor. The continuous medium is only replaced to the extent that it is lost at the discharge. In addition, the continuous phase remains largely static in the reactor.
Ein für die vorliegende Erfindung geeigneter Reaktor, der gleichzeitig Misch- und Fördereigenschaften aufweist, wird in speziellen baulichen Ausführungsformen als Knetreaktor oder Extruderreaktor bezeichnet. Als ein solcher Reaktor kann ebenfalls ein selbstreinigender Apparat mit Förder- und Mischwirkung, wie er in der WO2007/1 13196 A1 beschrieben ist, zur Anwendung kommen. Bei einem Reaktor, der gleichzeitig Misch- und Fördereigenschaften aufweist, kann es sich insbesondere um einen doppel- oder mehrwelligen Kneter oder Extruder handeln. Bevorzugt kommt ein Doppelwellenkneter oder ein Doppelschneckenextruder zum Einsatz, besonders bevorzugt ein gleichsinnig drehender Doppelschneckenextruder. Im Falle des Doppelschneckenextruders kann dieser aus verschiedenen Schneckenelementtypen aufgebaut sein. Die Verweilzeit des Reaktionsgemisches in den genannten Reaktoren, die gleichzeitig Misch- und Fördereigenschaften aufweisen, liegt in der Regel bei 0,02 bis 20 min, bevorzugt bei 0,05 bis 15 min, besonders bevorzugt bei 0,1 bis 10 min. A suitable reactor for the present invention, which simultaneously has mixing and conveying properties, is referred to in specific structural embodiments as a kneading reactor or extruder reactor. As such a reactor can also be a self-cleaning apparatus with conveying and mixing action, as described in WO2007 / 1 13196 A1, are used. In a reactor which simultaneously has mixing and conveying properties, it may in particular be a double- or multi-shaft kneader or extruder. Preferably, a twin-screw kneader or a twin-screw extruder is used, particularly preferably a co-rotating twin-screw extruder. In the case of the twin-screw extruder, this can be made up of different types of screw elements. The residence time of the reaction mixture in the mentioned reactors, which simultaneously have mixing and conveying properties, is generally from 0.02 to 20 minutes, preferably from 0.05 to 15 minutes, more preferably from 0.1 to 10 minutes.
Die Auslegung eines solchen Reaktors, der gleichzeitig Misch- und Fördereigenschaften auf- weist, erfolgt derart, dass dieser nur einen geringen spezifischen Leistungseintrag verursacht, so dass sich das Reaktionsgemisch infolge der dissipierten mechanischen Leistung kaum erwärmt. Das Verhältnis von Leistungseintrag des Reaktors zur pro Zeit freiwerdenden Reaktionswärme beträgt weniger als 10, bevorzugt weniger als 5, besonders bevorzugt weniger als 2, insbesondere weniger als 1 . The design of such a reactor, which at the same time has mixing and conveying properties, takes place in such a way that it causes only a small specific power input, so that the reaction mixture scarcely heats up as a result of the dissipated mechanical power. The ratio of power input of the reactor to the heat of reaction liberated per time is less than 10, preferably less than 5, more preferably less than 2, in particular less than 1.
Ein solcher Reaktor, der gleichzeitig Misch- und Fördereigenschaften aufweist, kann gegenüber der Horizontalen in Förderrichtung nach unten geneigt sein, um eine Rückvermischung der Re- aktanden im Einlassbereich zu vermeiden und damit einer Verstopfung des Einlasses vorzubeugen. Der Neigungswinkel besitzt dabei einen Wert von 0 bis 60°, bevorzugt 0 bis 30°, besonders bevorzugt 0 bis 20°. Die Zuführung der Reaktanden und des als Wärmeträgermedium dienenden inerten Lösungsmittels erfolgt über die beschriebene verstopfungsfreie Drei- oder Mehrstrommischdüse oder gegebenenfalls über zwangsfördernde Förderorgane, die ebenfalls einer Verstopfung des Einlasses entgegenwirken. Der Reaktor kann wieder isoliert und/oder temperiert sein. Das Gemisch aus Polymer- und Wärmeträgermedium wird am Ende des Reaktors getrennt und das Wärmeträgermedium wiederum über einen externen Wärmeübertrager zum Einlass des Reaktors zurückgeführt. Such a reactor, which at the same time has mixing and conveying properties, can be inclined downwards in the conveying direction with respect to the horizontal, in order to ensure backmixing of the reaction mixture. to avoid contact in the inlet area and thus prevent clogging of the inlet. The angle of inclination has a value of 0 to 60 °, preferably 0 to 30 °, particularly preferably 0 to 20 °. The supply of the reactants and serving as the heat transfer medium inert solvent via the described blockage-free three- or multi-flow mixing nozzle or optionally on positively conveying conveying members, which also counteract a blockage of the inlet. The reactor can be isolated and / or tempered again. The mixture of polymer and heat transfer medium is separated at the end of the reactor and the heat transfer medium in turn is returned via an external heat exchanger to the inlet of the reactor.
Als für die genannten Reaktortypen geeignete externe Wärmeübertrager können im Prinzip sämtliche dem Fachmann bekannten Wärmeübertrager zum Einsatz kommen, beispielsweise Plattenwärmeübertrager, Rohrbündelwärmeübertrager oder als Wärmeübertrager ausgelegte statische Mischer. Bevorzugt kommt ein Bypass-Konzept zum Einsatz, bei dem das aus dem Reaktor kommende aufgeheizte Wärmeträgermedium teilweise in einer Rückführungsschleife deutlich unter die gewünschte Reaktoreintrittstemperatur zurückgekühlt wird und die Rückführung dann mit dem aufgeheizten Wärmeträgermedium aus dem Reaktor vermischt wird. Vorteilhaft hierbei ist, dass das aufgeheizte Wärmeträgermedium nicht direkt mit einer kalten Wandung in Berührung kommt, sondern durch Vermischen mit dem rückgeführten, unterkühlten Strom abgekühlt wird. Das im Wärmeträgermedium teilweise gelöste Polymer fällt bei der Abkühlung damit nicht direkt an der Wand als Feststoff aus, was zu einer Belagbildung auf der Wärmeübertrageroberfläche und damit zu einer Verschlechterung des Wärmeübergangs führen würde. Vielmehr bilden sich beim Vermischen des unterkühlten Stromes mit dem aufgeheizten Wärmemedium Polymerpartikel, die dann mit dem abgekühlten Wärmeträgermedium mitströ- men und den Wärmeübertrager wieder verlassen, ohne einen Polymerfilm auf den Wandungen zu bilden. In principle, any heat exchanger known to the person skilled in the art can be used as the external heat exchanger suitable for the reactor types mentioned, for example plate heat exchangers, tube bundle heat exchangers or static mixers designed as heat exchangers. Preferably, a bypass concept is used, in which the heated heat transfer medium coming from the reactor is partially recooled in a recycle loop well below the desired reactor inlet temperature and the recycle is then mixed with the heated heat transfer medium from the reactor. The advantage here is that the heated heat transfer medium is not directly in contact with a cold wall, but is cooled by mixing with the recirculated, supercooled stream. The partially dissolved polymer in the heat transfer medium does not precipitate as a solid on the wall during cooling, which would lead to a formation of deposits on the heat exchanger surface and thus to a deterioration of the heat transfer. On the contrary, when the supercooled stream is mixed with the heated heat medium, polymer particles are formed, which then flow with the cooled heat transfer medium and leave the heat exchanger again without forming a polymer film on the walls.
Unter Isobutenhomopolymeren versteht man im Rahmen der vorliegenden Erfindung solche Polymere, die bezogen auf das Polymer zu wenigstens 98 Mol-%, vorzugsweise zu wenigstens 99 Mol-% aus Isobuten aufgebaut sind. In the context of the present invention, isobutene homopolymers are understood to mean those polymers which, based on the polymer, are composed of at least 98 mol%, preferably at least 99 mol%, of isobutene.
Für den Einsatz des Isobutens oder des Isobuten-haltigen Monomerengemisches als zu poly- merisierendem Monomer eignet sich als Isobuten-Quelle inbesondere Rein-Isobuten, welches in der Regel höchstens 0,5 Vol.-% an Rest-Verunreinigungen wie 1 -Buten, 2-Butenen, Butan, Wasser und/oder d- bis C4-Alkanolen, enthält. Es können im Prinzip aber auch Isobuten- haltige technische C4-Kohlenwasserstoffströme verwendet werden, beispielsweise C4-Raffinate, C4-Schnitte aus der Isobutan-Dehydrierung, C4-Schnitte aus Steamcrackern und aus FCC- Crackern (fluid catalysed cracking), sofern sie weitgehend von darin enthaltenem 1 ,3-Butadien befreit sind. Geeignete technische C4-Kohlenwasserstoffströme enthalten in der Regel weniger als 500 ppm, vorzugsweise weniger als 200 ppm, Butadien. Das Isobuten aus solchen technischen C4-Kohlenwasserstoffströmen polymerisiert hierbei weitgehend selektiv zum gewünschten Isobutenhomopolymer, ohne dass nennenswerte Mengen anderer C4-Monomerer in die Polymerkette eingebaut werden. Typischerweise liegt die Isobutenkonzentration in den genannten technischen C4-Kohlenwasserstoffströmen im Bereich von 40 bis 60 Gew.-%. Das erfindungsgemäße Verfahren kann im Prinzip jedoch auch mit isobuten-haltigen C4-Kohlenwasser- stoffströmen betrieben werden, die weniger Isobuten enthalten, beispielsweise nur 10 bis 20 Gew.-%. Das Isobuten-haltige Monomerengemisch kann geringe Mengen an Kontaminanten wie Wasser, Carbonsäuren oder Mineralsäuren enthalten, ohne dass es zu kritischen Ausbeute- oder Selektivitätseinbußen kommt. Es ist zweckdienlich, eine Anreicherung dieser Verunreinigungen zu vermeiden, indem man solche Schadstoffe beispielsweise durch Adsorption an feste Adsorbentien wie Aktivkohle, Molekularsiebe oder Ionenaustauscher, aus dem Isobuten- haltigen Monomerengemisch entfernt. For the use of the isobutene or of the isobutene-containing monomer mixture as the monomer to be polymerized, the isobutene source is in particular pure isobutene, which generally contains at most 0.5% by volume of residual impurities such as 1-butene, 2 Butenes, water and / or C 1 to C 4 alkanols. In principle, however, it is also possible to use isobutene-containing technical C4 hydrocarbon streams, for example C4 raffinates, C4 cuts from isobutane dehydrogenation, C4 cuts from steam crackers and FCC crackers (fluid catalysed cracking), insofar as they are largely derived from 1, 3-butadiene contained therein are liberated. Suitable technical C4 hydrocarbon streams generally contain less than 500 ppm, preferably less than 200 ppm, butadiene. The isobutene from such technical C4 hydrocarbon streams polymerized here largely selectively to the desired isobutene homopolymer, without appreciable amounts of other C4 monomers in the Polymer chain to be installed. Typically, the isobutene concentration in said C4 hydrocarbon commercial streams is in the range of 40 to 60 weight percent. However, in principle the process according to the invention can also be operated with isobutene-containing C 4 hydrocarbon streams which contain less isobutene, for example only 10 to 20% by weight. The isobutene-containing monomer mixture may contain small amounts of contaminants such as water, carboxylic acids or mineral acids, without resulting in critical yield or selectivity losses. It is expedient to avoid an accumulation of these impurities by removing such pollutants from the isobutene-containing monomer mixture, for example by adsorption on solid adsorbents such as activated carbon, molecular sieves or ion exchangers.
Gemäß Maßnahme (a) wird das erfindungsgemäße Polymerisationsverfahren im flüssigen Polymerisationsmedium bei Temperaturen von -80°C bis -190°C durchgeführt. In einer bevorzugten Ausführungsform führt man es bei Temperaturen in der Nähe der unteren Grenze des oben genannten Temperaturbereiches durch, und zwar bei -130°C bis -190°C, vor allem bei weniger als -160°C bis -185°C, insbesondere bei -165°C bis -180°C, in einer typischen Verfahrensweise bei -168°C bis -173°C. In einer alternativen bevorzugten Ausführungsform führt man das Verfahren bei Temperaturen von -100°C bis -150°C, vorzugsweise bei -105°C bis -147°C, vor allem bei -1 10°C bis -140°C, insbesondere bei -1 15°C bis -135°C, in einer typischen Verfahrensweise bei -120°C bis -130°C, durch. Die kontrollierten tiefen Polymerisationstemperaturen wirken sich vorteilhaft auf die Produkteigenschaften aus. In accordance with measure (a), the polymerization process according to the invention is carried out in the liquid polymerization medium at temperatures of -80.degree. C. to -190.degree. In a preferred embodiment, it is carried out at temperatures in the vicinity of the lower limit of the above-mentioned temperature range, namely at -130 ° C to -190 ° C, especially at less than -160 ° C to -185 ° C, in particular at -165 ° C to -180 ° C, in a typical procedure at -168 ° C to -173 ° C. In an alternative preferred embodiment, the process is carried out at temperatures of -100 ° C to -150 ° C, preferably at -105 ° C to -147 ° C, especially at -1 10 ° C to -140 ° C, in particular at -1 15 ° C to -135 ° C, in a typical procedure at -120 ° C to -130 ° C, by. The controlled low polymerization temperatures have an advantageous effect on the product properties.
Das erfindungsgemäße Polymerisationsverfahren wird in der Regel bei einem absoluten Druck von 500 mbar bis 5 bar, insbesondere bei einem Druck von 800 mbar bis 2 bar, durchgeführt. Am vorteilhaftesten und auch am wirtschaftlichsten wird der Polymerisationsreaktor bei oder in der Nähe des Umgebungsdruckes (Normaldruckes) betrieben. Ein leichter Überdruck kann bei einigen der möglichen inerten Lösungsmittel Vorteile bringen. Obwohl eine Fahrweise der Polymerisation mit Überdruck prinzipiell möglich ist, bringen höhere Drücke, insbesondere solche über 5 bar, im Allgemeinen keine zusätzlichen Vorteile. The polymerization process according to the invention is generally carried out at an absolute pressure of 500 mbar to 5 bar, in particular at a pressure of 800 mbar to 2 bar. Most advantageously and most economically, the polymerization reactor is operated at or near the ambient pressure (normal pressure). A slight overpressure may provide benefits for some of the possible inert solvents. Although a procedure of polymerization with overpressure is possible in principle, bring higher pressures, especially those above 5 bar, in general, no additional advantages.
Gemäß Maßnahme (b) werden bestimmte inerte Lösungsmittel oder Gemische solcher inerten Lösungsmittel im flüssigen Polymerisationsmedium eingesetzt. Dabei sind hier unter inerten Lösungsmitteln nicht nur Fluide zu verstehen, in denen sich Isobuten in flüssiger Phase homogen löst, sondern auch Fluide, mit denen Isobuten nicht mischbar ist und in dispergierter Form vorliegt. Als derartige inerte Lösungsmittel sind zum einem d- bis Cs-Kohlenwasserstoffe, vorzugsweise C bis Cs-Kohlenwasserstoffe, insbesondere C2- bis C4-Kohlenwasserstoffe, geeignet, die üblicherweise gesättigt oder einfach ethylenisch ungesättigt sind und in der Regel eine lineare oder leicht verzweigte Struktur aufweisen. Wenn sie ethylenisch ungesättigt sind, dürfen sie natürlich unter den Umsetzungsbedingungen der vorliegenden Erfindung selbst nicht poly- merisieren; sie weisen normalerweise nur primäre und/oder sekundäre olefinische Kohlenstoffatome auf. Typische Beispiele für solche C bis Cs-Kohlenwasserstoffe sind Methan, Ethan, Ethen, Propan, Propen, n-Butan, iso-Butan, n-Pentan, 2-Methylbutan, 2,3-Dimethylbutan, 2- Methylpentan, 3-Methylpentan, 3-Ethylpentan, 2,2-Dimethylpentan, 2,3-Dimethylpentan, 2,4- Dimethylpentan, 2-Methylhexan, 3-Methylhexan, 3-Ethyl-2-methylpentan, 2,2-Dimethylhexan, 2,3-Dimethylhexan, 3,3-Dimethylhexan, 4-Methylheptan, 2,2,3-Trimethylpentan und 3-Methyl- heptan. Als derartige inerte Lösungsmittel sind zum anderen halogenierte d- bis Cs-Kohlen- Wasserstoffe, vorzugsweise halogenierte d- bis Cs-Kohlenwasserstoffe, insbesondere fluorierte und/oder chlorierte d- bis Cs- oder d- bis Cs-Kohlenwasserstoffe wie Methylchlorid, Methylflu- orid, Difluormethan, Dichlormethan, Fluorethan, 1 -Fluorpropan, 1 ,1 ,1 ,2,3,3,3-Heptafluorpropan, Octafluorpropan oder 1 -Fluorbutan, geeignet; insbesondere kommen hier perfluorierte d- bis Cs- oder d- bis Cs-Kohlenwasserstoffe oder solche d- bis Cs- oder d- bis Cs-Kohlenwasser- Stoffe, bei denen mindestens die Hälfte der Wasserstoffatome durch Fluoratome ersetzt sind, in Betracht. Es können auch Mischungen aus d- bis Cs- oder d- bis Cs-Kohlenwasserstoffen, Mischungen aus halogenierten d- bis Cs- oder d- bis Cs-Kohlenwasserstoffen oder Mischungen aus einem oder mehreren d- bis Cs- oder d- bis Cs-Kohlenwasserstoffen und einem oder mehreren halogenierten d- bis Cs- oder d- bis Cs-Kohlenwasserstoffen eingesetzt werden. Als inerte Lösungsmittel gemäß Maßnahme (b) sind weiterhin auch Siloxane, beispielsweise Disilo- xan oder halogenierte Siloxane wie Octachlortrisiloxan, Hexachlordisiloxan, Hexafluordisiloxan oder 1 ,1 ,1 -Trichlor-2,2,2-trifluordisiloxan, geeignet. According to measure (b), certain inert solvents or mixtures of such inert solvents are used in the liquid polymerization medium. In this case, inert solvents are understood to mean not only fluids in which isobutene dissolves homogeneously in the liquid phase, but also fluids with which isobutene is immiscible and is present in dispersed form. Suitable inert solvents are suitable for a C 1 to C 8 hydrocarbons, preferably C 1 to C 8 hydrocarbons, in particular C 2 to C 4 hydrocarbons, which are usually saturated or simply ethylenically unsaturated and generally have a linear or slightly branched structure , Of course, if they are ethylenically unsaturated, they must not polymerize themselves under the reaction conditions of the present invention; they usually have only primary and / or secondary olefinic carbon atoms. Typical examples of such C to Cs-hydrocarbons are methane, ethane, ethene, propane, propene, n-butane, isobutane, n-pentane, 2-methylbutane, 2,3-dimethylbutane, 2- Methylpentane, 3-methylpentane, 3-ethylpentane, 2,2-dimethylpentane, 2,3-dimethylpentane, 2,4-dimethylpentane, 2-methylhexane, 3-methylhexane, 3-ethyl-2-methylpentane, 2,2-dimethylhexane, 2,3-dimethylhexane, 3,3-dimethylhexane, 4-methylheptane, 2,2,3-trimethylpentane and 3-methylheptane. As such inert solvents, on the other hand, halogenated C 1 to C 8 hydrocarbons, preferably halogenated C 1 to C 8 hydrocarbons, in particular fluorinated and / or chlorinated C 1 to C 2 or C 1 to C 6 hydrocarbons, such as methyl chloride, methyl fluoride , Difluoromethane, dichloromethane, fluoroethane, 1-fluoropropane, 1, 1, 1, 2,3,3,3-heptafluoropropane, octafluoropropane or 1-fluorobutane, suitable; In particular perfluorinated d- to Cs- or d- to Cs-hydrocarbons or such d- to Cs- or d- to Cs-hydrocarbons come here, in which at least half of the hydrogen atoms are replaced by fluorine atoms into consideration. It is also possible to use mixtures of C.sub.1- to C.sub.s- or C.sub.1- to C.sub.s-hydrocarbons, mixtures of halogenated C.sub.1- to C.sub.s- or Cs-hydrocarbons or mixtures of one or more C.sub.1- or C.sub.1- to C.sub.1- Hydrocarbons and one or more halogenated d- to Cs or C to Cs-hydrocarbons are used. Also suitable as inert solvents in accordance with measure (b) are siloxanes, for example disiloxane or halogenated siloxanes, such as octachlorotrisiloxane, hexachlorodisiloxane, hexafluorodisiloxane or 1,1,1-trichloro-2,2,2-trifluorodisiloxane.
In einer bevorzugten Ausführungsform wählt man gemäß Maßnahme (b) das inerte Lösungsmit- tel aus d- bis Cs-Kohlenwasserstoffen, halogenierten d- bis Cs-Kohlenwasserstoffen und Mischungen hieraus aus. Typische Beispiele hierfür sind Ethan, Ethen, Propan, Propen, n-Butan, iso-Butan, 1 ,1 ,1 ,2,3,3,3-Heptafluorpropan, Octafluorpropan oder Mischungen hieraus. In a preferred embodiment, the inert solvent is selected according to measure (b) from C 1 to C 8 hydrocarbons, halogenated C 1 to C 8 hydrocarbons and mixtures thereof. Typical examples of these are ethane, ethene, propane, propene, n-butane, isobutane, 1,1,1,3,3,3,3-heptafluoropropane, octafluoropropane or mixtures thereof.
Das Gewichts-Verhältnis von Isobuten zu den inerten Lösungsmitteln gemäß Maßnahme (b) im Polymerisationsreaktor beträgt in der Regel 1 : 0,1 bis 1 : 50, vorzugsweise 1 : 0,1 bis 1 : 40, vor allem 0,1 : 1 bis 1 : 20, insbesondere 1 : 0,5 bis 1 : 10. The weight ratio of isobutene to the inert solvents according to measure (b) in the polymerization reactor is generally 1: 0.1 to 1:50, preferably 1: 0.1 to 1:40, especially 0.1: 1 to 1: 20, especially 1: 0.5 to 1:10.
Die gemäß Maßnahme (c) als Polymerisationskatalysator einzusetzenden Polymerisationskatalysatorkomplexe auf Basis von Lewis-Säuren und Co-Katalysatoren sind vorzugsweise solche auf Basis von Bortrifluorid, Eisenhalogeniden, Aluminiumtrihalogeniden oder Aluminiumalkylha- logeniden als Lewis-Säuren oder auf Basis einer Lewis-Säuren in Kombination mit organischen Sulfonsäuren, jeweils zusammen mit geeigneten Co-Katalysatoren. Unter Co-Katalysatoren sind hier insbesondere Aktivatoren oder Moderatoren in Form von Protonenquellen, Donoren und Initiatoren zu verstehen. The polymerization catalyst complexes based on Lewis acids and cocatalysts to be used as polymerization catalyst according to measure (c) are preferably those based on boron trifluoride, iron halides, aluminum trihalides or aluminum alkyl halides as Lewis acids or based on a Lewis acid in combination with organic Sulfonic acids, each together with suitable co-catalysts. Co-catalysts are to be understood here in particular as activators or moderators in the form of proton sources, donors and initiators.
Die genannten Eisenhalogenid-, Aluminiumtrihalogenid- und Aluminiumalkylhalogenid-Kom- plexe enthalten neben der Lewis-Säure einen Donor in Form einer organischen Verbindung mit mindestens einer Ether-Funktion oder einer Carbonsäureester-Funktion. Die genannten Kombination von Lewis-Säuren, insbesondere von Bortrifluorid, Eisenhalogeniden, Aluminiumtrihalo- geniden oder Aluminiumalkylhalogeniden, mit organischen Sulfonsäuren als Initiatoren enthalten mindestens eine organische Sulfonsäure der allgemeinen Formel Z-SO3H, in der Z einen Ci-C2o-Alkylrest, Ci-C2o-Halogenalkylrest, Cs-Cs-Cycloalkylrest, C6-C2o-Arylrest oder einen C7- C2o-Aralkylrest bezeichnet; eine typische derartige organische Sulfonsäure ist Methansulfonsäu- re. The said iron halide, aluminum trihalide and aluminum alkyl halide complexes contain, in addition to the Lewis acid, a donor in the form of an organic compound having at least one ether function or one carboxylic ester function. The combination of Lewis acids, in particular of boron trifluoride, iron halides, aluminum trihalides or aluminum alkyl halides, with organic sulfonic acids as initiators contain at least one organic sulfonic acid of the general formula Z-SO3H in which Z is a C 1 -C 20 -alkyl radical, C 1 -C 20 Haloalkyl radical, Cs-Cs-cycloalkyl radical, C 6 -C 20 -aryl radical or a C7- C2o-aralkyl radical; a typical such organic sulfonic acid is methanesulfonic acid.
Gemäß Maßnahme (c) setzt man als Polymerisationskatalysator jedoch vorzugsweise einen Komplex aus Bortrifluorid und einer Protonenquelle ein. Als derartige Protonenquellen, denen die Funktion eines Aktivators oder Moderators im Katalysatorkomplex zukommt, eignen sich vor allem Ether, insbesondere d- bis C4-Dialkylether wie Diethylether, und Alkohole, insbesondere niedermolekulare einwertige aliphatische Alkohole. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform setzt man als Polymerisationskatalysator einen Komplex aus Bortrifluorid und einem Cr bis C4-Alkanol, z .B. Methanol, Ethanol, n-Propanol, Isopropanol, n-Butanol, Isobutanol, sec.-Butanol, sowie tert.-Butanol, ein. Es können als Protonenquelle auch Mischungen der genannten Ether und/oder Alkohole eingesetzt werden. Die Protonenquelle kann in unterstöchio- metrischer, stöchiometrischer oder überstöchiometrischer Menge in Relation zum Bortrifluorid eingesetzt werden. Typische molare Relationen von Protonenquelle zu Bortrifluorid liegen im Bereich von 0,3 : 1 bis 3 : 1 , insbesondere 0,5 : 1 bis 2 : 1 , vor allem 0,7 : 1 bis 1 ,3 : 1 (jeweils bezogen auf 1 Protonen-Äquivalent der Protonenquelle). In einer bevorzugten Ausführungsform können als Co-Katalysator Gemische aus primären und sekundären d- bis C4-Alkanolen eingesetzt werden, wie beschrieben in WO 2013/120859, besonders bevorzugt Gemische von Methanol und iso-Propanol, Gemische von Methanol und iso-Butanol, sowie Gemische von Me- thanol und sek-Butanol, ganz besonders bevorzugt Gemische von Methanol und iso-Butanol. However, according to measure (c), a complex of boron trifluoride and a proton source is preferably used as the polymerization catalyst. As such proton sources, which play the role of an activator or moderator in the catalyst complex, especially ethers, in particular C 1 to C 4 dialkyl ethers such as diethyl ether, and alcohols, in particular low molecular weight monohydric aliphatic alcohols are suitable. In a particularly preferred embodiment, the polymerization catalyst used is a complex of boron trifluoride and a Cr to C 4 -alkanol, for example. Methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, isobutanol, sec-butanol, and tert-butanol, a. It can be used as proton source and mixtures of said ethers and / or alcohols. The proton source can be used in a substoichiometric, stoichiometric or superstoichiometric amount in relation to boron trifluoride. Typical molar ratios of proton source to boron trifluoride are in the range of 0.3: 1 to 3: 1, in particular 0.5: 1 to 2: 1, especially 0.7: 1 to 1, 3: 1 (in each case based on 1 Proton equivalent of the proton source). In a preferred embodiment, mixtures of primary and secondary C 1 - to C 4 -alkanols can be used as cocatalyst, as described in WO 2013/120859, particularly preferably mixtures of methanol and isopropanol, mixtures of methanol and isobutanol, and mixtures of methanol and sec-butanol, very particularly preferably mixtures of methanol and isobutanol.
Die zu verwendende Menge an Polymerisationskatalysator-Komplex (c) richtet sich im Wesentlichen nach der Art des Katalysators und nach den Reaktionsbedingungen, insbesondere der Reaktionstemperatur und dem angestrebten Molekulargewicht des Polymeren. Sie kann an- hand weniger Stichversuche für das jeweilige Reaktionssystem ermittelt werden. Im Allgemeinen wird der Polymerisationskatalysator-Komplex in Mengen von 0,0001 bis 1 Gew.-%, insbesondere 0,0005 bis 0,5 Gew.-%, vor allem 0,001 bis 0,1 Gew.-%, jeweils bezogen auf den Lewis-Säure-Anteil bzw. Bortrifluorid-Anteil im Katalysatorkomplex und auf eingesetztes Isobuten, verwendet. The amount of polymerization catalyst complex (c) to be used depends essentially on the type of catalyst and on the reaction conditions, in particular the reaction temperature and the desired molecular weight of the polymer. It can be determined by means of fewer random tests for the respective reaction system. In general, the polymerization catalyst complex in amounts of 0.0001 to 1 wt .-%, in particular 0.0005 to 0.5 wt .-%, especially 0.001 to 0.1 wt .-%, each based on the Lewis Acid content or boron trifluoride content in the catalyst complex and on isobutene used.
In einer bevorzugten Ausführungsform führt man das erfindungsgemäße Polymerisationsverfahren in Gegenwart mindestens eines der polymerisationssteuernden Zusatzstoffe In a preferred embodiment, the polymerization process according to the invention is carried out in the presence of at least one of the polymerization-controlling additives
(d) mindestens eines Reaktionsbeschleunigers in Form einer ethylenisch gesättigten Kohlen- wasserstoff-Verbindung, welche mindestens ein Sauerstoffatom und kein abstrahierbares(D) at least one reaction accelerator in the form of an ethylenically saturated hydrocarbon compound which at least one oxygen atom and no abstractable
Proton enthält, und/oder Contains proton, and / or
(e) mindestens eines Kettenlängenregulators, welcher mindestens ein tertiäres olefinisches Kohlenstoffatom enthält, durch. Besonders bevorzugt führt man die Maßnahmen (d) und (e) gleichzeitig durch. Ein Reaktionsbeschleuniger gemäß Maßnahme (d) ist eine Verbindung, die unter den gewählten Polymerisationsbedingungen die katalytische Aktivität des Bortrifluorids in der gewünschten Weise beeinflusst und damit steuert. Derartige Reaktionsbeschleuniger stellen gesättigte Kohlenwasserstoff-Verbindungen dar, welche mindestens ein Sauerstoffatom, vorzugsweise als Ether-Sauerstoffatom oder als Bestandteil einer Carbonylfunktion, enthalten. In einer bevorzugten Ausführungsform führt man als Maßnahme (d) die Polymerisation in Gegenwart mindestens eines Reaktionsbeschleunigers ausgewählt aus Ketonen, Aldehyden, Ethern, Acetalen und Halbacetalen durch. Üblicherweise handelt es sich bei solchen Reaktionsbeschleunigern um niedermolekulare Verbindungen mit 1 bis 40, insbesondere mit 1 bis 16, vor allem mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen; ihre Struktur kann offenkettig oder cyclisch sein; sie können aliphatischer, aromatischer oder heteroaromatischer Natur sein. (e) at least one chain length regulator containing at least one tertiary olefinic carbon atom. Particularly preferably, the measures (d) and (e) are carried out simultaneously. A reaction accelerator according to measure (d) is a compound which, under the chosen polymerization conditions, influences and thus controls the catalytic activity of the boron trifluoride in the desired manner. Such reaction accelerators are saturated hydrocarbon compounds which contain at least one oxygen atom, preferably as an ether oxygen atom or as part of a carbonyl function. In a preferred embodiment, the polymerization is carried out as measure (d) in the presence of at least one reaction accelerator selected from ketones, aldehydes, ethers, acetals and hemiacetals. Usually, such reaction accelerators are low molecular weight compounds having 1 to 40, in particular 1 to 16, especially 1 to 8 carbon atoms; their structure can be open-chain or cyclic; they may be aliphatic, aromatic or heteroaromatic in nature.
Typische Vertreter derartiger Reaktionsbeschleuniger sind Ketone wie Aceton, Butanon, Cyclo- hexanon, Acetophenon oder Benzophenon, Aldehyde wie Formaldehyd, Trioxan, Paraformal- dehyd, Acetaldehyd, Propionaldehyd, Butyraldehyd, Benzaldehyd, Cyclohexylaldehyd oder Glyoxal, Dialkylether wie Dimethylether, Diethylether oder Di-n-butylether, cyclische Ether wie Tetrahydrofuran oder Dioxan, sowie Acetale und Halbacetale, die durch Umsetzung der oben genannten Ketone und Aldehyde mit Alkoholen wie Methanol, Ethanol, n-Propanol, Isopropa- nol, n-Butanol, Isobutanol, sec.-Butanol oder tert.-Butanol erhältlich sind. Ganz besondere be- vorzugt wird Formaldehyd als derartiger Reaktionsbeschleuniger. Typical representatives of such reaction accelerators are ketones such as acetone, butanone, cyclohexanone, acetophenone or benzophenone, aldehydes such as formaldehyde, trioxane, paraformaldehyde, acetaldehyde, propionaldehyde, butyraldehyde, benzaldehyde, cyclohexylaldehyde or glyoxal, dialkyl ethers such as dimethyl ether, diethyl ether or di-n butyl ether, cyclic ethers such as tetrahydrofuran or dioxane, as well as acetals and hemiacetals, by reacting the above-mentioned ketones and aldehydes with alcohols such as methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, isobutanol, sec-butanol or tert-butanol are available. Very particular preference is given to formaldehyde as such a reaction accelerator.
Die genannten Reaktionsbeschleuniger können meist in vorteilhafter Weise zusammen mit einem oder mehreren mittelmolekularen Alkoholen, insbesondere einwertigen aliphatischen, cyc- loaliphatischen oder araliphatischen Alkoholen, vor allem Cs- bis Cio-Alkoholen, z .B. n- Pentanol, n-Hexanol, n-Octanol, 2-Ethylhexanol, n-Decanol, 2-Propylheptanol, Cyclohexanol oder Benzylalkohol, eingesetzt werden. Zum einen wirken derartige mittelmolekulare Alkohole - ähnlich wie die als Protonenquelle gemäß Maßnahme (c) eingesetzten niedermolekularen Alkohole - als Aktivatoren oder Moderatoren im Katalysatorkomplex, allerdings meist mit schwächerer aktivierender Wirkung, zum anderen fungieren sie als Lösungsmittel für die Reaktions- beschleuniger. Verwendet man Aldehyde oder Ketone als Reaktionsbeschleuniger, können die oben genannten mittelmolekularen Alkohole wie auch teilweise die genannten niedermolekularen Alkohole mit diesen Acetale oder Halbacetale bzw. Ketale (Ketonacetale) bilden, die ja ebenfalls als Reaktionsbeschleuniger wirken. Verwendet man Formaldehyd als Reaktionsbeschleuniger, kann eine entsprechende alkoholische Lösung, z. B. Formaldehyd in Isobutanol, eingesetzt werden. Werden derartige mittelmolekulare Alkohole mitverwendet, beträgt ihr Gew.- Verhältnis zum Reaktionsbeschleuniger in der Regel 0,05 : 1 bis 15 : 1 , vorzugsweise jedoch 0,1 : 1 bis 5 : 1 , insbesondere 0,5 : 1 bis 2,5 : 1 , vor allem 0,75 : 1 bis 1 ,5 : 1. The reaction accelerators mentioned can usually advantageously be combined with one or more medium molecular weight alcohols, in particular monohydric aliphatic, cycloaliphatic or araliphatic alcohols, especially C 1 to C 10 alcohols, eg. n-pentanol, n-hexanol, n-octanol, 2-ethylhexanol, n-decanol, 2-propylheptanol, cyclohexanol or benzyl alcohol. On the one hand, such medium molecular weight alcohols act as activators or moderators in the catalyst complex, similar to the low molecular weight alcohols used as proton source in accordance with measure (c), but usually with a weaker activating effect; on the other hand, they act as solvents for the reaction accelerators. If aldehydes or ketones are used as reaction accelerators, the abovementioned medium molecular weight alcohols as well as some of the low molecular weight alcohols mentioned can form with these acetals or hemiacetals or ketals (ketone acetals), which also act as reaction accelerators. If one uses formaldehyde as a reaction accelerator, a corresponding alcoholic solution, for. As formaldehyde in isobutanol, are used. If such medium molecular weight alcohols are used, their weight ratio to the reaction accelerator is generally 0.05: 1 to 15: 1, but preferably 0.1: 1 to 5: 1, in particular 0.5: 1 to 2.5: 1, especially 0.75: 1 to 1, 5: 1.
Der Reaktionsbeschleuniger selbst wird normalerweise in Mengen von 0,0001 bis 1 Gew.-%, vorzugsweise 0,0003 bis 0,75 Gew.-%, insbesondere 0,0005 bis 0,5 Gew.-%, vor allem 0,001 bis 0,1 Gew.-%, jeweils bezogen auf eingesetztes Isobuten, verwendet. Ein Kettenlängenregulator gemäß Maßnahme (e) stellt normalerweise ein ethylenisch ungesättigtes System dar und enthält ein oder mehrere tertiäre olefinische Kohlenstoffatome, gegebenenfalls neben ein oder mehreren primären und/oder sekundären olefinischen Kohlenstoffatomen. Meist handelt es sich bei solchen Kettenlängenregulatoren um einfach oder mehrfach ethylenisch ungesättigte Kohlenwasserstoffe mit 5 bis 30, insbesondere mit 5 bis 20, vor allem mit 5 bis 16 Kohlenstoffatomen; ihre Struktur kann offenkettig oder cyclisch sein. Typische Vertreter derartiger Kettenlängenregulatoren sind Isopren (2-Methyl-1 ,3-butadien), 2-Methyl-2- buten, Diisobuten, Triisobuten, Tetraisobuten und 1 -Methylcyclohexen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform führt man als Maßnahme (e) die Polymerisation in Gegenwart von Isopren und/oder Diisobuten als Kettenlängenregulatoren durch. Unter Diisobuten (Isoocten) wird üblicherweise das Isomerengemisch aus 2,4,4-Trimethyl-1 -penten und 2,4,4-Trimethyl-2- penten verstanden; auch die einzeln eingesetzten Isomere 2,4,4-Trimethyl-1 -penten und 2,4,4- Trimethyl-2-penten wirken natürlich gleichfalls als Kettenlängenregulatoren gemäß Maßnahme (e). Durch die Menge der erfindungsgemäß eingesetzten Kettenlängenregulatoren lässt sich in einfacher Weise das Molekulargewicht der erzeugten Isobutenhomopolymeren einstellen: je höher die Menge an Kettenlängenregulatoren, desto niedriger wird in der Regel das Molekulargewicht. Der Kettenlängenregulator steuert üblicherweise das Molekulargewicht dadurch, dass er früher oder später in die Polymerkette eingebaut wird und so zum Kettenabbruch an dieser Stelle führt. The reaction accelerator itself is normally used in amounts of from 0.0001 to 1% by weight, preferably from 0.0003 to 0.75% by weight, in particular from 0.0005 to 0.5% by weight, in particular from 0.001 to 0, 1 wt .-%, each based on isobutene used. A chain length regulator according to measure (e) normally represents an ethylenically unsaturated system and contains one or more tertiary olefinic carbon atoms, optionally in addition to one or more primary and / or secondary olefinic carbon atoms. Most such chain length regulators are mono- or polyethylenically unsaturated hydrocarbons having 5 to 30, in particular 5 to 20, especially 5 to 16 carbon atoms; their structure can be open-chain or cyclic. Typical representatives of such chain length regulators are isoprene (2-methyl-1,3-butadiene), 2-methyl-2-butene, diisobutene, triisobutene, tetraisobutene and 1-methylcyclohexene. In a particularly preferred embodiment, the polymerization is carried out as measure (e) in the presence of isoprene and / or diisobutene as chain length regulators. Diisobutene (isooctene) is usually understood to mean the mixture of isomers of 2,4,4-trimethyl-1-pentene and 2,4,4-trimethyl-2-pentene; Of course, the individually used isomers 2,4,4-trimethyl-1-pentene and 2,4,4-trimethyl-2-pentene also act as chain length regulators according to measure (e). The amount of chain length regulators used according to the invention allows the molecular weight of the isobutene homopolymers produced to be adjusted in a simple manner: the higher the amount of chain length regulators, the lower the molecular weight generally becomes. The chain length regulator usually controls the molecular weight by incorporating it sooner or later into the polymer chain thus leading to chain termination at this point.
Der Kettenlängenregulator wird normalerweise in Mengen von 0,0001 bis 2 Gew.-%, insbesondere 0,0005 bis 1 Gew.-%, vor allem 0,001 bis 0,5 Gew.-%, jeweils bezogen auf eingesetztes Isobuten, eingesetzt. The chain length regulator is normally used in amounts of 0.0001 to 2 wt .-%, in particular 0.0005 to 1 wt .-%, especially 0.001 to 0.5 wt .-%, each based on isobutene used.
Vorzugsweise besitzen die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Isobutenhomopolymere ein gewichtsgemitteltes Molekulargewicht (Mw) von 150.000 bis 8.000.000, insbesondere von 250.000 bis 6.000.000, vor allem von 400.000 bis 5.000.000. Alternativ besitzen sie vorzugsweise ein (durch Gelpermeationschromatographie bestimmtes) zahlenmittleres Molekulargewicht (Mn) von 25.000 bis 2.000.000, besonders bevorzugt von 45.000 bis 1.500.000, insbesondere von 55.000 bis 1.000.000, vor allem von 65.000 bis 750.000. The isobutene homopolymers prepared by the process according to the invention preferably have a weight-average molecular weight (M w ) of from 150,000 to 8,000,000, in particular from 250,000 to 6,000,000, especially from 400,000 to 5,000,000. Alternatively, they preferably have a number average molecular weight (M n ) (determined by gel permeation chromatography) of from 25,000 to 2,000,000, particularly preferably from 45,000 to 1,500,000, in particular from 55,000 to 1,000,000, especially from 65,000 to 750,000.
In der Regel weisen die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Isobutenhomopolymere eine Polydispersität (PDI = Mw/Mn) von 2 bis 20, insbesondere von 3 bis 15, vor allem von 5 bis 10 auf. In general, the isobutene homopolymers produced by the process according to the invention have a polydispersity (PDI = M w / M n ) of from 2 to 20, in particular from 3 to 15, especially from 5 to 10.
Es ist vorteilhaft, das erfindungsgemäße Verfahren bei hohen Umsätzen, möglichst bei Vollumsatz oder annäherndem Vollumsatz, beispielsweise bei einem Umsatz des eingesetzten Isobutens zum gewünschten Produkt von 85% bis 100%, insbesondere von 90% bis 100%, durchzuführen. Es ist aber auch möglich, das erfindungsgemäße Verfahren mit Teilumsatz, beispiels- weise bei einem Umsatz des eingesetzten Isobutens zum gewünschten Produkt von 10% bis 85%, insbesondere von 30% bis 60%, durchzuführen. In einer bevorzugten Ausführungsform wählt man die Polymerisationsbedingungen für das erfindungsgemäße Verfahren so, dass das eingesetzte Isobuten im Polymerisationsreaktor mit einem Umsatz von mindestens 90%, insbesondere von mindestens 95%, vor allem von mindestens 99%, zu Isobutenhomopolymeren mit einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht von 75.000 bis 10.000.000 umgesetzt wird. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung von höhermolekularen Isobutenhomopolymeren, wie es oben beschrieben ist, bei dem man die erzeugten Isobutenhomopolymeren aus der Polymerisationsvorrichtung bei Temperaturen von weniger als -80°C austrägt und sie dabei vom inerten Lösungsmittel vollständig oder weitgehend abtrennt und sie anschließend gegebenenfalls einem thermischen Reinigungsverfahren bei Temperatu- ren von mehr als +80°C unterwirft. Vorzugsweise nimmt man dabei die vollständige oder weitgehende Abtrennung der erzeugten Isobutenhomopolymeren vom inerten Lösungsmittel mit Hilfe von Sieben, Filtern, Zentrifugen, Extrudern, Schaufeln, Absetzbecken oder Aufschwimmbecken vor. It is advantageous to carry out the process according to the invention at high conversions, if possible at full conversion or near full conversion, for example at a conversion of the isobutene used to the desired product of 85% to 100%, in particular from 90% to 100%. However, it is also possible to carry out the process according to the invention with partial conversion, for example at a conversion of the isobutene used to the desired product of from 10% to 85%, in particular from 30% to 60%. In a preferred embodiment, the polymerization conditions for the process according to the invention are selected such that the Isobutene used in the polymerization reactor with a conversion of at least 90%, in particular of at least 95%, especially of at least 99%, is converted to isobutene homopolymers having a weight-average molecular weight of 75,000 to 10,000,000. The present invention also provides a process for the preparation of relatively high molecular weight isobutene homopolymers, as described above, in which the isobutene homopolymers produced are discharged from the polymerization apparatus at temperatures of less than -80 ° C, thereby completely or substantially separating them from the inert solvent and then optionally subjecting them to a thermal cleaning process at temperatures of more than + 80 ° C. Preferably, the complete or extensive separation of the produced isobutene homopolymers from the inert solvent is preferably carried out with the aid of sieves, filters, centrifuges, extruders, blades, settling tanks or floating tanks.
Beispielsweise kann das erzeugte Polymer aufgrund seiner Partikelgröße von üblicherweise etwa 0,1 mm bis etwa 5 cm, meist von etwa 0,5 mm bis etwa10 mm, an einem Polytetrafluo- rethylen-basierten Sieb zurückgehalten werden, während das Lösungsmittel durch die Maschenweite des Siebs hindurchdringen und in den Prozess zurückgeführt werden kann. Das Polymer wird anschließend als Filterkuchen gewonnen. Sowohl die Suspensionszufuhr als auch die Filterkuchenentnahme erfolgt meist kontinuierlich oder halbkontinuierlich. Es kann auch ein selbstreinigender oder regelmäßig rückgespülter Filter mit automatisierter Wechselvorrichtung, z. B. ein rotierender Siebwechsler, oder ein Vakuum-Trommelfilter verwendet werden. For example, due to its particle size, typically from about 0.1 mm to about 5 cm, usually from about 0.5 mm to about 10 mm, the polymer produced can be retained on a polytetrafluoroethylene-based sieve while the solvent passes through the mesh of the sieve penetrate and can be returned to the process. The polymer is subsequently recovered as a filter cake. Both the suspension feed and the filter cake removal is usually continuous or semi-continuous. It can also be a self-cleaning or regularly backwashed filter with automated changing device, eg. As a rotating screen changer, or a vacuum drum filter can be used.
Bei Verwendung von Zentrifugen soll das Polymer aufgrund von Dichteunterschieden (je nach Lösungsmittel) durch Fliehkraftsedimentation vom kontinuierlichen Medium abgetrennt werden. Die Erzeugung des Fliehkraftfelds und die Trennung erfolgen in einer rotierenden Apparatur, wobei die Phase mit der höheren Dichte stärker von der Fliehkraft erfasst und somit stärker radial abgelenkt wird. Je nach Zentrifugentyp werden die separierten Phasen durch diverse Vorrichtungen oder Fördermaschinen voneinander isoliert gehalten und anschließend ausgetragen. Wichtig ist es, dass dabei die Trennung so erfolgt, dass stets etwas Lösungsmittel zum Wegspülen oder Wegtransportieren des Polymers übrig bleibt, um den Aufbau von Anbackungen zu verhindern. When using centrifuges, the polymer should be separated from the continuous medium by centrifugal force sedimentation due to differences in density (depending on the solvent). The generation of the centrifugal force field and the separation are carried out in a rotating apparatus, wherein the phase with the higher density is more strongly detected by the centrifugal force and thus deflected more radially. Depending on the type of centrifuge, the separated phases are kept isolated from each other by various devices or conveyors and then discharged. It is important that the separation takes place in such a way that there is always some solvent left over for washing away or transporting away the polymer in order to prevent buildup of caking.
Zur Abtrennung von Polymer und Trägermedium können vorteilhafterweise auch Extruder (in speziellen Bauformen auch Schneckenförderer und Schneckenpumpe genannt) eingesetzt werden. Dabei eignen sich sowohl einwellige als auch mehrwellige Extruder. Bei zwei- und mehrwelligen Extrudern können die Wellen gleichläufig oder gegenläufig arbeiten. Bevorzugt werden Zwei- oder Mehrwellenextruder eingesetzt, da diese eine effektive Selbstreinigung besitzen. Besonders bevorzugt werden Zweiwellenextruder, insbesondere gleichsinnig drehende Zweiwellenextruder eingesetzt. Die Wellen in ein- und mehrwelligen Extrudern sind normalerweise mit Knet- und/oder Förderelementen besetzt. Diese Apparaturen fördern in der Regel die Selbstreinigung. Die Drehzahlen der Wellen liegen in der Regel im Bereich von 10 bis 500, ins- besondere 15 bis 350 Umdrehungen pro Minute. In einer speziellen Bauform können die Wellen als Schneckenwellen ausgebildet sein, deren Gänge miteinander im Eingriff stehen und deren innerer Wellendurchmesser vorzugsweise über die gesamte Länge konstant ist. Bevorzugtes Baumaterial für die beschriebenen Extruder sind Stähle oder Edelstähle. Im Fall einer aufstei- genden Polymerisation wird das Gemisch aus erzeugtem Polymer und Trägermedium oben aus der Polymerisationsvorrichtung ausgetragen und direkt in den Extruder eingeführt. Bei einer absteigenden Polymerisation von oben nach unten wird das Gemisch aus Polymer und Trägermedium über eine Schnecke oder eine ähnliche Vorrichtung in den Extruder gefördert und die Trennung erfolgt dann analog zur aufsteigenden Polymerisation. For the separation of polymer and carrier medium, it is also advantageously possible to use extruders (also called screw conveyors and screw pumps in special designs). Both single-shaft and multi-shaft extruders are suitable. In twin- and multi-shaft extruders, the waves can work in the same direction or in opposite directions. Two- or multi-screw extruders are preferably used, since they have an effective self-cleaning. Two-screw extruders, in particular co-rotating twin-screw extruders, are particularly preferably used. The waves in single and multi-shaft extruders are normally occupied by kneading and / or conveying elements. These devices usually promote self-cleaning. The speeds of rotation of the waves are generally in the range of 10 to 500, in particular special 15 to 350 revolutions per minute. In a special design, the waves may be formed as worm shafts, whose gears are engaged with each other and whose inner shaft diameter is preferably constant over the entire length. Preferred building materials for the described extruders are steels or stainless steels. In the case of an ascending polymerization, the mixture of polymer produced and carrier medium is discharged from the top of the polymerization apparatus and introduced directly into the extruder. In a descending polymerization from top to bottom, the mixture of polymer and carrier medium via a screw or similar device is fed into the extruder and the separation is then carried out analogously to the ascending polymerization.
Ein solcher zur Abtrennung des erzeugten Polymers dienender Extruder kann mit einem Anstellwinkel von 0 bis 20°, insbesondere 5° bis 15°, vor allem 0° bis 10°, aufgestellt werden. Die Trennung erfolgt über die Rotation der Schnecken. Das Polymer wird in Extrusionsrichtung bewegt und am Ende des Extruders oben ausgetragen. Das Trägermedium wird auf Grund des Anstellwinkels und der daraus folgenden Gravitationskraft sowie der, im Vergleich zum Polymer, geringeren Viskosität nicht so stark erfasst wie das Polymer und entgegen der Förderrichtung des Extruders unten ausgetragen. Das Trägermedium wird aufgefangen und kann dem externen Wärmetauscherkreis zugeführt werden. Durch den Anstellwinkel wird vermieden, dass zu viel Trägermedium mit dem Polymer ausgetragen wird, was dann in einem weiteren Extruder entgast werden muss. Such an extruder serving for the separation of the polymer produced can be set up with an angle of attack of 0 to 20 °, in particular 5 ° to 15 °, especially 0 ° to 10 °. The separation takes place via the rotation of the screws. The polymer is moved in the extrusion direction and discharged at the top of the extruder. Due to the angle of attack and the resulting gravitational force as well as the lower viscosity compared to the polymer, the carrier medium is not detected as strongly as the polymer and discharged at the bottom against the conveying direction of the extruder. The carrier medium is collected and can be supplied to the external heat exchanger circuit. The angle of attack avoids that too much carrier medium is discharged with the polymer, which then has to be degassed in another extruder.
Zur Abtrennung von Polymer und Trägermedium können für die Reaktorentypen, welche ohne den stetigen externen Austausch von Lösungsmittel betrieben werden, auch Schaufeln verwendet werden. Dabei besteht die Möglichkeit, bei an die Oberfläche der kontinuierlichen Phase aufsteigendem Polymer das Polymer ähnlich einem Wasserrad abzutragen ("Abrahmen"). Hierzu kann eine Konstruktion basierend auf einem Rad oder einem Bad eingesetzt werden. Die Entleerung der einzelnen Schaufeln kann mechanisch und selbstreineinigend erfolgen. For the separation of polymer and carrier medium, it is also possible to use blades for the reactor types which are operated without the constant external exchange of solvent. In this case, it is possible to remove the polymer similar to a waterwheel when the polymer is rising to the surface of the continuous phase ("frame"). For this purpose, a construction based on a wheel or a bath can be used. The emptying of the individual blades can be done mechanically and self-cleaning.
Zur Abtrennung von Polymer und Trägermedium können auch Absetzbecken oder Auf- Schwimmbecken verwendet werden. Hierbei wird das erzeugte Polymer aufgrund von Dichteunterschieden (je nach Lösungsmittel) durch Schwerkraftsedimentation vom kontinuierlichen Medium abgetrennt. Je nach Dichteverhältnis zwischen Polymer und kontinuierlichem Medium wird das Polymer als Sediment im Absetzbecken abgezogen oder als Überlauf im Aufschwimmbecken abgeführt. For separation of polymer and carrier medium, settling tanks or floating pools can also be used. In this case, due to differences in density (depending on the solvent), the polymer produced is separated from the continuous medium by gravity sedimentation. Depending on the density ratio between polymer and continuous medium, the polymer is withdrawn as sediment in the settling tank or discharged as an overflow in the swimming pool.
Eine gewünschte thermische Reinigung nach der Austragung des Produktes aus dem Polymerisationsreaktor erfolgt vorteilhafterweise durch Verwendung von einem oder mehreren Extrudern. Hierfür können auch die Extruder verwendet werden, die für den Austrag des Produktes sorgen, wenn sie entsprechend beheizt werden. Hierbei werden die Isobutenhomopoly- mere auf Temperaturen von mehr als 80°C, insbesondere mehr als 100°C, erhitzt. Durch mechanische Einwirkung der Extruderwellen und gegebenenfalls von Einbauten im Extruder wird die innere Oberfläche zur besseren Entgasung der flüchtigen Bestandteile im Produkt wie Restmonomere und Lösungsmittel immer wieder erneuert. Die Entgasung und die Reinigung des Produktes kann durch Anlegen eines Vakuums erleichtert werden, insbesondere arbeitet man hierfür bei einem absoluten Druck von weniger als 700 mbar, insbesondere von weniger als 200 mbar, vor allem von weniger als 100 mbar. Vorteilhafterweise wird auch ein Inertgas, beispielsweise Stickstoff, in ein oder in mehrere Segmente des Extruders eingeführt, um den Entgasungsvorgang zu begünstigen. A desired thermal cleaning after the discharge of the product from the polymerization reactor is advantageously carried out by using one or more extruders. For this purpose, the extruder can be used, which provide for the discharge of the product, if they are heated accordingly. In this case, the isobutene homopolymers are heated to temperatures of more than 80 ° C., in particular more than 100 ° C. By mechanical action of the extruder shafts and possibly of internals in the extruder, the inner surface for better degassing of the volatile components in the product such Residual monomers and solvents constantly renewed. The degassing and the purification of the product can be facilitated by applying a vacuum, in particular one works for this purpose at an absolute pressure of less than 700 mbar, in particular less than 200 mbar, especially less than 100 mbar. Advantageously, an inert gas, for example nitrogen, is introduced into one or more segments of the extruder in order to promote the degassing process.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass die erzeugten Isobutenhomopolymere in dem verwendeten inerten Lösungsmittel (meist Kohlenwasserstoffe und/oder halogenierte Kohlenwasserstoffe) nur eine geringe Löslichkeit besitzen - dies gilt in verstärktem Maße bei tiefen Temperaturen - und damit weitgehend als Feststoff ausfallen. Dieser ausgefallene Feststoff hat bei den verwendeten tiefen Temperaturen und unter den speziellen Verfahrensbedingungen der vorliegenden Erfindung keinerlei Neigung zum Verkleben, so dass das Rohprodukt problemlos ausgetragen und weiterverarbeitet werden kann, insbesondere da im Bereich des Einzugs des Produktes aus dem Reaktor in den Aufarbeitungsteil an keiner Stelle Temperaturen oberhalb der Glastemperatur des Polymeren auftreten. The inventive method has the advantage that the isobutene homopolymers produced in the inert solvent used (usually hydrocarbons and / or halogenated hydrocarbons) have only a low solubility - this applies to a greater extent at low temperatures - and thus largely precipitate as a solid. This precipitated solid has no tendency to stick at the low temperatures used and under the specific process conditions of the present invention, so that the crude product can be easily discharged and processed, especially in the region of collection of the product from the reactor in the workup at any point Temperatures above the glass transition temperature of the polymer occur.

Claims

21 21
Patentansprüche  claims
1 . Verfahren zur Herstellung von Isobutenhomopolymeren mit einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht von 75.000 bis 10.000.000 durch Polymerisation von Isobuten in einer Poly- merisationsvorrichtung in flüssiger Phase 1 . A process for producing isobutene homopolymers having a weight-average molecular weight of 75,000 to 10,000,000 by polymerization of isobutene in a liquid phase polymerization apparatus
(a) bei Temperaturen von -80°C bis -190°C, (a) at temperatures from -80 ° C to -190 ° C,
(b) in einem geeigneten inerten Lösungsmittel, das unter den Polymerisationsbedingungen flüssig ist, (b) in a suitable inert solvent which is liquid under the polymerization conditions,
(c) in Gegenwart eines Polymerisationskatalysator-Komplexes auf Basis von (c) in the presence of a polymerization catalyst complex based on
Lewis-Säuren und Co-Katalysatoren, dadurch gekennzeichnet, dass man das Isobuten in einer Mischeinrichtung, umfassend eine Mischkammer und Zuführungen für die Teilströme, mit dem inerten Lösungsmittel, dem Lewis-Säure-Katalysator und gegebenenfalls weiteren polymerisationssteuernden Zusatzstoffen vermischt, diese Mischung in Form eines flüssigen Strahls oder von Tröpfchen in den Flüssigphasenraum der Polymerisationsvorrichtung einspeist und dort die Polymerisation des Isobutens ablaufen lässt, wobei man die Mischeinrichtung so gestaltet, dass die eingesetzten Stoffe in mindestens drei Teilströmen der Mischkammer koaxial zugeführt werden, wobei die isobutenhaltigen Teilströme und die den Lewis-Säure-Katalysator enthaltenden Teilströme durch aus dem inerten Lösungsmittel bestehende Teilströme beim Eintritt in die Mischkammer voneinander getrennt sind, so dass kein reaktionsfähiges Gemisch Kontakt mit den Wandungen der Mischeinrichtung hat.  Lewis acids and co-catalysts, characterized in that mixing the isobutene in a mixing device, comprising a mixing chamber and feeds for the partial streams, with the inert solvent, the Lewis acid catalyst and optionally further polymerization-controlling additives, this mixture in the form a liquid jet or droplets in the liquid phase space of the polymerization fed and there run the polymerization of isobutene, wherein the mixing device designed so that the substances used in at least three partial streams of the mixing chamber are fed coaxially, wherein the isobutene-containing partial streams and the Lewis Acid catalyst containing part streams are separated by the inert solvent existing part streams on entry into the mixing chamber, so that no reactive mixture has contact with the walls of the mixing device.
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass man die Mischeinrichtung so gestaltet, dass die eingesetzten Stoffe in drei Teilströmen der Mischkammer zugeführt werden, wobei der koaxial innenliegende Teilstrom aus Isobuten, Co-Katalysatoren und gegebenenfalls weiteren polymerisationssteuernden Zusatzstoffen oder aus Isobuten, Co- Katalysatoren, inertem Lösungsmittel und gegebenenfalls weiteren polymerisationssteuernden Zusatzstoffen, der koaxial mittlere Teilstrom aus inertem Lösungsmittel und gegebenenfalls weiteren polymerisationssteuernden Zusatzstoffen und der koaxial außenliegende Teilstrom aus Lewis-Säure-Katalysator, inertem Lösungsmittel und gegebenenfalls weiteren polymerisationssteuernden Zusatzstoffen besteht. A method according to claim 1, characterized in that the mixing device is designed so that the substances used are supplied in three partial streams of the mixing chamber, wherein the coaxial internal partial flow of isobutene, co-catalysts and optionally other polymerization-controlling additives or of isobutene, co-catalysts , inert solvent and optionally further polymerization-controlling additives, the coaxial mean partial flow of inert solvent and optionally further polymerization-controlling additives and the coaxial outer partial flow of Lewis acid catalyst, inert solvent and optionally other polymerization-controlling additives.
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass man die Mischeinrichtung so gestaltet, dass die eingesetzten Stoffe in vier Teilströmen der Mischkammer zugeführt werden, wobei der koaxial innenliegende Teilstrom aus Isobuten, Co-Katalysatoren und gegebenenfalls weiteren polymerisationssteuernden Zusatzstoffen oder aus Isobuten, Co- Katalysatoren, inertem Lösungsmittel und gegebenenfalls weiteren polymerisationssteuernden Zusatzstoffen, der koaxial von innen gezählt erste mittlere Teilstrom aus inertem Lösungsmittel und gegebenenfalls weiteren polymerisationssteuernden Zusatzstoffen, der ko- 22 A method according to claim 1, characterized in that the mixing device is designed so that the substances used are supplied in four partial streams of the mixing chamber, wherein the coaxial internal partial flow of isobutene, co-catalysts and optionally further polymerization-controlling additives or of isobutene, co-catalysts , inert solvent and, if appropriate, further polymerization-controlling additives, which are coaxially counted from the inside first average partial stream of inert solvent and optionally further polymerization-controlling additives, the co- 22
axial von innen gezählt zweite mittlere Teilstrom aus Lewis-Säure-Katalysator, inertem Lösungsmittel und gegebenenfalls weiteren polymerisationssteuernden Zusatzstoffen und der außenliegende Teilstrom wiederum aus inertem Lösungsmittel und gegebenenfalls weiteren polymerisationssteuernden Zusatzstoffen besteht.  axially second from the inside counted second partial stream of Lewis acid catalyst, inert solvent and optionally further polymerization-controlling additives and the external partial stream again consists of inert solvent and optionally other polymerization-controlling additives.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass man die Mischeinrichtung so gestaltet, dass die Strömungsquerschnitte der einzelnen Teilströme die jeweils weiter innen liegenden Teilströme vollständig umhüllen. 5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass alle einzelnen Teilströme der Mischeinrichtung vollständig oder nahezu vollständig isokinetisch strömen. 4. The method according to claims 1 to 3, characterized in that the mixing device is designed so that the flow cross-sections of the individual partial flows completely envelop the respective further inner sub-streams. 5. Process according to claims 1 to 4, characterized in that all individual partial flows of the mixing device flow completely or almost completely isokinetically.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Polymerisationsvorrichtung ausgewählt ist aus Rohrreaktoren, Schlaufenreaktoren und Reaktoren, die gleichzeitig Misch- und Fördereigenschaften aufweisen. 6. The method according to claims 1 to 5, characterized in that the polymerization device is selected from tubular reactors, loop reactors and reactors, which simultaneously have mixing and conveying properties.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspeisung der Mischung aus Isobuten, inertem Lösungsmittel, Lewis-Säure-Katalysator, Co-Katalysator und gegebenenfalls weiteren polymerisationssteuernden Zusatzstoffen aus der Mischein- richtung in die Polymerisationsvorrichtung am oberen Ende, am unteren Ende oder an der7. The method according to claims 1 to 6, characterized in that the feed of the mixture of isobutene, inert solvent, Lewis acid catalyst, co-catalyst and optionally further polymerization-controlling additives from the mixing device in the polymerization at the top, at the bottom or at the
Seite der Polymerisationsvorrichtung erfolgt. Side of the polymerization takes place.
8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellung und Konstanthaltung der Polymerisationstemperatur durch Kühlung des als Trägerflüssigkeit dienenden inerten Lösungsmittels in einem Kühlkreis über einen externen Wärmetauscher mit oder ohne Bypass-Wärmeübertrager, durch Siedekühlung oder durch Wandkühlung der Polymerisationsvorrichtung erfolgt. 8. The method according to claims 1 to 7, characterized in that the adjustment and keeping constant the polymerization temperature by cooling serving as a carrier liquid inert solvent in a cooling circuit via an external heat exchanger with or without bypass heat exchanger, by boiling cooling or by wall cooling of the polymerization ,
9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8, wobei man die Polymerisation bei Temperaturen von -1 10°C bis -140°C oder von weniger als -160°C bis -185°C durchführt. 9. A process according to claims 1 to 8, wherein the polymerization is carried out at temperatures of -1 10 ° C to -140 ° C or less than -160 ° C to -185 ° C.
10. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 9, wobei das inerte Lösungsmittel (b) aus d- bis Cs- Kohlenwasserstoffen, halogenierten d- bis Cs-Kohlenwasserstoffen und Mischungen hieraus ausgewählt ist. A process according to claims 1 to 9, wherein the inert solvent (b) is selected from C 1 to C 8 hydrocarbons, halogenated C 1 to C 8 hydrocarbons, and mixtures thereof.
1 1 . Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 10, wobei man als Polymerisationskatalysator- Komplex (c) einen Lewis-Säure-Komplex auf Basis von Bortrifluorid, Eisenhalogeniden, Aluminiumtrihalogeniden oder Aluminiumalkylhalogeniden oder eine Lewis-Säure in Kombination mit organischen Sulfonsäuren, jeweils zusammen mit geeigneten Co-Katalysatoren, einsetzt. 23 1 1. Process according to Claims 1 to 10, wherein the polymerization catalyst complex (c) used is a Lewis acid complex based on boron trifluoride, iron halides, aluminum trihalides or aluminum alkyl halides or a Lewis acid in combination with organic sulfonic acids, in each case together with suitable cosolvents. Catalysts used. 23
12. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 1 1 , wobei man die Polymerisation in Gegenwart mindestens eines der polymerisationssteuernden Zusatzstoffe mindestens eines Reaktionsbeschleunigers in Form einer ethylenisch gesättigten Kohlenwasserstoff-Verbindung, welche mindestens ein Sauerstoffatom und kein abstrahierbares Proton enthält, und/oder  12. The method according to claims 1 to 1 1, wherein the polymerization in the presence of at least one of the polymerization-controlling additives at least one reaction accelerator in the form of an ethylenically saturated hydrocarbon compound containing at least one oxygen atom and no abstractable proton, and / or
(e) mindestens eines Kettenlängenregulators, welcher mindestens ein tertiäres (e) at least one chain length regulator which contains at least one tertiary
olefinisches Kohlenstoffatom enthält, durchführt.  contains olefinic carbon atom carried out.
13. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass man die erzeugten Isobutenhomopolymeren aus der Polymerisationsvorrichtung bei Temperaturen von weniger als -80°C austrägt und sie dabei vom inerten Lösungsmittel vollständig oder weitgehend abtrennt und sie anschließend gegebenenfalls einem thermischen Reinigungsverfahren bei Temperaturen von mehr als +80°C unterwirft. 13. The method according to claims 1 to 12, characterized in that one discharges the isobutene homopolymers produced from the polymerization at temperatures of less than -80 ° C and thereby completely or largely separated from the inert solvent and then optionally a thermal cleaning process at temperatures of more than + 80 ° C.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass man die vollständige oder weitgehende Abtrennung der erzeugten Isobutenhomopolymeren vom inerten Lösungsmittel mit Hilfe von Sieben, Filtern, Zentrifugen, Extrudern, Knetern, Schaufeln, Absetzbecken o- der Aufschwimmbecken vornimmt. 14. The method according to claim 13, characterized in that one carries out the complete or extensive separation of the isobutene homopolymers produced by the inert solvent with the aid of screens, filters, centrifuges, extruders, kneaders, blades, sedimentation o- and Aufschwimmbecken.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass man die vollständige oder weitgehende Abtrennung der erzeugten Isobutenhomopolymere vom inerten Lösungsmittel in einem gegenüber der Horizontalen geneigten Extruder oder Kneter vornimmt, bei dem sich das zähere Polymerisat in Förderrichtung des Extruders bzw. Kneters nach oben bewegt, während sich das dünnflüssigere inerte Lösungsmittel gegen die Förderrichtung des Extruders bzw. Kneters nach unten bewegt. 15. The method according to claim 13 or 14, characterized in that one carries out the complete or extensive separation of the isobutene homopolymers produced by the inert solvent in a relative to the horizontal inclined extruder or kneader, wherein the tougher polymer in the conveying direction of the extruder or kneader moved up while the less viscous inert solvent moves against the conveying direction of the extruder or kneader down.
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