ES2365799T3 - PROCESS TO PREPARE POLYOLEFINIC PRODUCTS. - Google Patents
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Abstract
Un proceso de polimerización en fase líquida para preparar poliisobutileno muy reactivo, de bajo peso molecular, comprendiendo dicho proceso: proporcionar una carga de alimentación que comprende isobutileno; proporcionar una composición catalítica que comprende un complejo de BF3 y un alcohol primario de C1 a C8; introducir dicha carga de alimentación y dicha composición catalítica en una mezcla de reacción residual en una zona de reacción; entremezclar íntimamente dicha mezcla de reacción residual, dicha carga de alimentación y dicha composición catalítica para presentar una mezcla de reacción íntimamente entremezclada en dicha zona de reacción; mantener la mezcla de reacción íntimamente entremezclada en su condición de entremezclamiento íntimo, y mantenerla a una temperatura de al menos alrededor de 0ºC mientras que la misma está en dicha zona de reacción, para provocar de ese modo que el isobutileno en ella sufra polimerización para formar dicho poliisobutileno; extraer una corriente de producto que comprende poliisobutileno muy reactivo de bajo peso molecular procedente de dicha zona de reacción; y controlar la introducción de dicha carga de alimentación en dicha zona de reacción y la extracción de dicha corriente de producto de la zona de reacción de manera que el tiempo de residencia del isobutileno que sufre polimerización en la zona de reacción es menor que 4 minutos.A liquid phase polymerization process for preparing very reactive, low molecular weight polyisobutylene, said process comprising: providing a feed load comprising isobutylene; providing a catalytic composition comprising a complex of BF3 and a primary alcohol of C1 to C8; introducing said feed charge and said catalytic composition into a residual reaction mixture in a reaction zone; intimately intermingling said residual reaction mixture, said feed charge and said catalytic composition to present an intimately mixed reaction mixture in said reaction zone; keep the reaction mixture intimately mixed in its intimate intermingling condition, and keep it at a temperature of at least about 0 ° C while it is in said reaction zone, thereby causing the isobutylene in it to undergo polymerization to form said polyisobutylene; extracting a product stream comprising very reactive low molecular weight polyisobutylene from said reaction zone; and controlling the introduction of said feed charge into said reaction zone and the extraction of said product stream from the reaction zone so that the residence time of the isobutylene undergoing polymerization in the reaction zone is less than 4 minutes.
Description
REFERENCIA CRUZADA A SOLICITUDES RELACIONADAS CROSS REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS
Esta solicitud es una continuación en parte de la solicitud provisional Serie nº 60/154.263, presentada el 16 de septiembre de 1999, en trámite junto con la presente, de la solicitud provisional Serie nº 60/160.357, presentada el 19 de octubre de 1999, en trámite junto con la presente, y de la solicitud de utilidad Serie nº 09/515.790, presentada el 29 de febrero de 2000, en trámite junto con la presente. This request is a continuation in part of the provisional application Series No. 60 / 154,263, filed on September 16, 1999, pending along with this, of the provisional application Series No. 60 / 160,357, filed on October 19, 1999, in process together with this, and the application for utility Series No. 09 / 515,790, filed on February 29, 2000, pending along with this.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN BACKGROUND OF THE INVENTION
Campo de la invención Field of the Invention
La presente invención se refiere a polimerización de olefinas y a la preparación de productos poliolefínicos. En particular, la presente invención se refiere a la preparación de una variedad de productos poliolefínicos usando un proceso de polimerización en fase líquida. A este último respecto, la invención se refiere a un nuevo proceso en fase líquida para la polimerización de olefinas usando un catalizador modificado de BF3, que se estabiliza con un agente complejante. The present invention relates to polymerization of olefins and the preparation of polyolefin products. In particular, the present invention relates to the preparation of a variety of polyolefin products using a liquid phase polymerization process. In this latter respect, the invention relates to a new liquid phase process for the polymerization of olefins using a modified BF3 catalyst, which is stabilized with a complexing agent.
Antecedentes de la técnica anterior Background of the prior art
La polimerización de olefinas usando catalizadores de tipo Friedel-Crafts, incluyendo BF3, es un procedimiento generalmente conocido. El grado de polimerización de los productos obtenidos varía según cuáles de las diversas técnicas de polimerización conocidas se usen. A este último respecto, se entenderá que el peso molecular del producto polimérico está directamente relacionado con el grado de polimerización, y que el grado de polimerización se puede manipular manipulando parámetros del proceso para producir una variedad de productos que tengan pesos moleculares medios deseados respectivos. The polymerization of olefins using Friedel-Crafts type catalysts, including BF3, is a generally known process. The degree of polymerization of the products obtained varies according to which of the various known polymerization techniques are used. In this last respect, it will be understood that the molecular weight of the polymeric product is directly related to the degree of polymerization, and that the degree of polymerization can be manipulated by manipulating process parameters to produce a variety of products having respective desired average molecular weights.
Hablando de forma general, debido a la naturaleza y mecánica del proceso de polimerización olefínica, un producto poliolefínico tiene un único enlace doble que queda en cada molécula al final del proceso de polimerización. La posición de este doble enlace que queda es a menudo una característica importante del producto. Por ejemplo, se sabe que las moléculas de poliisobutileno (PIB), en las que el doble enlace que queda está en una posición terminal (vinilidénica), son más reactivos que las moléculas de PIB en las que el doble enlace que queda es interno, esto es, no está en una posición terminal. Un producto de PIB en el que al menos 50% de los dobles enlaces está en una posición terminal se pueden denominar a menudo como PIB muy vinilidénico o muy reactivo. El grado en el cual un producto poliolefínico tiene dobles enlaces terminales también se puede manipular mediante manipulación de los parámetros del proceso. Generally speaking, due to the nature and mechanics of the olefin polymerization process, a polyolefin product has a single double bond that remains in each molecule at the end of the polymerization process. The position of this remaining double bond is often an important feature of the product. For example, it is known that polyisobutylene (GDP) molecules, in which the remaining double bond is in a terminal (vinylidene) position, are more reactive than the GDP molecules in which the remaining double bond is internal, that is, it is not in a terminal position. A product of GDP in which at least 50% of the double bonds are in a terminal position can often be referred to as very vinylidene or very reactive GDP. The degree to which a polyolefin product has double terminal links can also be manipulated by manipulating process parameters.
Los procesos actuales para la oligomerización de olefinas emplean a menudo sistemas de BF3/cocatalizador en los que el BF3 está complejado con un cocatalizador. Esto se hace por una variedad de razones que son bien conocidas por los expertos en el campo de la polimerización de olefinas. Por ejemplo, y como se explica en la patente de los Estados Unidos nº 5.408.018, un catalizador de BF3 complejado puede ser útil para manipular e intentar balancear el peso molecular, el contenido de vinilideno y la polidispersidad de PIB. A menudo, el cocatalizador es propanol o un alcohol superior, y tales sistemas cocatalíticos se usan independientemente de si el producto deseado es una poli-alfa-olefina o una poliolefina interna. Sin embargo, el uso de alcoholes que tengan átomos de hidrógeno beta en tales complejos cocatalíticos es problemático, debido a que, con el tiempo, el BF3 tiende a atacar los átomos de hidrógeno beta. Esto conduce a la descomposición del alcohol, con lo que el catalizador se hace inefectivo. De este modo, el complejo cocatalítico es inestable y a menudo tiene un período de caducidad muy corto. Current processes for oligomerization of olefins often employ BF3 / cocatalyst systems in which BF3 is complexed with a cocatalyst. This is done for a variety of reasons that are well known to those skilled in the field of olefin polymerization. For example, and as explained in US Patent No. 5,408,018, a complexed BF3 catalyst may be useful for manipulating and attempting to balance molecular weight, vinylidene content and GDP polydispersity. Often, the cocatalyst is propanol or a higher alcohol, and such cocatalytic systems are used regardless of whether the desired product is a poly-alpha-olefin or an internal polyolefin. However, the use of alcohols having beta hydrogen atoms in such cocatalytic complexes is problematic, because, over time, BF3 tends to attack beta hydrogen atoms. This leads to the breakdown of alcohol, which makes the catalyst ineffective. In this way, the cocatalytic complex is unstable and often has a very short expiration period.
Para resolver este problema, muchos procesos actuales emplean un procedimiento en el que el complejo cocatalítico se prepara in situ mezclando el alcohol y BF3 gaseoso inmediatamente antes de la introducción del complejo cocatalítico en un reactor. Además, no es inhabitual al llevar a cabo los procesos que emplean tales sistemas cocatalíticos usar un exceso de alcohol y rociar BF3 gaseoso en la masa de reacción en varios puntos aguas abajo, para reponer la actividad catalítica. Tal metodología implica una reacción trifásica y la necesidad de usar un reactor de tanque agitado, para proporcionar medios para dispersar BF3 gaseoso en la masa de reacción. Estos procesos usan reactores discontinuos, o un conjunto de reactores de tanque continuamente agitado, en serie, para proporcionar tanto una capacidad de manipulación del gas como para satisfacer la necesidad de una configuración de reactor de flujo pistón. To solve this problem, many current processes employ a procedure in which the cocatalytic complex is prepared in situ by mixing the alcohol and gaseous BF3 immediately before the introduction of the cocatalytic complex into a reactor. In addition, it is not unusual when carrying out the processes that employ such cocatalytic systems to use an excess of alcohol and to spray gaseous BF3 in the reaction mass at several points downstream, to replenish the catalytic activity. Such a methodology involves a three-phase reaction and the need to use a stirred tank reactor, to provide means for dispersing gaseous BF3 in the reaction mass. These processes use discontinuous reactors, or a series of continuously stirred tank reactors, in series, to provide both a gas handling capacity and to meet the need for a piston flow reactor configuration.
También se sabe que las alfa-olefinas, particularmente PIB, se pueden fabricar en al menos dos grados diferentes – con contenido normal de vinilideno, y con contenido elevado de vinilideno. Convencionalmente, estos dos grados de producto se han obtenido mediante procesos diferentes, pero ambos usan a menudo y normalmente una carga de alimentación diluida, en la que la concentración de PIB puede oscilar de 40-60% en peso. Más recientemente se ha observado que al menos el PIB con contenido elevado de vinilideno se puede producir usando una carga de alimentación concentrada que tiene un contenido de isobutileno de 90% en peso o más. Los hidrocarburos no reactivos, tales como isobutano, n-butano y/u otros alcanos inferiores, presentes normalmente en las fracciones del petróleo, también se pueden incluir como diluyentes en la carga de alimentación. La carga de alimentación también puede contener a menudo cantidades pequeñas de otros hidrocarburos insaturados, tales como 1-buteno y 2buteno. It is also known that alpha-olefins, particularly GDP, can be manufactured in at least two different grades - with normal vinylidene content, and with high vinylidene content. Conventionally, these two grades of product have been obtained by different processes, but both often and normally use a diluted feed load, in which the concentration of GDP can range from 40-60% by weight. More recently it has been observed that at least the GDP with high vinylidene content can be produced using a concentrated feed load having an isobutylene content of 90% by weight or more. Non-reactive hydrocarbons, such as isobutane, n-butane and / or other lower alkanes, normally present in petroleum fractions, can also be included as diluents in the feed load. The feed charge can also often contain small amounts of other unsaturated hydrocarbons, such as 1-butene and 2butene.
El PIB de grado normal puede oscilar en peso molecular de 500 a 1.000.000 o más, y se prepara generalmente en un proceso discontinuo a baja temperatura, algunas veces tan baja como -50 a -70ºC. Como catalizadores, se usan AlCl3, RAlCl2 o R2AlCl. El catalizador no se elimina totalmente del producto de PIB final. El peso molecular se puede controlar mediante la temperatura, puesto que el peso molecular del producto varía inversamente con la temperatura. Es decir, mayores temperaturas dan menores pesos moleculares. A menudo, los tiempos de reacción son del orden de horas. El producto polimérico deseado tiene un único doble enlace por molécula, y los dobles enlaces son mayoritariamente internos. Hablando de forma general, al menos alrededor de 90% de los dobles enlaces son internos, y menos de 10% de los dobles enlaces están en una posición terminal. Incluso aunque se cree que la formación de dobles enlaces terminales está cinéticamente favorecida, los tiempos de reacción prolongados y el hecho de que el catalizador no se elimina totalmente favorecen ambos la transposición de la molécula, de manera que se forman isómeros con dobles enlaces internos termodinámicamente más favorecidos. El PIB normal se puede usar como un modificador de la viscosidad, particularmente en aceites lubricantes, como espesante, y como espesante para películas plásticas y adhesivos. PIB también se puede funcionalizar para producir intermedios para la fabricación de detergentes y dispersantes para combustibles y aceites lubricantes. Normal grade GDP can range in molecular weight from 500 to 1,000,000 or more, and is generally prepared in a discontinuous process at low temperature, sometimes as low as -50 to -70 ° C. As catalysts, AlCl3, RAlCl2 or R2AlCl are used. The catalyst is not completely removed from the final GDP product. The molecular weight can be controlled by temperature, since the molecular weight of the product varies inversely with temperature. That is, higher temperatures give lower molecular weights. Often the reaction times are of the order of hours. The desired polymer product has a single double bond per molecule, and the double bonds are mostly internal. Generally speaking, at least about 90% of the double bonds are internal, and less than 10% of the double bonds are in a terminal position. Even though it is believed that the formation of double terminal bonds is kinetically favored, prolonged reaction times and the fact that the catalyst is not completely eliminated both favor the transposition of the molecule, so that isomers with thermodynamically internal double bonds are formed. most favored. Normal GDP can be used as a viscosity modifier, particularly in lubricating oils, as a thickener, and as a thickener for plastic films and adhesives. PIB can also be functionalized to produce intermediates for the manufacture of detergents and dispersants for fuels and lubricating oils.
El PIB con contenido elevado de vinilideno, un producto relativamente nuevo en el mercado, se caracteriza por un gran porcentaje de enlaces dobles terminales, típicamente mayor que 70%, y preferiblemente mayor que 80%. Esto proporciona un producto más reactivo, en comparación con PIB con contenido normal de vinilideno, y por tanto este producto también se denomina como PIB muy reactivo. Las expresiones “muy reactivo” (HR-PIB) y “con contenido elevado de vinilideno” (HV-PIB) son sinónimas. Los procesos básicos para producir HVB-PIB incluyen todos un sistema de reactor, que emplea BF3 y/o catalizadores de BF3 modificados, de manera que el tiempo de reacción se puede controlar estrechamente, y el catalizador se puede neutralizar inmediatamente una vez que se ha formado el producto deseado. Puesto que la formación del doble enlace terminal está cinéticamente favorecida, tiempos de reacción cortos favorecen niveles elevados de vinilideno. La reacción se paraliza, habitualmente con una disolución básica acuosa, tal como, por ejemplo, NH4OH, antes de que pueda tener lugar la isomerización significativa en dobles enlaces internos. Los pesos moleculares son relativamente bajos. HV-PIB, que tiene un peso molecular medio de alrededor de 950-1050, es el producto más habitual. Las conversiones, basadas en isobutileno, se mantienen a 75-85%, puesto que los intentos por conducir a la reacción a conversiones superiores reduce el contenido de vinilideno a través de la isomerización. Las patentes U.S. previas nos 4.152.499, fechada el 1 de mayo de 1979, 4.605.808, fechada el 12 de agosto de 1986, 5.068.490, fechada el 26 de noviembre de 1991, 5.191.044, fechada el 2 de marzo de 1993, 5.286.823, fechada el 22 de junio de 1992, 5.408.018, fechada el 18 de abril de 1995, y 5.962.604, fechada el 5 de octubre de 1999, se refieren todas a una materia objeto relacionada. The GDP with high vinylidene content, a relatively new product on the market, is characterized by a large percentage of double terminal bonds, typically greater than 70%, and preferably greater than 80%. This provides a more reactive product, compared to GDP with normal vinylidene content, and therefore this product is also referred to as very reactive GDP. The terms "very reactive" (HR-PIB) and "with high vinylidene content" (HV-PIB) are synonymous. The basic processes for producing HVB-PIB all include a reactor system, which employs BF3 and / or modified BF3 catalysts, so that the reaction time can be closely controlled, and the catalyst can be neutralized immediately once it has been formed the desired product. Since the formation of the double terminal bond is kinetically favored, short reaction times favor high levels of vinylidene. The reaction is paralyzed, usually with a basic aqueous solution, such as, for example, NH4OH, before significant isomerization can take place in internal double bonds. Molecular weights are relatively low. HV-PIB, which has an average molecular weight of around 950-1050, is the most common product. Conversions, based on isobutylene, are maintained at 75-85%, since attempts to drive the reaction to higher conversions reduce the vinylidene content through isomerization. U.S. patents prior to US 4,152,499, dated May 1, 1979, 4,605,808, dated August 12, 1986, 5,068,490, dated November 26, 1991, 5,191,044, dated March 2, 1993, 5,286,823, dated June 22, 1992, 5,408,018, dated April 18, 1995, and 5,962,604, dated October 5, 1999, all refer to a related subject matter.
El documento U.S. 4.152.499 describe un procedimiento para la preparación de los PIB a partir de isobutileno bajo una manta de BF3 gaseoso que actúa como catalizador de la polimerización. El proceso da como resultado la producción de un PIB en el que el 60 a 90% de los dobles enlaces están en una posición terminal (vinilidénica). The U.S. document 4,152,499 describes a process for the preparation of GDP from isobutylene under a blanket of gaseous BF3 that acts as a polymerization catalyst. The process results in the production of a GDP in which 60 to 90% of the double bonds are in a terminal (vinylidene) position.
El documento U.S. 4.605.808 describe un procedimiento para preparar PIB en el que se emplea un catalizador que consiste en un complejo de BF3 y un alcohol. Se sugiere que el uso de tal complejo catalítico permite un control más efectivo de los parámetros de la reacción. Se requieren tiempos de contacto de la reacción de al menos 8 minutos para obtener un producto de PIB en el que al menos alrededor de 70% de los dobles enlaces están en una posición terminal. The U.S. document 4,605,808 describes a process for preparing GDP in which a catalyst consisting of a complex of BF3 and an alcohol is used. It is suggested that the use of such a catalytic complex allows a more effective control of the reaction parameters. Reaction contact times of at least 8 minutes are required to obtain a GDP product in which at least about 70% of the double bonds are in a terminal position.
El documento U.S. 5.191.044 describe un proceso de producción de PIB que requiere el pretratamiento cuidadoso de un complejo de BF3/alcohol para asegurar que todo el BF3 libre está ausente del reactor. El complejo debe contener un exceso del agente complejante de alcohol, a fin de obtener un producto en el que al menos alrededor de 70% de los dobles enlaces están en una posición terminal. El único tiempo de reacción ejemplificado es 10 minutos, y la reacción se lleva a cabo a temperaturas por debajo de 0ºC. The U.S. document 5,191,044 describes a GDP production process that requires careful pretreatment of a BF3 / alcohol complex to ensure that all free BF3 is absent from the reactor. The complex must contain an excess of the alcohol complexing agent, in order to obtain a product in which at least about 70% of the double bonds are in a terminal position. The only reaction time exemplified is 10 minutes, and the reaction is carried out at temperatures below 0 ° C.
Además del control estrecho del tiempo de reacción, la clave para obtener niveles elevados de vinilideno parece ser el control de la reactividad del catalizador. Esto se ha realizado en el pasado complejando BF3 con diversos oxigenados, incluyendo sec-butanol y MTBE. Una teoría es que estos complejos son realmente menos reactivos que el propio BF3, ralentizando desproporcionadamente la reacción de isomerización y permitiendo así una mayor diferenciación entre las velocidades de reacción de formación de vinilideno (polimerización) y de reacción de isomerización. También se han propuesto mecanismos que sugieren que los complejos de BF3 no están protonados, y de este modo no son capaces de isomerizar el doble enlace terminal. Esto sugiere además que generalmente se debe excluir el agua (que puede protonar preferentemente a BF3) de estos sistemas de reacción. De hecho, las publicaciones previas que describen la preparación de PIB usando complejos de BF3 enseñan que una baja alimentación de agua (menor que 20 ppm) es crítica para la formación del producto con contenido elevado de vinilideno. In addition to the tight reaction time control, the key to obtaining high levels of vinylidene seems to be the control of the reactivity of the catalyst. This has been done in the past by complexing BF3 with various oxygenates, including sec-butanol and MTBE. One theory is that these complexes are actually less reactive than BF3 itself, disproportionately slowing the isomerization reaction and thus allowing greater differentiation between the vinylidene formation (polymerization) reaction and isomerization reaction rates. Mechanisms have also been proposed that suggest that BF3 complexes are not protonated, and thus are not able to isomerize the double terminal bond. This further suggests that water (which can preferably protonate BF3) from these reaction systems should generally be excluded. In fact, previous publications describing the preparation of GDP using BF3 complexes teach that a low water feed (less than 20 ppm) is critical for the formation of the product with high vinylidene content.
HV-PIB está sustituyendo cada vez más al PIB de grado normal para la fabricación de intermedios, no sólo debido a su mayor reactividad, sino también debido a los requisitos de desarrollo de materiales “libres de cloruro” en aplicaciones de producto final. Los derivados de PIB importantes son aminas de PIB, alquilatos de PIB, y aductos de PIB con anhídrido maleico. HV-PIB is increasingly replacing the normal grade GDP for the manufacture of intermediates, not only due to its greater reactivity, but also due to the requirements for the development of "chloride-free" materials in final product applications. Major GDP derivatives are GDP amines, GDP alkylates, and GDP adducts with maleic anhydride.
Las aminas de PIB se pueden producir usando una variedad de procedimientos que implican diferentes intermedios de PIB que proporcionan un sitio reactivo para la aminación subsiguiente. Estos intermedios pueden incluir, por ejemplo, epóxidos, haluros, aductos de anhídrido maleico, y derivados carbonílicos. GDP amines can be produced using a variety of procedures that involve different GDP intermediates that provide a reactive site for subsequent amination. These intermediates may include, for example, epoxides, halides, maleic anhydride adducts, and carbonyl derivatives.
La referencia a HV-PIB como “muy reactivo” se refiere a PIB de grado normal. El HV-PIB todavía no es, en términos absolutos, muy reactivo con respecto a la formación de algunos de estos intermedios. Otras clases de compuestos, por ejemplo poliéteres, pueden ser mucho más reactivos en la formación de aminas e intermedios amínicos. Las aminas derivadas de poliéteres son conocidas como polieteraminas (PEA’s), y son productos competitivos con las aminas de PIB. The reference to HV-GDP as "very reactive" refers to normal grade GDP. The HV-GDP is not yet, in absolute terms, very reactive with respect to the formation of some of these intermediates. Other classes of compounds, for example polyethers, can be much more reactive in the formation of amines and amine intermediates. Polyether-derived amines are known as polyethermines (PEA’s), and are competitive products with GDP amines.
El uso de HV-PIB como agente alquilante para compuestos fenólicos está alimentado por la mayor actividad y rendimientos más elevados logrables con HV-PIB. Estos alquilfenoles de cadena muy larga son buenos hidrófobos para tensioactivos y productos similares. The use of HV-PIB as an alkylating agent for phenolic compounds is fueled by the higher activity and higher yields attainable with HV-PIB. These very long chain alkylphenols are good hydrophobes for surfactants and similar products.
Los derivados de PIB de volumen más grande son los productos de la reacción de PIB con anhídrido maleico. HVPIB se hace reaccionar con anhídrido maleico a través del doble enlace dando un producto con funcionalidad de anhídrido. Esta funcionalidad proporciona reactividad para la formación de amidas y otros derivados de carboxilato. Estos productos son la base para la mayoría de los detergentes y dispersantes fabricados actualmente para aceites lubricantes. Como se menciona anteriormente, los productos de PIB-anhídrido maleico también se pueden usar como intermedios en la fabricación de aditivos para combustibles de aminas de PIB. The largest volume of GDP derivatives are the products of the GDP reaction with maleic anhydride. HVPIB is reacted with maleic anhydride through the double bond giving a product with anhydride functionality. This functionality provides reactivity for the formation of amides and other carboxylate derivatives. These products are the basis for most detergents and dispersants currently manufactured for lubricating oils. As mentioned above, GDP-maleic anhydride products can also be used as intermediates in the manufacture of additives for GDP amines fuels.
Otras poliolefinas que son comercialmente útiles para una variedad de fines incluyen PIB convencional en el que el contenido de vinilideno es menor que 50%, oligómeros de bajo peso molecular (<350, e incluso a lo mejor <250) de monómeros ramificados tales como isobutileno, oligómeros y polímeros de mayor peso molecular de alfa-olefinas de C3-C15 lineales, y oligómeros y polímeros de pesos moleculares más elevados de olefinas no alfa (enlace doble interno) de C4-C15 lineales. Aunque estos materiales son todos bien conocidos para la persona experta en el campo de la polimerización de olefinas, siempre existe la necesidad de nuevos desarrollos que mejoren la eficiencia del proceso y/o las calidades del producto, y reduzcan los costes de operación y/o gastos de capital. Other polyolefins that are commercially useful for a variety of purposes include conventional GDP in which the vinylidene content is less than 50%, low molecular weight oligomers (<350, and even <250) of branched monomers such as isobutylene , oligomers and polymers of higher molecular weight of linear C3-C15 alpha-olefins, and higher molecular weight oligomers and polymers of non-alpha olefins (internal double bond) of linear C4-C15. Although these materials are all well known to the person skilled in the field of olefin polymerization, there is always a need for new developments that improve process efficiency and / or product qualities, and reduce operating costs and / or capital expenditures
SUMARIO DE LA INVENCIÓN SUMMARY OF THE INVENTION
La presente invención proporciona un nuevo proceso para la producción eficiente y económica de productos poliolefínicos. Hablando de forma general, la invención proporciona un proceso de polimerización en fase líquida para preparar un producto poliolefínico que tiene propiedades preseleccionadas. Según los principios y conceptos de la invención, el proceso incluye las etapas de proporcionar una carga de alimentación líquida que comprende al menos un componente olefínico, y una composición catalítica que comprende un complejo estable de BF3 y un agente complejante para el mismo. La carga de alimentación y la composición catalítica se introducen en una mezcla de reacción residual en una zona de reacción de un reactor de bucle, en la que la mezcla de reacción residual se recircula a una velocidad de recirculación suficiente para provocar el entremezclamiento íntimo de la mezcla de reacción residual, la carga de alimentación añadida y la composición catalítica añadida, para presentar de ese modo una mezcla de reacción entremezclada íntimamente, recirculante, en dicha zona de reacción. La mezcla de reacción entremezclada íntimamente recirculante se mantiene en su condición entremezclada íntimamente mientras que se elimina de ella el calor de reacción a una velocidad calculada para proporcionar una temperatura sustancialmente constante de la reacción de la mezcla de reacción, a la vez que la misma se recircula en dicha zona de reacción. La temperatura constante de la reacción está a un nivel apropiado para hacer que los componentes olefínicos introducidos en dicha carga de alimentación sufran la polimerización para formar el producto poliolefínico deseado en presencia de la composición catalítica. De la zona de reacción se extrae una corriente de producto que comprende el producto poliolefínico deseado. Según la invención, la introducción de la carga de alimentación en la zona de reacción, y la extracción de la corriente de producto de la zona de reacción, se controlan de manera que el tiempo de residencia de los componentes olefínicos que sufren polimerización en la zona de reacción es apropiado para la producción del producto poliolefínico deseado. The present invention provides a new process for the efficient and economical production of polyolefin products. Generally speaking, the invention provides a liquid phase polymerization process for preparing a polyolefin product having preselected properties. According to the principles and concepts of the invention, the process includes the steps of providing a liquid feed charge comprising at least one olefinic component, and a catalytic composition comprising a stable complex of BF3 and a complexing agent therefor. The feed charge and the catalytic composition are introduced into a residual reaction mixture in a reaction zone of a loop reactor, in which the residual reaction mixture is recirculated at a speed of recirculation sufficient to cause intimate intermingling of the residual reaction mixture, the feed feed added and the catalytic composition added, to thereby present an intimately mixed, recirculating reaction mixture, in said reaction zone. The intimately recirculated intermixed reaction mixture is maintained in its intimately intermingled condition while the heat of reaction is removed therefrom at a rate calculated to provide a substantially constant reaction temperature of the reaction mixture, at the same time as it is it recirculates in said reaction zone. The constant temperature of the reaction is at an appropriate level to cause the olefinic components introduced into said feed charge to undergo polymerization to form the desired polyolefin product in the presence of the catalytic composition. A product stream is extracted from the reaction zone comprising the desired polyolefin product. According to the invention, the introduction of the feed charge into the reaction zone, and the extraction of the product stream from the reaction zone, are controlled so that the residence time of the olefinic components that undergo polymerization in the zone The reaction is appropriate for the production of the desired polyolefin product.
Según una forma preferida de la invención, la zona de reacción puede comprender el lado de tubos de un intercambiador de calor de carcasa y tubos. El calor de la reacción exotérmica de la polimerización olefínica se puede eliminar simultáneamente con su generación haciendo circular un refrigerante en el lado de la carcasa del intercambiador. El tiempo de residencia de los componentes olefínicos que sufren la polimerización puede ser no mayor que 4 minutos, preferiblemente alrededor de 3 minutos. Incluso más preferiblemente, tal tiempo de residencia puede ser no mayor que alrededor de 2 minutos. Todavía más preferiblemente, tal tiempo de residencia puede ser no mayor que alrededor de 1 minuto. De forma ideal, el tiempo de residencia puede ser menor que 1 minuto. According to a preferred form of the invention, the reaction zone may comprise the tube side of a shell and tube heat exchanger. The heat of the exothermic reaction of the olefinic polymerization can be eliminated simultaneously with its generation by circulating a refrigerant on the side of the exchanger housing. The residence time of the olefinic components that undergo polymerization can be no more than 4 minutes, preferably about 3 minutes. Even more preferably, such residence time may be no longer than about 2 minutes. Even more preferably, such residence time may be no longer than about 1 minute. Ideally, the residence time can be less than 1 minute.
El agente complejante debería ser tal que se forme un complejo catalítico estable con BF3. Esto es particularmente ventajoso a temperaturas de reacción relativamente elevadas, necesarias para los procesos de oligomerización. A este respecto, el agente complejante comprende un alcohol primario de C1-C8. En una forma muy preferida de la invención, el alcohol no debería tener átomo de hidrógeno en un carbono P. En esta forma muy preferida de la invención, el alcohol puede ser, por ejemplo, metanol o neopentanol. The complexing agent should be such that a stable catalytic complex is formed with BF3. This is particularly advantageous at relatively high reaction temperatures, necessary for oligomerization processes. In this regard, the complexing agent comprises a primary C1-C8 alcohol. In a very preferred form of the invention, the alcohol should not have a hydrogen atom in a carbon P. In this very preferred form of the invention, the alcohol can be, for example, methanol or neopentanol.
Según aún otra forma preferida de la invención, el agente complejante puede comprender un glicol, preferiblemente un glicol en el que cada grupo hidroxilo del glicol está en una posición primaria, e incluso más preferiblemente un glicol de C1-C8 en el que cada grupo hidroxilo del glicol está en una posición primaria. En esta forma muy preferida de la invención, el glicol puede ser, por ejemplo, etilenglicol. According to yet another preferred form of the invention, the complexing agent may comprise a glycol, preferably a glycol in which each hydroxyl group of the glycol is in a primary position, and even more preferably a C1-C8 glycol in which each hydroxyl group of the glycol is in a primary position. In this very preferred form of the invention, the glycol can be, for example, ethylene glycol.
De conformidad con los conceptos y principios de otro aspecto de la invención, la relación molar de BF3 a agente complejante en el complejo catalítico puede oscilar desde aproximadamente 0,5:1 hasta aproximadamente 5:1. Preferiblemente, la relación molar de BF3 a agente complejante en dicho complejo puede oscilar desde aproximadamente 0,5:1 hasta aproximadamente 2:1. Incluso más preferiblemente, la relación molar de BF3 a agente complejante en el complejo puede oscilar desde aproximadamente 0,5:1 hasta aproximadamente 1:1. De forma ideal, la relación molar de BF3 a agente complejante en el complejo puede ser aproximadamente 1:1. Como alternativa, la relación molar de BF3 a agente complejante en dicho complejo puede ser aproximadamente 0,75:1. In accordance with the concepts and principles of another aspect of the invention, the molar ratio of BF3 to complexing agent in the catalytic complex can range from about 0.5: 1 to about 5: 1. Preferably, the molar ratio of BF3 to complexing agent in said complex may range from about 0.5: 1 to about 2: 1. Even more preferably, the molar ratio of BF3 to complexing agent in the complex can range from about 0.5: 1 to about 1: 1. Ideally, the molar ratio of BF3 to complexing agent in the complex can be approximately 1: 1. Alternatively, the molar ratio of BF3 to complexing agent in said complex can be approximately 0.75: 1.
Según otro aspecto de la invención, el proceso se puede llevar a cabo de forma deseable de manera que se introduzcan desde alrededor de 0,1 a alrededor de 10 milimoles de BF3 en la mezcla de reacción con dicha composición catalítica por cada mol de componente olefínico introducido en dicha mezcla en dicha carga de alimentación. Preferiblemente, se pueden introducir desde alrededor de 0,5 hasta alrededor de 2 milimoles de BF3 en la mezcla de reacción o con la composición catalítica por cada mol de componente olefínico introducido en la mezcla en dicha carga de alimentación. According to another aspect of the invention, the process can be carried out desirably so that from about 0.1 to about 10 millimoles of BF3 are introduced into the reaction mixture with said catalytic composition for each mole of olefinic component introduced into said mixture in said feed load. Preferably, from about 0.5 to about 2 millimoles of BF3 can be introduced into the reaction mixture or with the catalytic composition for each mole of olefinic component introduced into the mixture in said feed charge.
Otra característica preferida importante de la invención implica la recirculación continua de la mezcla de reacción a un primer caudal volumétrico, y la introducción continua de la carga de alimentación y de la composición catalítica a un segundo caudal volumétrico combinado. De forma deseable, la relación del primer caudal volumétrico al segundo caudal volumétrico puede oscilar desde alrededor de 20:1 hasta alrededor de 50:1. Preferiblemente, la relación del primer caudal volumétrico al segundo caudal volumétrico puede oscilar desde alrededor de 25:1 hasta alrededor de Another important preferred feature of the invention involves the continuous recirculation of the reaction mixture at a first volumetric flow rate, and the continuous introduction of the feed and catalyst composition at a second combined volumetric flow rate. Desirably, the ratio of the first volumetric flow rate to the second volumetric flow rate may range from about 20: 1 to about 50: 1. Preferably, the ratio of the first volumetric flow rate to the second volumetric flow rate can range from about 25: 1 to about
40:1. Idealmente, la relación del primer caudal volumétrico al segundo caudal volumétrico puede oscilar desde alrededor de 28:1 hasta alrededor de 35:1. Con respecto a este último aspecto de la invención, la relación del primer caudal volumétrico al segundo caudal volumétrico puede ser de manera que las concentraciones de ingredientes en la mezcla de reacción sigan siendo esencialmente constantes, y de manera que se establezcan y se mantengan en dicha mezcla de reacción condiciones esencialmente isotermas. 40: 1 Ideally, the ratio of the first volumetric flow rate to the second volumetric flow rate can range from about 28: 1 to about 35: 1. With respect to this last aspect of the invention, the ratio of the first volumetric flow rate to the second volumetric flow rate may be such that the concentrations of ingredients in the reaction mixture remain essentially constant, and so that they are established and maintained in said reaction mixture essentially isothermal conditions.
De conformidad con los principios y conceptos de la invención, la carga de alimentación y la composición catalítica se pueden premezclar e introducir en la zona de reacción juntas como una única corriente en dicho segundo caudal volumétrico. Como alternativa, la carga de alimentación y la composición catalítica se pueden introducir separadamente en la zona de reacción como dos corrientes, cuyos caudales juntos se suman a dicho segundo caudal volumétrico. In accordance with the principles and concepts of the invention, the feed load and the catalytic composition can be premixed and introduced into the reaction zone together as a single stream in said second volumetric flow rate. Alternatively, the feed charge and the catalytic composition can be introduced separately into the reaction zone as two streams, whose flow rates together add up to said second volumetric flow rate.
De conformidad adicional con los principios y conceptos de la invención, la configuración del reactor, las propiedades de la mezcla de reacción, y el primer caudal volumétrico pueden ser preferiblemente de manera que se mantenga en dicha zona de reacción un flujo turbulento. A este respecto, en una forma ideal de la invención, se mantiene en dicha zona de reacción un número de Reynolds de al menos alrededor de 2000. Aún adicionalmente, de conformidad con los principios y conceptos de la invención, el reactor puede tomar la forma del lado de tubos de un intercambiador de calor de carcasa y tubos. A este respecto, en una forma ideal de la invención, se mantiene en la zona de reacción una U de al menos alrededor de 50 Btu/min. ft2 ºF. In accordance with the principles and concepts of the invention, the configuration of the reactor, the properties of the reaction mixture, and the first volumetric flow rate can preferably be such that a turbulent flow is maintained in said reaction zone. In this regard, in an ideal form of the invention, a Reynolds number of at least about 2000 is maintained in said reaction zone. Still further, in accordance with the principles and concepts of the invention, the reactor can take the form on the tube side of a shell and tube heat exchanger. In this regard, in an ideal form of the invention, a U of at least about 50 Btu / min is maintained in the reaction zone. ft2 ºF.
Preferiblemente, según la invención, la carga de alimentación puede comprender al menos alrededor de 30% en peso de dicho componente olefínico. Adicionalmente, la carga de alimentación puede incluir diluyentes hidrocarbonados no reactivos. A este último respecto, la carga de alimentación puede comprender al menos alrededor de 30% en peso de dicho componente olefínico, siendo el resto diluyentes hidrocarbonados no reactivos. Preferably, according to the invention, the feed charge may comprise at least about 30% by weight of said olefinic component. Additionally, the feed charge may include non-reactive hydrocarbon diluents. In this last respect, the feed charge may comprise at least about 30% by weight of said olefinic component, the rest being non-reactive hydrocarbon diluents.
El proceso de polimerización de la invención puede ser un proceso catiónico. Como alternativa, el proceso de polimerización de la invención puede ser un proceso covalente. Una característica importante de la invención es que el producto poliolefínico del proceso de la invención puede tener un peso molecular de al menos alrededor de 350, pero no más de alrededor de 5000. Como alternativa, el producto poliolefínico del proceso de la invención puede tener un peso molecular no mayor que alrededor de 350, y quizás no mayor que alrededor de 250. The polymerization process of the invention can be a cationic process. Alternatively, the polymerization process of the invention can be a covalent process. An important feature of the invention is that the polyolefin product of the process of the invention can have a molecular weight of at least about 350, but not more than about 5000. Alternatively, the polyolefin product of the process of the invention can have a molecular weight not greater than about 350, and perhaps not greater than about 250.
Según un aspecto importante de la invención, el componente olefínico que está sujeto a polimerización puede comprender isobutileno, y el producto poliolefínico puede comprender PIB. Adicionalmente, según este aspecto de la invención, el PIB puede tener un contenido de vinilideno de al menos alrededor de 50%. Como alternativa, el PIB puede tener un contenido de vinilideno no mayor que alrededor de 50%. According to an important aspect of the invention, the olefinic component that is subject to polymerization may comprise isobutylene, and the polyolefinic product may comprise GDP. Additionally, according to this aspect of the invention, the GDP may have a vinylidene content of at least about 50%. Alternatively, the GDP may have a vinylidene content of no more than about 50%.
Según aún otro aspecto importante de la invención, el componente olefínico puede ser un compuesto ramificado, y el producto puede comprender un oligómero de uno, dos, tres o cuatro miembros. El componente olefínico usado en el proceso de la invención puede comprender isobutileno, y el producto poliolefínico puede comprender un oligómero de PIB de C12, C16, C20, o C24. Como alternativa, el componente olefínico puede comprender una alfa-olefina lineal de C3 a C15, o una olefina no alfa reactiva de C4 a C15, tal como 2-buteno. According to yet another important aspect of the invention, the olefinic component may be a branched compound, and the product may comprise a one, two, three or four member oligomer. The olefinic component used in the process of the invention may comprise isobutylene, and the polyolefinic product may comprise a GDP oligomer of C12, C16, C20, or C24. Alternatively, the olefinic component may comprise a linear alpha-olefin of C3 to C15, or a non-reactive olefin of C4 to C15, such as 2-butene.
La presente invención proporciona además un nuevo proceso para la producción eficiente y económica de HV-PIB. Hablando de forma general, la invención proporciona un proceso para la producción de HV-PIB, en el que la reacción tiene lugar a mayores temperaturas y a menores tiempos de reacción que se pensaron como posibles en el pasado. En particular, la presente invención proporciona un proceso de polimerización en fase líquida para preparar poliisobutileno muy reactivo, de bajo peso molecular. Hablando de forma general, el proceso puede implicar una polimerización catiónica. Sin embargo, en algunas condiciones, la reacción de polimerización puede ser covalente. El proceso incluye la provisión de una carga de alimentación que comprende isobutileno y una composición catalítica que comprende un complejo de BF3 y un agente complejante. La carga de alimentación y la composición catalítica se introducen separadamente o como una única corriente mixta en una mezcla de reacción residual en una zona de reacción. La mezcla de reacción residual, la carga de alimentación y la composición catalítica se entremezclan de forma íntima para presentar una mezcla de reacción íntimamente entremezclada en dicha zona de reacción. La mezcla de reacción se mantiene en su condición entremezclada íntimamente, y se mantiene a una temperatura de al menos alrededor de 0ºC mientras que la misma está en dicha zona de reacción, con lo que se provoca que el isobutileno en la mezcla de reacción sufra la polimerización para formar un producto de poliisobutileno. Entonces se extrae de la zona de reacción una corriente de producto que comprende un poliisobutileno muy reactivo, de bajo peso molecular. La introducción de la materia en dicha zona de reacción, y la extracción de la corriente de producto de la zona de reacción, se controlan de manera que el tiempo de residencia del isobutileno que sufre la polimerización en la zona de reacción no es mayor que alrededor de 4 minutos. Según la invención, es posible llevar a cabo la reacción de manera que el tiempo de residencia no sea mayor que alrededor de 3 minutos, no mayor que alrededor de 2 minutos, no mayor que alrededor de 1 minuto, e idealmente incluso menor que 1 minuto. The present invention also provides a new process for the efficient and economical production of HV-GDP. Generally speaking, the invention provides a process for the production of HV-GDP, in which the reaction takes place at higher temperatures and at lower reaction times that were thought of as possible in the past. In particular, the present invention provides a liquid phase polymerization process for preparing very reactive, low molecular weight polyisobutylene. Generally speaking, the process may involve cationic polymerization. However, under some conditions, the polymerization reaction may be covalent. The process includes the provision of a feed load comprising isobutylene and a catalytic composition comprising a complex of BF3 and a complexing agent. The feed charge and the catalyst composition are introduced separately or as a single mixed stream in a residual reaction mixture in a reaction zone. The residual reaction mixture, the feed load and the catalytic composition are intimately intermingled to present an intimately mixed reaction mixture in said reaction zone. The reaction mixture is kept in its intimately intermingled condition, and is maintained at a temperature of at least about 0 ° C while it is in said reaction zone, whereby the isobutylene in the reaction mixture is caused to suffer the polymerization to form a polyisobutylene product. Then a product stream comprising a very reactive, low molecular weight polyisobutylene is extracted from the reaction zone. The introduction of the material into said reaction zone, and the extraction of the product stream from the reaction zone, are controlled so that the residence time of the isobutylene that the polymerization undergoes in the reaction zone is not greater than around 4 minutes According to the invention, it is possible to carry out the reaction so that the residence time is not more than about 3 minutes, not more than about 2 minutes, not more than about 1 minute, and ideally even less than 1 minute .
Según los conceptos y principios de la invención, el proceso se puede llevar a cabo de una manera tal que el poliisobutileno así producido tenga un peso molecular en el intervalo de alrededor de 250 a alrededor de 5000, en el intervalo de alrededor de 600 a alrededor de 4000, en el intervalo de alrededor de 700 a alrededor de 3000, en el intervalo de alrededor de 800 a alrededor de 2000, e idealmente en el intervalo de alrededor de 950 a alrededor de 1050. Según la invención, es posible controlar el proceso de manera que se pueda lograr un peso molecular particular, tal como, por ejemplo, un peso molecular de alrededor de 1000. According to the concepts and principles of the invention, the process can be carried out in such a way that the polyisobutylene thus produced has a molecular weight in the range of about 250 to about 5000, in the range of about 600 to about 4000, in the range of about 700 to about 3000, in the range of about 800 to about 2000, and ideally in the range of about 950 to about 1050. According to the invention, it is possible to control the process so that a particular molecular weight can be achieved, such as, for example, a molecular weight of about 1000.
Un fin principal de la invención es proporcionar un proceso que se puede controlar suficientemente para asegurar la producción de un producto de poliisobutileno que tenga un contenido de vinilideno de al menos alrededor de 70%. Más preferiblemente, el producto de PIB puede tener un contenido de vinilideno de al menos alrededor de 80%. Mediante el uso de la invención, también se pueden lograr contenidos de vinilideno de al menos alrededor de 90%. A main purpose of the invention is to provide a process that can be sufficiently controlled to ensure the production of a polyisobutylene product having a vinylidene content of at least about 70%. More preferably, the GDP product may have a vinylidene content of at least about 80%. Through the use of the invention, vinylidene contents of at least about 90% can also be achieved.
El agente complejante comprende un alcohol primario de C1-C8, e idealmente puede ser metanol. The complexing agent comprises a primary C1-C8 alcohol, and ideally it can be methanol.
Para lograr los resultados deseados de la invención, la relación molar de BF3 a agente complejante en el complejo puede oscilar desde aproximadamente 0,5:1 hasta aproximadamente 5:1. Preferiblemente, la relación molar de BF3 a agente complejante en el complejo puede oscilar desde aproximadamente 0,5:1 hasta aproximadamente 2:1. Incluso más preferiblemente, molar de BF3 a agente complejante en el complejo puede oscilar desde aproximadamente 0,5:1 hasta aproximadamente 1:1, e idealmente molar de BF3 a agente complejante en el complejo puede ser aproximadamente 1:1. To achieve the desired results of the invention, the molar ratio of BF3 to complexing agent in the complex can range from about 0.5: 1 to about 5: 1. Preferably, the molar ratio of BF3 to complexing agent in the complex may range from about 0.5: 1 to about 2: 1. Even more preferably, molar of BF3 to complexing agent in the complex can range from about 0.5: 1 to about 1: 1, and ideally molar of BF3 to complexing agent in the complex can be about 1: 1.
Según los principios y conceptos de la invención, se prefiere que se introduzcan desde alrededor de 0,1 hasta alrededor de 10 milimoles de BF3 en la mezcla de reacción con la composición catalítica por cada mol de isobutileno introducido en la mezcla en la carga de alimentación. Incluso más preferiblemente, se pueden introducir desde alrededor de 0,5 hasta alrededor de 2 milimoles de BF3 en la mezcla de reacción con dicha composición catalítica por cada mol de isobutileno introducido en la mezcla en la carga de alimentación. According to the principles and concepts of the invention, it is preferred that from about 0.1 to about 10 millimoles of BF3 be introduced into the reaction mixture with the catalytic composition for each mole of isobutylene introduced into the mixture in the feed charge . Even more preferably, from about 0.5 to about 2 millimoles of BF3 can be introduced into the reaction mixture with said catalytic composition for each mole of isobutylene introduced into the mixture in the feed charge.
La invención proporciona un proceso mediante el cual la polidispersidad de dicho poliisobutileno puede ser no mayor que alrededor de 2,0, y de forma deseable puede ser no mayor que alrededor de 1,65. De forma ideal, la polidispersidad puede estar en el intervalo desde alrededor de 1,3 hasta alrededor de 1,5. The invention provides a process whereby the polydispersity of said polyisobutylene may be no greater than about 2.0, and desirably may be no greater than about 1.65. Ideally, the polydispersity can be in the range from about 1.3 to about 1.5.
Según un aspecto preferido de la invención, la zona de reacción puede comprender un reactor de bucle en el que la mezcla de reacción se recircula de forma continua a un primer caudal volumétrico, y dicha carga de alimentación y dicha composición catalítica se introducen de forma continua a un segundo caudal volumétrico combinado. La relación de dicho primer caudal volumétrico a dicho segundo caudal volumétrico puede oscilar de forma deseable desde alrededor de 20:1 hasta alrededor de 50:1, puede oscilar preferiblemente desde alrededor de 25:1 hasta alrededor de 40:1, e idealmente puede oscilar desde alrededor de 28:1 hasta alrededor de 35:1. A fin de lograr los beneficios de la invención, la relación de dicho primer caudal volumétrico a dicho segundo caudal volumétrico puede ser preferiblemente de manera que las concentraciones de ingredientes en la mezcla de reacción sigan siendo esencialmente constantes, y/o de manera que se establezcan y se mantengan en dicha mezcla de reacción condiciones esencialmente isotermas. According to a preferred aspect of the invention, the reaction zone may comprise a loop reactor in which the reaction mixture is continuously recirculated at a first volumetric flow rate, and said feed charge and said catalytic composition are introduced continuously. at a second combined volumetric flow rate. The ratio of said first volumetric flow rate to said second volumetric flow rate may desirably range from about 20: 1 to about 50: 1, may preferably range from about 25: 1 to about 40: 1, and can ideally range from from about 28: 1 to about 35: 1. In order to achieve the benefits of the invention, the ratio of said first volumetric flow rate to said second volumetric flow rate may preferably be such that the concentrations of ingredients in the reaction mixture remain essentially constant, and / or so that they are established. and essentially isothermal conditions are maintained in said reaction mixture.
La carga de alimentación y la composición catalítica se pueden premezclar e introducir en la zona de reacción juntas como una única corriente a dicho segundo caudal volumétrico. Como alternativa, la carga de alimentación y la composición catalítica se pueden introducir separadamente en la zona de reacción como dos corrientes respectivas, cuyos caudales juntos se suman a dicho segundo caudal volumétrico. The feed charge and the catalytic composition can be premixed and introduced into the reaction zone together as a single stream at said second volumetric flow rate. Alternatively, the feed charge and the catalytic composition can be introduced separately into the reaction zone as two respective streams, whose flow rates together add up to said second volumetric flow rate.
Para lograr los resultados deseados de la invención, la configuración del reactor, las propiedades de la mezcla de reacción, y el primer caudal volumétrico pueden ser tales que se mantenga en dicha zona de reacción un flujo turbulento. En particular, el sistema puede ser tal que se logre y se mantenga en dicha zona de reacción un número de Reynolds de al menos alrededor de 2000. El sistema también puede ser tal que se logre y se mantenga en dicha zona de reacción un coeficiente de transferencia térmica (U) de al menos alrededor de 50 Btu/min. ft2 ºF. Para este fin, el reactor puede ser preferiblemente el lado de tubos de un intercambiador de calor de carcasa y tubos. To achieve the desired results of the invention, the configuration of the reactor, the properties of the reaction mixture, and the first volumetric flow rate may be such that a turbulent flow is maintained in said reaction zone. In particular, the system can be such that a Reynolds number of at least about 2000 is achieved and maintained in said reaction zone. The system can also be such that a coefficient of at that reaction zone is achieved and maintained in said reaction zone. thermal transfer (U) of at least about 50 Btu / min. ft2 ºF. For this purpose, the reactor may preferably be the tube side of a shell and tube heat exchanger.
Adicionalmente, según los conceptos y principios de la invención, la carga de alimentación puede comprender generalmente al menos alrededor de 30% en peso de isobutileno, siendo el resto diluyentes hidrocarbonados no reactivos. Additionally, according to the concepts and principles of the invention, the feed charge may generally comprise at least about 30% by weight of isobutylene, the rest being non-reactive hydrocarbon diluents.
En un sentido más específico, la invención proporciona un proceso de polimerización en fase líquida para preparar poliisobutileno que tiene un peso molecular medio en el intervalo de alrededor de 500 a alrededor de 5000, y un contenido de vinilideno de al menos 70%. El proceso puede comprender proporcionar tanto una carga de alimentación que comprende isobutileno, así como una composición catalítica separada formada por un complejo de BF3 y un alcohol primario de C1 a C8. La relación molar de BF3 a alcohol en dicho complejo puede estar de forma deseable en el intervalo de alrededor de 0,5:1 a alrededor de 2:1. La carga de alimentación y la composición catalítica se pueden introducir separadamente, o juntos como una única corriente, en una mezcla de reacción residual en una zona de reacción, y la mezcla de reacción residual, la carga de alimentación y la composición catalítica se pueden entremezclar de forma íntima para presentar una mezcla de reacción entremezclada íntimamente en dicha zona de reacción. La introducción del complejo catalítico en la mezcla de reacción se puede controlar preferiblemente de manera que se introduzcan alrededor de 0,1 a alrededor de 10 milimoles de BF3 por cada mol de isobutileno introducido con la carga de alimentación. La condición de entremezclamiento de forma íntima de la mezcla de reacción se debería de mantener preferiblemente, y su temperatura se debería de mantener a alrededor de 0ºC o superior, mientras que la mezcla está en la zona de reacción, con lo que el isobutileno en la mezcla sufre la polimerización para formar dicho poliisobutileno. Después, se puede extraer de la zona de reacción una corriente de producto que comprende el producto de poliisobutileno. La introducción de dicha carga de alimentación en la zona de reacción, y la extracción de la corriente de producto de la zona de reacción, pueden ser preferiblemente de manera que el tiempo de residencia del isobutileno que sufre la polimerización en la zona de reacción no sea mayor que alrededor de 4 minutos. In a more specific sense, the invention provides a liquid phase polymerization process for preparing polyisobutylene having an average molecular weight in the range of about 500 to about 5000, and a vinylidene content of at least 70%. The process may comprise providing both a feed load comprising isobutylene, as well as a separate catalytic composition formed by a complex of BF3 and a primary alcohol of C1 to C8. The molar ratio of BF3 to alcohol in said complex may be desirably in the range of about 0.5: 1 to about 2: 1. The feed charge and the catalyst composition can be introduced separately, or together as a single stream, into a residual reaction mixture in a reaction zone, and the residual reaction mixture, feed charge and catalyst composition can be mixed. intimately to present an intimately mixed reaction mixture in said reaction zone. The introduction of the catalytic complex into the reaction mixture can preferably be controlled so that about 0.1 to about 10 millimoles of BF3 are introduced for each mole of isobutylene introduced with the feed charge. The intimately intermingling condition of the reaction mixture should preferably be maintained, and its temperature should be maintained at about 0 ° C or higher, while the mixture is in the reaction zone, whereby the isobutylene in the The mixture undergoes polymerization to form said polyisobutylene. Then, a product stream comprising the polyisobutylene product can be extracted from the reaction zone. The introduction of said feed charge into the reaction zone, and the extraction of the product stream from the reaction zone, may preferably be such that the residence time of the isobutylene that the polymerization undergoes in the reaction zone is not greater than about 4 minutes.
Incluso más deseablemente, la invención puede proporcionar un proceso de polimerización en fase líquida para preparar poliisobutileno que tiene un peso molecular medio en el intervalo de alrededor de 950 a alrededor de 1050, una polidispersidad en el intervalo de alrededor de 1,3 a alrededor de 1,5, y un contenido de vinilideno de al menos alrededor de 80%. Según este aspecto preferido de la invención, el proceso comprende proporcionar tanto una carga de alimentación formada por al menos alrededor de 40% en peso de isobutileno, así como una composición catalítica separada formada por un complejo de BF3 y metanol, en la que la relación molar de BF3 a metanol en el complejo oscila desde alrededor de 0,5:1 hasta alrededor de 1:1. La carga de alimentación y la composición catalítica se introducen separadamente o juntos en una mezcla de reacción residual en una zona de reacción. La mezcla de reacción residual, la carga de alimentación y la composición catalítica se entremezclan de forma íntima mediante flujo turbulento en dicha zona de reacción, con lo que está presente en la zona de reacción una mezcla de reacción entremezclada de forma íntima. Preferiblemente, el complejo catalítico se introduce en la mezcla de reacción a una velocidad tal que se introduzcan alrededor de 0,5 a alrededor de 2 molimoles de BF3 por cada mol de isobutileno introducido en la carga de alimentación. La condición de entremezclamiento de forma íntima de la mezcla de reacción se mantiene, y su temperatura se mantiene a alrededor de 0ºC o más, mientras que la misma está en la zona de reacción, con lo que se provoca que el isobutileno en ella sufra polimerización para formar dicho poliisobutileno. De dicha zona de reacción se extrae una corriente de producto que comprende dicho poliisobutileno. Según la invención, la introducción de carga de alimentación en la zona de reacción, y la extracción de la corriente de producto de ella, se controlan de manera que el tiempo de residencia del isobutileno que sufre polimerización en la zona de reacción esté en el intervalo de alrededor de 45 a alrededor de 90 segundos. Even more desirably, the invention can provide a liquid phase polymerization process for preparing polyisobutylene having an average molecular weight in the range of about 950 to about 1050, a polydispersity in the range of about 1.3 to about 1.5, and a vinylidene content of at least about 80%. According to this preferred aspect of the invention, the process comprises providing both a feed load formed by at least about 40% by weight of isobutylene, as well as a separate catalytic composition formed by a complex of BF3 and methanol, in which the ratio Molar of BF3 to methanol in the complex ranges from about 0.5: 1 to about 1: 1. The feed charge and catalyst composition are introduced separately or together in a residual reaction mixture in a reaction zone. The residual reaction mixture, the feed charge and the catalytic composition are intimately mixed by turbulent flow in said reaction zone, whereby an intimately mixed intermingled reaction mixture is present in the reaction zone. Preferably, the catalytic complex is introduced into the reaction mixture at a rate such that about 0.5 to about 2 molols of BF3 are introduced for each mole of isobutylene introduced into the feed charge. The intimate intermingling condition of the reaction mixture is maintained, and its temperature is maintained at about 0 ° C or higher, while it is in the reaction zone, whereby the isobutylene in it is caused to undergo polymerization. to form said polyisobutylene. A product stream comprising said polyisobutylene is extracted from said reaction zone. According to the invention, the introduction of the feed charge into the reaction zone, and the extraction of the product stream from it, are controlled so that the residence time of the isobutylene that undergoes polymerization in the reaction zone is in the range from about 45 to about 90 seconds.
BREVE DESCRIPCIÓN DEL DIBUJO BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWING
La Figura 1 es una ilustración esquemática de un reactor en forma de un intercambiador de calor de carcasa y tubos de múltiples pasadas, que es útil para llevar a cabo el proceso mejorado de la invención; y Figure 1 is a schematic illustration of a reactor in the form of a casing heat exchanger and multi-pass tubes, which is useful for carrying out the improved process of the invention; Y
la Figura 2 es una ilustración esquemática de un reactor alternativo en forma de un intercambiador de carcasa y tubos de una sola pasada, que también es útil para llevar a cabo el proceso mejorado de la invención. Figure 2 is a schematic illustration of an alternative reactor in the form of a single pass casing and tube exchanger, which is also useful for carrying out the improved process of the invention.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS REALIZACIONES PREFERIDAS DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS
Según una realización muy importante de la presente invención, se proporciona un proceso en fase líquida mejorado para la producción eficiente y económica de PIB. Según esta realización de la invención, se pone en contacto una corriente de carga de alimentación que contiene isobutileno en una zona de reacción con un catalizador que facilita la reacción de polimerización. En la zona de reacción se proporcionan condiciones de reacción apropiadas. Después de un tiempo de residencia apropiado, se extrae de la zona de reacción una corriente de producto que contiene PIB. Como se menciona anteriormente, se conocen muchas técnicas para llevar a cabo la reacción. Sin embargo, desde un punto de vista comercial, siempre es deseable mejorar la eficiencia y la economía del proceso. Con lo anterior en mente, la presente invención proporciona un proceso mejorado para producir PIB, que se puede controlar y manipular fácilmente para proporcionar eficiente y económicamente un producto de PIB muy reactivo, de peso molecular relativamente bajo. According to a very important embodiment of the present invention, an improved liquid phase process is provided for efficient and economical production of GDP. According to this embodiment of the invention, a feed charge current containing isobutylene is contacted in a reaction zone with a catalyst that facilitates the polymerization reaction. Appropriate reaction conditions are provided in the reaction zone. After an appropriate residence time, a product stream containing GDP is extracted from the reaction zone. As mentioned above, many techniques are known to carry out the reaction. However, from a commercial point of view, it is always desirable to improve the efficiency and economy of the process. With the foregoing in mind, the present invention provides an improved process for producing GDP, which can be easily controlled and manipulated to efficiently and economically provide a very reactive, relatively low molecular weight GDP product.
El proceso mejorado de la presente invención destaca el uso de un catalizador de BF3 que se puede complejar de forma deseable con un agente complejante que altera de forma apropiada el comportamiento del catalizador. Los expertos normales en el campo de la técnica relacionada conocen muchos otros catalizadores potencialmente útiles. En particular, en las patentes previas citadas anteriormente se describen muchos catalizadores útiles. Sin embargo, para los fines de la presente invención, el agente complejante es un alcohol primario de C1-C8, y de forma ideal metanol. The improved process of the present invention highlights the use of a BF3 catalyst that can be desirably complexed with a complexing agent that appropriately alters the behavior of the catalyst. Normal experts in the field of related art know many other potentially useful catalysts. In particular, many useful catalysts are described in the previous patents cited above. However, for the purposes of the present invention, the complexing agent is a C1-C8 primary alcohol, and ideally methanol.
La relación molar de BF3 a agente complejante en la composición catalítica puede estar generalmente en el intervalo de aproximadamente 0,5:1 a aproximadamente 5:1, de forma deseable en el intervalo de aproximadamente 0,5:1 a aproximadamente 2:1, y preferiblemente en el intervalo de aproximadamente 0,5:1 a aproximadamente 1:1. De forma ideal, la composición catalítica puede ser simplemente un complejo 1:1 de BF3 y metanol. En algunas realizaciones preferidas de la invención, la relación molar de BF3 a agente complejante en dicho complejo puede ser aproximadamente 0,75:1. The molar ratio of BF3 to complexing agent in the catalyst composition may generally be in the range of about 0.5: 1 to about 5: 1, desirably in the range of about 0.5: 1 to about 2: 1, and preferably in the range of about 0.5: 1 to about 1: 1. Ideally, the catalyst composition may simply be a 1: 1 complex of BF3 and methanol. In some preferred embodiments of the invention, the molar ratio of BF3 to complexing agent in said complex may be approximately 0.75: 1.
La temperatura en la reacción es mayor que 0ºC, el tiempo de residencia en el reactor es menor que 4 minutos, y el contenido deseado de vinilideno (insaturación terminal) en el producto de PIB puede ser preferible y generalmente mayor que alrededor de 70%. Con estos parámetros, es posible llevar a cabo el proceso para lograr eficiencias y economías no pensadas previamente como disponibles. Según la presente invención, la concentración catalítica y la relación de BF3/agente complejante se pueden manipular según se requiera para lograr el contenido deseado de vinilideno de 70% con una temperatura de reacción mayor que 0ºC y un tiempo de residencia en el reactor menor que 4 minutos. Hablando de forma general, para la producción de PIB, la cantidad del catalizador de BF3 introducida en la zona de reacción debería de estar en el intervalo de alrededor de 0,1 a alrededor de 10 milimoles por cada mol de isobutileno introducido en la zona de reacción. Preferiblemente, el catalizador de BF3 se puede introducir a una velocidad de alrededor de 0,5 a alrededor de 2 milimoles por mol de isobutileno introducido en la carga de alimentación. The temperature in the reaction is greater than 0 ° C, the residence time in the reactor is less than 4 minutes, and the desired vinylidene content (terminal unsaturation) in the GDP product may be preferable and generally greater than about 70%. With these parameters, it is possible to carry out the process to achieve efficiencies and economies not previously thought of as available. According to the present invention, the catalytic concentration and the ratio of BF3 / complexing agent can be manipulated as required to achieve the desired vinylidene content of 70% with a reaction temperature greater than 0 ° C and a residence time in the reactor less than 4 minutes Generally speaking, for the production of GDP, the amount of the BF3 catalyst introduced into the reaction zone should be in the range of about 0.1 to about 10 millimoles per mole of isobutylene introduced into the zone of reaction. Preferably, the BF3 catalyst can be introduced at a rate of about 0.5 to about 2 millimoles per mole of isobutylene introduced into the feed charge.
El propio proceso incluye etapas que dan como resultado el mezclamiento íntimo de la corriente del agente reaccionante que contiene isobutileno y el complejo catalítico, y/o la eliminación de calor durante la reacción. El mezclamiento íntimo se puede lograr de forma deseable mediante flujo turbulento. El flujo turbulento también potencia la eliminación de calor. Estas condiciones, de forma separada o juntas, permiten mayores temperaturas de funcionamiento (por ejemplo > 0ºC) y tiempos de residencia en el reactor más cortos (por ejemplo < 4 minutos) proporcionados por la invención. Estos parámetros importantes se pueden lograr haciendo que la reacción catalizada tenga lugar en los tubos de un intercambiador de calor de carcasa y tubos, a un caudal que dé como resultado un flujo turbulento. The process itself includes steps that result in the intimate mixing of the isobutylene-containing reactant stream and the catalytic complex, and / or the removal of heat during the reaction. Intimate mixing can be achieved desirably by turbulent flow. Turbulent flow also enhances heat removal. These conditions, separately or together, allow higher operating temperatures (for example> 0 ° C) and shorter residence times in the reactor (for example <4 minutes) provided by the invention. These important parameters can be achieved by having the catalyzed reaction take place in the tubes of a shell and tube heat exchanger, at a flow rate that results in a turbulent flow.
Muchos reactores potencialmente valiosos son bien conocidos por los habituales en la técnica a la que pertenece la invención. Sin embargo, para los fines de una realización preferida de la invención, el reactor puede ser un intercambiador de calor de carcasa y tubos de cuatro pasadas como se muestra en la Figura 1, en la que está identificado por el número 10. Por ejemplo, el reactor puede tener 80 tubos de 3/8 pulgadas, con un grosor de pared de 0,022 pulgadas, proporcionando cada uno de ese modo un diámetro de tubo interno de 0,331 pulgadas. El reactor puede tener tres pies de largo, y puede tener deflectores y particiones internas para proporcionar 4 pasadas con 20 tubos por pasada. Tal construcción es bien conocida en las técnicas de reactores e intercambiadores de calor, y no se cree necesaria ninguna explicación adicional. Many potentially valuable reactors are well known to those of ordinary skill in the art to which the invention pertains. However, for the purposes of a preferred embodiment of the invention, the reactor may be a shell and four-pass heat exchanger as shown in Figure 1, in which it is identified by the number 10. For example, The reactor may have 80 3/8 inch tubes, with a wall thickness of 0.022 inches, each thereby providing an internal tube diameter of 0.331 inches. The reactor can be three feet long, and can have baffles and internal partitions to provide 4 passes with 20 tubes per pass. Such a construction is well known in the techniques of reactors and heat exchangers, and no further explanation is believed necessary.
En funcionamiento, según el procedimiento preferido para producir PIB muy reactivo, la carga de alimentación que contiene isobutileno entra en el sistema del reactor a través de la tubería 15, que está situada preferiblemente próxima a la cabeza 11 inferior del reactor 10. La tubería 15 dirige la carga de alimentación en la línea 20 de succión de una bomba 25 de recirculación. El complejo catalítico se puede inyectar en el sistema de circulación del reactor a través de una tubería 30 situada próxima a la cabeza 11 inferior del reactor 10. Se debería señalar aquí que, según los principios y conceptos de la invención, el complejo catalítico podría ser asimismo inyectado separadamente en el reactor, en cuyo caso puede ser necesaria una bomba separada para el catalizador. In operation, according to the preferred method for producing highly reactive GDP, the feed load containing isobutylene enters the reactor system through the pipe 15, which is preferably located close to the lower head 11 of the reactor 10. The pipe 15 directs the feed load on the suction line 20 of a recirculation pump 25. The catalytic complex can be injected into the reactor circulation system through a pipe 30 located next to the lower head 11 of the reactor 10. It should be noted here that, according to the principles and concepts of the invention, the catalytic complex could be also injected separately into the reactor, in which case a separate pump for the catalyst may be necessary.
Se puede añadir un modificador catalítico a la carga de alimentación vía la tubería 16 antes de que la carga de alimentación entre al sistema del reactor. El fin del modificador es ayudar a controlar el contenido de vinilideno del producto de PIB. El modificador catalítico puede ser cualquier compuesto que contenga un par solitario de electrones, tal como un alcohol, un éster o una amina. Sin embargo, se señala a este respecto que si la cantidad de modificador es demasiado grande, el mismo puede desactivar realmente al catalizador. La carga de alimentación que contiene al modificador entra en el sistema del reactor en la línea 20 de succión de la bomba 25 de circulación. La composición del complejo catalítico entra al sistema del reactor vía la línea 30 en una localización aguas abajo de una bomba 25 y adyacente a la primera pasada como se muestra en la Figura 1. El complejo catalítico es preferiblemente un complejo de metanol/BF3, con una relación molar 1:1 de BF3 a metanol. La cantidad de modificador añadido vía la línea 16 puede variar desde 0 hasta alrededor de 1 mol por cada mol de BF3 añadido como complejo vía la línea 30. A catalytic modifier can be added to the feed load via the pipe 16 before the feed charge enters the reactor system. The purpose of the modifier is to help control the vinylidene content of the GDP product. The catalytic modifier can be any compound that contains a solitary pair of electrons, such as an alcohol, an ester or an amine. However, it is noted in this regard that if the amount of modifier is too large, it can actually deactivate the catalyst. The feed load containing the modifier enters the reactor system in the suction line 20 of the circulation pump 25. The composition of the catalytic complex enters the reactor system via line 30 at a location downstream of a pump 25 and adjacent to the first pass as shown in Figure 1. The catalytic complex is preferably a methanol / BF3 complex, with a 1: 1 molar ratio of BF3 to methanol. The amount of modifier added via line 16 may vary from 0 to about 1 mole for each mole of BF3 added as a complex via line 30.
La bomba 25 de circulación empuja la mezcla de reacción a través de la línea 35, la válvula 40 de control y la línea 45 dentro de la cabeza 11 inferior del reactor 10. Se puede situar un caudalímetro 46 en la línea 45, como se muestra. La mezcla de reacción viaja en dirección ascendente a través de la pasada 50, descendentemente a través de la pasada 51, ascendentemente a través de la pasada 52 y descendentemente a través de la pasada 53. Como se explica previamente, cada pasada 50, 51, 52 y 53 puede incluir preferiblemente 20 tubos separados. Por claridad, sólo se ilustra esquemáticamente en cada pasada en la Figura 1 un único tubo respectivo. Estos tubos se identifican mediante los números de referencia 50a, 51a, 52a y 53a. Sin embargo, como se explica anteriormente, cada pasada puede consistir preferiblemente en una pluralidad, por ejemplo 20, de estos tubos individuales. The circulation pump 25 pushes the reaction mixture through the line 35, the control valve 40 and the line 45 into the lower head 11 of the reactor 10. A flowmeter 46 can be placed on the line 45, as shown . The reaction mixture travels in an upward direction through pass 50, down through pass 51, up through pass 52 and down through pass 53. As previously explained, each pass 50, 51, 52 and 53 may preferably include 20 separate tubes. For clarity, only a single respective tube is schematically illustrated in each pass in Figure 1. These tubes are identified by reference numbers 50a, 51a, 52a and 53a. However, as explained above, each pass may preferably consist of a plurality, for example 20, of these individual tubes.
Se debería señalar aquí que la mezcla de reacción se debería de hacer circular preferiblemente a través de los tubos 50a, 51a, 52a, 53a del reactor a un caudal suficiente para obtener un flujo turbulento, para lograr con ello el entremezclamiento íntimo entre el complejo catalítico y los agentes reaccionantes, y un coeficiente de transferencia térmica apropiado para proporcionar un enfriamiento apropiado. A este respecto, el caudal, las propiedades de la mezcla de reacción, las condiciones de reacción y la configuración del reactor deberían ser apropiados para producir un número de Reynolds (Re) en el intervalo de alrededor de 2000 a alrededor de 3000, y un coeficiente de transferencia térmica (U) en el intervalo de alrededor de 50 a alrededor de 150 Btu/min. ft2 ºF en los tubos del reactor. Tales parámetros se pueden obtener generalmente cuando el caudal lineal de una mezcla de reacción típica a través de un tubo que tiene un diámetro interno de 0,331 pulgadas está en el intervalo de alrededor de 6 a 9 pies por segundo. It should be noted here that the reaction mixture should preferably be circulated through the tubes 50a, 51a, 52a, 53a of the reactor at a sufficient flow rate to obtain a turbulent flow, to thereby achieve intimate intermingling between the catalyst complex and the reactants, and an appropriate thermal transfer coefficient to provide proper cooling. In this regard, the flow rate, the properties of the reaction mixture, the reaction conditions and the configuration of the reactor should be appropriate to produce a Reynolds number (Re) in the range of about 2000 to about 3000, and a Thermal transfer coefficient (U) in the range of about 50 to about 150 Btu / min. ft2 ºF in the reactor tubes. Such parameters can generally be obtained when the linear flow rate of a typical reaction mixture through a tube having an internal diameter of 0.331 inches is in the range of about 6 to 9 feet per second.
La mezcla de reacción circulante abandona el reactor 10 vía la línea 20 de succión. La velocidad de recirculación en el sistema es preferiblemente suficientemente elevada de manera que el reactor, en esencia, es un reactor de tanque agitado continuo (CSTR). A este mismo respecto, y hablando de forma general, la velocidad de recirculación de la mezcla de reacción debería ser preferiblemente tal que se mantengan en el reactor condiciones esencialmente de estado estacionario. Se señala a este último respecto que, independientemente de que el sistema esté en un estado no estacionario o estacionario, las ecuaciones de diseño se pueden reducir a aquellas de un CSTR cuando la velocidad de recirculación es suficientemente elevada. El reactor también puede ser del tipo que algunas veces se denomina como reactor de bucle. Con este sistema, que es sólo un sistema preferido puesto que hay muchas otras disposiciones que serían manifiestas para aquellos de pericia normal en la técnica, el caudal de la mezcla reaccionante en el reactor se puede ajustar y optimizar independientemente de la introducción de carga de alimentación y velocidades de eliminación del producto a fin de lograr un entremezclamiento concienzudo del complejo catalítico y los agentes reaccionantes, y un control apropiado de la temperatura. The circulating reaction mixture leaves the reactor 10 via the suction line 20. The recirculation rate in the system is preferably sufficiently high so that the reactor, in essence, is a continuous stirred tank reactor (CSTR). In this regard, and generally speaking, the speed of recirculation of the reaction mixture should preferably be such that essentially steady state conditions are maintained in the reactor. It is pointed out in the latter respect that, regardless of whether the system is in a non-stationary or stationary state, the design equations can be reduced to those of a CSTR when the recirculation rate is sufficiently high. The reactor can also be of the type sometimes referred to as a loop reactor. With this system, which is only a preferred system since there are many other arrangements that would be apparent to those of normal skill in the art, the flow rate of the reactant mixture in the reactor can be adjusted and optimized regardless of the introduction of feed load and product removal rates in order to achieve a thorough intermingling of the catalyst complex and the reactants, and an appropriate temperature control.
Preferiblemente se puede proporcionar una línea 55 de salida de producto en la cabeza 12 superior en un punto que está aproximadamente adyacente a la zona de transición entre la tercera y cuarta pasada. Tal colocación puede ser deseable para evitar cualquier potencial de pérdida de isobutileno sin reaccionar. Además, la colocación de la línea 55 de salida debería ser apropiada para facilitar la purga del gas desde el reactor durante la puesta en marcha. De forma deseable, se puede hacer circular un refrigerante en el lado de la carcasa del reactor, a una velocidad para eliminar el calor de reacción y mantener la temperatura deseada en el reactor. Preferably, a product outlet line 55 may be provided at the upper head 12 at a point that is approximately adjacent to the transition zone between the third and fourth pass. Such placement may be desirable to avoid any potential for loss of unreacted isobutylene. In addition, the placement of the outlet line 55 should be appropriate to facilitate gas purge from the reactor during commissioning. Desirably, a refrigerant can be circulated on the side of the reactor housing, at a rate to remove the heat of reaction and maintain the desired temperature in the reactor.
El producto que sale del sistema vía la línea 55 debería ser desactivado inmediatamente con un material capaz de desactivar al catalizador, tal como, por ejemplo, hidróxido de amonio. De este modo, se minimiza cualquier transposición potencial de la molécula polimérica que desplazaría el doble enlace lejos de la posición terminal. El producto de isobutileno con contenido elevado de vinilideno se puede dirigir entonces a un sistema de tratamiento (no mostrado), en el que se pueden eliminar las sales catalíticas y el producto de isobutileno se puede separar de isobutileno sin reaccionar y otros contaminantes indeseables, tales como diluyentes, etc. Estos últimos materiales se pueden reciclar entonces o desviar para otros usos, empleando metodología conocida. The product leaving the system via line 55 should be deactivated immediately with a material capable of deactivating the catalyst, such as, for example, ammonium hydroxide. In this way, any potential transposition of the polymer molecule that would displace the double bond away from the terminal position is minimized. The high vinylidene isobutylene product can then be directed to a treatment system (not shown), in which the catalytic salts can be removed and the isobutylene product can be separated from unreacted isobutylene and other undesirable contaminants, such as diluents, etc. The latter materials can then be recycled or diverted for other uses, using known methodology.
Con el sistema de recirculación descrito, la velocidad de introducción de carga de alimentación en la mezcla de reacción y la velocidad de eliminación del producto son cada una independiente de la velocidad de circulación. Como apreciarán aquellos de pericia normal en la técnica, el número de pasadas a través del reactor, y el tamaño y configuración de este último, son simplemente materias de elección. Los caudales de carga de alimentación y de extracción del producto se pueden escoger preferiblemente de manera que el tiempo de residencia de la mezcla de With the recirculation system described, the feed rate introduction into the reaction mixture and the product removal rate are each independent of the circulation speed. As those of normal skill in the art will appreciate, the number of passes through the reactor, and the size and configuration of the latter, are simply matters of choice. The flow rates of feed and product extraction can preferably be chosen so that the residence time of the mixture of
5 reacción dentro del reactor sea 4 minutos o menos, deseablemente 3 minutos o menos, preferiblemente 2 minutos o menos, incluso más preferiblemente 1 minuto o menos, e idealmente menos de 1 minuto. Desde un punto de vista operativo comercial, el caudal debería ser tal que el tiempo de residencia de la mezcla de reacción en el reactor esté en el intervalo de alrededor de 45 a alrededor de 90 segundos. En relación con lo anterior, el tiempo de residencia se define como el volumen del sistema del reactor total dividido entre el caudal volumétrico. The reaction within the reactor is 4 minutes or less, desirably 3 minutes or less, preferably 2 minutes or less, even more preferably 1 minute or less, and ideally less than 1 minute. From a commercial operational point of view, the flow rate should be such that the residence time of the reaction mixture in the reactor is in the range of about 45 to about 90 seconds. In relation to the above, the residence time is defined as the volume of the total reactor system divided by the volumetric flow rate.
10 El caudal de recirculación, es decir, el caudal de la mezcla de reacción en el sistema inducido por la bomba 25 de recirculación, se controla, como se describe anteriormente, para lograr características apropiadas de turbulencia y/o de transferencia de calor. Este caudal de recirculación es a menudo una función del propio sistema y otras condiciones deseadas del proceso. Para el sistema descrito anteriormente, la relación del caudal de recirculación al caudal de carga de alimentación entrante (relación de recirculación) debería de mantenerse generalmente en el 10 The recirculation flow rate, that is, the flow rate of the reaction mixture in the system induced by the recirculation pump 25, is controlled, as described above, to achieve appropriate turbulence and / or heat transfer characteristics. This recirculation flow rate is often a function of the system itself and other desired process conditions. For the system described above, the ratio of the recirculation flow rate to the incoming feed flow rate (recirculation ratio) should generally be maintained in the
15 intervalo de alrededor de 20:1 a alrededor de 50:1, deseablemente en el intervalo de alrededor de 25:1 a alrededor de 40:1, e idealmente en el intervalo de alrededor de 28:1 a alrededor de 35:1. En particular, además de provocar turbulencia y proporcionar un coeficiente apropiado de transferencia de calor, el caudal de recirculación de la mezcla de reacción debería ser suficiente para mantener las concentraciones de los ingredientes allí esencialmente constantes, y/o para minimizar gradientes de temperatura en la mezcla de reacción circulante, con lo que se 15 ranges from about 20: 1 to about 50: 1, desirably in the range of about 25: 1 to about 40: 1, and ideally in the range of about 28: 1 to about 35: 1. In particular, in addition to causing turbulence and providing an appropriate heat transfer coefficient, the recirculation flow rate of the reaction mixture should be sufficient to keep the concentrations of the ingredients there essentially constant, and / or to minimize temperature gradients in the circulating reaction mixture, so that
20 establecen y se mantienen en el reactor condiciones esencialmente isotermas. 20 essentially isothermal conditions establish and are maintained in the reactor.
Como se menciona anteriormente, las relaciones de recirculación pueden estar generalmente en el intervalo de alrededor de 20:1 a alrededor de 50:1 cuando el producto deseado es PIB muy reactivo. Relaciones de recirculación más elevadas incrementan el grado de mezclamiento, y el reactor se aproxima a una operación isoterma, conduciendo a distribuciones más estrechas del polímero. Relaciones más bajas de recirculación disminuyen la 25 cantidad de mezclamiento en el reactor, y, como resultado, hay una mayor discrepancia en los perfiles de temperatura. A medida que la relación de recirculación se aproxima a cero, las ecuaciones de diseño para el reactor se reducen a aquellas para un modelo de reactor de flujo pistón. Por otro lado, a medida que la relación de recirculación se aproxima a infinito, las ecuaciones del modelo se reducen a aquellas para un CSTR. Cuando se logran condiciones de CSTR, tanto la temperatura como la composición permanecen constantes, y la composición As mentioned above, the recirculation ratios can generally be in the range of about 20: 1 to about 50: 1 when the desired product is very reactive GDP. Higher recirculation ratios increase the degree of mixing, and the reactor approaches an isothermal operation, leading to narrower polymer distributions. Lower recirculation ratios decrease the amount of mixing in the reactor, and, as a result, there is a greater discrepancy in the temperature profiles. As the recirculation ratio approaches zero, the design equations for the reactor are reduced to those for a piston flow reactor model. On the other hand, as the recirculation ratio approaches infinity, the model equations are reduced to those for a CSTR. When CSTR conditions are achieved, both the temperature and the composition remain constant, and the composition
30 de la corriente de producto que abandona el reactor es idéntica a la composición de la mezcla de reacción que se recircula en el reactor. 30 of the product stream leaving the reactor is identical to the composition of the reaction mixture that is recirculated in the reactor.
No es necesario decir que, después de que se ha establecido en el reactor una operación de estado estacionario o casi de estado estacionario, a medida que la carga de alimentación entra en el sistema, se empuja fuera del bucle del reactor un volumen igual de producto. En condiciones de CSTR, el punto en el que la corriente de producto se 35 extrae es independiente de la geometría del reactor. Sin embargo, la parte superior de la tercera pasada se escogió para esta realización particular de la invención de forma que se pueda purgar convenientemente cualquier especie no condensable o aire en el reactor en la puesta en marcha. También, se prefiere que el punto de extracción sea tan lejos como sea posible del punto en el que se introduce carga de alimentación reciente en el sistema, sólo para estar seguros de que las condiciones en el reactor han logrado una operación de estado estacionario, y por lo tanto son Needless to say, after a steady state or near steady state operation has been established in the reactor, as the feed load enters the system, an equal volume of product is pushed out of the reactor loop . Under CSTR conditions, the point at which the product stream is drawn is independent of the geometry of the reactor. However, the upper part of the third pass was chosen for this particular embodiment of the invention so that any non-condensable species or air in the reactor can be conveniently purged at startup. Also, it is preferred that the extraction point be as far as possible from the point at which recent feed load is introduced into the system, only to be sure that the conditions in the reactor have achieved a steady state operation, and therefore they are
40 tan estables como sea posible. 40 as stable as possible.
Cuando PIB muy reactivo es el producto deseado, la carga de alimentación que entra al sistema a través de la línea 15 puede ser cualquier corriente que contenga isobutileno, tal como, pero sin limitarse a, concentrado de isobutileno, efluente deshidro, o una corriente de raff 1 típica. Estos materiales se describen respectivamente a continuación en las Tablas 1, 2 y 3. When very reactive GDP is the desired product, the feed load entering the system through line 15 can be any stream containing isobutylene, such as, but not limited to, isobutylene concentrate, dehydrous effluent, or a stream of raff 1 typical. These materials are described respectively below in Tables 1, 2 and 3.
TABLA 1 -Concentrado de isobutileno TABLE 1 - Isobutylene Concentrate
Ingrediente % en Peso Ingredient% by Weight
componente de C3 0,00 component of C3 0.00
l-butano 6,41 l-butane 6.41
n-butano 1,68 n-butane 1.68
1-buteno 1,30 1-butene 1.30
I-buteno 89,19 I-butene 89.19
trans-2-buteno 0,83 cis-2-buteno 0,38 trans-2-butene 0.83 cis-2-butene 0.38
1,3-butadieno 0,21 1,3-butadiene 0.21
Ingrediente % en Peso componentes de C3 0,38 I-butano 43,07 n-butano 1,29 1-buteno 0,81 I-buteno 52,58 trans-2-buteno 0,98 cis-2-buteno 0,69 1,3-butadieno 0,20 Ingredient% by weight C3 components 0.38 I-butane 43.07 n-butane 1.29 1-butene 0.81 I-butene 52.58 trans-2-butene 0.98 cis-2-butene 0.69 1,3-butadiene 0.20
Ingrediente % en Peso Ingredient% by Weight
componentes de C3 0,57 C3 components 0.57
I-butano 4,42 I-butane 4.42
n-butano 16,15 n-butane 16.15
1-buteno 37,22 1-butene 37,22
I-buteno 30,01 I-butene 30.01
trans-2-buteno 8,38 trans-2-butene 8.38
cis-2-buteno 2,27 cis-2-butene 2.27
1,3-butadieno 0,37 1,3-butadiene 0,37
MTBE 0,61 MTBE 0.61
Para economías comercial y del proceso, el contenido de isobutileno de la carga de alimentación generalmente 5 debería de ser al menos alrededor de 30% en peso, comprendiendo el resto uno o más diluyentes hidrocarbonados no reactivos, preferiblemente alcano. For commercial and process savings, the isobutylene content of the feed load generally should be at least about 30% by weight, the remainder comprising one or more non-reactive hydrocarbon diluents, preferably alkane.
El producto deseado es un poliisobutileno muy reactivo de peso molecular relativamente bajo. De este modo, el poliisobutileno que abandona el reactor por medio de la línea 55 debería tener un peso molecular medio que es menor que alrededor de 10.000. Hablando de forma general, el isobutileno producido debería tener un peso The desired product is a very reactive polyisobutylene of relatively low molecular weight. Thus, the polyisobutylene leaving the reactor via line 55 should have an average molecular weight that is less than about 10,000. Generally speaking, the isobutylene produced should have a weight
10 molecular medio en el intervalo de alrededor de 500 a alrededor de 5000, deseablemente de alrededor de 600 a alrededor de 4000, preferiblemente de alrededor de 700 a alrededor de 3000, incluso más preferiblemente de alrededor de 800 a alrededor de 2000, e idealmente de alrededor de 950 a alrededor de 1050. Controlando con cuidado los diversos parámetros del proceso, incluso puede ser posible producir un producto en el que el peso molecular medio es consistente y con cierto número deseado, por ejemplo 1000. 10 molecular average in the range of about 500 to about 5000, desirably from about 600 to about 4000, preferably from about 700 to about 3000, even more preferably from about 800 to about 2000, and ideally from around 950 to around 1050. By carefully controlling the various process parameters, it may even be possible to produce a product in which the average molecular weight is consistent and with a certain desired number, for example 1000.
15 La polidispersidad del PIB también puede ser importante. El término polidispersidad se refiere a la distribución de pesos moleculares en un producto polimérico dado, y generalmente se define como la relación del peso molecular de la molécula de peso molecular más elevado al peso molecular de la molécula de peso molecular más bajo. La polidispersidad se puede controlar manteniendo cuidadosamente las concentraciones constantes de monómeros y las condiciones isotermas en la mezcla de reacción. Hablando de forma general, es deseable que la polidispersidad sea tan baja como sea posible a fin de disminuir el contenido de poliisobutilenos de pesos moleculares relativamente bajos o altos indeseados en el producto, y de este modo mejorar la calidad de este último. Siguiendo los conceptos y principios de la presente invención, se ha encontrado que la polidispersidad del producto se puede controlar en no 15 Polydispersity of GDP can also be important. The term "polydispersity" refers to the distribution of molecular weights in a given polymer product, and is generally defined as the ratio of the molecular weight of the highest molecular weight molecule to the molecular weight of the lowest molecular weight molecule. Polydispersity can be controlled by carefully maintaining constant concentrations of monomers and isothermal conditions in the reaction mixture. Generally speaking, it is desirable that the polydispersity be as low as possible in order to decrease the content of polyisobutylenes of relatively low or unwanted molecular weights in the product, and thereby improve the quality of the latter. Following the concepts and principles of the present invention, it has been found that the polydispersity of the product can be controlled in
5 más de alrededor de 2,0. Preferiblemente, mediante el uso de la invención, se puede lograr una polidispersidad de no más de alrededor de 1,65. Incluso más deseablemente, la polidispersidad se puede controlar para que esté dentro del intervalo de alrededor de 1,3 a alrededor de 1,5. 5 more than about 2.0. Preferably, by using the invention, a polydispersity of no more than about 1.65 can be achieved. Even more desirably, the polydispersity can be controlled to be within the range of about 1.3 to about 1.5.
El producto de poliisobutileno obtenido mediante el uso de la presente invención debería tener generalmente un contenido de insaturación terminal (vinilidénica) de al menos alrededor de 70%. Es decir, al menos alrededor de 70% 10 de los dobles enlaces que quedan en el producto polimerizado deberían estar preferiblemente en una posición terminal. De forma ideal, el contenido de vinilideno debería ser no menor que alrededor de 80%, o incluso mayor. Sin embargo, el contenido de vinilideno está relacionado indirectamente con las velocidades de conversión. Es decir, cuanto mayor es la velocidad de conversión, menor el contenido de vinilideno. Además, el contenido de vinilideno está directamente relacionado de la misma manera con el peso molecular. En consecuencia, en cada proceso se The polyisobutylene product obtained by using the present invention should generally have a terminal (vinylidene) unsaturation content of at least about 70%. That is, at least about 70% of the double bonds remaining in the polymerized product should preferably be in a terminal position. Ideally, the vinylidene content should be not less than about 80%, or even higher. However, the vinylidene content is indirectly related to the conversion rates. That is, the higher the conversion rate, the lower the vinylidene content. In addition, the vinylidene content is directly related in the same way to molecular weight. Consequently, in each process
15 requiere un balance entre el peso molecular, la velocidad de conversión y el contenido de vinilideno. 15 requires a balance between molecular weight, conversion rate and vinylidene content.
EJEMPLO 1 EXAMPLE 1
Usando los principios y conceptos de la invención, se usó un reactor, tal como el reactor ilustrado en la Figura 1, para producir un poliisobutileno muy reactivo, de bajo peso molecular. La carga de alimentación fue esencialmente la misma que la mostrada más arriba en la Tabla 1, y el refrigerante que se hizo circular en el lado de la carcasa del Using the principles and concepts of the invention, a reactor, such as the reactor illustrated in Figure 1, was used to produce a very reactive, low molecular weight polyisobutylene. The feed charge was essentially the same as shown above in Table 1, and the refrigerant circulated on the side of the housing of the
20 reactor fue una mezcla de 35% en peso de metanol y 65% en peso de agua. La temperatura de entrada del refrigerante fue 32ºF. Se usó un catalizador de complejo 1:1 de BF3/metanol. Todos los datos y dimensiones del reactor pertinentes se exponen a continuación en la Tabla 4. The reactor was a mixture of 35% by weight of methanol and 65% by weight of water. The coolant inlet temperature was 32ºF. A 1: 1 complex catalyst of BF3 / methanol was used. All relevant reactor data and dimensions are set forth below in Table 4.
Caudal de la carga de alimentación 1,7 gpm Caudal de recirculación 50 gpm Densidad de la carga de alimentación 5 lb/gal Conversión 63% en peso Concentración de isobutileno en la carga de alimentación 92% en peso H de la reacción 398 Btu/lb de la mezcla de reacción 4,5 cP = 0,0030 lb/ft segundos Cp de la mezcla de reacción 0,46 Btu/lb °F. Densidad efectiva de la reacción 44,9 lb/ft3 Conductividad térmica 0,075 Btu/h ft °F. Volumen total del sistema de recirculación del reactor 390,2 in3 Tiempo de residencia 59,6 segundos Velocidad lineal dentro de los tubos 9,3 ft/s Número de Reynolds 3180 Área superficial de los tubos 23,6 ft2 Calor generado 1961 Btu/min. Tlm 37,3 ºF. Flujo de calor 83,2 Btu/min. ft2 U 133,7 Btu/min. ft2 ºF. Cp del refrigerante 0,86 Btu/lb ºF. Feed load flow rate 1.7 gpm Recirculation flow rate 50 gpm Feed load density 5 lb / gal Conversion 63% by weight Isobutylene concentration in the feed load 92% by weight H of the reaction 398 Btu / lb of the reaction mixture 4.5 cP = 0.0030 lb / ft seconds Cp of the reaction mixture 0.46 Btu / lb ° F. Effective reaction density 44.9 lb / ft3 Thermal conductivity 0.075 Btu / h ft ° F. Total volume of reactor recirculation system 390.2 in3 Residence time 59.6 seconds Linear velocity inside the tubes 9.3 ft / s Reynolds number 3180 Surface area of the tubes 23.6 ft2 Heat generated 1961 Btu / min . Tlm 37.3 ºF. Heat flow 83.2 Btu / min. ft2 U 133.7 Btu / min. ft2 ºF. Coolant Cp 0.86 Btu / lb ºF.
Densidad del refrigerante 7,70 lb/gal Refrigerant density 7.70 lb / gal
Caudal del refrigerante 39,3 gpm Coolant flow 39.3 gpm
T del refrigerante 8,0ºF. T of refrigerant 8.0ºF.
Calor eliminado 2074 Btu/min. Heat removed 2074 Btu / min.
La composición del producto así obtenido es como se expone a continuación en la Tabla 5. The composition of the product thus obtained is as set forth below in Table 5.
Ingrediente % en peso Ingredient% by weight
componentes de C3 0,00 C3 components 0.00
I-butano 6,41 I-butane 6.41
n-butano 1,68 n-butane 1.68
1-buteno 1,30 1-butene 1.30
I-buteno 33,00 I-butene 33.00
trans-2-buteno 0,83 trans-2-butene 0.83
cis-2-buteno 0,38 cis-2-butene 0.38
1,3-butadieno 0,21 1,3-butadiene 0.21
poliisobutileno 56,19 polyisobutylene 56.19
Nuevamente se ha de señalar que uno de los objetivos principales según la invención es proporcionar un caudal a Again it should be noted that one of the main objectives according to the invention is to provide a flow rate to
5 través del reactor y otros parámetros de manera que la mezcla de reacción esté en un estado generalmente constante de flujo turbulento durante la reacción. El flujo turbulento da como resultado un aumento de dos veces el proceso global. En primer lugar, el flujo turbulento da como resultado el entremezclamiento íntimo de los contenidos del reactor para potenciar la cinética de la reacción. En segundo lugar, el flujo turbulento da como resultado una potenciación del coeficiente de transferencia de calor en el lado de los tubos, para mejorar de ese modo la 5 through the reactor and other parameters so that the reaction mixture is in a generally constant state of turbulent flow during the reaction. The turbulent flow results in a two-fold increase in the overall process. First, turbulent flow results in intimate intermingling of reactor contents to enhance reaction kinetics. Secondly, turbulent flow results in an enhancement of the heat transfer coefficient on the side of the tubes, to thereby improve the
10 eliminación del calor de la reacción. Estos resultados se pueden lograr llevando a cabo la reacción en el lado de los tubos de un reactor de intercambiador de calor de carcasa y tubos, y haciendo circular un refrigerante en el lado de la carcasa. 10 heat removal from the reaction. These results can be achieved by carrying out the reaction on the tube side of a shell and tube heat exchanger reactor, and by circulating a refrigerant on the side of the shell.
La descripción anterior se refiere a la metodología que permite que se lleve a cabo la reacción de polimerización de PIB a mayores temperaturas y menores tiempos de residencia que los procesos actuales. Según esta realización de The above description refers to the methodology that allows the polymerization reaction of GDP to be carried out at higher temperatures and shorter residence times than current processes. According to this embodiment of
15 la presente invención, se puede usar un sistema catalítico de BF3 estable (BF3/metanol). Además, ventajosamente se emplea una configuración de reactor de bucle turbulento mejorada que incluye un intercambiador de calor para efectuar la eliminación de calor simultánea. El flujo turbulento también permite el mezclamiento íntimo del sistema de reacción de dos fases. In the present invention, a stable BF3 catalytic system (BF3 / methanol) can be used. In addition, an improved turbulent loop reactor configuration is advantageously employed that includes a heat exchanger to effect simultaneous heat removal. The turbulent flow also allows intimate mixing of the two-phase reaction system.
Además de PIB muy reactivo, el proceso de la invención proporciona un proceso mejorado para preparar oligómeros In addition to very reactive GDP, the process of the invention provides an improved process for preparing oligomers.
20 y polímeros de peso molecular más elevado a partir de precursores olefínicos. En general, el proceso de la invención se puede usar para producir PIB convencional, oligómeros de bajo peso molecular de olefinas ramificadas, preferiblemente isobutileno, oligómeros y polímeros de mayor peso molecular de alfa-olefinas de C3-C15 lineales, y oligómeros y polímeros de mayor peso molecular de olefinas no alfa reactivas de C4-C15. Según este aspecto de la invención, y particularmente cuando el producto deseado es un oligómero de peso molecular relativamente bajo 20 and higher molecular weight polymers from olefinic precursors. In general, the process of the invention can be used to produce conventional GDP, low molecular weight oligomers of branched olefins, preferably isobutylene, higher molecular weight oligomers and polymers of linear C3-C15 alpha-olefins, and oligomers and polymers of higher molecular weight of non-alpha reactive olefins of C4-C15. According to this aspect of the invention, and particularly when the desired product is a relatively low molecular weight oligomer.
25 (<350, y quizás incluso <250), el complejo catalítico es deseablemente estable, incluso a las temperaturas de reacción relativamente más elevadas necesarias para la producción de productos olefínicos oligoméricos. 25 (<350, and perhaps even <250), the catalytic complex is desirably stable, even at the relatively higher reaction temperatures necessary for the production of oligomeric olefinic products.
Más abajo se exponen ejemplos de procesos para la producción de oligómeros de peso molecular relativamente bajo de componentes monoméricos olefínicos. En estos ejemplos, se utiliza ventajosamente un reactor de bucle como se ilustra en la FIG. 2. Como se ilustra en la FIG. 2, el reactor 100 puede consistir en un único tubo 102 30 rodeado por una carcasa 104 del intercambiador de calor. En todos los otros aspectos esenciales, el sistema de recirculación puede ser preferiblemente el mismo que el descrito en relación con el reactor 10 de la FIG. 1, excepto Examples of processes for the production of relatively low molecular weight oligomers of olefinic monomer components are set forth below. In these examples, a loop reactor is advantageously used as illustrated in FIG. 2. As illustrated in FIG. 2, the reactor 100 may consist of a single tube 102 30 surrounded by a housing 104 of the heat exchanger. In all other essential aspects, the recirculation system may preferably be the same as described in relation to reactor 10 of FIG. 1, except
que se proporciona una línea 106 de recirculación para devolver la mezcla residual recirculante desde la parte superior del tubo 102 del reactor a la línea 20 de succión de la bomba. La línea 55 de salida está conectada directamente a la línea 106 de recirculación como se muestra. that a recirculation line 106 is provided to return the residual recirculating mixture from the top of the reactor tube 102 to the pump suction line 20. The output line 55 is directly connected to the recirculation line 106 as shown.
EJEMPLO 2 EXAMPLE 2
5 Se introduce una corriente que contiene 2,19% en peso de isobutano, 61,5% en peso de n-butano, 0,64% en peso de 1-buteno, 28,18% en peso de trans-2-buteno y 7,49% en peso de cis-2-buteno (35,66% en peso de 2-buteno) en un sistema de reactor de bucle de la FIG. 2 vía la línea 15 de alimentación a un caudal de 156 ml/min. (93,6 g/min.). Se alimenta al reactor un complejo catalítico que contiene complejo de BF3/metanol (un mol de BF3 a un mol de metanol) a un caudal de 8 ml/min. (10,4 g/min.). La temperatura de la reacción se mantiene constante a 90ºF. Todos 5 A stream containing 2.19% by weight of isobutane, 61.5% by weight of n-butane, 0.64% by weight of 1-butene, 28.18% by weight of trans-2-butene is introduced and 7.49% by weight of cis-2-butene (35.66% by weight of 2-butene) in a loop reactor system of FIG. 2 via feed line 15 at a flow rate of 156 ml / min. (93.6 g / min.). A catalyst complex containing BF3 / methanol complex (one mole of BF3 to one mole of methanol) is fed to the reactor at a flow rate of 8 ml / min. (10.4 g / min.). The reaction temperature is kept constant at 90 ° F. Everybody
10 los datos y dimensiones pertinentes del reactor se exponen más abajo en la Tabla 6. El efluente del reactor sale por la parte superior del bucle de reacción vía la línea 55, y se alimenta a un decantador (no mostrado) en el que preferiblemente el catalizador se separa de la capa orgánica. Entonces, una porción del catalizador se puede devolver nuevamente al reactor, reduciendo la cantidad de catalizador reciente requerido. El producto que sale de la parte superior del decantador se mezcla con NH4OH para paralizar cualquier catalizador que quede en la fase 10 the relevant data and dimensions of the reactor are set forth below in Table 6. The effluent from the reactor exits the top of the reaction loop via line 55, and is fed to a decanter (not shown) in which preferably the catalyst is separated from the organic layer. Then, a portion of the catalyst can be returned back to the reactor, reducing the amount of recent catalyst required. The product that leaves the upper part of the decanter is mixed with NH4OH to paralyze any catalyst that remains in the phase
15 orgánica, y se envía a un segundo decantador. Los productos se lavan dos veces más con agua, y se decantan para eliminar las últimas trazas de catalizador. La composición de producto oligomérico se da en la Tabla 7. 15 organic, and sent to a second decanter. The products are washed twice more with water, and decanted to remove the last traces of catalyst. The oligomeric product composition is given in Table 7.
Caudal de HC 0,0412 gpm Caudal alrededor de la bomba 1,5 gpm Densidad de HC 5 lb/gal % de Conversión 51 % en peso % de 2-buteno en carga de alimentación 36,55 % en peso Hrxn 318 Btu/lb HC flow rate 0.0412 gpm Flow around the pump 1.5 gpm HC density 5 lb / gal% Conversion 51% by weight% 2-butene in feed load 36.55% by weight xHrxn 318 Btu / lb
0,6 cP = 0,0004 lb/ft-s Cp 0,46 Btu/lb-ºF OD del reactor 0,375 In Grosor de las paredes del reactor 0,035 In ID del Reactor 0,305 In Longitud del reactor 10,5 Ft Volumen del reactor 9,2 In3 nº de tubos 1 nº de pasadas 1 Tiempo de residencia 58,02 segundos Velocidad lineal 6,59 ft/s Área superficial 1,03 ft2 Calor generado 12,2 Btu/min. 0.6 cP = 0.0004 lb / ft-s Cp 0.46 Btu / lb-ºF OD of the reactor 0.375 In Thickness of the reactor walls 0.035 In ID of the Reactor 0.305 In Length of the reactor 10.5 Ft Volume of the reactor 9.2 In3 No. of tubes 1 No. of passes 1 Residence time 58.02 seconds Linear speed 6.59 ft / s Surface area 1.03 ft2 Heat generated 12.2 Btu / min.
Tlm 3,0 °F Tlm 3.0 ° F
Flujo de calor 11,8 Btu/min.-ft2 U 237,0 Btu/hr-ft2-ºF Re 15531 Heat flow 11.8 Btu / min.-ft2 U 237.0 Btu / hr-ft2-ºF Re 15531
C8 7,9% en peso C12 29,8% en peso C16 35,9% en peso C20 16,1% en peso C20+ 10,3% en peso C8 7.9% by weight C12 29.8% by weight C16 35.9% by weight C20 16.1% by weight C20 + 10.3% by weight
EJEMPLO 3 EXAMPLE 3
Se alimentó en el reactor de bucle de la FIG. 2 una corriente que contiene 94,0% en peso de 1-deceno y 6,0% en peso de isómeros de C10, a un caudal de 10 ml/min. (7,4 g/min.). Se alimentó al reactor un complejo catalítico que contiene complejo de BF3/metanol (un mol de BF3 a un mol de metanol), a un caudal de 1 ml/min. (1,3 g/min.). La reacción se mantuvo a una temperatura constante de 70ºF. Todos los datos y dimensiones pertinentes del reactor dan en la Tabla 8. Tanto el montaje del reactor como las etapas de eliminación del catalizador aguas abajo son idénticos al Ejemplo 2. La corriente de producto contenía alrededor de 59,8% en peso de oligómeros de C20, y alrededor de 40,2% en peso de oligómeros de C30. It was fed into the loop reactor of FIG. 2 a stream containing 94.0% by weight of 1-decene and 6.0% by weight of C10 isomers, at a flow rate of 10 ml / min. (7.4 g / min.). A catalyst complex containing BF3 / methanol complex (one mole of BF3 to one mole of methanol) was fed into the reactor at a flow rate of 1 ml / min. (1.3 g / min.). The reaction was maintained at a constant temperature of 70 ° F. All relevant reactor data and dimensions are given in Table 8. Both the reactor assembly and the downstream catalyst removal steps are identical to Example 2. The product stream contained about 59.8% by weight of oligomers of C20, and about 40.2% by weight of C30 oligomers.
Caudal de HC 0,00264 gpm Caudal alrededor de la bomba 1,5 gpm Densidad de HC 6,2 lb/gal % de Conversión 90 % en peso % de 1-deceno en carga de alimentación 94 % en peso Hrxn 318 Btu/lb HC flow rate 0.00264 gpm Flow around the pump 1.5 gpm HC density 6.2 lb / gal% Conversion 90% by weight% 1-decene in feed load 94% by weight xHrxn 318 Btu / lb
1,2 cP = 0.0008 lb/ft s Cp 0,50 Btu/lb°F OD del reactor 0,375 in Grosor de las paredes del reactor 0,035 in ID del reactor 0,305 in Longitud del reactor 10,5 ft Volumen del reactor 9,2 In3 nº de tubos 1 nº de pasadas 1 Tiempo de residencia 905,13 segundos Velocidad lineal 6,59 Ft/s Área superficial 1,03 ft2 Calor generado 4,4 Btu/min. Tlm 1,2 ºF 1.2 cP = 0.0008 lb / ft s Cp 0.50 Btu / lb ° F OD of the reactor 0.375 in Thickness of the reactor walls 0.035 in ID of the reactor 0.305 in Length of the reactor 10.5 ft Volume of the reactor 9, 2 In3 No. of tubes 1 No. of passes 1 Residence time 905.13 seconds Linear speed 6.59 Ft / s Surface area 1.03 ft2 Heat generated 4.4 Btu / min. Tlm 1.2 ºF
Flujo de calor 4,3 Btu/min-ft2 U 213,2 Btu/hr-ft2-ºF Heat flow 4.3 Btu / min-ft2 U 213.2 Btu / hr-ft2-ºF
Re 9604,4 Re 9604.4
Como se puede observar a partir de los ejemplos anteriores, la invención proporciona un proceso para preparar un producto poliolefínico que tiene propiedades preseleccionadas. Según la invención, el proceso emplea ventajosamente un complejo estable de BF3 y un agente complejante para el mismo. La mezcla de reacción residual 5 en la zona de reacción se recircula a una velocidad de recirculación suficiente para provocar el entremezclamiento íntimo de la mezcla de reacción. La velocidad es también tal que se elimina de la mezcla de reacción el calor de reacción a una velocidad calculada para proporcionar una temperatura sustancialmente constante de la reacción en la mezcla de reacción a la vez que la misma se recircula en la zona de reacción. La introducción de la carga de alimentación y la extracción de la corriente de producto se controlan de manera que el tiempo de residencia de los As can be seen from the previous examples, the invention provides a process for preparing a polyolefin product having preselected properties. According to the invention, the process advantageously employs a stable complex of BF3 and a complexing agent therefor. The residual reaction mixture 5 in the reaction zone is recycled at a sufficient recirculation rate to cause intimate intermingling of the reaction mixture. The rate is also such that the heat of reaction is removed from the reaction mixture at a rate calculated to provide a substantially constant temperature of the reaction in the reaction mixture while it is recirculated in the reaction zone. The introduction of the feeding load and the extraction of the product stream are controlled so that the residence time of the
10 componentes olefínicos que sufren polimerización en la zona de reacción es apropiada para la producción del producto poliolefínico deseado. 10 olefinic components that undergo polymerization in the reaction zone are suitable for the production of the desired polyolefinic product.
Aunque el texto y ejemplos anteriores se han centrado en procesos en los que se incluye un único monómero en la carga de alimentación, será manifiesto para los habituales en la técnica de polimerización de olefinas que, según los principios y conceptos de la presente invención, la carga de alimentación puede incluir deseablemente, de vez en Although the text and examples above have focused on processes in which a single monomer is included in the feed load, it will be apparent to those common in the olefin polymerization technique that, according to the principles and concepts of the present invention, the Feeding load may desirably include, from time to time
15 cuando, dos o más monómeros para producir productos copoliméricos útiles. 15 when, two or more monomers to produce useful copolymer products.
Claims (83)
- 1.one.
- Un proceso de polimerización en fase líquida para preparar poliisobutileno muy reactivo, de bajo peso molecular, comprendiendo dicho proceso: proporcionar una carga de alimentación que comprende isobutileno; proporcionar una composición catalítica que comprende un complejo de BF3 y un alcohol primario de C1 a C8; introducir dicha carga de alimentación y dicha composición catalítica en una mezcla de reacción residual en una zona de reacción; entremezclar íntimamente dicha mezcla de reacción residual, dicha carga de alimentación y dicha composición catalítica para presentar una mezcla de reacción íntimamente entremezclada en dicha zona de reacción; mantener la mezcla de reacción íntimamente entremezclada en su condición de entremezclamiento íntimo, y mantenerla a una temperatura de al menos alrededor de 0ºC mientras que la misma está en dicha zona de reacción, para provocar de ese modo que el isobutileno en ella sufra polimerización para formar dicho poliisobutileno; extraer una corriente de producto que comprende poliisobutileno muy reactivo de bajo peso molecular procedente de dicha zona de reacción; y controlar la introducción de dicha carga de alimentación en dicha zona de reacción y la extracción de dicha corriente de producto de la zona de reacción de manera que el tiempo de residencia del isobutileno que sufre polimerización en la zona de reacción es menor que 4 minutos. A liquid phase polymerization process for preparing very reactive, low molecular weight polyisobutylene, said process comprising: providing a feed load comprising isobutylene; providing a catalytic composition comprising a complex of BF3 and a primary alcohol of C1 to C8; introducing said feed charge and said catalytic composition into a residual reaction mixture in a reaction zone; intimately intermingling said residual reaction mixture, said feed charge and said catalytic composition to present an intimately mixed reaction mixture in said reaction zone; keep the reaction mixture intimately mixed in its intimate intermingling condition, and keep it at a temperature of at least about 0 ° C while it is in said reaction zone, thereby causing the isobutylene in it to undergo polymerization to form said polyisobutylene; extracting a product stream comprising very reactive low molecular weight polyisobutylene from said reaction zone; and controlling the introduction of said feed charge into said reaction zone and the extraction of said product stream from the reaction zone so that the residence time of the isobutylene undergoing polymerization in the reaction zone is less than 4 minutes.
- 2. 2.
- Un proceso de polimerización en fase líquida como se expone en la reivindicación 1, en el que dicho poliisobutileno tiene un peso molecular medio en el intervalo de alrededor de 500 a alrededor de 5000 y un contenido de vinilideno de al menos 70%, dicha composición catalítica comprende un complejo de BF3 y un alcohol primario de C1 a C8, en el que la relación de dicho BF3 a dicho alcohol en dicho complejo está en el intervalo de alrededor de 0,5:1 a alrededor de 1:1, y la cantidad de complejo catalítico introducido en dicha zona de reacción se controla de manera que se introduzcan alrededor de 0,1 a alrededor de 10 milimoles de BF3 por cada mol de isobutileno introducido en dicha carga de alimentación. A liquid phase polymerization process as set forth in claim 1, wherein said polyisobutylene has an average molecular weight in the range of about 500 to about 5000 and a vinylidene content of at least 70%, said catalytic composition it comprises a complex of BF3 and a primary alcohol of C1 to C8, in which the ratio of said BF3 to said alcohol in said complex is in the range of about 0.5: 1 to about 1: 1, and the amount The catalytic complex introduced into said reaction zone is controlled so that about 0.1 to about 10 millimoles of BF3 are introduced for each mole of isobutylene introduced into said feed charge.
- 3. 3.
- Un proceso de polimerización en fase líquida como se expone en la reivindicación 1, en el que dicho poliisobutileno tiene un peso molecular medio en el intervalo de alrededor de 950 a alrededor de 1050, una polidispersidad en el intervalo de alrededor de 1,3 a 1,5, y un contenido de vinilideno de al menos alrededor de 80%, dicha carga de alimentación comprende al menos alrededor de 40% en peso de isobutileno, dicha composición catalítica comprende un complejo de BF3 y metanol en el que la relación de dicho BF3 a dicho metanol está en el intervalo de alrededor de 0,5:1 a alrededor de 1:1, la cantidad de complejo catalítico introducido en dicha zona de reacción se controla de manera que se introducen alrededor de 0,5 a alrededor de 2 milimoles de BF3 por cada mol de isobutileno introducido en dicha carga de alimentación, y la introducción de dicha carga de alimentación en dicha zona de reacción y la extracción de dicha corriente de producto de la zona de reacción se controlan de manera que el tiempo de residencia del isobutileno que sufre polimerización en la zona de reacción está en el intervalo inclusivo de alrededor de 45 a alrededor de 90 segundos. A liquid phase polymerization process as set forth in claim 1, wherein said polyisobutylene has an average molecular weight in the range of about 950 to about 1050, a polydispersity in the range of about 1.3 to 1 , 5, and a vinylidene content of at least about 80%, said feed charge comprises at least about 40% by weight of isobutylene, said catalytic composition comprises a complex of BF3 and methanol in which the ratio of said BF3 to said methanol is in the range of about 0.5: 1 to about 1: 1, the amount of catalytic complex introduced into said reaction zone is controlled so that about 0.5 to about 2 millimoles are introduced of BF3 for each mole of isobutylene introduced into said feed charge, and the introduction of said feed charge into said reaction zone and the extraction of said product stream from the reaction zone is controlled olan so that the residence time of the isobutylene that undergoes polymerization in the reaction zone is in the inclusive range of about 45 to about 90 seconds.
- 4. Four.
- Un proceso como se expone en la reivindicación 1, 2 ó 3, en el que dicho entremezclamiento íntimo de dicha mezcla de reacción residual, dicha carga de alimentación y dicha composición catalítica se logra recirculando los mismos en dicha zona de reacción. A process as set forth in claim 1, 2 or 3, wherein said intimate intermingling of said residual reaction mixture, said feed charge and said catalytic composition is achieved by recirculating them in said reaction zone.
- 5. 5.
- Un proceso como se expone en la reivindicación 1, 2, 3 ó 4, en el que dicha zona de reacción comprende un reactor de bucle en el que la mezcla de reacción se recircula de forma continua a un primer caudal volumétrico, y dicha carga de alimentación y dicha composición catalítica se introducen de forma continua a un segundo caudal volumétrico combinado. A process as set forth in claim 1, 2, 3 or 4, wherein said reaction zone comprises a loop reactor in which the reaction mixture is continuously recirculated at a first volumetric flow rate, and said charge of feed and said catalytic composition are introduced continuously at a second combined volumetric flow rate.
- 6. 6.
- Un proceso como se expone en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que comprende además añadir un material desactivador capaz de desactivar el catalizador a la corriente de producto extraída. A process as set forth in any one of claims 1 to 5, further comprising adding a deactivating material capable of deactivating the catalyst to the extracted product stream.
- 7. 7.
- Un proceso como se expone en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que la velocidad de recirculación en dicha zona de reacción es tal que se mantiene en ella un número de Reynolds de al menos alrededor de 2000. A process as set forth in any one of claims 1 to 6, wherein the speed of recirculation in said reaction zone is such that a Reynolds number of at least about 2000 is maintained therein.
- 8.8.
- Un proceso como se expone en la reivindicación 1 ó 2, en el que dicho alcohol comprende metanol. A process as set forth in claim 1 or 2, wherein said alcohol comprises methanol.
- 9.9.
- Un proceso como se expone en la reivindicación 1, en el que dicho agente complejante comprende un glicol. A process as set forth in claim 1, wherein said complexing agent comprises a glycol.
- 10.10.
- Un proceso como se expone en la reivindicación 9, en el que dicho agente complejante comprende etilenglicol. A process as set forth in claim 9, wherein said complexing agent comprises ethylene glycol.
- 11.eleven.
- Un proceso como se expone en la reivindicación 1, en el que la relación molar de BF3 a agente complejante en dicho complejo oscila desde aproximadamente 0,5:1 hasta aproximadamente 1:1. A process as set forth in claim 1, wherein the molar ratio of BF3 to complexing agent in said complex ranges from about 0.5: 1 to about 1: 1.
- 12. 12.
- Un proceso como se expone en la reivindicación 1, en el que dicha carga de alimentación y dicha composición catalítica se premezclan e introducen en la zona de reacción juntas como una única corriente. A process as set forth in claim 1, wherein said feed charge and said catalyst composition are premixed and introduced into the reaction zone together as a single stream.
- 13. 13.
- Un proceso como se expone en la reivindicación 1, en el que dicha carga de alimentación y dicha composición catalítica se introducen separadamente en la zona de reacción como dos corrientes. A process as set forth in claim 1, wherein said feed charge and said catalyst composition are introduced separately into the reaction zone as two streams.
- 14. 14.
- Un proceso como se expone en la reivindicación 1, en el que dicha carga de alimentación comprende al menos 30% en peso de dicho isobutileno. A process as set forth in claim 1, wherein said feed load comprises at least 30% by weight of said isobutylene.
- 15. fifteen.
- Un proceso como se expone en la reivindicación 1, en el que dicho producto poliolefínico tiene un peso molecular que oscila desde alrededor de 250 hasta alrededor de 5000. A process as set forth in claim 1, wherein said polyolefin product has a molecular weight ranging from about 250 to about 5000.
- 16. 16.
- Un proceso como se expone en la reivindicación 1, en el que dicho poliisobutileno tiene un contenido de vinilideno de al menos 50%. A process as set forth in claim 1, wherein said polyisobutylene has a vinylidene content of at least 50%.
- 17. 17.
- Un proceso como se expone en la reivindicación 1, en el que dicha carga de alimentación líquida comprende una corriente raff-1. A process as set forth in claim 1, wherein said liquid feed charge comprises a raff-1 stream.
- 18. 18.
- Un proceso como se expone en la reivindicación 1, en el que dicha carga de alimentación comprende un concentrado de isobutileno. A process as set forth in claim 1, wherein said feed load comprises an isobutylene concentrate.
- 19.19.
- Un proceso como se expone en la reivindicación 1, en el que dicha carga de alimentación comprende un efluente deshidro. A process as set forth in claim 1, wherein said feed charge comprises a dehydrated effluent.
- 20. twenty.
- Un proceso como se expone en la reivindicación 1, en el que dicho tiempo de residencia no es mayor que 3 minutos. A process as set forth in claim 1, wherein said residence time is not more than 3 minutes.
- 21. twenty-one.
- Un proceso como se expone en la reivindicación 20, en el que dicho tiempo de residencia no es mayor que 2 minutos. A process as set forth in claim 20, wherein said residence time is not more than 2 minutes.
- 22. 22
- Un proceso como se expone en la reivindicación 21, en el que dicho tiempo de residencia no es mayor que 1 minuto. A process as set forth in claim 21, wherein said residence time is not longer than 1 minute.
- 23. 2. 3.
- Un proceso como se expone en la reivindicación 1, en el que la relación molar de BF3 a agente complejante en dicho complejo es aproximadamente 1:1. A process as set forth in claim 1, wherein the molar ratio of BF3 to complexing agent in said complex is approximately 1: 1.
- 24.24.
- Un proceso como se expone en la reivindicación 1, en el que la relación molar de BF3 a agente complejante en dicho complejo es aproximadamente 0,75:1. A process as set forth in claim 1, wherein the molar ratio of BF3 to complexing agent in said complex is approximately 0.75: 1.
- 25. 25.
- Un proceso como se expone en la reivindicación 1, en el que la polidispersidad de dicho poliisobutileno no es mayor que alrededor de 2,0. A process as set forth in claim 1, wherein the polydispersity of said polyisobutylene is not greater than about 2.0.
- 26. 26.
- Un proceso como se expone en la reivindicación 25, en el que la polidispersidad de dicho poliisobutileno no es mayor que alrededor de 1,65. A process as set forth in claim 25, wherein the polydispersity of said polyisobutylene is not greater than about 1.65.
- 27. 27.
- Un proceso como se expone en la reivindicación 7, en el que se mantiene un flujo turbulento en dicha zona de reacción. A process as set forth in claim 7, wherein a turbulent flow is maintained in said reaction zone.
- 28. 28.
- Un proceso como se expone en la reivindicación 5, en el que dicha zona de reacción comprende un lado de tubos y un intercambiador de calor de carcasa y tubos. A process as set forth in claim 5, wherein said reaction zone comprises a tube side and a shell and tube heat exchanger.
- 29.29.
- Un proceso como se expone en la reivindicación 1 ó 28, en el que se mantiene en dicha zona de reacción una U de al menos alrededor de 50 Btu/min. ft2 ºF. (5,12 W/M2 ºC). A process as set forth in claim 1 or 28, wherein a U of at least about 50 Btu / min is maintained in said reaction zone. ft2 ºF. (5.12 W / M2 ° C).
- 30. 30
- Un proceso como se expone en la reivindicación 1 ó 28, en el que dicho calor de reacción se elimina simultáneamente con su generación mediante la circulación de un refrigerante en el lado de la carcasa del intercambiador. A process as set forth in claim 1 or 28, wherein said heat of reaction is eliminated simultaneously with its generation by the circulation of a refrigerant on the side of the exchanger housing.
- 31. 31.
- Un proceso como se expone en la reivindicación 1, en el que la polidispersidad está en el intervalo de alrededor de 1,3 a alrededor de 1,5. A process as set forth in claim 1, wherein the polydispersity is in the range of about 1.3 to about 1.5.
- 32. 32
- Un proceso como se expone en la reivindicación 1, en el que se introduce un modificador catalítico en dicha mezcla de reacción residual en dicha zona de reacción separadamente de dicha composición catalítica. A process as set forth in claim 1, wherein a catalytic modifier is introduced into said residual reaction mixture in said reaction zone separately from said catalytic composition.
- 33. 33.
- Un proceso como se expone en la reivindicación 32, en el que dicho modificador catalítico comprende esencialmente la misma composición que dicho agente complejante. A process as set forth in claim 32, wherein said catalytic modifier comprises essentially the same composition as said complexing agent.
- 34. 3. 4.
- Un proceso como se expone en la reivindicación 33, en el que dicho agente complejante catalítico y dicho modificador catalítico comprenden cada uno metanol. A process as set forth in claim 33, wherein said catalytic complexing agent and said catalytic modifier each comprise methanol.
- 35. 35
- Un sistema de reacción para la polimerización olefínica, que comprende: A reaction system for olefinic polymerization, comprising:
- 36. 36.
- Un sistema de reactor según la reivindicación 35, en el que dicha línea (30) de composición catalítica está en una localización diferente de la línea (16) del modificador catalítico. A reactor system according to claim 35, wherein said line (30) of catalytic composition is in a different location from line (16) of the catalytic modifier.
- 37. 37.
- Un sistema de reactor según la reivindicación 35 ó 36, en el que dicha línea (30) de composición catalítica está conectada a una tubería que es parte del sistema de circulación del reactor. A reactor system according to claim 35 or 36, wherein said catalytic composition line (30) is connected to a pipe that is part of the reactor circulation system.
- 38.38.
- Un método para llevar a cabo una reacción de polimerización olefínica, que comprende: A method for carrying out an olefin polymerization reaction, comprising:
- 39. 39.
- Un método como se expone en la reivindicación 38, en el que dicha olefina comprende isobutileno, y dicha poliolefina comprende poliisobutileno. A method as set forth in claim 38, wherein said olefin comprises isobutylene, and said polyolefin comprises polyisobutylene.
- 40.40
- Un método como se expone en la reivindicación 38 ó 39, en el que dicho catalizador comprende BF3. A method as set forth in claim 38 or 39, wherein said catalyst comprises BF3.
- 41. 41.
- Un método como se expone en la reivindicación 38 ó 39, en el que dicha zona de reacción comprende un reactor de bucle en el que la mezcla de reacción se recircula continuamente a un primer caudal volumétrico, y dicha carga de alimentación y dicha composición catalítica se introducen continuamente a un segundo caudal volumétrico combinado. A method as set forth in claim 38 or 39, wherein said reaction zone comprises a loop reactor in which the reaction mixture is continuously recirculated at a first volumetric flow rate, and said feed charge and said catalytic composition are continuously introduce a second combined volumetric flow rate.
- 42. 42
- Un método como se expone en la reivindicación 38 ó 39, en el que dicho agente complejante comprende metanol. A method as set forth in claim 38 or 39, wherein said complexing agent comprises methanol.
- 43.43
- Un método como se expone en la reivindicación 42, en el que dicho modificador catalítico comprende metanol. A method as set forth in claim 42, wherein said catalytic modifier comprises methanol.
- 44.44.
- Un método como se expone en la reivindicación 38 ó 39, en el que dicha composición catalítica de la mezcla de reacción entremezclada íntimamente se mantiene a una temperatura de al menos alrededor de 0ºC mientras que la misma está en dicha zona de reacción. A method as set forth in claim 38 or 39, wherein said catalytic composition of the intimately mixed reaction mixture is maintained at a temperature of at least about 0 ° C while it is in said reaction zone.
- 45. Four. Five.
- Un método como se expone en la reivindicación 38, 39 ó 44, que incluye controlar la introducción de dicha carga de alimentación en dicha zona de reacción y la retirada de dicha corriente de producto de la zona de reacción, de manera que el tiempo de residencia de las olefinas que sufren polimerización en la zona de reacción no es mayor A method as set forth in claim 38, 39 or 44, which includes controlling the introduction of said feed charge into said reaction zone and the removal of said product stream from the reaction zone, such that the residence time of the olefins that undergo polymerization in the reaction zone is not greater
- 46.46.
- Un método como se expone en la reivindicación 45, en el que la introducción de dicha carga de alimentación en dicha zona de reacción y la extracción de dicha corriente de producto de la zona de reacción se controlan de manera que el tiempo de residencia de la olefina que sufre polimerización en la zona de reacción no es mayor que alrededor de 3 minutos. A method as set forth in claim 45, wherein the introduction of said feed charge into said reaction zone and the extraction of said product stream from the reaction zone are controlled such that the residence time of the olefin that undergoes polymerization in the reaction zone is not greater than about 3 minutes.
- 47. 47
- Un proceso de polimerización en fase líquida para preparar un producto poliolefínico que tiene propiedades preseleccionadas, comprendiendo dicho proceso proporcionar una carga de alimentación líquida que comprende al menos un componente olefínico; proporcionar una composición catalítica que comprende un complejo de BF3 y un agente complejante para el mismo, comprendiendo dicho agente complejante un glicol o un alcohol alifático que tiene un grupo hidroxilo primario y ningún hidrógeno en el átomo de carbono beta, siendo dicho complejo estable a las temperaturas necesarias para producir dicho producto poliolefínico; introducir dicha carga de alimentación y dicha composición catalítica en una mezcla de reacción residual en una zona de reacción de un reactor de bucle; entremezclar íntimamente la mezcla de reacción residual, la carga de alimentación y la composición catalítica recirculando los mismos en dicha zona para presentar de este modo una mezcla de reacción recirculante, entremezclada íntimamente, de la mezcla de reacción residual, la carga de alimentación y la composición catalítica; A liquid phase polymerization process for preparing a polyolefin product having preselected properties, said process comprising providing a liquid feed charge comprising at least one olefinic component; providing a catalytic composition comprising a complex of BF3 and a complexing agent thereof, said complexing agent comprising a glycol or an aliphatic alcohol having a primary hydroxyl group and no hydrogen in the beta carbon atom, said complex being stable at temperatures necessary to produce said polyolefin product; introducing said feed charge and said catalyst composition into a residual reaction mixture in a reaction zone of a loop reactor; intimately mixing the residual reaction mixture, the feedstock and the catalytic composition by recirculating them in said area to thereby present a recirculating reaction mixture, intimately intermingled, of the residual reaction mixture, the feedstock and the composition catalytic;
- 48. 48.
- Un proceso como se expone en la reivindicación 47, que comprende además añadir un material desactivador capaz de desactivar el catalizador en la corriente de producto extraída. A process as set forth in claim 47, further comprising adding a deactivating material capable of deactivating the catalyst in the extracted product stream.
- 49.49.
- Un proceso como se expone en la reivindicación 47 ó 48, en el que la velocidad de recirculación en dicha zona de reacción es tal que se mantenga en ella un número de Reynolds de al menos alrededor de 2000. A process as set forth in claim 47 or 48, wherein the speed of recirculation in said reaction zone is such that a Reynolds number of at least about 2000 is maintained therein.
- 50. fifty.
- Un proceso como se expone en la reivindicación 47, en el que dicho tiempo de residencia no es mayor que alrededor de 4 minutos. A process as set forth in claim 47, wherein said residence time is not longer than about 4 minutes.
- 51.51.
- Un proceso como se expone en la reivindicación 47, en el que dicho agente complejante comprende un alcohol. A process as set forth in claim 47, wherein said complexing agent comprises an alcohol.
- 52.52
- Un proceso como se expone en la reivindicación 51, en el que dicho agente complejante comprende un alcohol de C1-C8. A process as set forth in claim 51, wherein said complexing agent comprises a C1-C8 alcohol.
- 53.53.
- Un proceso como se expone en la reivindicación 52, en el que dicho alcohol comprende metanol. A process as set forth in claim 52, wherein said alcohol comprises methanol.
- 54.54
- Un proceso como se expone en la reivindicación 47, en el que dicho agente complejante comprende un glicol. A process as set forth in claim 47, wherein said complexing agent comprises a glycol.
- 55.55.
- Un proceso como se expone en la reivindicación 54, en el que dicho agente complejante comprende etilenglicol. A process as set forth in claim 54, wherein said complexing agent comprises ethylene glycol.
- 56. 56.
- Un proceso como se expone en la reivindicación 47, en el que la relación molar de BF3 a agente complejante en dicho complejo oscila desde aproximadamente 0,5:1 hasta aproximadamente 1:1. A process as set forth in claim 47, wherein the molar ratio of BF3 to complexing agent in said complex ranges from about 0.5: 1 to about 1: 1.
- 57.57.
- Un proceso como se expone en la reivindicación 47, en el que dicha carga de alimentación y dicha composición catalítica se premezclan e introducen juntas en la zona de reacción como una única corriente. A process as set forth in claim 47, wherein said feed charge and said catalyst composition are premixed and introduced together in the reaction zone as a single stream.
- 58.58.
- Un proceso como se expone en la reivindicación 47, en el que dicha carga de alimentación y dicha composición catalítica se introducen separadamente en la zona de reacción como dos corrientes. A process as set forth in claim 47, wherein said feed charge and said catalytic composition are introduced separately into the reaction zone as two streams.
- 59. 59.
- Un proceso como se expone en la reivindicación 47, en el que dicha carga de alimentación comprende al menos 30% en peso de dicho componente olefínico. A process as set forth in claim 47, wherein said feed load comprises at least 30% by weight of said olefinic component.
- 60. 60
- Un proceso como se expone en la reivindicación 47, en el que dicho producto poliolefínico tiene un peso molecular que oscila desde alrededor de 250 hasta alrededor de 5000. A process as set forth in claim 47, wherein said polyolefin product has a molecular weight ranging from about 250 to about 5000.
- 61. 61.
- Un proceso como se expone en la reivindicación 47, en el que el componente olefínico comprende isobutileno, y el producto poliolefínico comprende poliisobutileno. A process as set forth in claim 47, wherein the olefin component comprises isobutylene, and the polyolefin product comprises polyisobutylene.
- 62. 62
- Un proceso como se expone en la reivindicación 61, en el que dicho poliisobutileno tiene un contenido de vinilideno de al menos 50%. A process as set forth in claim 61, wherein said polyisobutylene has a vinylidene content of at least 50%.
- 63. 63.
- Un proceso como se expone en la reivindicación 47, en el que el componente olefínico comprende una alfaolefina lineal de C3 a C15. A process as set forth in claim 47, wherein the olefinic component comprises a linear alpha olefin from C3 to C15.
- 64.64.
- Un proceso como se expone en la reivindicación 47, en el que el componente olefínico comprende una olefina no alfa de C4 a C15. A process as set forth in claim 47, wherein the olefinic component comprises a non-alpha olefin from C4 to C15.
- 65. 65
- Un proceso como se expone en la reivindicación 61, en el que dicha carga de alimentación líquida comprende una corriente raff-1. A process as set forth in claim 61, wherein said liquid feed charge comprises a raff-1 stream.
- 66. 66.
- Un proceso como se expone en la reivindicación 61, en el que dicha carga de alimentación comprende un concentrado de isobutileno. A process as set forth in claim 61, wherein said feed load comprises an isobutylene concentrate.
- 67. 67.
- Un proceso como se expone en la reivindicación 61, en el que dicha carga de alimentación comprende un efluente deshidro. A process as set forth in claim 61, wherein said feed charge comprises a dehydrated effluent.
- 68. 68.
- Un proceso como se expone en la reivindicación 50, en el que dicho tiempo de residencia no es mayor que 3 minutos. A process as set forth in claim 50, wherein said residence time is not longer than 3 minutes.
- 69. 69.
- Un proceso como se expone en la reivindicación 68, en el que dicho tiempo de residencia no es mayor que 2 minutos. A process as set forth in claim 68, wherein said residence time is not more than 2 minutes.
- 70. 70.
- Un proceso como se expone en la reivindicación 69, en el que dicho tiempo de residencia no es mayor que 1 minuto. A process as set forth in claim 69, wherein said residence time is not longer than 1 minute.
- 71. 71.
- Un proceso como se expone en la reivindicación 47, en el que la relación molar de BF3 a agente complejante en dicho complejo es aproximadamente 1:1. A process as set forth in claim 47, wherein the molar ratio of BF3 to complexing agent in said complex is approximately 1: 1.
- 72.72.
- Un proceso como se expone en la reivindicación 47, en el que la relación molar de BF3 a agente complejante en dicho complejo es aproximadamente 0,75:1. A process as set forth in claim 47, wherein the molar ratio of BF3 to complexing agent in said complex is approximately 0.75: 1.
- 73.73
- Un proceso como se expone en la reivindicación 47, en el que la mezcla de reacción se recircula continuamente a un primer caudal volumétrico, y dicha carga de alimentación y dicha composición catalítica se introducen continuamente a un segundo caudal volumétrico combinado. A process as set forth in claim 47, wherein the reaction mixture is continuously recirculated at a first volumetric flow rate, and said feed charge and said catalytic composition are continuously introduced at a second combined volumetric flow rate.
- 74. 74.
- Un proceso como se expone en la reivindicación 61, en el que la polidispersidad de dicho poliisobutileno no es mayor que alrededor de 2,0. A process as set forth in claim 61, wherein the polydispersity of said polyisobutylene is not greater than about 2.0.
- 75. 75.
- Un proceso como se expone en la reivindicación 74, en el que la polidispersidad de dicho poliisobutileno no es mayor que alrededor de 1,65. A process as set forth in claim 74, wherein the polydispersity of said polyisobutylene is not greater than about 1.65.
- 76. 76
- Un proceso como se expone en la reivindicación 49, en el que se mantiene un flujo turbulento en dicha zona de reacción. A process as set forth in claim 49, wherein a turbulent flow is maintained in said reaction zone.
- 77. 77.
- Un proceso como se expone en la reivindicación 47, en el que dicha zona de reacción comprende un lado de tubos de un intercambiador de calor de carcasa y tubos. A process as set forth in claim 47, wherein said reaction zone comprises a tube side of a shell and tube heat exchanger.
- 78. 78.
- Un proceso como se expone en la reivindicación 47 ó 77, en el que se mantiene en dicha zona de reacción una U de al menos alrededor de 50 Btu/min. ft2 ºF. (5,12 W/M2 ºC). A process as set forth in claim 47 or 77, wherein a U of at least about 50 Btu / min is maintained in said reaction zone. ft2 ºF. (5.12 W / M2 ° C).
- 79. 79.
- Un proceso como se expone en la reivindicación 47 ó 77, en el que dicho calor de reacción se elimina simultáneamente con su generación mediante la circulación de un refrigerante en el lado de la carcasa del intercambiador. A process as set forth in claim 47 or 77, wherein said heat of reaction is eliminated simultaneously with its generation by the circulation of a refrigerant on the side of the exchanger housing.
- 80.80.
- Un proceso como se expone en la reivindicación 61, en el que la polidispersidad está en el intervalo de alrededor de 1,3 a alrededor de 1,5. A process as set forth in claim 61, wherein the polydispersity is in the range of about 1.3 to about 1.5.
- 81. 81.
- Un proceso como se expone en la reivindicación 47, en el que se introduce un modificador catalítico en dicha mezcla de reacción residual en dicha zona de reacción separadamente de dicha composición catalítica. A process as set forth in claim 47, wherein a catalytic modifier is introduced into said residual reaction mixture in said reaction zone separately from said catalytic composition.
- 82. 82.
- Un proceso como se expone en la reivindicación 81, en el que dicho modificador catalítico comprende esencialmente la misma composición que dicho agente complejante. A process as set forth in claim 81, wherein said catalytic modifier comprises essentially the same composition as said complexing agent.
- 83. 83.
- Un proceso como se expone en la reivindicación 82, en el que dicho agente complejante catalítico y dicho modificador catalítico comprenden cada uno metanol. A process as set forth in claim 82, wherein said catalytic complexing agent and said catalytic modifier each comprise methanol.
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