ES2652252T3

ES2652252T3 - Procedimiento de varias etapas para producir composiciones de polietileno

Info

Publication number: ES2652252T3
Application number: ES14816206.8T
Authority: ES
Inventors: Ravindra Tupe; Jani Aho; Markku Vahteri; Tuomas Noopila; Jarmo Kela
Original assignee: Borealis GmbH
Current assignee: Borealis GmbH
Priority date: 2013-12-13
Filing date: 2014-12-12
Publication date: 2018-02-01
Anticipated expiration: 2034-12-12
Also published as: BR112016013226A2; EP2883885A1; CN105793291A; EP3080168A1; SA516371299B1; US9951213B2; US20160272799A1; WO2015086813A1; EP3080168B1; CN105793291B; BR112016013226B1

Abstract

Procedimiento para producir copolímeros de etileno y, como mínimo, una alfa-olefina que tiene de 4 a 10 átomos de carbono en presencia de un catalizador de la polimerización, teniendo el copolímero una densidad de 906 a 920 kg/m3 y un índice de fluidez MFR5 medido a 190ºC bajo 5 kg de carga de 0,5 a 5,0 g/10 min en tres etapas de polimerización, que comprende las etapas de - la copolimerización de etileno y una primera alfa-olefina que tiene de 4 a 10 átomos de carbono en una primera etapa de polimerización en presencia del catalizador de la polimerización para producir partículas de un primer copolímero de etileno que tiene una densidad de 945 a 955 kg/m3 y un índice de fluidez MFR2 medido a 190ºC bajo 2,16 kg de carga de 150 a 1.000 g/10 min; - la copolimerización de etileno y la primera alfa-olefina en una segunda etapa de polimerización en presencia del primer copolímero de etileno para producir partículas de una primera mezcla de copolímeros que comprende el primer copolímero de etileno y un segundo copolímero de etileno, teniendo la primera mezcla de copolímeros una densidad de 945 a 955 kg/m3 y un índice de fluidez MFR2 de 150 a 1.000 g/10 min; - la copolimerización de etileno y una segunda alfa-olefina en una tercera etapa de polimerización en presencia de la primera mezcla de copolímeros para producir partículas de una segunda mezcla de copolímeros que comprende la primera mezcla de copolímeros y un tercer copolímero de etileno, teniendo la segunda mezcla de copolímeros una densidad de 906 a 920 kg/m3 y un índice de fluidez MFR5 de 0,5 a 5,0 g/10 min; - la recuperación de la segunda mezcla de copolímeros.

Description

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Tal como se ha explicado anteriormente para la primera mezcla de copolímeros, el MFR21 del tercer copolímero de etileno no se puede medir debido a que el tercer copolímero no puede aislarse a partir de la segunda mezcla de copolímeros. Sin embargo, el MFR21 del tercer copolímero de etileno se puede calcular mediante la utilización de la denominada ecuación de Hagström (Hagström, The Polymer Processing Society, Europe/Africa Region Meeting, Gothenburg, Suecia, 19-21 de agosto de 1997).

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Según lo propuesto por Hagström, a = 10,4 y b = 0,5 para MFR21. Adicionalmente, a menos que se disponga de otra información experimental, la relación MFR21/MFR2 para un componente de polímero puede tomarse como 30. Adicionalmente, w es la fracción en peso del componente de polímero que tiene un MFR más alto. Por tanto, se puede tomar la primera mezcla de copolímeros así como el componente 1 y el tercer copolímero como el componente 2. El MFR21 del tercer copolímero (Ml2) se puede resolver a partir de la ecuación 1 cuando se conocen el MFR21 de la primera mezcla de copolímeros de (Mln) y la segunda mezcla de copolímeros (Mlb).

La densidad del tercer copolímero no se puede medir directamente. Sin embargo, mediante la utilización de la regla de mezcla estándar de la ecuación 2 anterior, se puede calcular a partir de las densidades de la segunda mezcla de copolímeros y la primera mezcla de copolímeros. A continuación, los subíndices b, 1 y 2 se refieren a la mezcla general b (= segunda mezcla de copolímeros), el componente 1 (= primera mezcla de copolímeros) y el componente 2 (= tercer copolímero), respectivamente.

La alimentación de hidrógeno se ajusta para lograr un índice de fluidez deseado (o peso molecular) de la segunda mezcla de copolímeros. Adecuadamente, la alimentación de hidrógeno se controla para mantener constante la relación entre el hidrógeno y el etileno en la mezcla de reacción. La relación real depende del catalizador, así como del tipo de la polimerización. Las propiedades del polímero deseadas se han obtenido en la polimerización en fase gaseosa en un reactor de lecho fluido mediante el mantenimiento de la relación dentro del intervalo de entre 1 y 20 mol/kmol, preferentemente de 1 a 10 mol/kmol.

El segundo comonómero de alfa-olefina se introduce típicamente para mantener una relación constante entre el comonómero y el etileno en la mezcla de reacción. El comonómero es una alfa-olefina que tiene de 4 a 10 átomos de carbono y puede ser el mismo que el primer comonómero de alfa-olefina o puede ser diferente del mismo. Preferentemente, el segundo comonómero de alfa olefina es, por lo tanto, 1-buteno, 1 hexeno o 1-octeno. En una realización preferente, el segundo comonómero de alfa-olefina es el mismo que el primer comonómero de alfaolefina y, después, más preferentemente, es 1-buteno. En otra realización preferente, el primer comonómero de alfaolefina es 1-buteno y el segundo comonómero de alfa-olefina es 1-hexeno o 1-octeno, más preferentemente 1 hexeno. En la última realización preferente, por lo general está presente una mezcla del primer comonómero de alfaolefina, tal como 1-buteno, y el segundo comonómero de alfa-olefina, tal como 1-hexeno o 1-octeno, en la tercera etapa de polimerización debido a que algún comonómero es llevado inevitablemente desde la segunda etapa de polimerización a la tercera etapa de polimerización. La relación entre el comonómero y el etileno que se necesita para producir un polímero con la densidad deseada depende, entre otros, del tipo de comonómero y del tipo de catalizador. Con 1-buteno como comonómero, las propiedades deseadas del polímero se han obtenido en la polimerización en fase gaseosa en un reactor de lecho fluido con una relación molar entre 1-buteno y etileno de 500 a 1.000 mol/kmol, preferentemente de 600 a 950 mol/kmol y, en particular, 650 a 950 mol/kmol.

La velocidad de producción de polímero deseada en la tercera etapa de polimerización puede lograrse mediante la selección adecuada de la concentración de etileno en la tercera etapa de polimerización, de la misma manera que se ha descrito anteriormente para la primera etapa de polimerización.

Preferentemente, la tercera etapa de polimerización se lleva a cabo como una polimerización en fase gaseosa de lecho fluido. En un reactor de fase gaseosa en lecho fluido, se polimeriza una olefina en presencia de un catalizador de la polimerización en una corriente de gas de movimiento ascendente. El reactor contiene, típicamente, un lecho fluido que comprende las partículas de polímero en crecimiento que contienen el catalizador activo situado por encima de una rejilla de fluidización.

El lecho del polímero se fluidiza con la ayuda del gas de fluidización que comprende el monómero de olefina, el comonómero o comonómeros finales, controladores del crecimiento de cadena finales o agentes de transferencia de cadena, tales como hidrógeno y un gas inerte final. El gas de fluidización se introduce en una cámara de entrada en el fondo del reactor. Para asegurarse de que el flujo de gas se distribuye uniformemente sobre el área de superficie transversal de la cámara de entrada el tubo de entrada puede estar equipado con un elemento de división de flujo, tal como se conoce en la técnica, por ejemplo los documentos US-A-4933149 y EP-A-684871. Uno o más de los componentes mencionados anteriormente puede añadirse de forma continua en el gas de fluidización para compensar las pérdidas causadas, entre otras cosas, por la reacción o la eliminación del producto.

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Tabla 2: Condiciones para los ejemplos comparativos 1 y 2:

Ej. comp.: 3 4

1er bucle

C2, %mol: 4,1 5,1

H2/C2, mol/kmol: 320 230

C4/C2, mol/kmol: 490 380

MFR21, g/10 min: 180 180

Densidad, kg/m3: 948 944

2er bucle

C2, %mol: 3,8 4,0

H2/C2, mol/kmol: 420 400

C4/C2, mol/kmol: 700 720

MFR21, g/10 min: 330 270

Densidad, kg/m3: 951 953

GPR

C2,%mol: 13 11

H2/C2, mol/kmol: 6 6

C4/C2, mol/kmol: 670 810

Final

División1): 2/20/22/56 1/21/22/56

MFR5, g/10 min: 1,6 3,6

MFR21, g/10 min: 34 77

Densidad, kg/m3: 923 921

1) Indicado como % de material prepolímero/% del material del 1er bucle/% /% del material del 2 º bucle/material en el GPR

Tabla 3: Datos medidos a partir de las películas de los ejemplos 2, F5 y F7 a F9:

Ejemplo: Desgarro MD N Desgarro TD N DDI g

F2: 61 176 187

F5: 79 178 357

F7: 93 182 399

F8: 93 185 311

F9: 86 177 261

10 Tabla 4: Datos medidos a partir de las películas de los ejemplos comparativos CF1 y CF2:

Ejemplo: Desgarro Desgarro DDI

MD: TD g

N
N

CF1: 43 210 202

CF2: 43 187 156

Tabla 5: La cantidad del polímero extraíble en heptano.

Ejemplo: Densidad kg/m3 MFR5 g/10 min % en peso límite Extraíbles en hexano, % en peso

1: 913,7 1,6 4,25 3,56

2: 915,3 4,7 5,26 4,9

5: 915,0 2,1 4,17 3,89

8: 915,5 1,9 3,96 3,66

9: 916,5 2,7 4,09 3,43

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Claims

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