JP2000507634A - オレフィンの溶液重合 - Google Patents

オレフィンの溶液重合

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Abstract

(57)【要約】 モノマーを触媒及び溶媒と反応させてオレフィンモノマーを重合する溶液重合系(システム)を発明した。一つの観点において、この系は、生成物ポリマー出口をもち循環反応器を形成するフローループ、触媒及び溶媒がそれを通って該フローループ中にフローる該フローループ上の触媒入口、反応物質流を形成するモノマー及び溶媒が触媒と共にそれを通って該フローループ中にフローる該フローループ上のモノマー入口、反応物質流及び全ての形成されたポリマーを受容するための及び該フローループからの反応熱又は重合熱を除去するための該フローループ上の第1熱交換器、及び該フローループ中の反応物質流及び形成ポリマーを第1熱交換器から生成物ポリマー出口までポンピングするためのポンプ装置を含む。1つの観点において、この系は、反応物質流及び形成ポリマーを受領するための及び該フローループから反応熱又は重合熱を除去するための該フローループ上の少なくとも1つの追加の熱交換器、形成されたポリマー及び残留する反応物質を生成物ポリマー出口までポンピングするためのポンプ装置を含み、形成されたポリマー及び残留反応物質の1部は該生成物ポリマー出口からフロー出てそして残留物質は該フローループを通って再循環する。1つの観点において、本発明の系及び方法はポリエチレンを作るために使用される。

Description

【発明の詳細な説明】 オレフィンの溶液重合 本発明は発熱性の、制御された流動溶液重合系及び方法に関する。特に本発明 は非断熱で実質上十分に混合した溶液重合で、非制限的な例としてポリプロピレ ン、スチレンブロックコポリマー、エチレン−プロピレン−ジエンモノマー(E PDM)エラストマー、エチレン−プロピレン(EP)エラストマー、エチレン −スチレンコポリマー、エチレン/α−オレフィンインターポリマー及びポリエ チレンを含む、エチレン、プロピレン及びスチレンブロックコポリマーを製造す る重合系及び方法に関する。 オレフィン製造者は単一のプロセスプラットフォームから広範囲のあらゆる製 品タイプを供給する可能性を長い間探索してきた。メタロセン触媒錯体の開発及 び改良と伝統的なチーグラー配位触媒系の継続した改良により、単一の重合系を 用いて多様なオレフィンポリマータイプを製造する可能性が生じてきた。(気相 及びスラリー又は粒形法と比較した)溶液重合系からもたらされるポリマー生成 物の利点は既に認められており、十分に混合した単一相溶液重合法は種々のオレ フィン触媒の利点の十分な開発をもたらす候補となる方法と長い間考えられてき た。しかし、公知の溶液重合系(即ち断熱した攪拌タンク反応器法)は所定の触 媒/重合生成物開発を実現する前に解決しなければならない重大な欠点をもって いる。即ち断熱した攪拌反応器溶液重合を越える顕著な方法上の利点が要求され る。たとえば第1の要求として、所望の溶液重合系は、種々の種類のオレフィン ポリマーで起こる広範囲の反応の発熱(重合熱)を有効に利用すべきであるとい う点がある。たとえば、エチレン重合は比較的高い熱発生源であり、スチレン重 合は比較的低い熱発生源である。 また種々の触媒の利点、特にメタロセン触媒錯体に関する利点を利用して製造 したオレフィンポリマーの容積効率を高めるために、望ましい溶液重合系は高い ポリマー生成速度を維持しながら広範囲の反応熱を有効に利用する必要がある。 また建設や操作上のコスト的制約なしに、また過度に物理的サイズが大きくなる こともなしに高い生産性を達する必要がある。 特に望ましい溶液重合系は、ポリマー濃度とポリマー転化率を自由に及び/又 は独立に調節できないという断熱重合の典型的な制約に打ち勝つ必要がある。即 ち反応又は重合熱を重合反応に本質的でない手段で重合系から除くことができれ ば、反応器温度やポリマー濃度等の重合条件を選択的に制御してポリマー生成速 度、ポリマー構造及び触媒効率を選択的に最適化できる。 ヒモントのスフェリポール法はオレフィン重合分野で周知である。ループ重合 系はポリスチレンの製造で周知である。 1991年11月17〜22日にロスアンジェルスで開かれたAIChe年次 会議でメイヤーが示したペーパーには、種々のタイプの反応器について単位溶接 当たりの熱転移能が開示されている。このペーパーの図9でメイヤーは静止混合 機つきのパイプが空のパイプ又は攪拌タンク反応器に比し改良された熱除去をも たらすことを明らかにしている。この図はまた1989年11月発行のChem ical Plant & Processingに図11として記載されてい る。この図は曲がったチューブ又はコンジットパイプからなる静止ミキサー/熱 交換器が1m3以上のプロセス容積で実質上顕著な熱交換器となることを明らか にしている。 種々の種類の重合系及び/又は反応器が種々の生成物をつくるために知られて いるが、上記の目的に合致した重合系又は方法は存在しない。即ち通常の公知の ループ反応器の技術(たとえば公知の静止ミキサー/熱交換器反応器を含むKo chから市販されている標準エンジニアリングデザインのパッケージ等)は上記 の目的を達成しない。たとえば公知のループ反応器技術は、比較的低いプロセス サイドの容積熱除去を要するオレフィン重合には容易に用いうるが、実験してみ るとこの技術は比較的高い熱除去速度を必要とするオレフィン重合には適してい ないことが判る。 高い熱除去速度を要するオレフィン重合にとって、公知のループ反応器系は通 常、大きなプロセス容積/サイズ、高いリサイクル比及び/又は低い生産速度と いう制約を伴う。また少なくとも、高い熱除去/高い生産性の溶液重合に用いる 場合には、公知のループ反応器系は、反応系中に冷たいモノマーに富む領域を生 ずる結果をもたらす供給物/触媒混合の不十分さを伴う。これらの領域が発生す ると必然的に望ましくないポリマーフラクションをもつポリマーが生成する。こ のポリマーフラクションはたとえばバルクポリマーに比し高い分子量及び/又は 高い密度をもつ。また冷たいモノマーに富む反応器領域は液及び/又は固分離( 即ち不均衡分布)をもたらし、反応器の不安定化、フォーリング及びプラグ化、 さらにはゲル生成及び生成物組成の不均一化をもたらす。 本発明者等は非断熱で実質上十分に混合した溶液重合で、非制限的な例として ポリプロピレン、スチレンブロックコポリマー、エチレン−プロピレン−ジエン モノマー(EPDM)エラストマー、エチレン−プロピレン(EP)エラストマ ー、エチレン−スチレンコポリマー、エチレン/α−オレフィンインターポリマ ー及びポリエチレンを含む、エチレン、プロピレン及びスチレンブロックコポリ マーを製造する重合系及び方法を見出した。 この新規な溶液重合系及び方法は少なくとも1のオレフィンモノマーとしてエ チレンを含むオレフィンポリマーを製造するのに特に適している。 本発明の第1は、触媒及び溶媒をもつ少なくとも1の反応器の少なくとも1の 反応器流中でオレフィンモノマーを重合する溶液重合系であって、該系が: (A)少なくとも1の反応器を形成する少なくとも1のフローループ、ここで少 なくとも1の反応器は反応器容積をもち、且つ少なくとも1のフローループは: (1)少なくとも1の生成物出口、 (2)触媒がそこを通って少なくとも1のフローループに流れる少なくとも1 の触媒入口、 (3)モノマーがそこを通って少なくとも1のフローループに流れ且つ触媒及 び溶媒と共に反応流を形成する少なくとも1のモノマー入口、 (4)反応流及びそこで形成されたポリマーを受け入れ且つ少なくとも1のフ ローループから反応又は重合熱を除く少なくとも1の熱交換装置、及び (5)少なくとも1のフローループの周りの反応流及びポリマーをポンピング するための少なくとも1のポンプ装置、を持つ、 (B)少なくとも1の生成物出口を通って少なくとも1のフローループが出てい く反応流及びポリマーの1部、及び (C)ポリマー及び反応流から少なくとも85Btu/時・立方フィート・°F (1.6kw/m3・°K)の速度で反応又は重合熱を除く少なくとも1の熱交 換装置、 からなることを特徴とする溶液重合系である。 本発明の第2は、触媒及び溶媒をもつ2以上の反応器の反応器流中でオレフィ ンを重合する溶液重合系であって、該系が: (A)第1反応器を形成する第1フローループ、ここで第1反応器は第1反応器 容積をもち、且つ第1フローループは: (i)少なくとも1の第1生成物出口、 (ii)触媒がそこを通って第1フローループに流れる少なくとも1の第1触媒 入口、 (iii)モノマーがそこを通って第1フローループに流れ且つ触媒及び溶媒と 共に第1反応器流を形成する少なくとも1の第1モノマー入口、 (iv)第1反応流及びそこで形成された第1ポリマーを受け入れ且つ第1フロ ーループから反応又は重合熱を除く少なくとも1の第1熱交換装置、及び (v)第1フローループ中の第1反応流及び第1ポリマーを少なくとも1の第 1熱交換装置から少なくとも1の生成物出口にポンピングするための少な くとも1の第1ポンプ装置を、持つ、及び (B)第2反応器を形成する第2フローループ、ここで第2反応器は第2反応器 容積をもち、第2フローループは: (i)少なくとも1の第2生成物出口、 (ii)触媒がそこを通って第2フローループに流れる少なくとも1の第2触媒 入口、 (iii)モノマーがそこを通って第2フローループに流れ且つ触媒及び溶媒と 共に第2反応流を形成する少なくとも1の第2モノマー入口、 (iv)第2反応流及びそこで形成された第2ポリマーを受入れ且つ第2フロー ループから反応又は重合熱を除く少なくとも1の熱交換装置、及び (v)第2フローループ中の第2反応流及び第2ポリマーを少なくとも1の第 2熱交換装置から第2生成物出口にポンピングするための少なくとも1の 第2ポンプ装置、を持つ、及び (C)反応器流から少なくとも85Btu/時・立方フィート・°F(1.6k w/m3・°K)の速度で全反応又は重合熱を除く少なくとも1の第1熱交換装 置及び少なくとも1の第2熱交換装置、 (D)第1ポリマー及び第1反応器流の1部を第1フローループの少なくとも1 の第1生成物出口からそこに流す少なくとも1の生成物入口をもつ第2フロール ープ、及び (E)少なくとも1の第2生成物出口を通して第2フローループを出す第1ポリ マー、第2ポリマー、第1反応流及び第2反応流の1部からなることを特徴とす る溶液重合系である。 本発明の新規非断熱系及び方法によって得られる意外な1つの効果は、ある態 様において、オレフィンポリマー製造者が、より高い生成速度及び実質上均等の 触媒効率においてより高い長鎖分枝レベルをもつ実質上線状のエチレンポリマー 生成物をつくることができ、あるいはオレフィンポリマー製造者が公知の断熱溶 液重合法での能力に比し、より高い生成速度及び実質上高い触媒効率において同 じ実質上線状のエチレンポリマー生成物をつくることができるという事実である 。本発明の重要な点は、公知のループ反応器系に比し、高められた熱除去速度及 びモノマーと触媒と溶媒反応器流の高められた混合により、反応器の不安定性、 過剰な反応器フォーリング、望ましくないゲル形成及び/又は望ましくない生成 物組成の不均一性といった典型的な重合問題を実質上避けながら、高い生産性と 望ましい生成物要求特性を達成することができるということである。 本発明の新規溶液重合法の別の重要な点は、反応器流中のポリマー濃度をモノ マー転化率とは実質上独立に制御できるということである。本発明のある態様は 、溶媒中に十分に混合した制限された量の触媒をもつフローループ中に導入する 触媒/溶媒インゼクターを提供すること、及び微細に分散させたモノマー流をフ ローループに導入するモノマーインゼクターを提供することにあり、これらには たとえば複数のフロー出口ポートをもつように設計され且つフローループ内に位 置してフローループを軸的に横断して微細に分散した流れを提供するインゼクタ ーがある。本発明の非制限的なある態様は、少なくとも1のモノマーインゼクタ ーと関連した触媒/溶媒インゼクターの連続化及び/又は配向に関し、及び/又 は、 フローループは付与された少なくとも1の混合機又はミキサーと関連した触媒/ 溶媒インゼクターの連続化及び/又は配向に関する。 ある態様において、本発明の溶媒重合系は(US特許4,808,007)に 開示されているような触媒/溶媒インゼクターをもつ。これは長尺の中空チュー ブ部材、2つの円筒状オリフィスからなる混合領域をもつその端部に亘り圧縮さ れている中間部分をもち、上記オリフィスの軸は第1流(たとえばリサイクルの 反応器内容物)の流れのために上記チューブ部材の軸と平行であり、さらに第2 流(たとえば、触媒、共触媒、支持体及び/又は担体を含む触媒系など)を2つ の円筒状オリフィス間に放出するための液体入ロポートをもつ。この溶液系はま た、1の態様において、触媒/溶媒インゼクターの下流に配した静的又は機械的 ミキサーをもつ。モノマー及び溶媒(及び他の成分)がモノマーインゼクターを 通して注入される。ある態様では別の静的又は機械的ミキサーがモノマーインゼ クターと第1熱交換装置の間にある。さらに別の態様では、モノマー及び/又は 触媒が機械的ミキサーに注入される。 適宜の構造の熱交換装置を用いうる。たとえば、フローループ中に配した冷却 コイルやフローループ中に配したシエル−チューブ熱交換器ある。後者ではフロ ー流がチューブを通過するか又はジャケット又は2重パイプを介して冷却するよ うに全体のフローループが熱交換器として設計されている。一例において、一つ の形のシエル−チューブ熱交換器は反応混合物用の入口と出口及び熱交換媒体( たとえば水、水/グリコール、流体、SYLTHERMTM材料又はザ・ダウ・ び出口をもつハウジングを備えている。反応混合物はハウジング内の複数の熱交 換器を通って流れ、その間熱交換媒体がチューブの外表面をこえて流れて反応混 合物からの反応又は重合熱をはこぶ。または反応流はハウジングを通って流れ、 熱交換媒体がチューブを通って流れる。1の態様において、少なくとも1の熱交 換装置はチューブのチューブ形の壁によって定まる曲がった流路をもつ及び/又 は反応混合物が流れる内部ウエブを形成する固体の静的内部エレメントをもつ市 販品(たとえばkoch製の静的ミキサー/熱交換器)でよい。しかし、本発明 の目的を満足する(即ち反応器の不安定性、過度の反応器フォーリング、避ける べきゲル形成及び/又は望ましくない生成物組成の不均一性をさけながら高い生 産性と高い熱除去を達成)さらなる本発明の1態様は、少なくとも1の熱交換装 置が複数の非わん曲チューブ又は導管からなり、少なくとも1の反応器流又は混 合物がチューブを通って流れその間に熱交換媒体がチューブの外表面上を流れる 態様である。 「曲がった」なる語は熱交換器で通常用いる意味で用いられ、接続したチュー ブ又は導管の交差するウエブ(内部混合エレメントがあってもよい)からなり、 互に実質上補う角度(たとえば90°曲りのチューブ)で連続する混合エレメン トが配されていて生成物及び熱交換媒体用の曲がった流路を形成する。 「曲がっていない」なる用語はチューブ又は導管が内部混合エレメントをもつ か及び/又は外部表而が混合エレメントからなっているがチューブ又は導管が互 いに実質上補う角度には位置しない(たとえば直線チューブ)複数のチューブ又 は導管をもつ熱交換器に対して用いる。 前記したように、ある系では、フローループ反応器は曲がっていないチューブ 状導管をもつ少なくとも1の熱交換装置と第2の熱交換装置と少なくとも1の生 成物出口をもつ。ポンプがフローループ内又は熱交換器の1つの内、のたとえば 上部、にある。1の態様において、触媒と溶媒とモノマーをいっしょにインゼク ターを通して注入する。 前記したある態様においてモノマーインゼクターはモノマーを流動する触媒/ 溶媒流中に微細に分散させて反応混合物が実質上単一相の溶液とするか又はその なかに固体触媒が懸濁した液とするために用いられる。1の態様において、これ らのモノマー供給インゼクターは流動する反応器流中に位置する本体をもち、こ の本体はモノマー供給物(モノマー、コモノマー、末端停止剤及び溶媒)を反応 器流中に、上流、横流又は下流方向に出す複数の液体フローポートをもつ。反応 器の不安定性をもたらす実質上な衝撃をさける点で下流方向の流れが望ましい。 1の態様において、モノマー供給物インゼクターは上からみて円形断面をもち 、1の態様ではドーナツ形断面をもち、他の態様では各アームが多重のインゼク ター出口ポートをもつ多重アーム(たとえば4、10又は12本のアーム)をも つ中間体であり、また別の態様ではインゼクターの出口ポートは異なる軸位置に あ る。これらのインゼクターは適宜の方向で反応器流中に位置することができ、ま た多重インゼクターは反応器中異なる軸位置に位置することができる。1つの態 様においてインゼクターは互に補って(たとえば反応器を上からみて)位置して 、反応器流の実質上全断面に材料を注入させうる。機械的攪拌機を反応器の各入 口又はその近くに用いて成分が反応器に入ったら攪拌することができる。別の態 様においてループ外の攪拌タンク中で成分を混合したり反応させることもでき、 またフローループの内側で同様のことをすることもできる。 上記した2以上の反応器系を本発明で用いうる。これらは各々が連続して又は 平行して配置した少なくとも1の熱交換装置をもつか、又は3以上の反応器の場 合は連続/平行の組合せをもっていてもよい。多重反応器系は多重ループ反応器 からなるか又は少なくとも1の他の反応器がたとえば押出機、攪拌タンク又はプ ラグ流チューブのような公知の種類の他の反応器である多重反応器系の1部とし てループ反応器を用いる。これらの多重反応器系では各反応器系互に異なる触媒 系を用いてもよい。たとえば第1の反応系では拘束ジオメトリー触媒(US特許 5,064,802号に記載されているような)を用い、第2の反応器系には不 均一チーグラー触媒系(US特許4,314,912に記載されているような) を用いることができる。異なる触媒を用いることにより改良された性能、たとえ ば改良された靭性、ダート衝撃性、シール性、加工性、耐熱性(これらは199 5.8.18出願のUSSN08/544,497及び1994.10.21出 願のUSSN08/327,156にも記載)をもつポリマー生成物を生成しう る。 本発明の溶液重合系は適宜のパラフィン性、イソパラフィン系、ナフチン系、 又は芳香族炭化水素溶媒、たとえばトルエン、シクロヘキサン、ヘプタン、オク タン、ノナン、イソオクタン、エチルベンゼン、イソペンタン等、の溶液にした オレフィンモノマ(たとえばエチレン)を用いうる。特に好ましい炭化水素溶媒 はアイソパーE、C6−C10炭化水素(エクソン コーポレーション製)である 。 1の態様において本発明の溶液重合法はポリエチレンの製造に用いる。生成物 出口から流出する生成物のポリマーには目的とするポリエチレンとそれ以外の溶 媒、揮発生成物等があり、後者は脱気、平行攪拌ドライヤー、脱気押出機等の下 流の処理手段で除去される。ある態様において、反応混合物を単一相又は実質上 単一相の液体溶液を維持し及び/又はより低いリサイクル比(たとえば80以下 )でこの方法を行うために十分な圧力(即ち100〜600psig、好ましくは 450〜600psig、最も好ましくは475psig以上特に520psi g以上)を反応器系で維持する。反応器圧力は系のどこでも制御しうる。たとえ ばポンプ吸入圧力を維持するためにループ生成物出口ライン上に圧力制御弁を用 いうる。 「滞留時間」なる用語はガロン/分で示す全反応器容積処理速度でガロンで示 すプロセスサイド反応器容積を割った値であり、「循環時間」はガロン/分で示 すポンプ容積処理速度でガロンで示したプロセスサイド反応器容積の値である。 リサイクル比は分で示した循環時間で分で示した滞留時間を割った値である。「 容積熱除去速度」は全反応器系容積(立方フィート)で割った熱交換装置の熱交 換面積、A平方フィート、をかけたプロセス熱交換係数、U.Btu/時・平方 フィート・°F、である。Uと表面積の計算及び測定にプロセスの側部又は外部 パラメーターを用いるかどうかは当業者が確認しうるところである。ここでの計 算は反応器混合物がチューブやコイル等を通して流れるかどうかにかかわらず熱 交換チューブ、コイル等の外側表面積及び外側直径を基準にした。 本発明のある溶液重合系は通常85Btu/時・立方フィート・°F以上、好 ましくは150Btu/時・立方フィート・°F以上、より好ましくは350B tu/時・立方フィート・°F以上の容積熱除去をもち、ある態様では400B tu/時・立方フィート・°F以上、特に600Btu/時・立方フィート・° F以上、より特に1200Btu/時・立方フィート・°F以上、最も特には2 000Btu/時・立方フィート・°F以上の容積熱除去速度を示す。 また本発明のある溶液重合系は1m3以上、好ましくは3m3以上、より好まし くは10m3以上、最も好ましくは12m3以上の反応器サイズをもち、50m3 といった大きいものももちうる。 本発明は1の広い態様において少なくとも1のオレフィンモノマーをもつオレ フィンポリマーを製造する非断熱溶液重合系及び方法である。「非断熱性」なる 用語は、オレフィンポリマー用の反応又は重合熱に関し1Btu/時・立方フィ ート・°F以上の容積熱除去速度をもつことによって特徴づけられることを意味 する。 1の態様において、反応器中のポリマー濃度は、80以下、好ましくは25以 下、より好ましくは15以下、さらに好ましくは10以下、最も好ましくは5以 下のリサイクル比でこの方法を行って望ましいポリマー生成物を生成するような 濃度である。ある系及び方法ではリサイクル比は0以上であり、これはこの場合 の系又は方法は本質的にプラグ流の重合系又は方法であることを意味する。リサ イクル比が低いと反応器安定性が増加し、フローループ温度勾配及びモノマー濃 度勾配が狭くなってポリマー生成物の重合度分布と組成の均一性が悪影響されな いようになる。 本発明の新規溶液重合系及び方法はまた100℃以下、好ましくは50℃以下 、さらに好ましくは20℃以下のフローループ温度勾配(gradients) 又はスプレッドをもつことによって特徴づけられ、ある態様では意外にも5℃以 下の同温度をもつ。低いリサイクル比と同様、本発明の低いフローループ温度勾 配はポリマー生成物の分子量分布と組成の均一性が悪影響されないことを確実に する。 本発明のある系及び方法において、反応器流は実質上乱流状とは逆に実質上層 流で流れる。しかし、好ましくは、反応器流はせいぜい2200のレイノルズ数 をもつことによって特徴づけられ、ある態様では0.01〜2000の範囲のレ イノルズ数によって特徴づけられる。本発明のエチレンポリマー製造の一態様で は反応器流のレイノルズ数は0.05〜500の範囲である。これらの系及び方 法では、フローループ中の反応器流の流れ速度は通常0.01〜25フィート/ 秒であり、好ましくは10フィート/秒以下である。ある場合には0.01〜9 フィート/秒であり、さらには0.1〜7フィート/秒、よりさらには2〜7フ ィート/秒である。 高いポリマー濃度での本発明の反応器流が望ましいが、これは下流処理(たと えば脱気)が少ないことが、エネルギー濃度が少なく熱履歴が小さい点で望まし いからである。どのような重合系でも、高いポリマー濃度はポリマーの重合度、 供給物と反応器エチレンの溶解度、ループ反応器圧力制限及び溶液粘度によって 制限されるが、本発明は、系に追加の溶媒を加える等の従来の手段ではなく、熱 交換媒体を介して反応又は重合熱を効果的に除くことによって高い反応流ポリマ ー濃度でポリマーを生成することを促進する。 本発明の反応流はまた、ポリマー濃度が高く反応器流粘度が「急に増加する」 (この語steeply increasinglyはたとえば1989年11 月発行のChemical Plant & Processingに用いられ ている)と考えられるにもかかわらず、低い粘度をもつことによって特徴づけら れる。即ち、この反応流はモノマー入口から生成物出口に、反応流の粘度がモノ マー入口での1センチポイズから生成物出口では200000センチポイズ以下 、好ましくは50000センチポイズ以下、より好ましくは10000センチポ イズ以下、最も好ましくは5000センチポイズ以下に、ステップ変化を受ける 。このステップ変化中、本質的に断熱性である部分もありうるが、重合と全熱除 去が連続的且つ同時に行われる。 本発明によるオレフィンポリマー(及び特にエチレンポリマー)の製造におい ては、溶液重合系内でのモノマーに富む冷いスポット領域が最小化ないし除かれ 、熱が効率的に除かれて反応器ポリマー濃度と反応器温度の分離を可能にする。 またプロセスパラメター(たとえば温度、圧力、滞留時間、流れ速度及びポンプ 速度)が制御され、反応物の効果的な混合を達成して単一溶液相が(実質的に) 維持され、反応器流中の明瞭な蒸気相の存在が避けられ、少なくとも0.7ポン ド/時/反応器容積ガロンのポリマー生成速度が達成される。少なくとも5ポン ド/時/反応器容積ガロンが好ましく、特に少なくとも12、より特には少なく とも15ポンド/時/反応器容積ガロンのポリマー生成速度が好ましい。 多重供給物インゼクター、即ち異なる点で触媒、モノマー、コモノマー及び/ 又は末端停止剤を注入(たとえば複数の点の各々で触媒とモノマーを注入したり 、その逆にしたり、又は多重触媒及びモノマー注入点を交互にしたり、モノマー をコモノマー注入から分離したりする)ことが好ましい。これにより反応器流中 での温度差及びモノマー濃度差を減少することができる。 エチレンポリマーを製造する1の系において49ガロンの全プロセス側部(サ イド)容積の単一ループ反応器系(ここで記載するループ反応器)は、26重量 %(反応器流の全重量基準)のループ反応器系内のポリマー濃度と17分のルー プ反応器系内の滞留時間にループ反応器系内での反応器流内容物20ガロン/分 の平均ポンピング速度で、ポリマー生成物を時間当り220ポンドまで生成する 。このループ反応器系はポリマー生成4.5ポンド/時/反応器容積ガロンを達 成した。ループ反応器系のリサイクル比は7.3であった。1の態様において、 ループ反応器からはこばれたポリマー溶液を加熱するためにポスト反応器ヒータ ーを用いうる。かくして加熱した溶液から溶媒を除く。たとえばこの溶液フラッ シュ容器に送って溶媒を除く、次いでポリマー生成物を回収する。 本発明は1の態様において、少なくとも1の触媒及び溶媒と共に反応器の反応 流中でモノマーを連続又はバッチ溶液重合する系が提供される。ここで溶媒が反 応器に導入され、系は少なくとも1の生成物出口、触媒がそこを通ってフロール ープに流れるフローループ上の少なくとも1の触媒入口、モノマーがそこを通っ てフローループに流れるフローループ上の少なくとも1のモノマー入口及び、触 媒及び溶媒と共に反応流を形成し、反応流とそこでつくられたポリマーを受け入 れそしてフローループから反応又は重合熱を除くフローループ上の熱交換装置、 フローループ周辺の反応流とポリマーをポンピングするためのポンプ装置をもつ 。またある態様では熱交換装置から生成物出口に至る。この系において、熱交換 装置は、熱交換媒体が流れるハウジング及び反応器流とポリマーが流れる複数の 静的ミキサー熱交換チューブをもつ第1熱交換器であり、反応器流とポリマーは 第1熱交換器から更なる移動のためのフローループに流れる。反応器流とポリマ ーを受け入れるため及び反応器流から反応又は重合熱を除くためのフローループ 上の少なくとも1の追加の熱交換器、及び反応器流とポリマーを生成物出口とポ ンピングするためのポンプ装置をもち、ポリマー及び反応器流の1部を生成物出 口から流し、そして反応器流及びポリマーの1部をフローループを通してリサイ クルする。またある系では少なくとも1の触媒入口の下に位置する少なくとも1 のモノマー入口をもつ。これらの系では熱交換装置は第1熱交換器及び第1熱交 換器上にある少なくとも1つ追加の熱交換器及び1の触媒入口及び1のモノマー 入口をもち、第1熱交換器から少なくとも1の追加の熱交換器に反応器流とポリ マーをポンピングするポンプ装置をもつ。またある系では少なくとも1の触媒入 口 と少なくともモノマー入口の間フローループ中にそのなかを流れる材料を混合す るための少なくとも1の静止ミキサーを配している。またある系では反応器流を 混合するために少なくとも1のモノマー入口と熱交換装置の間のフローループ中 に静止ミキサーを配する。ある系では少なくとも1のモノマーインゼクターを通 ってモノマーと溶媒流がフローループに流れるように少なくとも1のモノマー入 口と流体連結してフローループ内に配した少なくとも1のモノマーインゼクター を有する。ある系では、少なくとも1のモノマーインゼクターが中空入口及び中 空入口と流体連結している複数の離れた中空アームをもつ中空体からなっており 、複数の中空アームの各々はモノマーがそこを通ってフローループに流れる複数 の間隔のある流体出口ポートをもっている。ある系では少なくとも1のモノマー 入口が少なくとも1の触媒入口の下にある。ある系では溶媒が少なくとも1の触 媒と共に少なくとも1の触媒入口を通ってフローループに流れる。ある系では溶 媒がモノマーと共に少なくとも1のモノマー入口を通ってフローループに流れる 。ある系では少なくとも1の触媒及び溶媒が少なくとも1の触媒インゼクターを 通ってフローループに流れるように少なくとも1の触媒入口と流体連結している 少なくとも1の触媒インゼクターがフローループ中にある。ある態様では少なく とも1の溶媒入口が溶媒入口、溶媒が溶媒入口と流体連結して流れる混合領域、 少なくとも1の触媒を混合領域に導入する触媒ポート、及び混合した少なくとも 1の触媒と溶媒をフローループに流す出口をもつ。ある系では反応器流とポリマ ーを液相溶液として実質上維持している。ある系では、フローループがフロール ープ容積をもちポリマーが少なくとも0.7、少なくとも5、少なくとも12、 少なくとも15ポンド/時/フローループ容積ガロンの速度で生成される。ある 系ではポリマーが80以下、25以下、15以下、10以下、5以下又は0以上 のリサイクル比で生成される。ある系ではポリマーがエチレンポリマーである。 ある系では少なくとも1の触媒がメタロセン触媒系及び/又は不均一系チーグラ ー配位触媒系である。ある系では末端停止剤が少なくとも1のモノマー入口から 導入される。ある系では滞留時間が120分以下、好ましくは90分以下、より 好ましくは50分以下、さらに好ましくは12分以下、さらに好ましくは6.5 分以下及び1分に相当する低さである。ある系では2以上のフローループ反応系 が 連続状、平行状又はそれらの組合せで用いられる。本発明の方法は上記した系を 用いる。 従って本発明の少なくとも1の好ましい態様の目的は、発熱性溶液重合用の新 規にして、有用で、ユニークで、効率的で非自明な系と方法を提供することにあ り、1の態様においてたとえばエチレン/スチレンコポリマー、エチレン/プロ ピレンインターポリマー、不均一分枝エチレン/α−オレフィンコポリマー(た とえば不均一分枝線状低密度ポリエチレン(LLDPE))、高密度ポリエチレ ン(HDPE)、均一分枝線状エチレン/α−オレフィンコポリマー及び均一分 枝した実質状線状のエチレン/α−オレフィンポリマー等のエチレンポリマーの 製造系及び方法を提供することである。 本発明のある態様はここに記載した個別の特徴には制限されないが、それらの 構造と機能において従来例と区別されるそれらの組合せも包含する。本発明の特 徴を、理解を容易にし且つ当該分野に寄与するため詳しく述べる。以下に述べる 本発明の追加の態様等は当然本発明に包含される。また以下の記載は本発明を制 限するものではない。 本発明の具体的態様の1例を図面を用いて説明する。 図1は本発明の溶液重合系の概略図である。 図2は本発明の溶液重合系の概略図である。 図3Aは本発明のインゼクターの底面図である。図3Bは図3Aのインゼクタ ーの末端を示す。 図4は本発明の溶液重合系の概略図である。 図5は本発明の溶液重合系の概略図である。 図6は本発明の溶液重合系の概略図である。 図7は本発明の溶液重合系と公知の重合系の系容積(m3)の関数として容積 熱除去速度(kw/m3*K)をプロットした線図である。 図8は本発明の溶液重合系と一般的な断熱溶液重合系のI10/I2プロセス範 囲能力を比較するための生成物密度(g/cm3)の関数としてポンド/時で生 成速度を外挿プロットした線図である。 図1において、本発明の溶液重合系は触媒入口14、モノマー入口16及び生 成物ポリマー出口18をもつフローループ12を有する。触媒と溶媒は触媒入口 14を通って系に入る。1の好ましい態様において触媒と溶媒が混合され、たと えばUS特許4,616,937;4,753,535及び4,808,007 に示されるような2元密度ミキサー20で連続的に注入される。触媒と溶媒は混 合してそのなかに固体触媒が懸濁している混合物を形成するか又は触媒と溶媒の 溶液を形成する。次いでこの混合物又は溶液はループ13に流下しモノマー入口 16でモノマー導入点に達する。別の態様において触媒をモノマー注入点の下で 連続的に注入する。生成した混合物又は溶液は反応器流として系10を通って流 れそこでポリマーが生成すると共に反応又は重合熱が生ずる。 ある態様において、触媒と溶媒の反応器流中でのさらなる混合がミキサー22 中で行われる。ミキサーの例としては市販の静止ミキサー、たとえばコーマック ス・システムズ・インク.及びハスキー・インジェクション・モールディング・ システムズ・インク.からの市販品、ケミニア・インク.のKMX,KM及びH EVキネチックスミキサー、コック−スルザー,インク.のSMV,SMVL, SMX,SMXL,SMXL−13,SMXL−R,SMR及びSMFミキサー 及びロス・エンジニアリング,インク.のLPP,LLPD及びLSGミキサー がある。 モノマーとコモノマーと溶媒と必要に応じ末端停止剤(たとえば水素)をモノ マー入口16でフローループ12に入れる。モノマー、触媒、溶媒、その他の成 分の混合を促進するため、モノマーと溶媒を、ある態様では静止ミキサー22か ら流して連続的にフロー反応器流中に注入する。モノマーだけを分けて注入して もよい。末端停止剤は単独でも、モノマー、コモノマー及び/又は触媒と共にで も注入しうる。これらの目的のため公知の適宜のインゼクターを用いうる。1の 態様において、図3A及び3Bに示すインゼクターが用いられる。インゼクター 70は各々が複数の間隔のある流体出口ポート76をもつ4本の中空アーム71 、72、73、74をもつ中空体を有する。インゼクター70はフローループ1 2中に適宜の角度で配しうる。1例としてモノマーが上流、側流、下流又は他の 所望の方向に流れるように出口ポートを配しうる。モノマーがインゼクターから 望む方向に出るように流体出口ポート自身を形成することもできる。好ましくは 大 きな合計流れ領域がモノマーを受け入れるように、好ましくは反応器流の合計断 面積の少なくとも30%を受け入れるようにモノマーが注入される。触媒及び/ 又はモノマーは所望の追加点でフローループ12中に注入されうる。 触媒、溶媒、モノマー及び存在すれば他の成分を伴う液体反応器流はフロール ープ12を下流に流れて第1熱交換器30に至る。ある態様では、機械的ミキサ ー、機械的ミキサーと静止ミキサー又は静止ミキサー24がモノマー入口16と 第1熱交換器30の間に用いられる。熱交換媒体が第1熱交換器30のハウジン グ31中に入口32から入り出口34を通って出る。ハウジング31内には適宜 の熱交換チューブを用いうる。1の態様では、曲がっていないチューブ状静止ミ キサーが熱交換チューブ36(1つは図1に示す)として用いられる。複数(た とえば2以上、これは系の大きさによって異なり、通常40以上であり、工業的 生産規模での1態様では1000〜6000又は特に4000〜5000)のチ ューブが用いられる。反応器流と反応剤の反応で生じたポリマーは入口37を通 ってハウジング31内を流れ出口38から出る。次いで(自重又はポンピング作 用により)触媒入口14からハウジング出口38に至る。重合反応はループ12 全体を通して起こり反応剤物質が生成物出口18に流れるにつれポリマーが生成 する。生成物出口で幾分のポリマーと反応器流の1部が除かれ反応器流の残部は 生成物出口18を通過してループにもどる。 ポンプ40は反応剤物質とポリマーを第1熱交換器からポンピングして任意の 第2熱交換器50第1熱交換器と同様のもの)にはこぶ。第2熱交換器はハウジ ング51、入口57、出口58、熱交換媒体入口52及び熱交換媒体出口54を もつ。1以上の追加の熱交換器をフローループ12内にもちうる。圧力を制御す るための圧力制御弁をフローループ出口18上に用いうる。ポンプ40自身はそ こを通れる反応器流の成分の混合をさらに促進させるためにも用いうる。 触媒及び/又はモノマー用の機械的攪拌機を追加して又は静止ミキサーの1部 又は全体にかえて用いることもできる。 図2において、本発明の溶液重合系100は触媒入口197、2つのモノマー 入口170と172及び生成物ポリマー出口173をもつフローループ101( これはフローループ反応器を構成する)を有する。生成ポリマーと反応器流の 1部がフローループの生成物出口173からライン195を通って第2フロール ープ102に入る。第2フローループ102(これはフローループ反応器を構成 する)は触媒入口177、2つのモノマー入口191と192、入口196及び 生成物ポリマー出口179をもつ。 触媒と溶媒は触媒入口197を通って第1フローループ101に連続的に入る 。1の好ましい態様において、触媒と溶媒が混合され、連続的に2元粘度インゼ クター197を通って第1フローループ101に入る。触媒と溶媒は混合して固 体触媒を懸濁した混合物を形成するか又は両者の溶液を形成する。反応器流はル ープ101を下流に流れ静止ミキサー110に至りそこで反応器流と溶媒と触媒 が混合される。さらにライン187を下流に連続して流れシエル198と内部熱 交換チューブ(図示せず)をもつシエル−チューブ熱交換器104に至る。この 流れの反応又は重合熱はライン171からシエル198に入りライン107から 出る水冷却媒体によって部分的に除かれる。冷却された流れはライン174を通 って熱交換器104を出て、下流に流れてモノマー入口172において連続的に モノマーを導入している点で供給物インゼクター106に至る。ある態様では反 応器流中での触媒と溶媒のさらなる混合がミキサー105、たとえば市販の静止 ミキサー、内で行われる。 ポンプ115はフローループ101の周りの反応剤物質及びポリマーをポンピ ングする。ポンプ115からの反応器流は熱交換器103に流れそこでさらなる 反応又は重合熱がライン199からシエルに入りライン190から出る水冷却媒 によって除かれる。重合反応はフローループ101全体で起こり反応器流が生成 物出口173に流れるにつれポリマーが生成する。連続系において、反応器流中 の物質の幾分は生成物出口173を連続的に通ってループにもどる。圧力を制御 するための圧力制御弁202をフローループ出口173の上に用いうる。モノマ ー、コモノマー及び溶媒及び所望により末端停止剤の混合物はモノマー入口17 0と172でフローループ101に連続的に入る。モノマー、触媒、溶媒及び他 の成分の混合を促進するために、ある態様では、モノマーと溶媒を連続的に流れ る反応流に注入する。ある態様では、静止ミキサー112をモノマー入口170 と対応するモノマーインゼクター111の間に用い、また触媒インゼクター10 9と静止ミキサー105をモノマー入口172とポンプ115の間に用いる。 第2フローループ102中では、反応剤物質がインゼクター126から静止ミ キサー125に流れ、次いでライン186を通って第1熱交換器121に流れる 。熱交換媒体はライン203(入)及びライン204(出)を通り第1熱交換器 121を通してポンピングされる。生成ポリマーと反応器流は熱交換器121か らライン193を通って出て入口196(入口196にてインゼクターを用いう る)でフローループ101からの供給物と合体する。 次いで入口196から静止ミキサー129に至り、さらにモノマーインゼクタ ー130にてモノマーと溶媒がライン192で流れに注入される。形成された反 応器流は次いで静止ミキサー131及びライン178を通りポンプ134に至る 。ポンプ134はライン180の反応剤物質流を第2熱交換器122にポンピン グする。熱交換系は熱交換媒体を第2熱交換器122にライン207からライン 206を用いて通す。反応剤物質とポリマーはライン181、出口ライン210 を流れる。弁213は系の圧力を制御する。 本発明の連続系又は方法において、生成したポリマーの反応器流の1部はライ ン210を通り系から出る。残りの部分はインゼクター126を通りライン21 1を流れる。 図4は少なくとも2つのループ反応器を、前記したように平行してもつ(図2 では少なくとも2つのループ反応器が連続して配置しているが、これと逆)溶液 重合系300を示す。溶液重合系300のために、分離した反応器流とポリマー 生成物の分離した部分が少なくとも2つの生成物出口18から共通出口ライン6 0に流れる。 図5において、本発明の溶液重合系400は、触媒入口414、モノマー入口 416及び生成物ポリマー出口418をもつフローループ412を有する。モノ マー、コモノマー及び溶媒、及び所望により末端停止剤(たとえば水素)の混合 物がモノマー入口416からフローループ412に入る。モノマーだけを別に注 入してもよい。この目的のために公知の適宜のインゼクターを用いうる。インゼ クターはフローループ412中でどのような角度にあってもよい。たとえばモノ マーが上流、下流、側流その他の所望の方向に流れるように出口ポートを配しう る。流体出口ポート自身もモノマーが所望の方向にインゼクターから出るように 形成しうる。好ましくは大きな合計流れ面積がモノマーを受け入れるように、よ り好ましくは反応器流の全断面積の少なくとも30%を受け入れるように、モノ マーを注入する。触媒及び/又はモノマーを所望の追加点でフローループ412 に注入しうる。 触媒と溶媒は触媒入口414を通って系に入る。1の好ましい態様において、 触媒と溶媒を混合し、たとえばUS特許4,616,937;4,753,53 5及び4,808,007に記載されているような2元粘度ミキサーで連続的に 注入される。触媒と溶媒は混合して固体触媒懸濁液又は両者の溶液を形成する。 得られた触媒、モノマー、溶媒、反応器流及び所望により末端停止剤からなる混 合物又は溶液は系400を反応器液として流れながらそのなかでポリマーを形成 し反応又は重合熱を生ずる。 触媒、溶媒、モノマー及び所望により他の成分を含む液体反応器液はフロール ープ412中を流れポンプ440に至る。ポンプからフローループ412の周り を流れ生成物出口418に至る。重合反応はフローループ412全体で起こり反 応物質としてポリマーが生成し生成物出口418に流れそこで生成物ポリマーと 反応器流の1部が除かれ、反応器液の残部は生成物出口418からループにもど る。出口418から出なかった残りの反応器液は熱交換装置430に流れる。反 応器液と反応で生じたポリマーは入口437から熱交換装置のハウジング431 に流れ出口438から出る。次いで(自重及び/又はポンピング作用によって) モノマー入口416からハウジング出口438に流れる。フローループ412中 に1以上の追加の熱交換装置を用いうる。圧力制御弁をフローループ出口418 上に用いうる。ポンプ440自身をそこを流れる反応器流の成分の混合をさらに 促進するために用いうる。 所望によりさらなる系の混合のためにモノマー及び/又は触媒用の機械的攪拌 器を用いうる。 図6において、本発明の溶液重合系500は触媒入口514、モノマー入口5 16及び生成物ポリマー出口518をもつフローループ512を有する。モノマ ー、コモノマー及び溶媒及び所望により末端停止剤(水素等)からなる混合物は モノマー入口516からフローループ512に入る。この目的のため公知の適宜 のインゼクターを用いうる。インゼクターはフローループ512内で適宜の角度 をとりうる。たとえばモノマーが上流、下流、側流又は他の所望の方向に流れる ように出口ポートを配しうる。流体出口ポート自身をモノマーがインゼクターか ら所望の方向に出るよう形成しうる。好ましくは、大きな全流れ面積がモノマー を受け入れるように、好ましくは反応器液の合計断面積の少なくとも30%がモ ノマーを受け入れるようにモノマーが注入される。触媒及び/又はモノマーは所 望の追加点でフローループ512に注入される。 触媒と溶媒は触媒入口514を通って系に入る。1の好ましい態様において、 触媒と溶媒を混合し、たとえばUS特許4,616,937;4,753,53 5及び4,808,007に記載されているような2元粘度ミキサーで連続的に 注入される。触媒と溶媒は混合して固体触媒懸濁液又は両者の溶液を形成する。 得られた触媒、モノマー、溶媒、反応器流及び所望により末端停止剤からなる混 合物又は溶液は系500を反応器液として流れながらそのなかでポリマーを形成 し反応又は重合熱を生ずる。 触媒、溶媒、モノマー及び所望により他の成分を含む液体反応器液はフロール ープ512中を流れポンプ540に至る。ポンプは反応剤物質とポリマーを第1 熱交換装置530からフローループ512を上り第2熱交換装置550にポンピ ングする。第2熱交換装置はハウジング551、入口557、出口558、熱交 換媒体入口552及び熱交換媒体出口554をもつ。1以上の追加の熱交換器を フローループ512中に用いうる。ポンプから系12の周りを生成物出口518 まで流れる。重合反応はフローループ512全体で起こり反応物質としてポリマ ーが生成し生成物出口518に流れそこで生成物ポリマーと反応器流の1部が除 かれ、反応器液の残部は生成物出口518からループにもどる。出口518から 出なかった残りの反応器液は熱交換装置530に流れる。反応器液と反応で生じ たポリマーは入口537から熱交換装置のハウジング531に流れ出口538か ら出る。次いで(自重及び/又はポンピング作用によって)モノマー入口516 からハウジング出口538に流れる。熱交換媒体は入口534に入り出口536 を出る。圧力制御のため圧力制御弁をフローループ出口518上に用いうる。ポ ンプ540自身をそこを流れる反応器流の成分の混合をさらに促進するために用 いうる。 所望によりさらなる系の混合のためにモノマー及び/又は触媒用の機械的攪拌 器を用いうる。 本発明で用いるに適する触媒としてはいわゆる均一系及び不均一系触媒及び/ 又は触媒系を含め適宜の公知のオレフィン重合触媒又は触媒系を用いうる。本発 明の1の態様において、1の触媒系をループ反応器系内で用いうる。導入は反応 器系全体を通して複数の導入点から行いうる。別の態様において、連続又は平行 構造の多重ループ反応器系において1以上の触媒系が少なくとも2つの異なるル ープ反応器、たとえば2つのループ反応器系内で用いられる。この場合1の態様 では第1ループ反応器に少なくとも1の均一触媒系を用い、第2ループ反応器に 不均一触媒系を用いるか又は第1ループ反応器系に第1均一触媒系(又は第1不 均一触媒系)を用い第2ループ反応器系に第2均一触媒系(又は第2不均一触媒 系)を用いる。 本発明で用いるに適する触媒及び触媒系の例は、たとえばEP−A−0277 003;EP−A−0277004;EP−A−0420436;PCT国際公 開WO91/04257;WO92/00333;WO93/08221及びW 093/08199、US特許3,645,992;4,076,698;4, 012,300;4,937,299;5,096,867;5,055,43 8及び5,064,802に記載されている。 本発明で用いるに適する均一触媒成分はランタニドを含む適宜の遷移金属の誘 導体であり、好ましくは3、4属又はランタニド属の金属で+2、+3又は+4 形式酸化状態にあるものである。好ましい化合物の例としては、1〜3個のπ− 結合したアニオン性又は中性配位子基を含む金属錯体であり、環状又は非環状非 局在化したπ−結合したアニオン性配位子基が含まれる。これらのπ−結合した アニオン性配位子基の例としては共役又は非共役で、環状又は非環状のジエニル 基、アリル基及びアレン基がある。「π−結合(した)」なる語は配位子基がπ 結合によって遷移金属上結合していることを意味する。 好ましいアニオン性非局在化π−結合基の例としてはシクロペンタジエニル、 インデニル、フルオレニル、テトラヒドロインデニル、テトラヒドロフルオレニ ル、オクタヒドロフルオレニル、ペンタジエニル、シクロヘキサジエニル、ジヒ ドロアンスラセニル、ヘキサヒドロアンスラセニル及びデカヒドロアンスラレニ ル基、さらにはそれらのC1-10ヒドロカルビル−置換又はC1-10ヒドロカルビル −置換シリル置換誘導体がある。好ましいアニオン性非局在化π−結合基はシク ロペンタジエニル、ペンタメチルシクロペンタジエニル、テトラメチルシクロペ ンタジエニル、テトラ−メチルシリルシクロペンタジエニル、インデニル、2, 3−ジメチルインデニル、フルオレニル、2−メチルインデニル、2−メチル− 4−フェニルインデニル、テトラヒドロフルオレニル、オクタヒドロフルオレニ ル及びテトラヒドロインデニルである。 2つのL基を含有する錯体の例は式: 又は に相当する化合物である。上式において、Mはチタン、ジルコニウム又はハフニ ウム、好ましくはジルコニウム又はハフニウムであり、+2又は+4形式酸化状 態にあるものである;R3はそれぞれの場合独立に水素、ヒドロカルビル、シリ ル、ゲルミル及びそれらの組合せから選ばれ、該R3の非水素原子数は20以下 であり、また隣接するR3基はいっしょになって2価の誘導体を形成しそれによ って縮合環系を形成していてもよい;またはX”はそれぞれの場合独立に非水素 原子数が40以下のアニオン性配位子基であり、また2個のX”基はいっしょに なって非水素原子数が40以下の2価のアニオン性配位子基を形成していてもよ く、又は共に非水素原子数が4〜30の共役ジエンであってMとπ−錯体を形成 していてもよい、この場合Mは+2形式酸化にある、そして式(ER* 2xにと ってEはケイ素、ゲルマニウム、錫又は炭素であり、R*はそれぞれの場合独立 に水素又はシリル、ヒドロカルビル、ヒドロカルビルオキシ及びそれらの組合せ からなる群から選ばれる基であり、該R*は30以下の炭素又はケイ素原子をも ち、そしてXは1〜8である。 前記の金属錯体は立体規則性分子構造をもつポリマーの製造用に特に適してい る。これらの能力において、錯体はCs対称をもつか又はキラルでステレオリジ ッドな構造をもつことが好ましい。第1の種類の例としては異なる非局在化π− 結合系、たとえば1のシクロペンタジエニル基と1のフルオレニル基、をもつ化 合物がある。Ti(IV)又はZr(IV)に基く同様の系がエワェン等のJ.Am .Chem.Soc. 110,6255−6256(1980)にシンジオタク チックオレフィンポリマーの製造用に開示されている。キラル構造の例としては ラセミ ビス−インデニル錯体がある。Ti(IV)又はZr(IV)に基く同様の 系がワイルド等のJ.Organoment.Chem.,232,233−4 7(1982)にイソタクチックオレフィンポリマーの製造用に開示されている 。 2個のπ−結合基をもつ橋かけ配位子の例としては次のものがある:(ジメチ ルシリル)−ビス(シクロペンタジエニル))、(ジメチルシリル−ビル(メチ ルシクロペンタジエニル))、(ジメチルシリル)−ビス(エチルシクロペンタ ジエニル))、(ジメチルシリル)−ビス(t−ブチルシクロペンタジエニル) )、(ジメチルシリル)−ビル(テトラメチルシクロペンタジエニル))、(ジ メチルシリル)−ビス(インデニル))、(ジメチルシリル−ビス(テトラヒド ロインデニル))、(ジメチルシリル−ビス(フルオレニル))、(ジメチルシ リル−ビス(テトラヒドロフルオレニル))、(ジメチルシリル−ビス(2 −メチル−4−フェニルインデニル))、(ジメチルシリル−ビス(2−メチル インデニル))、(ジメチルシリル−シクロペンタジエニル−フルオレニル)、 (ジメチルシリル−シクロペンタジエニル−オクタヒドロフルオレニル)、(ジ メチルシリル−シクロペンタジエニル−テトラヒドロフルオレニル)、(1,1 ,2,2−テトラメチル−1,2−ジシリル−ビス−シクロペンタジエニル)、 (1,2−ビス(シクロペンタジエニル)エタン及び(イソプロピリデン−シク ロペンタジエニル−フルオレニル)。 好ましいX”基はヒドリド、ヒドロカルビル、シリル、ゲルミル、ハロヒドロ カルビル、ハロシリル、シリルヒドロカルビル及びアミノヒドロカルビル基から 選ばれるか又は2個のX”基がいっしょになって共役ジエンの2価の誘導体を形 成していてもよく、又は共に中性のπ−結合した共役ジエンを形成していてもよ い。最も好ましいX”基はC1-20ヒドロカルビル基である。 好ましい種類の錯体は式: LλMXmX’nX”p に相当する遷移金属錯体又はそれらのダイマーである。上式において、LはMに 結合しているアニオン性の非局在化しπ−結合した基であり、その非水素原子数 は50以下であり、所望により2個のL基はいっしょになって橋かけ構造を形成 していてもよく、さらには所望により1個のL基はX又はX’に結合していても よい;Mは+2、+3又は+4形式酸化状態にある元素周期律表の4族の金属で あり;Xは非水素原子数が50以下でLといっしょになってMと共にメタロサイ クルを形成している任意の2価の置換基であり;X’は非水素原子数が20以下 の任意の中性ルイス塩基であり;X”はそれぞれの場合非炭素原子数が40以下 の1価のアニオン性基であり、所望により2個のX”基はいっしょに共有結合し てMに結合した両原子価をもつ2価のジアニオン性基を形成していてもよく、又 は所望により2個のX”基はいっしょに共有結合してM(ここでMは+2形式酸 化状態にある)にπ−結合した中性の共役又は非共役ジエンを形成していてもよ く、又はさらに所望により1以上のX”基と1以上のX’基がいっしょに共有結 合してMに共に共有結合し且つルイス塩基官能基によってそれに配位している基 を形成していてもよい;λは0、1又は2であり;mは0又は1であり;nは0 〜3の数であり、pは0〜3の整数であり、そしてλ+m+pの合計はMの形式 酸化状態に等しい、但し2個のX”基がいっしょになってMにπ−結合した中性 の共役又は非共役ジエンを形成している場合はλ+mの合計がMの形式酸化状態 に等しい。 好ましい錯体の例は1個又は2個のL基をもつものである。後者の錯体の例と しては2個のL基を連結する橋かけ基をもつものがある。好ましい橋かけ基は式 (ER* 2x、ここでE、R*及びxは前記定義のとおり、に相当するものである 、好ましくはR*はそれぞれの場合独立にメチル、エチル、プロピル、ベンジル 、3級ブチル、フェニル、メトキシ、エトキシ及びフェノキシである。 好ましい2価X置換基の例としては非水素原子数が30以下であり、非局在化 π−結合基に直接結合したホウ素又は元素周期律表の14族の1員である少なく とも1の原子、及びMに共有結合した窒素、リン、酸素又は硫黄から選ばれた異 なる原子からなるものである。 本発明で用いる4族金属配位錯体の好ましい種類は式: に相当するものである:上式において、Mは+2又は+4形式酸化状態にあるチ タン又はジルコニウムであり;R3はそれぞれの場合独立に水素、ヒドロカルビ ル、シリル、ゲルミル、シアノ、ハロ及びそれらの組合せからなる群から選ばれ 、該R3の非水素原子数は20以下であり、又は隣接するR3基はいっしょになっ て2価の誘導体を形成しそれにより縮合環系を形成していてもよい;各X”はハ ロ、ヒドロカルビル、ヒドロカルビルオキシ又はシリル基であり、該基の非水素 原子数は20以下であり、又は2個のX”基はいっしょになって中性のC5-30共 役ジエン又はその2価の誘導体を形成していてもよく;Yは−O−、−S−、− NR*−、−PR*−であり;そして又はSiR* 2、CR* 2、SiR* 2SiR* 2、 CR* 2CR* 2、CR*=CR*、CR* 2SiR* 2又はGeR* 2 であり、R*は前記定義のとおりである。 本発明で用いうる4族金属錯体の例(必ずしもすべてが好ましいという訳では ない)としては次のものがある:シクロペンタジエニルチタントリメチル、シク ロペンタジエニルチタントリフェニル、シクロペンタジエニルチタントリベンジ ル、シクロペンタジエニルチタンジメチルメトキシド、シクロペンタジエニルチ タンジメチルクロリド、ペンタメチルシクロペンタジエニルチタントリメチル、 インデニルチタントリメチル、インデニルチタントリフェニル、テトラヒドロイ ンデニルチタントリベンジル、ペンタメチルシクロペンタジエニルチタントリベ ンジル、ペンタメチルシクロペンタジエニルチタンジメチルメトキシド、ペンタ メチルシクロペンタジエニルチタンジメチルクロリド、(η5−2,4−ジメチ ルペンタジエニル)チタントリメチル、オクタヒドロフルオレニルチタントリメ チル、テトラヒドロインデニルチタントリメチル、テトラヒドロフルオレニルチ タントリメチル、(1,1−ジメチル−2,3,4,9,10−η−1,4,5 ,6,7,8−ヘキサヒドロナフタレニル)チタントリメチル、(1,1,2, 3−テトラメチル−2,3,4,9,10−η−1,4,5,6,7,8−ヘキ サヒドロナフタレニル)チタントリメチル、(3級ブチルアミド)(テトラメチル −η5−シクロペンタジエニル)ジメチルシランチタンジベンジル、(3級ブチ ルアミド)(テトラメチル−η6−シクロペンタジエニル)ジメチルシランチタ ンジメチル、(3級ブチルアミド)(テトラメチル−η5−シクロペンタジエニ ル)−1,2,−エタンジイルチタンジメチル、(3級ブチルアミド)(テトラ メチル−η5−インデニル)ジメチルシランチタンジメチル、(3級ブチルアミ ド)(テトラメチル−η5−シクロペンタジエニル)ジメチルシランチタン(III )2−(ジメチルアミド)ベンジル、(3級ブチルアミド(テトラメチル−η5 −シクロペンタジエニル)ジメチルシランチタン(III)アリル、(3級ブチル アミド)(テトラメチル−η6−シクロペンタジエニル)ジメチルシランチタン (III)2,4−ジメチルペンタジエニル、(3級ブチルアミド)(テトラメチ ル−η5−シクロペンタジエニル)ジメチルシランチタン(II)1,4−ジフェ ニル−1,3−ブタジエン、(3級ブチルアミド)(テトラメチル−η5−シク ロペンタジエニル)ジメチルシランチタン(II)1,3−ペンタジエン、(3級 ブ チルアミド)(2−メチルインデニル)ジメチルシランチタン(II)1,4−ジ フェニル−1,3−ブタジエン、(3級ブチルアミド)(2−メチルインデニル )ジメチルシランチタン(II)2,4−ヘキサジエン、(3級ブチルアミド)( 2−メチルインデニル)ジメチルシランチタン(II)2,3−ジメチル−1,3 −ブタジエン、(3級ブチルアミド)(2−メチルインデニル)ジメチルシラン チタン(IV)イソプレン、(3級ブチルアミド)(2−メチルインデニル)ジメ チルシランチタン(IV)1,3−ブタジエン、(3級ブチルアミド)(2,3− ジメチルインデニル)ジメチルシランチタン(IV)2,3−ジメチル−1,3− ブタジエン、(3級ブチルアミド)(2,3−ジメチルインデニル)ジメチルシ ランチタン(IV)イソプレン、(3級ブチルアミド)(2,3−ジメチルインデ ニル)ジメチルシランチタン(IV)ジメチル、(3級ブチルアミド)(2,3− ジメチルインデニル)ジメチルシランチタン(IV)ジベンジル、(3級ブチルア ミド)(2,3−ジメチルインデニル)ジメチルシランチタン(IV)1,3−ブ タジエン、(3級ブチルアミド)(2,3−ジメチルインデニル)ジメチルシラ ンチタン(IV)1,3−ペンタジエン、(3級ブチルアミド)(2,3−ジメチ ルインデニル)ジメチルシランチタン(II)1,4−ジフェニル−1,3−ブタ ジエン、(3級ブチルアミド)(2−メチルインデニル)ジメチルシランチタン (II)1,3−ペンタジエン、(3級ブチルアミド)(2−メチルインデニル) ジメチルシランチタン(IV)ジメチル、(3級ブチルアミド)(2−メチルイン デニル)ジメチルシランチタン(IV)ジベンジル、(3級ブチルアミド)(2− メチル−4−フェニルインデニル)ジメチルシランチタン(II)1,4−ジフェ ニル−1,3−ブタジエン、(3級ブチルアミド)(2−メチル−4−フェニル インデニル)ジメチルシランチタン(II)1,3−ブタジエン、(3級ブチルア ミド)(2−メチル−4−フェニルインデニル)ジメチルシランチタン(II)2 ,4−ヘキサジエン、(3級ブチルアミド)(テトラメチル−η5−シクロペン タジエニル)ジメチルシランチタン(IV)1,3−ブタジエン、(3級ブチルア ミド)(テトラメチル−η5−シクロペンタジエニル)ジメチルシランチタン(I V)2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、(3級ブチルアミド)(テトラメ チル−η5−シクロペンタジエニル)ジメチルシランチタン(IV)イ ソプレン、(3級ブチルアミド)(テトラメチル−η5−シクロペンタジエニル )ジメチルシランチタン(II)1,4−ジベンジル−1,3−ブタジエン、(3 級ブチルアミド)(テトラメチル−η5−シクロペンタジエニル)ジメチルシラ ンチタン(II)2,4−ヘキサジエン、(3級ブチルアミド)(テトラメチル− η5−シクロペンタジエニル)ジメチルシランチタン(II)3−メチル−1,3 −ペンダジエン、(3級ブチルアミド)(2,4−ジメチルペンタジエン−3− イル)ジメチルシランチタンメチル、(3級ブチルアミド)(6,6−ジメチル シクロヘキサジエニル)ジメチルシランチタンジメチル、(3級ブチルアミド) (1,1−ジメチル−2,3,4,9,10−η−1,4,5,6,7,8−ヘ キサヒドロナフタレン−4−イル)ジメチルシランチタンジメチル、(3級ブチ ルアミド)(1,1,2,3−テトラメチル−2,3,4,9,10−η−1, 4,5,6,7,8−ヘキサヒドロナフタレン−4−イル)ジメチルシランチタ ンジメチル、(3級ブチルアミド)(テトラメチル−η5−シクロペンタジエニ ルメチルフェニルシランチタン(IV)ジメチル、(3級ブチルアミド)(テトラ メチル−η5−シクロペンタジエニル)メチルフェニルシランチタン(II)1, 4−ジフェニル−1,3−ブタジエン、1−(3級ブチルアミド)−2−(テト ラメチル−η5−シクロペンタジエニル)エタンジイルチタン(IV)ジメチル及 び1−(3級ブチルアミド)−2−(テトラメチル−η5−シクロペンタジエニ ル)エタンジイル−チタン(II)1,4−ジフェニル−1,3−ブタジエン。 本発明で用いるに適する橋かけした錯体を含む2個のL基をもつ錯体の例とし ては次のものがある:ビス(シクロペンタジエニル)ジルコニウムジメチル、ビ ス(シクロペンタジエニル)ジルコニウムジベンジル、ビス(シクロペンタジエ ニル)チタンジフェニル、ビス(シクロペンタジエニル)チタンアリル、ビス( シクロペンタジエニル)チタンメチルメトキシド、ビス(シクロペンタジエニル )チタンメチルクロリド、ビス(ペンタメチルシクロペンタジエニル)チタンジ メチル、ビス(インデニル)チタンジメチル、ビス(インデニル)チタンメチル (2−(ジメチルアミノ)ベンジル)、ビス(インデニル)チタンメチルトリメ チルシリル、ビス(テトラヒドロインデニル)チタンメチルトリメチルシリル、 ビス(ペンタメチルシクロペンタジエニル)チタンジフェニル、ビス(ペンタメ チルシクロペンタジエニル)チタンメチルメトキシド、ビス(ペンタメチルシク ロペンタジエニル)チタンメチルクロリド、ビス(メチルエチルシクロペンタジ エニル)ジルコニウムジメチル、ビス(ブチルシクロペンタジエニル)ジルコニ ウムジベンジル、ビス(t−ブチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジメチ ル、ビス(エチルテトラメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジメチル、 ビス(メチルプロピルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジベンジル、ビス( トリメチルシリルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジベンジル、ジメチルシ リル−ビス(シクロペンタジエニル)ジルコニウムジメチル、ジメチルシリル− ビス(テトラメチルシクロペンタジエニル)チタン(III)アリル、ジメチルシ リル−ビス(3級ブチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド、ジメ チルシリル−ビス(n−ブチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリド 、(メチレン−ビス(テトラメチルシクロペンタジエニル)チタン(III)2− (ジメチルアミド)ベンジル、(メチレン−ビス(n−ブチルシクロペンタジエ ニル)チタン(III)2−(ジメチルアミド)ベンジル、ジメチルシリル−ビス (インデニル)ジルコニウムクロリド、ジメチルシリル−ビス(2−メチルイン デニル)ジルコニウムジメチル、ジメチルシリル−ビス(2−メチル−4−フェ ニルインデニル)ジルコニウムジメチル、ジメチルシリル−ビス(2−メチルイ ンデニル)ジルコニウム−1,4−ジフェニル−1,3−ブタジエン、ジメチル シリル−ビス(2−メチル−4−フェニルインデニル)ジルコニウム(II)1, 4−ジフェニル−1,3−ブタジエン、ジメチルシリル−ビス(テトラヒドロイ ンデニル)ジルコニウム(II)1,4−ジフェニル−1,3−ブタジエン、ジメ チルシリル−ビス(フルオレニル)ジルコニウムメチルクロリド、ジメチルシリ ル−ビス(テトラヒドロフルオレニル)ジルコニウムビス(トリメチルシリル) 、(イソプロピリデン)(シクロペンタジエニル)(フルオレニル)ジルコニウ ムジベンジル及びジメチルシリル(テトラメチルシクロペンタジエニル)(フル オレニル)ジルコニウムジメチル。 他の錯体、触媒及び触媒系、特に他の4族金属含有錯体も勿論本発明に用いう る。 本発明で用いるに適する共触媒の非制限的な例としてはポリマー状又はオリゴ マー状のアルモキサン、特にメチルアルモキサン又は変性メチルアルモキサン( これらはたとえばUS特許5,041,584;4,544,762;5,01 5,749;5,041,583;5,086,024;5,084,584; 4,960,878及び/又は5,041,585に記載の方法でつくられる) 、さらには不活性で相溶性で、非配位性で、イオン形成性の化合物等がある。好 ましい共触媒は不活性で非配位性のホウ素化合物である。 本発明で用いるに適する均一系触媒は不活性支持体に支持させてもよい。典型 的な支持体は適宜の固体、特に多孔質体であり、たとえばタルク又は無機酸化物 、又はポリオレフィン等の樹脂状支持物質がある。特に微細形の無機酸化物が好 ましい。 本発明で用いるに適した無機酸化物にはシリカ、シリカ−アルミナ及びそれら の混合物等のIIA、IIIA、IVA又はIVB族金属酸化物がある。単独又はシリカ 、アルミナ又はシリカ−アルミナと組合せて用いる他の金属酸化物にはマグネシ ア、チタニア、ジルコニア等がある。しかし他の適宜の支持体も用いうる。たと えば微細なポリエチレン等の微細ポリオレフィンがある。 本発明で用いるに適した不均一触媒の典型例は支持されたチーグラー型触媒で ありこれは特に比較的高い重合温度で有用である。これらの組成物の例としては 有機マグネシウム化合物、アルキルハライド又はアルミニウムハライド又は塩化 水素及び遷移金属化合物がある。これらの例はUS特許4,314,412;4 ,547,475及び4,612,300と記載されている。 特に好ましい有機マグネシウム化合物の例としてはマグネシウムジアルキル及 びマグネシウムジアリール等の炭化水素可溶性ジヒドロカルビルマグネシウムが ある。マグネシウムジアルキルの好ましい例としてはn−ブチル−2級ブチルマ グネシウム、ジイソプロピルマグネシウム、ジ−n−ブチル−2級ブチルマグネ シウム、ジイソプロピルマグネシウム、ジ−n−ヘキシルマグネシウム、イソプ ロピル−n−ブチルマグネシウム、エチル−n−ヘキシルマグネシウム、エチル −n−ブチルマグネシウム、ジ−n−オクチルマグネシウム等がある。ここでア ルキルは1〜20の炭素原子をもつ。好ましいマグネシウムジアリールの例とし てはジフェニルマグネシウム、ジベンジルマグネシウム及びジトリルマグネシウ ムがある。好ましい有機マグネシウム化合物の例としてはアルキル及びアリール マグネシウムアルコキシド及びアリールオキシド及びアリール及びアルキルマグ ネシウムハライドがあり、特にハロゲンのない有機マグネシウム化合物が好まし い。 本発明で用いうるハライド源のなかでは活性非金属ハライド、金属ハライド及 び塩化水素が好ましい。 好ましい非金属ハライドは式R’X、ここでR’は水素又は活性な1価有機基 でありXはハロゲンである、で示される。特に好ましい非金属ハライドの例はハ ロゲン化水素、及びt−アルキルハライド、アリルハライド、ベンジルハライド 、その他の活性ヒドロカルビルハライド(ここでヒドロカルビルは前記定義のと おり)等の活性な有機ハライドがある。活性な有機ハライドとは少なくとも活性 分として可動なハロゲンをもつヒドロカルビルハライドをいう。云いかえれば容 易にハロゲンを失って別の化合物になるものであり2級ブチルハライドのハロゲ ン等があり、特に3級ブチルクロリドは好ましい。有機モノハライド以外に有機 ジハライド、トリハライド、その他の多ハライドも用いうる。好ましい活性非金 属ハライドの例としては塩化水素、臭化水素、t−ブチルクロリド、t−アミル ブロミド、ベンジルクロリド、α−フェニルエチルブロミド、ジフェニルメチル クロリドなどがある。最も好ましいのは塩化水素、t−ブチルクロリド、アリル クロリド及びベンジルクロリドである。 好ましい金属ハライドは式:MRy-aaで示されるものである:上式において Mはメンデレエフ周期律表のIIB、IIIA又はIVA族の金属であり、Rは1価の 有機基であり、Xはハロゲンであり、YはMの価に相当する値であり、aは1〜 yの値である。 好ましい金属ハライドは式AlR3-aaのアルミニウムハライドである:上記 の式において各々は独立に前記した、アルキル等のヒドロカルビルであり、Xは ハロゲンであり、aは1〜3の数である。 最も好ましいアルキルアルミニウムハライドはエチルアルミニウムセスキクロ リド、ジエチルアルミニウムクロリド、エチルアルミニウムジクロリド、ジエチ ルアルミニウムブロミドであり、エチルアルミニウムジクロリドが特に好ましい 。またアルミニウムトリクロリド又はアルミニウムトリクロリドとアルキルアル ミニウムハライド又はトリアルキルアルミニウム化合物との組合せも用いうる。 前記の有機マグネシウムの有機基、たとえばR”、及びハライド源の有機基、 たとえばR及びR’、はそれらが通常のチーグラー触媒に影響を与える官能基を もたない限り適宜の有機基でありうる。 マグネシウムハライドは有機マグネシウム化合物及びハライド源から予めつく ることができる。また適宜の溶媒又は反応媒体中で(1)有機マグネシウム化合 物と(2)ハライド源とを混合し、次いで他の触媒成分を加えて触媒をつくる際 にその場でつくってもよい。 通常の適宜のチーグラー−ナッタ遷移金属化合物は、支持した触媒成分をつく る際の遷移金属成分として好適に用いられる。代表的な遷移金属成分はIVB、V B又はVIB族金属の化合物である。遷移金属成分は通常式: TrX’4-q(OR1q、TrX’4-q2 q、VOX’3及びVO(OR13で示 される: 上記式においてTrはIVB、VB又はVIB族、好ましくはIVB又はVB族、の 金属であり、好ましくはチタン、ジルコニウム又はバナジウムであり、qは0又 は4以下の数であり、X’はハロゲンであり、R1は炭素数1〜20のアルキル 基、アリール基又はシクロアルキル基であり、R2はアルキル基、アリール基、 アラルキル基、置換アラルキル基等である。ここでアリール、アラルキル及び置 換アラルキルは1〜20、好ましくは1〜10の炭素原子をもつ。遷移金属化合 物がアルキル、シクロアルキル、アリール又はアラルキルであるヒドロカルビル 基、R2をもつとき、ヒドロカルビル基は好ましくは金属−炭素結合に対しβ位 には水素原子をもたない。これらの非制限的な例としてはメチル、ネオペンチル 、2,2−ジメチルブチル、2,2−ジメチルヘキシル、ベンジル等のアリール 基、1−ノルボルニル等のシクロアルキル基がある。所望によりこれらの遷移金 属化合物の混合物も用いうる。 遷移金属化合物の例としては、TiCl4、TiBr4、Ti(OC253C l、Ti(OC25)Cl3、Ti(OC493CLTi(OC3 72Cl2、Ti(OC6132Cl2、Ti(OC8172Br2、Ti(O C1225)Cl3、Ti(O−i−C374、Ti(O−n−C494がある 。 バナジウム化合物の例としてはVCl4、VOCl3、VO(OC253、V O(OC493がある。 ジルコニウム化合物の例としてはZrCl4、ZrCl3(OC25)、ZrC l2(OC252、ZrCl(OC253、Zr(OC254、ZrCl3( OC49)、ZrCl2(OC492、ZrCl(OC493がある。 前記したように遷移金属化合物の混合物も有用に用いることができ、その数に は制限はない。ハロゲンド及びアルコキシド遷移金属化合物又はその混合物も用 いうる。特にバナジウムテトラクロリド、バナジウムオキシクロリド、チタンテ トライソプロポキシド、チタンテトラブトキシド、チタンテトラクロリドが好ま しい。 不活性酸化物支持体と遷移金属化合物から好ましい触媒物質をつくることもで きる。これらの組成物の例はUS特許5,420,090及び5,231,15 1に記載されている。 触媒製造に用いる無機酸化物は適宜の粒状酸化物又は混合酸化物であり、吸着 水がないように予め熱的又は化学的に脱水して用いられる。 無機酸化物の粒子サイズ、表面種、細孔容積及び表面水酸基数等は臨界的では ない。しかし、これらは用いる無機酸化物の量をきめる上で重要である。また得 られるポリマーの性質に応じしばしば無機酸化物の種類が選択される。通常、最 適な結果は平均粒子径1〜100ミクロン、好ましくは2〜20ミクロン、表面 積50〜1000m2/g、好ましくは100〜400m2/g、細孔容積0.5 〜3.5cm3/g、好ましくは0.5〜2cm3/gの無機酸化物をつかったと きに得られる。 触媒性能をさらに改良するために、担体物の表面の改良が望ましい。表面改良 はシリカ、アルミナ又はシリカ−アルミナ等の担体を加水分解特性をもつ有機金 属化合物で特に処理することによって達成される。より詳しくは、担体物質用の 表面改良剤は周期律表の第IIA及びIIIA族の有機金属化合物からなる。最も好 ましくは有機金属化合物はマグネシウム及びアルミニウム有機金属化合物から選 ばれ、そして特に式R1MgR2及びR12AlR3(式中、R1、R2及びR3の各 々は同一又は異なり、アルキル基、アリール基、シクロアルキル基、アリールア ルキル基、アルコキシド基、アルカジエニル基又はアルケニル基である)によっ て表されるマグネシウム及びアルミニウムアルキル又はこれらの混合物から選ば れる。 表面改良作用は適当な溶媒中で有機金属化合物を担体物質のスラリーに加える ことによって実施される。適当な溶媒及び担体中での有機金属化合物の接触は2 0°〜100℃の温度範囲で30〜180分、好ましくは60〜90分間維持さ れる。担体をスラリー化するために用いられる希釈剤は有機金属化合物を溶解す るために使用される溶媒のいずれかであるが、同一のものが好ましい。 本発明の好ましい態様は、エルストンの米国特許第3,645,992に記載 された均一分枝線状エチレンアルファ−オレフィンインターポリマー又はライ他 の米国特許第5,272,236号及び5,278,272号に記載された均一 分枝した実質上線状エチレンポリマー等の均一分枝型エチレンポリマーを製造す るためにここに記載される新規な重合系の使用である。エチレンによるインター ポリマー化のための適当なアルファーオレフィンは下記の式によって表される。 CH2=CHR 式中、Rはヒドロカルビル基及び1〜20炭素原子をもつヒドロカルビル基で ある。そのようなアルファ−オレフィンは、これらに限定されないが、プロピレ ン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテン、1 −ヘプテン、1−デセン及び1−オクテン、並びにスチレン、アルキル置換スチ レン、ビニルベンゾシクロブタン等の他のモノマー型、1,4−ヘキサジエン、 1,7−オクタジエン、1,9−デカジエン、及びエチリデンノルボルネン等の ジエン及びシクロアルケン(例えば、シクロペンテン、シクロヘキセン及びシク ロオクテン)を包含する。好ましい均一分枝型エチレンアルファ−オレフィンイ ンターポリマーは均一分枝した実質上線状エチレンアルファ−オレフィンインタ ーポリマーであり、均一分枝した実質上線状エチレン/1−オクテンコポリマー が特に好ましい。本発明の他の1の好ましい態様は、少なくとも1の均一分枝型 エチレンインターポリマー及び少なくとも1の不均一分枝型エチレンインターポ リマー又は均一分枝型エチレンポリマーを含むポリマーブレンド、特に好ましく は少なくとも1の均一分枝した実質上線状エチレンアルファ−オレフィンインタ ーポリマーを含むポリマーブレンド、そして最も好ましくは少なくとも1の均一 分枝した実質上線状エチレン/1−オクテンコポリマー及び少なくとも1の均一 分枝線状エチレン/1−オクテンコポリマーを含むポリマーブレンドを製造する ための新規な重合システムの使用である。 用語「均一分枝型」は、コモノマーが所定のポリマー分子内に任意に分散され 、実質的にポリマー分子の全てが同一のエチレン対コモノマーモル比をもつエチ レンインターポリマーについて通常の意味で使用される。その用語は比較的高い 短鎖分枝分布インデックス(SCBDI)又は組成物分布分枝インデックス(C DBI)によって特徴付けられるエチレンインターポリマーを言及する。すなわ ち、このインターポリマーは50パーセントより大きい又は等しい、好ましくは 70パーセントより大きい又は等しい、さらに好ましくは90パーセントより大 きい又は等しいSCBDIをもち、測定可能な高密度(結晶性)ポリマーフラク ションを実質的に欠く。 SCBDIは媒質全モルコモノマー含量の50パーセント以内のコモノマー含 量をもつポリマー分子の重量パーセントとして定義され、ベルノーリアン(Be rnoullian)分布に予想されるモノマー分布に対するインターポリマー 中のモノマー分布の比較を表す。インターポリマーのSCBDIは、例えば、ワ イルド(Wild)他のJournal of Polymer Scienc e,Poly.Phys.Ed.20巻,441頁(1982);又は米国特許 第4,798,081:5,008,204又は5,322,728;又はエル ・デー・キャディ(L.D.Cady)の「the Role of Como nomer Type and Distribution in LLDPE Product Performance」SPE Regional Te chnical Conference,Quaker Square Hil ton,Akron,Ohio,10月1−2、107−119頁(1985) に記載されている温度上昇溶離分画(temperature risinge lution fraction)(ここでは「TREF」と略記する)等の技 術で知られている方法から得られるデータから容易に計質できる。しかしながら 、好ましいTREF方法はSCBDI計算のパージ量を包含しない。より好まし くは、インターポリマー及びSCBDIのモノマー分布は米国特許第5,292 ,845及びJ.C.RandallによるRev.Macromol.Che m.Phys.,29章,201−317頁に記載の方法に従って13C NMR 分析を使用して決定される。 用語「不均一分枝型」は比較的に低い短鎖分枝分布インデックス(SCBDI )又は組成物分布分枝インデックス(CDBI)をもつ線状エチレンインターポ リマーに関して通常の意味で使用される。すなわち、インターポリマーは比較的 広い短鎖分枝分布をもつ。不均一分枝型線状エチレンインターポリマーは50パ ーセントより少ない、そしてより典型的には30パーセントより少ないSCBDI をもつ。 用語「均一分枝型線状エチレンインターポリマー」は、インターポリマーが均 一(又は狭い)短分技分布(即ち、ポリマーは比較的高いSCBDI又はCDB Iをもつ)をもつが、長鎖分枝をもたないことを意味する。すなわち、エチレン インターポリマーは長鎖分枝をもたずに、用語「線状」の通常の意味での線状ポ リマーバックボーンをもつ。そのインターポリマーは線状低密度ポリエチレン( LLDPE)、超(ultra)(又は最高(very))低密度ポリエチレン (ULDPE又はVLDPE)及び高密度ポリエチレン(HDPE)ポリマーを 含み、そして均一な(狭い)短分枝分布(即ち、均一分枝型)を提供する触媒系 (例えばエルストン(Elston)の米国特許第3,645,992号に記載 される)を使用して製造し得る。エルストンはそのポリマーを製造するために可 溶性バナジウム触媒系を使用しているが、三菱化学工業及びエクソン社は類似の 均一構造をもつポリマーを作るために一般にシングルサイト触媒系と呼ばれるも のを使用している。均一分枝型線状エチレンインターポリマーはハフニウム、ジ ルコニウム、チタン、バナジウム又はメタロセン又はこれらの組合せを使用する ことによってこの新規な重合系を用いて製造し得る。エウィン(Ewen)他 の米国特許第4,937,299号は均一分枝型線状エチレンインターポリマー を製造するためにこの重合系に適すると考えられるメタロセン触媒系を記載して いる。 用語「均一分技型線状エチレンインターポリマー」は多数の長鎖分枝をもつこ とが当業者に知られている高圧分枝型ポリエチレンを意味しない。 典型的には、この均一分枝型線状エチレンインターポリマーはエチレン/α− オレフィンインターポリマーであり、ここでα−オレフィンは少なくとも1つの C3−C20α−オレフィン(例えば、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、 4−メチル−1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテン等)、好ましくはここ でα−オレフィンの少なくとも1つは1−オクテンである。最も好ましくは、こ のエチレン/α−オレフィンインターポリマーはエチレン及びC3−C20α−オ レフィンのコポリマー、特にエチレン/C4−C6α−オレフィンコポリマーであ る。周知の重合系で作られる均一分枝型線状エチレン/α−オレフィンインター ポリマーの市販されている例は「タフマー(TAFMER)」の名称で三菱化学 工業社から市販され、そして「エグザクト(EXACT)」の名称でエクソン社 から市販されている。 不均一分枝型VLDPE及びLLDPEは線状ポリエチレン技術の当業者には 周知である。この重合系は、例えばアンダーソン(Anderson)他の米国 特許第4,076,698号に記載されている通常のチグラー・ナッタ配位金属 触媒を使用して不均一分枝型VLDPE及びLLDPEを製造するために使用で きる。これらの通常のチグラー・ナッタ型線状ポリエチレンは均一に枝分れされ ず、どのような長鎖分枝ももたず、そして用語「線状」の通常の意味で線状ポリ マーバックボーンをもつ。 用語「超低密度ポリエチレン」(ULDPE)、「最高低密度ポリエチレン」 (VLDPE)及び「線状最高低密度ポリエチレン」(LVLDPE)は0.9 15g/ccより低い又は等しい密度をもつ線状低密度ポリエチレンのポリマー サブセットを示すためにポリエチレン技術で互換的に使用されている。用語「線 状低密度ポリエチレン」(LLDPE)は0.915g/cc以上の密度をもつ これらの線状ポリエチレンに適用される。ここで使用される如く、通常の意味で 、 これらの用語はポリマーが線状ポリマーバックボーンをもつことを示す。不均一 分枝型VLDPE樹脂の市販の例はザ ダウ ケミカル社によって供給されるア ッタネ(ATTANETM)及びユニオンカーバイド社によって供給されるフレキ ソンマー(FLEXOMERTM)を含む。 用語「実質上線状エチレンポリマー」は、均一コモノマー取り込みに起因する 短鎖分枝並びに長鎖分枝を含有する均一分枝型エチレンホモポリマー、コポリマ 及び他のインターポリマーを意味するためにここで使用される。長鎖分枝はポリ マーのバックボーンと同じ構造のものであり、短鎖分枝より長い。実質上線状ポ リマーのポリマーバックボーンは0.01〜3長鎖分枝/1000炭素の平均で 置換される。本発明で使用される好ましい実質上線状ポリマーは0.01長鎖分 枝/1000炭素〜1長鎖分枝/1000炭素、より好ましくは0.05長鎖分 枝/1000炭素〜1長鎖分枝/1000炭素によって置換される。 長鎖分枝は少なくとも6炭素原子の鎖の長さとしてここでは定義され、それ以 上の長さは13C核磁気共鳴分光器を用いて区別できない。その長鎖分枝はそれが 結合されるポリマーバックボーンの長さとほぼ同じ長さであり得る。長鎖分枝は 自明的にコモノマー取り込みから生ずる短鎖分枝よりもより長いものである。 長鎖分枝の存在は13C核磁気共鳴(NMR)分光器を用いることによってエチ レンホモポリマー中で決定することができ、そしてランダル(Randall) (Rev.Macromol.Chem.Phys.,C29,V.2&3,p .285−297)によって記載された方法を用いて計量される。 実際問題として、通常の13C核磁気共鳴光学器は6炭素原子以上の長鎖分枝の 長さを決定できない。しかしながら、エチレン/1−オクテンインターポリマー を含むエチレンポリマー中の長鎖分枝の存在を決定するために有用な他の周知の 技術がある。2つのその方法は、低角度レーザー光線散乱検出器(GPC−LA LLS)と組み合わされたゲル浸透クロマトグラフィー及び示差粘計検出器(G PC−DV)と組み合わされたゲル浸透クロマトグラフィーである。長鎖分枝検 出用のこれらの方法の使用及び基礎理論は文献に十分に提供されている。例えば 、Zimm,G.H.及びStockmayer,W.H.,J.Chem.P hys.,17,1301(1949);及びRudin,A.,Modern Methods of Polymer Characterization, John Wiley & Sons,ニューヨーク(1991),103−1 12頁を参照。 ダウケミカル社のA.Willem deGroot及びP.Steve C hum.は、ミズリー州セントルイスで1994年10月4日に開催された分析 化学及び分光学学会(FACSS)の会議で、GPC−DVが実質上線状エチレ ンポリマーの存在を計量するための有用な方法であることを例証するデータを示 した。特に、deGroot及びChumはジムーストックマイヤー方程式を用 いて測定された実質上線状エチレンホモポリマーのサンプル中の長鎖分技のレベ ルが13C NMRを用いて測定した長鎖分枝のレベルとよく相関したことを明ら かにした。 さらに、deGroot及びChumはオクテンの存在が溶液中のポリエチレ ンサンプルの流体(ハイドロダイナミック)量を変化させないこと、及びサンプ ル中のモルパーセントオクテンを知ることによってオクテン短鎖分枝に起因する 分子量増加を明らかにすることができることを見出した。1−オクテン短鎖分枝 に起因する分子量増加に対する寄与を取り込まないことによって、deGroo t及びChumはGPC−DVが実質上線状エチレン/オクテンコポリマー中の 長鎖分枝のレベルを定量するために使用し得ることを示した。 deGroot及びChumは、GPC−DVにより決定されるLog(GP C重量平均分子量)の機能としてのLog(I2、メルトインデックス)のプロ ットが、実質上線状エチレンポリマーの長鎖分枝アスペクト(しかし長鎖の程度 ではない)が高圧、高分枝型低密度ポリエチレン(LDPE)と比較することが でき、そしてチタン錯体のようなチグラー型触媒及びハフニウム及びバナジウム 錯体のような一般の均一触媒を用いて製造されるエチレンポリマーから明確に区 別されることを説明することをまた示した。 実質上線状エチレンポリマーは米国特許第5,272,236号及び米国特許 第5,278,272号に記載されている如く、独特なクラスのものであると考 慮される。 実質上線状エチレンポリマーは例えば、エルストンの米国特許第3,645, 992号に記載されている均一分枝型線状エチレンポリマーとして通常知られて いるポリマーのクラスと著しく相違する。実質上線状エチレンポリマーは、不均 一分枝型の伝統的なチグラー重合化線状エチレンインターポリマー(例えば、ア ンダーソン他の米国特許第4,076,698号に記載された方法及びゴライク (Golike)の米国特許第4,597,920号で使用された方法を用いて 作られた超低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン又は高密度ポリエチレ ン)として通常知られているポリマーのクラスとは、実質上線状エチレンポリマ ーが不均一分枝型ポリマーである点でまた著しく相違する。実質上線状エチレン ポリマーは、フリーラジカル開始高分枝型高圧低密度エチレンホモポリマー及び エチレンインターポリマー、例えばエチレン−アクリル酸(EAA)コポリマー 及びエチレンビニルアセテート(EVA)コポリマー、として知られているクラ スとまた著しく相違する。 本発明に従って実質上線状エチレンポリマーを製造する重合条件は、本発明の 新規な溶液重合系はそれらの条件には限定されないけれども、(バッチ操作に反 して)連続溶液重合方法を含む。一般に、実質上線状インターポリマーを重合す るために、先に述べた均一触媒が使用できるけれども、実質上線状エチレンポリ マーに関しては、重合方法は実質上線状エチレンポリマーが形成されるように操 作されるべきである。すなわち、全ての重合条件及び/又は均一触媒系というわ けではないが本質的に実質上線状エチレンポリマーを作る。 本発明によって製造される実質上線状エチレンポリマーは、 (a)メルトフロー比、I10/I25.63、 (b)分子量分布、Mw/Mn、ゲル浸透クロマトグラフィーで決定され、且つ 次の方程式で定義される。 (Mw/Mn)(I10/I2)−4.63、 (c)実質上線状エチレンポリマーの表面溶融破壊の開始時の臨界剪断速度が線 状エチレンポリマーの表面溶融破壊の開始時の臨界剪断速度より50パーセント 大きいようなガス押出しレオロジー、ここで線状エチレンポリマーは実質上線状 エチレンポリマーの10パーセント以内のI2及びMw/Mnをもち、そして実 質上線状エチレンポリマー及び線状エチレンポリマーのそれぞれの臨界剪断速度 はガス押し出しレオロジーを用いて同一の溶融温度で測定された。 (d)単一示差走査熱量測定、DSC、で−30℃及び140℃の間の溶融ピー ク、及び (e)50パーセントより大きい又は等しいSCBDI。 本発明の使用によって製造される実質上線状エチレンポリマーは均一分枝型ポ リマーであり、そしてTREF方法によって測定されたとき測定可能な「高密度 」分画を本質的に欠く(即ち、狭い短鎖分布及び高SCBDインテックスをもつ )。この実質上線状エチレンポリマーは2個のメチル/1000炭素より少ない か又は等しい分枝の程度をもつポリマー分画を一般に含有しない。この「高密度 ポリマー分画」は2個のメチル/1000炭素より小さい分枝の程度をもつポリ マー分画としてまた記載できる。 溶融破壊並びに「レオロジー性処理インテックス」等の他のレオロジー特性に 関して剪断速度及び臨界剪断ストレスの決定はガス押し出しレオメーター(GE R)を使用して実施される。このガス押し出しレオメーターは、M.Shida 、RN shroff及びL.V.CandioによるPolymer Eng ineering Science,17巻,11号,770頁(1977)及 びVan Nostrand Reinhold社により発表された「Rheo meters for Molten Plastics」(1982),97 −99頁に記載されている。GERは180°の入口角度をもつ0.754mm 直径、20:IL/Dダイを用いて250〜5500psigの窒素圧下190 ℃の温度で実施される。実質上線状エチレンポリマーについては、このPIが2 .15×106dyne/cm2の見掛けの剪断ストレスでGERによって測定さ れた物質の(kポアズにおける)見掛けの粘度である。実質上線状エチレンは0 .01kポアズ〜50kポアズ、好ましくは15kポアズ又はそれ以下の範囲の PIをもつエチレンインターポリマーである。ここで製造される実質上線状エチ レンポリマーは、実質上線状エチレンポリマーの10パーセント以内の12及び Mw/Mnを各々もつ線状エチレンポリマー(通常のチグラー重合線状エチレン ポリマー又はエルストの米国特許第3,645,992号に記載の線状均一分枝 型線状エチレンポリマー)のPIの70パーセントより小さい又は等しいPIを も つ。 見掛け剪断ストレス対見掛け剪断速度プロットがエチレンポリマーの溶融破壊 現象を同定するために及び臨界剪断速度及び臨界剪断ストレスを計量するために 使用される。Journal of Rheology,30(2),337− 357頁,1986のRamamurthyによれば、ある臨界流速以上では観 測される押し出し不規則性は2つの主な型:表面溶融破壊及びグロス溶融破壊に おおまかにクラス分けし得る。 表面溶融破壊は明らかに安定した流れ条件下でそして鏡のようなフィルム光沢 の喪失から「シャークスキン」のさらに激しい形状までの細かい範囲下で生ずる 。ここで、上記のGERを用いて決定されるとき、表面溶融破壊(OSMF)の 開始は押出し物の表面の粗さが40×拡大によって単に決定され得る、押出し光 沢の喪失の開始で特徴付けられる。米国特許第5,278,2772号に記載さ れている如く、実質上線状エチレンポリマーの表面溶融破壊の開始での臨界剪断 速度は、本質的に同一のI2及びMw/Mnをもつ線状エチレンインターポリマ ーの表面溶融破壊の開始時の臨界剪断速度よりも少なくとも50パーセントより 大きい。 粗溶融破壊は不安定な押出し流れ条件及び規則的ゆがみ(粗さ及びなめらかさ 、らせん形を変える)から不規則的ゆがみまでの細かい範囲で生ずる。フィルム の商業的許容及び最大濫用特性に関しては、もし存在すれば、コーテング及び異 形品、表面欠点は最小であるべきである。実質上線状エチレンポリマーの粗溶融 破壊の開始での臨界剪断ストレスは4×106dynes/cm2以上である。表 面溶融破壊(OSMF)の開始時の臨界剪断速度及び粗溶融破壊(OGMF)の 開始はここではGERによって押し出される押出し物の表面の粗さ及び外形の変 化に基づいて使用される。 単一ポリマー成分物質からなる他の均一分枝型エチレンポリマーのように実質 上線状エチレンポリマーは単一DSC溶融ピークを特徴とする。単一溶融ピーク はインジウム及び脱イオン水によって基準化された示差走査熱量測定器を用いて 決定される。この方法は5〜7mgのサンプル量を包含し、第1の加熱が140 ℃まで4分間維持され、10°/分で温度を−30℃に冷却して3分間維持し、 第2の加熱のために10℃/分で40℃まで加温する。単一溶融ピークは第2の 加熱熱流対温度曲線から得られる。ポリマー溶融の全熱は曲線下の面積から計算 される。 0.875g/cc〜0.91g/ccの密度をもつ実質上線状エチレンポリ マーについて、単一溶融ピークは装置の選択率に依存して、ポリマーの融解の全 熱量の12%より少なく、典型的には9%より少なく、そしてより典型的には6 %より少なく構成する低溶融サイド上の「肩」又は「背のこぶ」を示す。そのよ うな合成品はExactTM樹脂等の周知の均一分枝型ポリマーについて観測可能 であり、この合成品の溶融部分を介して単調に変化する単一溶融ピークのスロー プに基づいて識別される。そのような合成品は単一溶融ピークの融点の34℃、 典型的には27℃、そしてより典型的には20℃の範囲内で生ずる。合成品に起 因する融解の熱は熱流対温度曲線下のその組合された面積の特定の積分によって 別々に決定できる。 全ポリマー生成物サンプル及び別々のポリマー成分は140℃のシステム温度 で操作する混合多孔性カラムを備えたウォータズ150高温度クロマトグラフィ ー性ユニット上でゲル浸透クロマトグラフィーによって分析される。この溶媒は 1,2,4−トリクロロベンゼンであり、サンプルの0.3重量%溶液が注入の ために調整される。流速は1.0mm/分であり、注入量は100μ1である。 分子量決定はこれらの溶出量と組合せて(ポリマーラボラトリーズからの)狭 い分子量分布ポリスチレン基準を用いて推論される。均等ポリエチレン分子量は (Williams及びWard,Journal of Polymer S cience,Polymer Letters,6巻,621頁,1968) に記載された)ポリエチレン及びポリスチレン用の適当なMark−Houwi nkの係数を用いて決定され、次の方程式を誘導する。 Mホ゜リエチレン=a*(Mホ゜リスチレンb この式でa=0.4316及びb=1.0。重量平均分子量、Mw、及び数平 均分子量、Mn、は次の式:Mj=(Σwi(Mi j))j ;(ここでwiはフラク ションiでのGPCカラムが溶出するMiをもつ分子の重み関係であり、そ してMwを計算するときj=1でありそしてMnを計算するときj=−1である )に従って通常の方法で計算される。 本発明によって製造される均一分枝型エチレンポリマーに関しては(各々にお いて触媒注入によって2つの流れループを用いる例として、ポリマーブレンド又 は組成分としてよりもむしろ単一ポリマー組成物として)、このMw/Mnは好 ましくは3以下、より好ましくは2.5以下、そして特に1.5〜2.5及び最 も特異的には1.8〜2.3である。 Lai他による米国特許第5,272,236号及び5,278,272号に 記載されている如く、実質上線状エチレンポリマーは比較的狭い分子量分布(即 ち、Mw/Mn比は典型的には3.5以下、好ましくは2.5以下、より好まし くは2以下である)をもつにもかかわらず、優れた加工処理を持つことが知られ ている。均一及び不均一分枝型線状エチレンポリマーと相違して、実質上線状エ チレンポリマーの溶融流れ割合(I10/I2)は分子量分布、Mw/Mnから本 質的に独立に変化し得る。従って、この新規な溶液重合系及び方法は実質上線状 エチレンポリマーを作るために好ましくは使用される。 さらに、ここに記載するこの溶液重合系及び方法のある具体例によって得られ る驚くべき結果の1つは、ある所定の実質上線状エチレンポリマー密度及びメル トインデックス(ここで実質上線状エチレンポリマ一用のより高いI10/I2比 は長鎖分枝のより高レベルを特異的に表す)が反応系のポリマー濃度にほとんど 影響することなく転換率を変化させることによって今や制御し得ることである。 すなわち、本発明の非断熱的、連続的重合は反応器温度及び重合濃度の分断を可 能にする。これに対して周知の断熱溶液重合に関しては、重合熱の冷却は減少ポ リマー及びモノマー濃度を必ず生ずる溶媒によって与えられる。この方法の制限 は本発明の新規システム及び方法において排除される。 この驚くべきシステム及び方法の性能に関連する「ある具体例」は、本発明の 新規システム及び方法が連続的に安定した状態の溶液重合系及び方法としてそし てここで記載した好ましいメタロセン触媒錯体を使用して操作され、そして得ら れる生成物は実質上線状エチレンポリマーであることを意味する。 この新規なシステム又は方法の性能の1つの含意は、連続断熱溶液重合方法に 関して本発明の新規なシステム及び方法を使用することによって(メルトインデ ックス、密度及びLCBについて)同一の生成物を製造するために典型的に要求 される末端停止剤の問題である。この性能の正味の結果がここに記載する新規な システム及び方法であり、末端停止剤が相対生成物(即ち、実質上線状エチレン ポリマー生成物は本質的に同一のI2メルトインデックス及びポリマー密度をも つ)を作るために使用されない高長鎖分枝生成物/方法性能を特徴とする。すな わち、本発明の驚くべき利益の1つは、触媒有効性に実質的に影響することなく 、長鎖分枝の高レベル又は程度(0.01〜3長鎖分枝/1,000炭素の範囲 )及び高生産性をもつ実質上線状エチレンポリマーを製造することができるオレ フィンポリマーの製造にある。別法として、このシステム又は方法性能の他の1 つの驚くべき利益は周知の連続断熱溶液重合方法のために存在する能力に比べて 高い生産性及び実質的に改良された触媒有効性で同一の実質上線状エチレンポリ マーを製造することができることである。 用語「高長鎖分枝方法/生成物性能」は本発明のシステム及び方法が実質上線 状エチレンポリマー生成物を製造できるただ1つのシステム及び方法であること を意味する。 この用語は減少触媒有効性の如き通常方法の不利益をなくし高い製造割合で実 質上線状エチレンポリマーの製造を可能にする本発明のシステム又は方法を意味 することを意図する。 ここに記載する溶液重合システム及び方法はまたオレフィンイラストマー及び ゴム、特にエチレン−プロピレンインターポリマー、例えばエチレン−プロピレ ン−ジエンモノマー(EPDM)エラスマー及びエチレン−プロピレン(EP) エラスマー、及びスチレンブロックコポリマー、例えばスチレン−エチレン−ブ チレンブロックコポリマー(SEBS)及びスチレン−イソプレンブロックコポ リマーを製造するためにもまた有用である。ASTMDはゴムの種々の物理的特 性及びこれらの特性を測定するテスト方法を定義する。米国特許第5,001, 205号(Hoel)はアルファ−オレフィンで共重合されたエチレンからなる 周知のエラストマーの全体像を提供する。ホエルが記載する如く、市販のエラス トマーは種々の最小特性、例えば10以上のムーニー粘度、110,000以上 の重量平均分子量(Mw)、−40℃以下のガラス転移温度及び25%以下の結 晶度をもつ。 ここに記載するこの新規な溶液重合系及び方法によって製造されるオレフィン エラストマー及びゴムは、好ましくは脂肪族C3−C20α−オレフィン、共役ジ エン、及び非共役ジエンからなる群から選ばれる少なくとも1つのコモノマーを もつエチレン又はスチレンのインターポリマーである。用語インターポリマーは コポリマー、例えばEP、及びターポリマーを包含するが、作られるエラストマ ーをエチレンで共重合されたただ1つの又は2つのモノマーに限定する意図はな い。脂肪族C3−C20α−オレフィンの例はプロピレン、1−ブテン、4−メチ ル−1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテン、1−デセン、1−ドデセン、 1−テトラデセン、1−ヘキサデセン、1−オクタデセン及び1−エイコセンを 包含する。このα−オレフィンは3−シクロヘキシル−1−プロペン(アリル− シクロヘキサン)及びビニル−シクロヘキサン等のα−オレフィンを生ずるシク ロヘキサン又はシクロペンタン等の環式構造をまた含有し得る。この用語のクラ ス分けではα−オレフィンではないけれども、ノルボルネン及び関連オレフィン 等のある種の環式オレフィンがα−オレフィンのあるもの又は全ての代に使用で きる。 非共役ジエンの例は1,4−ペンタジエン、1,4−ヘキサジエン、1,5− ヘキサジエン、2−メチル−1,5−ヘキサジエン、1,6−ヘプタジエン、6 −メチル−1,5−ヘプタジエン、1,6−オクタジエン、1,7−オクタジエ ン、7−メチル−1,6−オクタジエン、1,13−テトラデカジエン、1,1 9−エイコサジエン等の脂肪族ジエン;1,4−シクロヘキサジエン、ビシクロ [2.2.1]ヘプト−2,5−ジエン、5−エチリデン−2−ノルボルネン、 5−メチレン−2−ノルボルネン、5−ビニル−2−ノルボルネン、ビシクロ[ 2.2.2]オクト−2,5−ジエン、4−ビニルシクロヘキセ−1−エン、ビ シクロ[2.2.2]オクト−2,6−ジエン、1,7,7,−トリメチルビシ クロ[2.2.1]ヘプト−2,5−ジエン、ジシクロペンタジエン、メチルテ トラヒドロインデン、5−アリルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン、1 ,5−シクロオクタジエン等の環式ジエン;1,4−ジアリルベンゼン、4− アリル−1H−インデン等の芳香族ジエン;2,3−ジイソプロピリジエン−5 −ノルボルネン、2−エチリデン−3−イソプロピリデン−5−ノルボルネン、 2−プロペニル−2,5−ノルボルナジエン、1,3,7−オクタトリエン、1 ,4,9−デカトリエン等のトリエンを包含し、好ましい非共役ジエンは5−エ チリデン−2−ノルボルネンである。共役ジエンの例はブタジエン、イソプレン 、2,3−ジメチルブタジエン−1,3、1,2−ジメチルブタジエン−1,3 、1,4−ジメチルブタジエン−1,3、1−エチルブタジエン−1,3、2− フェニルブタジエン−1,3、ヘキサジエン−1,3、4−メチルペンタジエン −1,3、1,3−ペンタジエン、3−メチル−1,3−ペンタジエン、2,4 −ジメチル−1,3−ペンタジエン、3−エチル−1,3−ペンタジエン、等を 包含し、好ましい共役ジエンは1,3−ペンタジエンである。 エチレン及び1つの脂肪族C3−C20α−オレフィン又は1つのジエン(共役 又は非共役のいずれか)のコポリマーは本発明の方法を用いて製造できる。エチ レン、少なくとも1つの脂肪族C3−C20α−オレフィン、及び/又は少なくと も1つのジエン(共役又は非共役のいずれか)のインターポリマーはこの方法を 用いてまた製造することができる。代表的なコポリマーはエチレン/プロピレン 及びエチレン/1−オクテンを包含する。代表的なインターポリマーはエチレン /プロピレン/1−オクテン、エチレン/プロピレン/5−エチリデン−2−ノ ルボルネン、エチレン/1−オクテン/5−エチリデン−2−ノルボルネン、エ チレン/プロピレン/1,3−ペンタジエン及びエチレン/1−オクテン/1, 3−ペンタジエンを包含する。代表的なテトラポリマーはエチレン/プロピレン /1−オクテン/ジエン(例えば、ENB)及びエチレン/プロピレン/混合ジ エン、例えばエチレン/プロピレン/5−エチリデン−2−ノルボルネン/ピペ リレンを包含する。さらに、本発明の方法を用いて製造されるエラストマーは2 ,5−ノルボルナジエン(又はビシクロ[2,2,1]ヘプタ−2,5−ジエン と呼ばれる)、ジアリルベンゼン、1,7−オクタジエン(H2C=CH(CH2 4CH=CH2)、及び1,9−デカジエン(H2C=CH(CH26CH=C H2)等の長鎖分枝増大物の少量、例えば0.05〜0.5重量%を含むことが できる。 一般的に最小では、本発明の溶液重合系及び方法で製造されるオレフィンエラ ストマー及びゴムは少なくとも30、好ましくは少なくとも40及び最も好まし くは少なくとも50重量%のエチレン;少なくとも15、好ましくは少なくとも 20及び最も好ましくは少なくとも25重量%の少なくとも1つのα−オレフィ ン;及び好ましくは少なくとも0.1及び最も好ましくは少なくとも0.5重量 %の少なくとも1つの共役又は非共役ジエンからなる。 一般的に最大では、本発明の溶液重合系及び方法によって製造されるオレフィ ンエラストマー及びゴムは85以下、好ましくは80以下及び最も好ましくは7 5以下の重量%のオレフィン;70以下、好ましくは60以下及び最も好ましく は55以下の重量%の少なくとも1つのα−オレフィン;及び20以下、好まし くは15以下及び最も好ましくは12以下の重量%の少なくとも1つの共役又は 非共役ジエンからなる。全ての重量%は通常の方法を使用して決定し得るエラス トマー又はゴムの重量を基準とする。 インターポリマーエラストマーの多分散性(分子量分布又はMw/Mn)は1 .5、好ましくは1.8及び特に2.0〜15、好ましくは10、及び特に6の 範囲内にある。 一般に、インターポリマーエラストマーのMwは10,000、好ましくは2 0,000、より好ましくは40,000、及び特に60,000〜1,000 ,000、好ましくは800,000、より好ましくは600,000、及び特 に500,000の範囲内にある。本発明の溶液重合系及び方法によって製造さ れるオレフィンエラストマー及びゴムはエラストマーの分子量及び任意のその後 の重合レオロジー性変性に依存する粘度範囲を包含する。一般に、エラストマー の粘度は125℃で剪断レオメーターを使用してASTM D1646−89に 従って測定されるムーニー粘度を特徴とする。このエラストマーのムーニー粘度 は1、好ましくは5、より好ましくは10、及び特に15の最小〜150、好ま しくは125、より好ましくは100、及び特に80の最大の範囲内にある。オ レフィンエラストマー又はゴムの密度はASTM D−792に従って測定され る。このエラストマー又はゴムの密度は0.850グラム/立方センチメーター (g/cm3)、好ましくは0.853g/cm3、及び特に0.855g/cm3 の最小〜0.895g/cm3、好ましくは0.885g/cm3、及び特に0. 875g/cm3の最大の範囲内にある。 本発明の溶液重合系及び方法によって作られるオレフィンポリマー生成物から 作られる製造粒子は任意のオレフィン製造技術を用いて作られる。有用な粒子は フィルム(例えば、キャスト、ブローン及び押出しコーテッド)、ファイバー( 例えば、ステープルファイバー、スパンブローンファイバー系、米国特許第4, 340,563号;4,663,220号;4,668,566号;又は4,3 22,027号に記載及びゲルスパンファイバー系、米国特許第4,413,1 10号に記載)、織物及び非織物(例えば、スパンレース織物、米国特許第3, 485,706号に記載)又はそのような繊維から作られた構造物(例えば、P ET又は絹等の他の繊維とのブレンド)及び成形品(例えば、射出成形法、ブロ ー成形法又はロト成形法で作られる)を包含する。ここに記載するポリマー製品 はまたワイヤー及びケーブル被覆操作、収縮フィルム適用並びに真空生成操作用 のシート押出し加工に有用である。 例1 ポリエチレン製造用の図1の溶液重合系の熱移動媒体として水を使用すること によって熱移動係数は15から45Btu/時・平方フィート・°F以上に変化 した。ツインスクリューポンプを例えばWorthington Sierba thから市販されている如く使用した。この溶液重合系の容積熱移動速度は75 0Btu/時・立方フィート・°F(14.0kW/立方メーター・°K)であ ると計算された。 例2 1つの具体例を、溶液重合系10を20gpm容量をもつポンプ、及び4.2 5フィートの長さ及び1.0インチの外径をもつ42の管の各々をもつ2つのシ ェル状且つ管状熱交換器を使用して7.3の再循環比で操作した。第1熱交換器 は33Btu/時・平方フィート・°Fの熱移動係数をもち、そして第2熱反応 器は35.4Btu/時・平方フィート・°Fの熱移動係数をもった。熱交換係 数を次の方法によって計算した。例として第2熱交換器を用いて、熱除去速度を 水冷却媒質の入口及び出口温度(それぞれ135℃及び135.9℃)の差異か ら水の熱容量を設定し、水の流れ速度(25,000ポンド/時(500ガロン /分))を設定して計算した。向流熱交換器の反応処理側面入口及び出口温度( 147.8℃及び151.1℃、各々)に基づいて、℃でのログ平均温度差は1 3.9(°Fでのログ平均温度差は25であった)であった。ログ平均温度差を 決定するための適切な方程式はPerry及びChiltonのChemica l Engineer’s Handbook,第5版,10−10頁,式10 −27,によって提供されている。°Fのログ平均温度差及び46.7平方フィ ートの面積から41,360Btu/時の計算された熱移動速度を誘導すること によってこの計算した熱移動係数は35.4Btu/時・平方フィート・°Fで あった。 例2の容積熱除去速度は750Btu/時・立方フィート・°F(14.0k W/立方メーター・°K)であり、ポリマー製造速度は220ポンド/時であり 、そして線状低密度エチレン/1−オクテンコポリマー(LLDPE)のポリマ ー製造速度/単位容積/時は系容積の4.5ポンド/時/ガロンであった。使用 した溶媒はエクソン社から市販されているイソパー(IsoparTM)であった 。使用した触媒は例えば米国特許第4,314,912号に記載されている通常 の不均一チグラー配位金属触媒であった。上記記載に基づいてオレフィン重合技 術の当業者はそのような具体例を任意の所望の大きさの設備に都合よく拡大し得 るものと信ずる。 例3 エチレンポリマーブレンド製品を製造するために図2の如く溶液重合系100 の熱移動媒質として水を使用することによって、熱移動係数は15から45Bt u/時・平方フィート・°F以上に変化した。Worthington Sie rbathから市販されているツインスクリューポンプを使用した。この溶液重 合系の容積熱除去速度は750Btu/時・立方フィート・°F(14.0kW /立方メーター・°K)であると計算された。 例4 ポリエチレンを製造するために図5の溶液重合系400で熱移動媒体として水 を使用することによって、熱移動係数は4から15Btu/時・平方フィート・ °Fの範囲内で変化した。Worthington Sierbathから市販 されているツインスクリューポンプを使用した。この溶液重合系の容積熱移動重 力速度は100Btu/時・立方フィート・°F(1.9kW/平方メーター・ °K)であると計算された。 例5 ポリエチレンを製造するために図6の溶液重合系500で熱移動媒体として水 を用いることによって、熱移動系は4から15Btu/時・平方フィート・°F の範囲で変化した。Worthington Sierbathから市販されて いるツインスクリューポンプを使用した。この溶液重合系の容積熱除去速度は3 70Btu/時・立方フィート・°F(6.9kW/平方メーター・°K)であ ると計算された。 図7は本発明(例1、3、4及び5)の新規な溶液重合系及び方法の容積熱除 去速度を周知の熱移動方法又は反応器と比較する。ここに提供された記載及びA IChe Annual Meeting,ロスアンジェルス,11月,17− 22頁,1991年,に示された文献中のメイヤー(Meyer)によって提供 された記載に基づいての、適切な比較は次の通りである。例示1及び3(例1及 び3)は比較例1及び2と比較されるべきであり、例示4及び5(例4及び5) は比較例3及び4と比較されるべきである。図7において、比較例は循環内部の 数字である。1立方メーターより大きい又は等しい反応器容量について、本発明 の非断熱溶液重合系は周知の方法/又は反応器に比べて、管を通過する熱移動媒 体の流れをもつわん曲(tortuous)マルチチューブスタティックミキサ 反応器と同等の容積熱移動除去速度において優れた容積熱除去速度を示し、種々 の比較に関して、本発明の非断熱溶液重合系はわん曲熱交換装置が使用される場 合でさえも均一生成物を提供する。後者の驚くべき結果は本発明の特に良好な混 合単相反応系を保証する高い混合度及びループ反応器デザインに起因する。 次の表1は本発明の種々の具体例を使用して製造されたエチレンポリマーの処 理条件及び製品特性を示す。 * 製造速度は異なる方法又は系によって使用される6.5MMBTU/時 冷却容量に基づく。 ** 示されるI10/I2値は製造された特定のポリマー生成物に対しての実 際に測定され且つ平均化されたデータであるが、LCB値は動力学モデ ルから誘導されたものである。 次の表2は本発明の他の具体例を使用して作られたエチレンポリマーの処理条 件及び製品特性を示す。 * 製造速度は異なる方法又は系によって使用された6.5MMBTU/時 冷却容量に基づく。 ** 示されたI10/I2値は製造された特定のポリマー生成物の実際に測定 され且つ平均化されたデータであるが、LCBは動力学モデルから誘導 された。 他の1つの具体例において、実質上線状エチレン/1−オクテンポリマーを連 続攪拌タンク反応器(比較例13)からなる断熱溶液重合を用いて製造し、図5 に記載した連続操作される本発明の非断熱溶液重合系及び方法を使用して製造し た同一の生成物(即ち、同一のコモノマー及び本質的に同一のメルトインデック ス及び密度をもつ)の2つの例(例11及び12)と比較した。評価では、例1 1及び12のために熱移動媒体として水を使用し、且つ同一のメタロセン触媒を 3つの全ての例で使用した。重合の熱は比較例13の供給では溶媒によって除去 した。すなわち、冷熱源としての及びそのような比較例13としての溶媒機能は 連続断熱溶液重合系の代表的なものであった。3つの例の重合用処理条件及び生 成した製品特性を表3に示す。 * 製造速度は異なる方法又は系によって使用される6.5MMBTU/時 冷却容量に基づく。 ** 示されたI10/I2値は製造された特定のポリマー生成物の実際に測定 され且つ平均化されたデータであるが、LCBは動力学モデルから誘導 されたものである。 *** 示されたI10/I2値はこの特定の密度、メルトインデックス及び触媒 系のこの特定の系についての最大値である。 驚くべきことに、表3に示される結果は、本発明のある具体例が実質的に同一 の製品を製造するときに本発明の利益なしに先に製造が可能であったものよりも 顕しく優れた触媒性能等の大いに改良された方法/生成物能力を特徴とする新規 な系又は方法で実質上線状エチレンポリマーを製造することを可能にする、こと を示している。 この系又は方法の性能に関して、用語「実質的に同一」は測定され且つ平均化 されたメルトインデックス及び密度値が比較される実質上線状エチレンポリマー について相互の10%以内にあることを意味する。表3の驚くべき結果に加えて 、(等高線プロットである)図8は、例11及び12で使用される新規溶液重合 系及び方法のための並びに比較例13で使用される重合のための製造速度及び製 品 密度の性能としてのI10/I2処理能力範囲を説明する。 新規な系及び方法については、高末端I10/I2能力範囲は線Aで示し、低末 端I10/I2能力範囲は図8の線Cで示す。線B及びDは比較例1のために使用 された断熱溶液重合について決定されたI10/I2能力範囲を示す。図8はいず れかの方法が同一のI10/I2値を提供できることを示しているけれども、この 図はまた本発明が同一の製品を製造するときに大いに改良された製造速度を可能 にすることを示す。 他の1つの具体例では、実質上線状エチレン/1−オクテンポリマーを別のメ タロセン触媒(第3ブチルアミド)(テトラメチル−η5−シクロペンタジエニ ル)ジメチル−シランチタン(II)1,3−ペンタジエン)を用いて製造した。 重合条件及び得られたポリマー特性を次の表4に記載する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,IT,L U,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF ,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE, SN,TD,TG),AP(GH,KE,LS,MW,S D,SZ,UG),UA(AM,AZ,BY,KG,KZ ,MD,RU,TJ,TM),AL,AM,AT,AU ,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,CA,CH, CN,CU,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,G B,GE,HU,IL,IS,JP,KE,KG,KR ,KZ,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LV, MD,MG,MK,MN,MW,MX,NO,NZ,P L,PT,RO,RU,SD,SE,SG,SI,SK ,TJ,TM,TR,TT,UA,UG,US,UZ, YU (72)発明者 コンブス,アール ブルース アメリカ合衆国テキサス州 77566 レー ク ジャクソン ローズウッド ドライブ 93 (72)発明者 エバースディック,デビッド エイ アメリカ合衆国テキサス州 77515 アン グルトン ピン オーク ドライブ 142 (72)発明者 ジャン,プラデープ アメリカ合衆国テキサス州 77566 レー ク ジャクソン バンヤン 308 (72)発明者 スタルツ,ジェフ エイチ アメリカ合衆国テキサス州 77451 フリ ーポート ツナ トレイル 115 ルート 3 (72)発明者 ウィンター,グレグ エイ アメリカ合衆国テキサス州 77566 レー ク ジャクソン ペパーミント コート 56 (72)発明者 デントン,デビッド ピー アメリカ合衆国テキサス州 77515 アン グルトン プランタース ループ ルート 4 #42 (72)発明者 ウイルソン,ラリー ディ アメリカ合衆国テキサス州 77566 レー ク ジャクソン レーク ロード #902, 110 (72)発明者 ウイルソン, ジョン アール アメリカ合衆国ルイジアナ州 70810 バ トン ルージュ ノース マジャスチック オーク プレイス 14523 【要約の続き】 留反応物質の1部は該生成物ポリマー出口からフロー出 てそして残留物質は該フローループを通って再循環す る。1つの観点において、本発明の系及び方法はポリエ チレンを作るために使用される。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.触媒及び溶媒をもつ少なくとも1の反応器の少なくとも1の反応器流中でオ レフィンモノマーを重合する溶液重合系であって、該系が: (A)少なくとも1の反応器を形成する少なくとも1のフローループ、ここ で少なくとも1の反応器は反応器容積をもち、且つ少なくとも1のフロールー プは: (1)少なくとも1の生成物出口、 (2)触媒がそこを通って少なくとも1のフローループに流れる少なくとも 1の触媒入口、 (3)モノマーがそこを通って少なくとも1のフローループに流れ且つ触媒 及び溶媒と共に反応流を形成する少なくとも1のモノマー入口、 (4)反応流及びそこで形成されたポリマーを受け入れ且つ少なくとも1の フローループから反応又は重合熱を除く少なくとも1の熱交換装置、及び (5)少なくとも1のフローループの周りの反応流及びポリマーをポンピン グするための少なくとも1のポンプ装置、を持つ、 (B)少なくとも1の生成物出口を通って少なくとも1のフローループが出 ていく反応流及びポリマーの1部、及び (C)ポリマー及び反応流から少なくとも85Btu/時・立方フィート・ °F(1.6kW/m3・°K)の速度で反応又は重合熱を除く少なくとも1 の熱交換装置、 からなることを特徴とする溶液重合系。 2.熱交換装置が少なくとも400Btu/時・立方フィート・°F(7.4k W/m3・°K)の速度で熱を除く請求項1の溶液重合系。 3.熱交換装置が少なくとも600Btu/時・立方フィート・°F(11.2 kW/m3・°K)の速度で熱を除く請求項1の溶液重合系。 4.熱交換装置が第1熱交換器をもち、該第1熱交換器が熱交換媒体を通すハウ ジング及び反応液とポリマーが流れる複数の静止ミキサー熱交換チューブをも ち、反応流とポリマーは第1熱交換器から出てさらにそこを通って移動するた め少なくとも1のフローループへと流れる請求項1記載の溶液重合系。 5.さらに反応流とポリマーを受け入れ且つ反応器流から反応又は重合熱を除く ため少なくととも1のフローループ上に少なくとも1の追加の熱交換器をもち 、そしてポンプ装置が反応流とポリマーを生成物出口にポンピングし、ポリマ ーと反応流の1部が生成物出口から流れ出て、反応流とポリマーの1部が少な くとも1のフローループを通って循環する請求項4の溶液重合系。 6.反応流の流れが実質上層流である請求項1の溶液重合系。 7.反応流の流れのレイノルズ数が2200以下である請求項6の溶液重合系。 8.さらに、少なくとも1のモノマー入口が少なくとも1の触媒入口の下流に位 置する1のモノマー入口をもつ請求項1の溶液重合系。 9.熱交換装置が第1熱交換器と少なくとも1の追加の熱交換器をもち、さらに 該系が第1熱交換器上に1の触媒入口と1のモノマー入口をもち、第1熱交換 器から反応流とポリマーを少なくとも1の追加の熱交換器にポンピングするポ ンプ装置をもつ請求項8の溶液重合系。 10.さらに、少なくとも1の触媒入口と少なくとも1のモノマー入口の間に、反 応器液用に、少なくとも1のフローループ内に配した少なくとも1の静止ミキ サーをもつ請求項1の溶液重合系。 11.さらに、少なくとも1のモノマー入口と少なくとも1の熱交換装置の間に、 反応液を混合するために、少なくとも1のフローループ内に配した少なくとも 1の静止ミキサーをもつ請求項1の溶液重合系。 12.さらに、少なくとも1のモノマー入口と流体連絡して少なくとも1のフロー ループ内にモノマーインゼクターをもつ請求項1の溶液重合系。 13.モノマーインゼクターが中空入口及び中空入口と流体連絡している複数の間 隔のあいた中空アームをもつ中空体をもち、複数の中空アームの各々がモノマ ーがそこを通って少なくとも1のフローループに流れる複数の間隔のあいた流 体出口ポートをもつ請求項12の溶液重合系。 14.さらに、少なくとも1の触媒入口の下流に配した少なくとも1のモノマー入 口をもつ請求項13の溶液重合系。 15.溶媒が触媒と共に少なくとも1の触媒入口を通って少なくとも1のフロール ープに流れる請求項1の溶液重合系。 16.溶媒がモノマーと共に少なくとも1のモノマー入口を通って少なくとも1の フローループに流れる請求項1の溶液重合系。 17.さらに、触媒と溶媒が触媒インゼクターを通って少なくとも1のフロールー プに流れるように少なくとも1の触媒入口と流体連通しているフローループ内 の触媒インゼクターをもつ請求項1の溶液重合系。 18.さらに、触媒インゼクターが溶媒入口をもつ本体、溶媒が溶媒入口と流体連 通して流れる混合領域、触媒を混合領域に導入しうる触媒ポート、及び混合し た触媒と溶媒を少なくとも1のフローループに流す出口とをもつ請求項17の 溶液重合系。 19.反応流とポリマーが実質上単一液相溶液として維持される請求項1の溶液重 合系。 20.少なくとも1のフローループが1m3以上のフローループ容積をもちそして ポリマーが少なくとも0.7ポンド/時/ガロン(フローループ容積)の速度 で生成する請求項1の溶液重合系。 21.少なくとも1のフローループが1m3以上のフローループ容積をもちそして ポリマーが少なくとも5ポンド/時/ガロン(フローループ容積)の速度で生 成する請求項1の溶液重合系。 22.少なくとも1のフローループが1m3以上のフローループ容積をもちそして ポリマーが少なくとも12ポンド/時/ガロン(フローループ容積)の速度で 生成する請求項1の溶液重合系。 23.少なくとも1のフローループが1m3以上のフローループ容積をもちそして ポリマーが少なくとも15ポンド/時/ガロン(フローループ容積)の速度で 生成する請求項1の溶液重合系。 24.ポリマーが50以下のリサイクル比で生成する請求項1の溶液重合系。 25.ポリマーが25以下のリサイクル比で生成する請求項1の溶液重合系。 26.ポリマーが15以下のリサイクル比で生成する請求項1の溶液重合系。 27.ポリマーが10以下のリサイクル比で生成する請求項1の溶液重合系。 28.ポリマーがポリエチレンである請求項1の溶液重合系。 29.触媒が均一系触媒及び不均一系触媒からなる群から選択される請求項26の 溶液重合系。 30.停止剤が少なくとも1のモノマー入口から導入される請求項1の溶液重合系 。 31.停止剤が水素である請求項30の溶液重合系。 32.滞留時間が12分以下である請求項1の溶液重合系。 33.触媒及び溶媒をもつ2以上の反応器の反応器流中でオレフィンを重合する溶 液重合系であって、該系が; (A)第1反応器を形成する第1フローループ、ここで第1反応器は第1反応 器容積をもち、且つ、第1フローループは; (i)少なくとも1の第1生成物出口、 (ii)触媒がそこを通って第1フローループに流れる少なくとも1の第1触媒 入口、 (iii)モノマーがそこを通って第1フローループに流れ且つ触媒及び溶媒と共 に第1反応流を形成する少なくとも1の第1モノマー入口、 (iv)第1反応流及びそこで形成された第1ポリマーを受け入れ且つ第1フロ ーループから反応又は重合熱を除く少なくとも1の第1の熱交換装置、及び (v)第1フローループ中の第1反応流及び第1ポリマーを少なくとも1の第 1熱交換装置から少なくとも1の生成物出口にポンピングするための少なくと も1の第1ポンプ装置を持つ、及び (B)第2反応器を形成する第2フローループ、ここで第2反応器は第2反応 器容積をもち、第2フローループは; (i)少なくとも1の第2生成物出口、 (ii)触媒がそこを通って第2フローループに流れる少なくとも1の第2触媒 入口、 (iii)モノマーがそこを通って第2フローループに流れ且つ触媒及び溶媒と共 に第2反応流を形成する少なくとも1の第2モノマー入口、 (iv)第2反応流及びそこで形成された第2ポリマーを受け入れ且つ第2フロ ーループから反応又は重合熱を除く少なくとも1の第2の熱交換装置、及び (v)第2フローループ中の第2反応流及び第2ポリマーを少なくとも1の第 2熱交換装置から少なくとも1の第2生成物出口にポンピングするための少な くとも1の第2ポンプ装置を持つ、及び (C)反応器流から少なくとも85Btu/時・立方フィート・°F(1.6 kW/m3・°K)の速度で全反応又は重合熱を除く少なくとも1の第1熱交 換装置及び少なくとも1の第2熱交換装置、 (D)第1ポリマー及び第1反応器流の1部を第1フローループの少なくとも 1の第1生成物出口からそこに流す少なくとも1の生成物入口をもつ第2フロ ーループ、及び (E)少なくとも1の第2生成物出口を通して第2フローループを出す第1ポ リマー、第2ポリマー、第1反応流及び第2反応流の1部、からなることを特 徴とする溶液重合系。 34.ポリマーを伴う各反応流が実質上液相溶液として維持される請求項33の溶 液重合系。 35.ポリマーが少なくとも0.7ポンド/時/ガロン(フローループ容積)の速 度で生成する請求項33の溶液重合系。 36.ポリマーが少なくとも5ポンド/時/ガロン(フローループ容積)の速度で 生成する請求項33の溶液重合系。 37.ポリマーが少なくとも12ポンド/時/ガロン(フローループ容積)の速度 で生成する請求項33の溶液重合系。 38.ポリマーが少なくとも15ポンド/時/ガロン(フローループ容積)の速度 で生成する請求項33の溶液重合系。 39.ポリマーが50以下のリサイクル比で生成する請求項33の溶液重合系。 40.ポリマーが25以下のリサイクル比で生成する請求項33の溶液重合系。 41.ポリマーが15以下のリサイクル比で生成する請求項33の溶液重合系。 42.ポリマーが10以下のリサイクル比で生成する請求項33の溶液重合系。 43.ポリマーがポリエチレンである請求項33の溶液重合系。 44.反応器容積をもつ少なくとも1の反応器を形成する少なくとも1のフロール ープにモノマーを供給し、 触媒を少なくとも1のフローループに供給し、溶媒を少なくとも1のフロー ループに供給し、モノマー、触媒及び溶媒が反応流を形成し、そこでモノマー のポリマーへの重合反応を生起して反応又は重合熱を発生させ、反応流を少な くとも1の熱交換装置に流し、そこでポリマー及び反応流から少なくとも85 Btu/時・立方フィート・°F(1.6kW/m3・°K)の速度で反応又 は重合熱を除き、そしてポリマーと反応流の1部を生成物出口を通って少なく とも1のフローループから出し、それらの残部を少なくとも1のフローループ を通して循環させることを特徴とするモノマーの重合によりポリマーを製造す る方法。 45.少なくとも1の熱交換装置が少なくとも400Btu/時・立方フィート・ °F(7.4kW/m3・°K)の速度で熱を除く請求項44の方法。 46.少なくとも1の熱交換装置が少なくとも600Btu/時・立方フィート・ °F(11.2kW/m3・°K)の速度で熱を除く請求項44の方法。 47.少なくとも1の熱交換装置が第1熱交換器をもち、第1熱交換器が熱交換媒 体を通すハウジング及び反応流とポリマーを流す複数の静止ミキサーをもつ請 求項44の方法であって、該方法がさらに、反応流とポリマーを第1熱交換器 を通しまたそこから少なくとも1のフローループ中に、さらにそのなかで移動 させるために流す請求項44の方法。 48.少なくとも1の追加の熱交換器が反応流とポリマーを受け入れそして反応流 から反応又は重合熱を除くために少なくとも1のフローループ上にある請求項 47の方法であって、該方法がさらに、反応流とポリマーを少なくとも1のポ ンプ装置によって生成物出口にポンピングし、ポリマーと反応流の1部を生成 物出口から出しそして反応流とポリマーの1部を少なくとも1のフローループ を通して循環させる請求項47の方法。 49.触媒入口の下流に位置する少なくとも1のモノマー入口があり、そして該方 法がさらにモノマーを少なくとも1のモノマー入口を通してフローループに供 給する請求項44の方法。 55.静止ミキサーが触媒入口とモノマー入口の間のフローループ中に配置されて おり、そして該方法がさらに反応流を静止ミキサーで混合する請求項44の方 法。 51.静止ミキサーがモノマー入口と少なくとも1の熱交換装置の間の少なくとも 1のフローループ中に反応流を混合するために配置されており、そして該方法 がさらに反応流を静止ミキサーで混合する請求項44の方法。 52.モノマーインゼクターがモノマー入口と流体連通してフローループ中にあり 、そして該方法がさらにモノマーと溶媒の流れをモノマーインゼクターを通し てフローループに流す請求項44の方法。 53.さらに触媒を溶媒と共に触媒入口を通してフローループに流す請求項44の 方法。 54.さらにモノマーを溶媒と共にモノマー入口を通して少なくとも1のフロール ープに流す請求項44の方法。 55.触媒インゼクターが少なくとも1の触媒入口と流体連通してフローループ内 にあり、そして該方法がさらに触媒と溶媒を触媒インゼクターを通してフロー ループに流す請求項44の方法。 56.さらに、触媒インゼクターが溶媒入口をもつ本体、溶媒入口と流体連通して 溶媒を流す混合領域、触媒を混合領域に導入しうる触媒ポート及び混合した触 媒と溶媒をフローループに流す出口をもつ請求項55の方法。 57.反応流がポリマーと共に実質上液相溶液として維持される請求項44の溶液 重合系。 58.フローループが反応器容積をもちそしてポリマーが少なくとも2ポンド/時 /ガロン(反応器容積)の速度で生成する請求項44の溶液重合系。 59.ポリマーが50以下のリサイクル比で生成する請求項44の溶液重合系。 60.ポリマーがポリエチレンである請求項44の溶液重合系。 61.第1反応器容積をもつ第1循環用反応器からなる第1フローループにモノマ ーを供給し、触媒を第1フローループに供給し、溶媒を第1フローループに供 給し、モノマー、触媒及び溶媒が第1反応流を形成し、そこでモノマーの第1 ポリマーへの重合反応を生起して反応又は重合熱を発生させ、第1反応流を第 1熱交換装置に流し、そこで第1ポリマー及び第1反応流から少なくとも85 Btu/時・立方フィート・°F(1.6kW/m3・°K)の速度で反応又 は重合熱を除き、そして第1ポリマーと第1反応流の1部を第1生成物出口を 通って第1フローループから出し、モノマーを第2反応器容積をもつ第2循環 反応器からなる第2フローループに供給し、触媒を第2フローループに供給し 、溶媒を第2フローループに供給し、モノマー、触媒及び溶媒が第2反応流を 形成し、そこでモノマーの第2ポリマーへの重合反応を生起して反応又は重合 熱を発生させ、第2反応流を第2熱交換装置に流し、そこで第2ポリマー及び 第2反応流から少なくとも85Btu/時・立方フィート・°F(1.6kW /m3・°K)の速度で重合熱を除き、そして第2ポリマーと第2反応流の1 部を第2生成物出口を通って第2フローループから出すことを特徴とするモノ マーを重合してポリマーを製造する方法。 62.さらに第1ポリマーと第1反応流の1部を第1生成物出口から第2フロール ープに供給する請求項61の方法。 63.共通の出口ラインをもちそして該方法がさらに第1生成物出口から流れる第 1ポリマーと第1反応器流の部分を共通出口ラインに供給し、そして第2生成 物出口から流れる第2ポリマーと第2反応器流の部分を共通出口ラインに供給 する請求項61の方法。 64.モノマーを連続重合するための請求項1の溶液重合系。 65.モノマーを連続重合するための請求項33の溶液重合系。 66.さらにモノマー、触媒及び溶媒をフローループに連続的に供給し、そして生 成物出口からポリマ一生成物を反応流を連続的にとり出す請求項44の方法。 67.さらに、モノマー、触媒及び溶媒を第1及び第2フローループに連続的に供 給し、そして第2生成物出口からポリマー生成物と反応流の部分を連続的にと り出す請求項61の方法。 68.溶媒と触媒をもつフローループ反応器の反応流中でエチレンモノマーを重合 する非断熱溶液重合方法であって、該方法がエチレンモノマーを溶媒と触媒を 含む反応流中に供給し、そこでエチレンポリマーを生成しそしてそれにより反 応又は重合熱を生成させ、そして反応又は重合熱を反応流から非断熱的に除く ことを特徴とする溶液重合方法。 69.さらに少なくとも1のα−オレフィンコモノマーを反応流に流し、そしてそ こで少なくとも1のα−オレフィンが共重合したエチレンポリマーを生成する 請求項68の方法。 70.反応又は重合熱を少なくとも1Btu/時・立方フィート・°Fの速度で除 く請求項68の方法。 71.溶媒と触媒をエチレンモノマーの導入より上流で反応流に導入する請求項6 8の方法。
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