JPH0332566B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0332566B2 JPH0332566B2 JP57121958A JP12195882A JPH0332566B2 JP H0332566 B2 JPH0332566 B2 JP H0332566B2 JP 57121958 A JP57121958 A JP 57121958A JP 12195882 A JP12195882 A JP 12195882A JP H0332566 B2 JPH0332566 B2 JP H0332566B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- reactor
- temperature
- autoclave
- polymerization
- ethylene
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 claims description 23
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 claims description 21
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 claims description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 18
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims description 17
- 239000003999 initiator Substances 0.000 claims description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 12
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims description 12
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 5
- 229920001038 ethylene copolymer Polymers 0.000 claims 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 29
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 15
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 14
- 239000000047 product Substances 0.000 description 13
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 10
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 7
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 4
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 4
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 229920002959 polymer blend Polymers 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 208000020584 Polyploidy Diseases 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 2
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000007765 extrusion coating Methods 0.000 description 2
- 238000009533 lab test Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 229920006254 polymer film Polymers 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000011148 full scale manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005227 gel permeation chromatography Methods 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 230000000379 polymerizing effect Effects 0.000 description 1
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F2/00—Processes of polymerisation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/24—Stationary reactors without moving elements inside
- B01J19/2415—Tubular reactors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J3/00—Processes of utilising sub-atmospheric or super-atmospheric pressure to effect chemical or physical change of matter; Apparatus therefor
- B01J3/04—Pressure vessels, e.g. autoclaves
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F10/00—Homopolymers and copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond
- C08F10/02—Ethene
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
- B01J2219/00051—Controlling the temperature
- B01J2219/00074—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids
- B01J2219/00087—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids with heat exchange elements outside the reactor
- B01J2219/00094—Jackets
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
- B01J2219/00051—Controlling the temperature
- B01J2219/00074—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids
- B01J2219/00105—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids part or all of the reactants being heated or cooled outside the reactor while recycling
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
- B01J2219/00051—Controlling the temperature
- B01J2219/0015—Controlling the temperature by thermal insulation means
- B01J2219/00155—Controlling the temperature by thermal insulation means using insulating materials or refractories
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
- Polymerisation Methods In General (AREA)
Description
本発明は一定の物理的及び化学的性質を有する
ポリエチレンの製造法に関する。 長さと直径の比が5〜20の範囲にある撹拌状態
のオートクレーブにモノマーと触媒を1又は2以
上の個所から導入し高圧下にエチレンを重合する
ことは公知である。この場合反応器は複数の反応
帯に分割されうる。反応混合物と供給したエチレ
ンモノマーの間の温度差、即ち反応混合物の断熱
温度上昇から計算される変換率即ちエチレンがポ
リエチレンに変換する%は最高20%、通常15%で
ある。この最高変換率は壁を通して消散する高発
熱性重合反応による熱量が無視しうる程度である
故に制限がある。また生成する可能性があるホツ
トスポツトから反応混合物が突発的に分解するお
それがあるので、温度は余り高くすべきでない。
物理的及び化学的性質がほぼ一定の反応生成物は
高度の分枝を有する。特にいわゆる長鎖分枝度が
高い。 他方、長さと直径の比が400〜40000の範囲の外
部冷却式チユーブラー反応器中でエチレンを重合
することも公知である。通常予備加熱されている
モノマーと触媒は1又は2以上の個所から供給さ
れる。反応生成物の温度、供給されるエチレンの
温度及び冷媒によつて排出される熱から計算され
る変換率は最高35%、通常20%である。反応熱が
連続的に持ちさられまた反応混合物の平均温度が
オートクレーブ中の反応混合物より高いことか
ら、この最高変換率はオートクレーブ反応器より
も高い。 反応生成物は長鎖分枝度が低くオートクレーブ
反応器を用いて製造した生成物とは用途範囲が異
なる(Hydrocarbon Processing,1979,11月
151頁参照)。重合生成物の物理的及び化学的性質
は反応条件が変動しやすい故一定ではない。 たとえば押出被覆による塗膜の形成のような多
くの用途にとつて、物理的及び化学的性質が、オ
ートクレーブ反応器及びチユーブラー反応器を用
いて別々に得た性質の組合せに相当するポリエチ
レンを得ることは望ましいことである。 カナダ特許第867829号には、エチレンを、1又
は2以上の共重合性モノマーの存在下は非存在下
に、50000kPa以上の圧力と100℃〜400℃の温度
にて開始剤の存在下に撹拌状態にあるオートクレ
ーブに通してオートクレーブ中で部分的にエチレ
ンを重合し、次いで反押混合物を外部冷却式のチ
ユーブラー反応器に通して重合反応を継続するこ
とによるエチレンの重合体又は共重合体の製造法
が開示されている。該明細書には、オートクレー
ブとチユーブラー反応器の組合せにより、オート
クレーブとチユーブラー反応器を別々に用いて得
た生成物とは全く異なる性質を有するエチレン重
合体が得られる、と述べられているが、そこに記
載された発明の目的はより高い変換率を得ること
にある。この目的の為に、オートクレーブ中で放
出される重合熱は反応温度においてチユーブラー
反応器に供給されるモノマーに伴なつて用いら
れ、それによりこの反応器で通常設けられている
予熱セクシヨンを部分的又は完全に省略すること
ができる。チユーブラー反応器では、外部冷却に
よつて系から熱が除かれ、それにより許容される
反応熱及び達成されうる変換率が最高となる。 また、連結反応器を用いるエチレンの重合にお
いて、第1の反応器からのモノマー/ポリマー混
合物の中間冷却が可能であることも公知である。
即ち、米国特許第4229416号には、第1反応器中
高圧下にエチレンを変換し、生ずるモノマー/ポ
リエチレン混合物を中間冷却器中で冷却し、次い
で混合物の圧力を低下し、冷却した混合物を低い
圧力下第2の反応器中でさらに重合させる方法が
開示されている。この方法において圧力低下と組
合せて中間冷却を採用する目的は高い変換率の達
成とモノマー/ポリマー混合物の相分離の防止に
ある。一定の生成物の性質を得るために中間冷却
と断熱第2重合反応を用いることについては全く
記載も示唆もされていない。 以下に述べるポリエチレンの用途にとつて特に
重要な物理的及び化学的性質は、ネツク−イン
(即ちダイ開口部のポリマーフイルムの幅とニツ
プロール部のポリマーフイルムの幅の差の1/2)、
メルトインデツクス、多一分散性、即ち分子量分
布及び押出時の最大線速度である。エチレンの重
合の間におけるプロセス変数、たとえば反応温
度、用いた反応器内の温度プロフイル、変換率
(単位時間に加える開始剤の量の一定性によつて
決定される)の均一性及び変換率、を一定にする
ことがこれらの性質を一定にする上で主要な役割
をはたすことが明らかとなつた。 連結したオートクレーブと冷却したチユーブラ
ー反応器を用いる公知方法において、これらのプ
ロセス変数を一定に保つことは不可能であり、そ
の結果、これらの方法を用いて得られるポリエチ
レンの物理的及び化学的性質は十分満足できる程
度に一定ではない。 たとえば、エチレンの重合において、未反応エ
チレンとポリエチレンからなる反応混合物に不均
一性が生ずる。原則としてこの混合物は重合中の
圧力下で一相を形成しているが、相分離が起りや
すく、特に比較的低い反応器圧力を用いる場合に
その傾向が顕著である。撹拌状態にあるオートク
レーブ反応器ではこのような不均一性は直ちに消
失するが、反応混合物の流速が反応器壁において
零に近ずくチユーブラー反応器では消失すること
なく継続する傾向がある。この現象は第1に反応
器壁への付着と同じ影響を有する。即ち熱移動が
減少し、それにより反応器の温度プロフイルが変
化し、生ずる生成物の物理的及び化学的性質が変
化する。 この現象に用いられる用語はフアウリングであ
るが、実際にフアウリングつまり反応器壁上の付
着と異なり、時間と共に単調に増加する現象では
なくむしろ突然に起こるものである。冷却したチ
ユーブラー反応器で重合をできるだけ高い反応温
度で行ない且つフアウリング作用が反応混合物の
突発的分解を起こしうる温度のピークをもたらす
という理由から、反応器を、たとえば開始剤の流
れを制御することにより、制御する必要がある。
しかしこれは逆に不均一変換をもたらしその結果
得られるポリエチレンの物理的性質に変化をもた
らす。 また、たとえば反応器の内容物に周期的に圧力
サージを与えたり反応混合物の線速度を増加する
といつた手段でフアウリング自体を打ち消すこと
によりフアウリングに個有の欠点を解解消するこ
とも知られている。たとえば120000kPaといつた
通常の圧力で重合を行なつている反応器におけ
る、たとえば80000kPaの突然の圧力降下がポリ
マーと未変換エチレンとの相分離の可能性を高め
るという事実とは別に、これらの圧力サージは反
応の不均一性をその結果としての生成物の性質の
変化をもたらす。反応混合物の線速度の増加によ
り反応器内での圧力降加の可能性が増大する。上
記した相分離の問題から、反応器内の許容最低圧
力は与えられた最低値より低くあるべきではな
い。このことはより高い初期圧力を用いねばなら
ないことを意味する。これは経済的にみて極めて
望ましくないことであり、またこのような高い圧
力で重合生成物を製造することは不可能でもあ
る。 本発明の課題は、物理的及び化学的性質がオー
トクレーブとチユーブラー反応器を用いてそれぞ
れ得た性質の組合に相当し且つその性質が連絡し
たオートクレーブと冷却したチユーブラー反応器
を用いて得たものよりも一定であるようなポリエ
チレンの製造にある。 本発明によれば、一定の物理的及び化学的性質
を有するポリエチレンの製造法が提供される。そ
の方法は、エチレンを、所望により1又は2以上
の共重合性モノマーと共に、開始剤の存在下、
50000kPa以上の圧力と100℃〜400℃の温度にて、
撹拌状オートクレーブに通し部分的に重合し、該
オートクレーブから反応混合物を排出し、該反応
混合物を熱交換機に通し、予め定めた値に冷却
し、次いで該反応混合物を非冷却チユーブラー反
応器に通し、その中で断熱条件下に重合を継続す
るものである。 添付図面はオートクレーブ反応器Aと、中間冷
却器Bと、チユーブラー反応器Cと生成物冷却器
Dとを用いる本発明方法を実施するための装置の
概略図である。 本発明方法は多くの重要な効果をもたらす。チ
ユーブラー反応器の入口部の反応混合物の温度が
一定しており且つこの反応器での重合が断熱的に
行なわれるのでフアウリングが生起しても、反応
混合物が達しうる最高温度には影響を及ぼさな
い。このことは反応混合物の望ましい最高温度が
選択でき且つ予め定めた値に反応器へ供給する流
体の温度を調節することによつてこの温度を制御
しうることを意味する。またこの選択された温度
に関連し予め定めた値に開始剤速度を調節するこ
とができる。 これにより、一定の変換率で、反応器を横断す
る一定の温度プロフイルが得られる。加えてフア
ウリングがポリエチレンの物理的及び化学的性質
に影響を及ぼさないので、従来の方法で得られる
ポリエチレンに比しその性質がより一層一定であ
る。 本発明方法ではチユーブラー反応器に供給する
反応混合物の温度を自由に選択できるので、最高
変換率をある範囲に調節することができる。これ
は反応器内で起こる過剰ピーク温度によりわずか
な程度影響される。その結果、反応器内の選択さ
れた最高温度において、反応器に供給する混合物
の温度を低い温度に選択するほど高い変換率を得
ることができる。この転換率は最終的には開始剤
の活性によつて決定され、それにより重合プロセ
スの効率も向上する。 本発明方法では、オートクレーブ反応器から排
出される混合物は好ましくは220℃〜250℃の温度
に冷却される。熱交換機は、その中で起こるフア
ウリングとは無関係に、全体の条件下で、熱交換
機からの流出混合物の温度を望ましい値に調節す
るように設置される。 好ましくは、本発明方法では、第2重合段階の
圧力は第1重合段階の圧力と等しい。 本発明方法の一態様を添付図面で説明する。図
面は本発明方法を実施する装置の概略図である。 図面において、エチレン(コモノマーを含有し
うる)は圧力下ライン1を通りオートクレーブA
に供給される。オートクレーブ反応器Aにはライ
ン2を通して開始剤が供給されている。オートク
レーブ反応器内で、存在するエチレンの一部が重
合し、開始剤は全部もしくはほとんど全部が消費
される。次いで、得られたモノマー/ポリマー混
合物は中間冷却器Bに通される。冷却器Bは、3
で供給される冷却媒体、好ましくは水が循環して
いるジヤケツトを有する1又は2以上のチユーブ
からなる。水を冷却媒体として用いるときは反応
混合物の温度はスチームの形で回収することがで
きる。冷却器から出た混合物にライン5を通して
新たな開始剤を供給し、次いで混合物をチユーブ
ラー反応器Cに通し、そこで再び存在するエチレ
ンの一部を重合する。チユーブラー反応器には断
熱ジヤケツトが巻かれている。 反応器Cから排出したポリマーは次いで生成物
冷却器Dで冷却され、最後に制御バルブEで圧力
を減じ、未変換のエチレンを分離し、再循環する
ことができる。生成物冷却器Dは中間冷却器Bと
同じ形のものが好ましい。 オートクレーブ反応器及び/又はチユーブラー
反応器の単位は複数を一連に連結してもよい。 次に本発明を実施例で説明する。 実施例において、熱移動係数(Kg cal/m2/
hour/℃)は、内部表面積に関し、冷却器/反
応器の熱バランスから常法により計算した。メル
トインデツクスはASTM D1238により決定し
た。多分数性はゲルパーミエーシヨンクロマトグ
ラフイーにより決定した。すべての実施例で完全
規模の製造ユニツトを用いた。エチレンをオート
クレーブに供給し、オートクレーブ中の圧力をチ
ユーブラー反応器の圧力と等しくした。変換率は
最良の生成物を生じうるように低い値に設定し、
反応器の熱バランスから計算した。全実験におい
て、ドローダウン(線速度)とネツクインは60cm
のギヤツプ幅を有する実験室試験装置ライン
(Erwepa)によつて決定した。 比較実施例 この実施例では、オートクレーブと外部冷却チ
ユーブラー反応器の組合せを用いた。 オートクレーブ内圧力:144000kPa。 オートクレーブ反応器での変換率:14.1% 反応器での冷却水温度:160℃ 1時間間隔で連続測定し、結果を次表に示す。
ポリエチレンの製造法に関する。 長さと直径の比が5〜20の範囲にある撹拌状態
のオートクレーブにモノマーと触媒を1又は2以
上の個所から導入し高圧下にエチレンを重合する
ことは公知である。この場合反応器は複数の反応
帯に分割されうる。反応混合物と供給したエチレ
ンモノマーの間の温度差、即ち反応混合物の断熱
温度上昇から計算される変換率即ちエチレンがポ
リエチレンに変換する%は最高20%、通常15%で
ある。この最高変換率は壁を通して消散する高発
熱性重合反応による熱量が無視しうる程度である
故に制限がある。また生成する可能性があるホツ
トスポツトから反応混合物が突発的に分解するお
それがあるので、温度は余り高くすべきでない。
物理的及び化学的性質がほぼ一定の反応生成物は
高度の分枝を有する。特にいわゆる長鎖分枝度が
高い。 他方、長さと直径の比が400〜40000の範囲の外
部冷却式チユーブラー反応器中でエチレンを重合
することも公知である。通常予備加熱されている
モノマーと触媒は1又は2以上の個所から供給さ
れる。反応生成物の温度、供給されるエチレンの
温度及び冷媒によつて排出される熱から計算され
る変換率は最高35%、通常20%である。反応熱が
連続的に持ちさられまた反応混合物の平均温度が
オートクレーブ中の反応混合物より高いことか
ら、この最高変換率はオートクレーブ反応器より
も高い。 反応生成物は長鎖分枝度が低くオートクレーブ
反応器を用いて製造した生成物とは用途範囲が異
なる(Hydrocarbon Processing,1979,11月
151頁参照)。重合生成物の物理的及び化学的性質
は反応条件が変動しやすい故一定ではない。 たとえば押出被覆による塗膜の形成のような多
くの用途にとつて、物理的及び化学的性質が、オ
ートクレーブ反応器及びチユーブラー反応器を用
いて別々に得た性質の組合せに相当するポリエチ
レンを得ることは望ましいことである。 カナダ特許第867829号には、エチレンを、1又
は2以上の共重合性モノマーの存在下は非存在下
に、50000kPa以上の圧力と100℃〜400℃の温度
にて開始剤の存在下に撹拌状態にあるオートクレ
ーブに通してオートクレーブ中で部分的にエチレ
ンを重合し、次いで反押混合物を外部冷却式のチ
ユーブラー反応器に通して重合反応を継続するこ
とによるエチレンの重合体又は共重合体の製造法
が開示されている。該明細書には、オートクレー
ブとチユーブラー反応器の組合せにより、オート
クレーブとチユーブラー反応器を別々に用いて得
た生成物とは全く異なる性質を有するエチレン重
合体が得られる、と述べられているが、そこに記
載された発明の目的はより高い変換率を得ること
にある。この目的の為に、オートクレーブ中で放
出される重合熱は反応温度においてチユーブラー
反応器に供給されるモノマーに伴なつて用いら
れ、それによりこの反応器で通常設けられている
予熱セクシヨンを部分的又は完全に省略すること
ができる。チユーブラー反応器では、外部冷却に
よつて系から熱が除かれ、それにより許容される
反応熱及び達成されうる変換率が最高となる。 また、連結反応器を用いるエチレンの重合にお
いて、第1の反応器からのモノマー/ポリマー混
合物の中間冷却が可能であることも公知である。
即ち、米国特許第4229416号には、第1反応器中
高圧下にエチレンを変換し、生ずるモノマー/ポ
リエチレン混合物を中間冷却器中で冷却し、次い
で混合物の圧力を低下し、冷却した混合物を低い
圧力下第2の反応器中でさらに重合させる方法が
開示されている。この方法において圧力低下と組
合せて中間冷却を採用する目的は高い変換率の達
成とモノマー/ポリマー混合物の相分離の防止に
ある。一定の生成物の性質を得るために中間冷却
と断熱第2重合反応を用いることについては全く
記載も示唆もされていない。 以下に述べるポリエチレンの用途にとつて特に
重要な物理的及び化学的性質は、ネツク−イン
(即ちダイ開口部のポリマーフイルムの幅とニツ
プロール部のポリマーフイルムの幅の差の1/2)、
メルトインデツクス、多一分散性、即ち分子量分
布及び押出時の最大線速度である。エチレンの重
合の間におけるプロセス変数、たとえば反応温
度、用いた反応器内の温度プロフイル、変換率
(単位時間に加える開始剤の量の一定性によつて
決定される)の均一性及び変換率、を一定にする
ことがこれらの性質を一定にする上で主要な役割
をはたすことが明らかとなつた。 連結したオートクレーブと冷却したチユーブラ
ー反応器を用いる公知方法において、これらのプ
ロセス変数を一定に保つことは不可能であり、そ
の結果、これらの方法を用いて得られるポリエチ
レンの物理的及び化学的性質は十分満足できる程
度に一定ではない。 たとえば、エチレンの重合において、未反応エ
チレンとポリエチレンからなる反応混合物に不均
一性が生ずる。原則としてこの混合物は重合中の
圧力下で一相を形成しているが、相分離が起りや
すく、特に比較的低い反応器圧力を用いる場合に
その傾向が顕著である。撹拌状態にあるオートク
レーブ反応器ではこのような不均一性は直ちに消
失するが、反応混合物の流速が反応器壁において
零に近ずくチユーブラー反応器では消失すること
なく継続する傾向がある。この現象は第1に反応
器壁への付着と同じ影響を有する。即ち熱移動が
減少し、それにより反応器の温度プロフイルが変
化し、生ずる生成物の物理的及び化学的性質が変
化する。 この現象に用いられる用語はフアウリングであ
るが、実際にフアウリングつまり反応器壁上の付
着と異なり、時間と共に単調に増加する現象では
なくむしろ突然に起こるものである。冷却したチ
ユーブラー反応器で重合をできるだけ高い反応温
度で行ない且つフアウリング作用が反応混合物の
突発的分解を起こしうる温度のピークをもたらす
という理由から、反応器を、たとえば開始剤の流
れを制御することにより、制御する必要がある。
しかしこれは逆に不均一変換をもたらしその結果
得られるポリエチレンの物理的性質に変化をもた
らす。 また、たとえば反応器の内容物に周期的に圧力
サージを与えたり反応混合物の線速度を増加する
といつた手段でフアウリング自体を打ち消すこと
によりフアウリングに個有の欠点を解解消するこ
とも知られている。たとえば120000kPaといつた
通常の圧力で重合を行なつている反応器におけ
る、たとえば80000kPaの突然の圧力降下がポリ
マーと未変換エチレンとの相分離の可能性を高め
るという事実とは別に、これらの圧力サージは反
応の不均一性をその結果としての生成物の性質の
変化をもたらす。反応混合物の線速度の増加によ
り反応器内での圧力降加の可能性が増大する。上
記した相分離の問題から、反応器内の許容最低圧
力は与えられた最低値より低くあるべきではな
い。このことはより高い初期圧力を用いねばなら
ないことを意味する。これは経済的にみて極めて
望ましくないことであり、またこのような高い圧
力で重合生成物を製造することは不可能でもあ
る。 本発明の課題は、物理的及び化学的性質がオー
トクレーブとチユーブラー反応器を用いてそれぞ
れ得た性質の組合に相当し且つその性質が連絡し
たオートクレーブと冷却したチユーブラー反応器
を用いて得たものよりも一定であるようなポリエ
チレンの製造にある。 本発明によれば、一定の物理的及び化学的性質
を有するポリエチレンの製造法が提供される。そ
の方法は、エチレンを、所望により1又は2以上
の共重合性モノマーと共に、開始剤の存在下、
50000kPa以上の圧力と100℃〜400℃の温度にて、
撹拌状オートクレーブに通し部分的に重合し、該
オートクレーブから反応混合物を排出し、該反応
混合物を熱交換機に通し、予め定めた値に冷却
し、次いで該反応混合物を非冷却チユーブラー反
応器に通し、その中で断熱条件下に重合を継続す
るものである。 添付図面はオートクレーブ反応器Aと、中間冷
却器Bと、チユーブラー反応器Cと生成物冷却器
Dとを用いる本発明方法を実施するための装置の
概略図である。 本発明方法は多くの重要な効果をもたらす。チ
ユーブラー反応器の入口部の反応混合物の温度が
一定しており且つこの反応器での重合が断熱的に
行なわれるのでフアウリングが生起しても、反応
混合物が達しうる最高温度には影響を及ぼさな
い。このことは反応混合物の望ましい最高温度が
選択でき且つ予め定めた値に反応器へ供給する流
体の温度を調節することによつてこの温度を制御
しうることを意味する。またこの選択された温度
に関連し予め定めた値に開始剤速度を調節するこ
とができる。 これにより、一定の変換率で、反応器を横断す
る一定の温度プロフイルが得られる。加えてフア
ウリングがポリエチレンの物理的及び化学的性質
に影響を及ぼさないので、従来の方法で得られる
ポリエチレンに比しその性質がより一層一定であ
る。 本発明方法ではチユーブラー反応器に供給する
反応混合物の温度を自由に選択できるので、最高
変換率をある範囲に調節することができる。これ
は反応器内で起こる過剰ピーク温度によりわずか
な程度影響される。その結果、反応器内の選択さ
れた最高温度において、反応器に供給する混合物
の温度を低い温度に選択するほど高い変換率を得
ることができる。この転換率は最終的には開始剤
の活性によつて決定され、それにより重合プロセ
スの効率も向上する。 本発明方法では、オートクレーブ反応器から排
出される混合物は好ましくは220℃〜250℃の温度
に冷却される。熱交換機は、その中で起こるフア
ウリングとは無関係に、全体の条件下で、熱交換
機からの流出混合物の温度を望ましい値に調節す
るように設置される。 好ましくは、本発明方法では、第2重合段階の
圧力は第1重合段階の圧力と等しい。 本発明方法の一態様を添付図面で説明する。図
面は本発明方法を実施する装置の概略図である。 図面において、エチレン(コモノマーを含有し
うる)は圧力下ライン1を通りオートクレーブA
に供給される。オートクレーブ反応器Aにはライ
ン2を通して開始剤が供給されている。オートク
レーブ反応器内で、存在するエチレンの一部が重
合し、開始剤は全部もしくはほとんど全部が消費
される。次いで、得られたモノマー/ポリマー混
合物は中間冷却器Bに通される。冷却器Bは、3
で供給される冷却媒体、好ましくは水が循環して
いるジヤケツトを有する1又は2以上のチユーブ
からなる。水を冷却媒体として用いるときは反応
混合物の温度はスチームの形で回収することがで
きる。冷却器から出た混合物にライン5を通して
新たな開始剤を供給し、次いで混合物をチユーブ
ラー反応器Cに通し、そこで再び存在するエチレ
ンの一部を重合する。チユーブラー反応器には断
熱ジヤケツトが巻かれている。 反応器Cから排出したポリマーは次いで生成物
冷却器Dで冷却され、最後に制御バルブEで圧力
を減じ、未変換のエチレンを分離し、再循環する
ことができる。生成物冷却器Dは中間冷却器Bと
同じ形のものが好ましい。 オートクレーブ反応器及び/又はチユーブラー
反応器の単位は複数を一連に連結してもよい。 次に本発明を実施例で説明する。 実施例において、熱移動係数(Kg cal/m2/
hour/℃)は、内部表面積に関し、冷却器/反
応器の熱バランスから常法により計算した。メル
トインデツクスはASTM D1238により決定し
た。多分数性はゲルパーミエーシヨンクロマトグ
ラフイーにより決定した。すべての実施例で完全
規模の製造ユニツトを用いた。エチレンをオート
クレーブに供給し、オートクレーブ中の圧力をチ
ユーブラー反応器の圧力と等しくした。変換率は
最良の生成物を生じうるように低い値に設定し、
反応器の熱バランスから計算した。全実験におい
て、ドローダウン(線速度)とネツクインは60cm
のギヤツプ幅を有する実験室試験装置ライン
(Erwepa)によつて決定した。 比較実施例 この実施例では、オートクレーブと外部冷却チ
ユーブラー反応器の組合せを用いた。 オートクレーブ内圧力:144000kPa。 オートクレーブ反応器での変換率:14.1% 反応器での冷却水温度:160℃ 1時間間隔で連続測定し、結果を次表に示す。
【表】
熱移動係数は反応器内で異なる時間に起つたフ
アウリングの変化の程度を示す。変化するフアウ
リングの結果として、反応器から除かれる熱量が
変化し、反応混合物の平均温度が変化する。 爆発の危険故、ピーク温度は与えられた値を越
えるべきではないので、開始剤の量を制御して正
確に一定に保つ。しかし、これはチユーブ反応器
での変換率に大きな変化をもたらしまた変換率が
影響をうける平均温度にも大きな変化をもたら
し、それにより生成物の性質が望ましくない変化
を示す。 上記の各時点でのポリマー分析により生成物の
性質に望ましくない変化が示されていることがわ
かる。結果を次表に示す。
アウリングの変化の程度を示す。変化するフアウ
リングの結果として、反応器から除かれる熱量が
変化し、反応混合物の平均温度が変化する。 爆発の危険故、ピーク温度は与えられた値を越
えるべきではないので、開始剤の量を制御して正
確に一定に保つ。しかし、これはチユーブ反応器
での変換率に大きな変化をもたらしまた変換率が
影響をうける平均温度にも大きな変化をもたら
し、それにより生成物の性質が望ましくない変化
を示す。 上記の各時点でのポリマー分析により生成物の
性質に望ましくない変化が示されていることがわ
かる。結果を次表に示す。
【表】
本発明方法で製造される形のポリエチレンは、
押出被覆法によるカードボードの塗膜として特に
好ましく用いられる。 このポリマーを加工する際の重要な特徴は十分
なドローダウン(線速度)と最小のネツクインを
示すことにある。この形のポリエチレンは、実験
室の試験ラインにおいて、310℃の加工温度で、
ドローダウンが20m/minより低くなく最大ネツ
クインが2.5であれば実用上十分な加工性を有す
ると評価される。この点に関し重要な役割をもつ
重合体の性質はメルトインデツクスと多分数性で
あり、これらは、実験によれば、この形のポリエ
チレンにとつては、ほぼ7.0と10.5の各値が最適
である。 表2に示すように、時間2でとつた試料がこれ
らの要求を満す唯一のものである。変換率レベル
が変化し、重合条件が変化するので要求するポリ
マーの性質を維持することが不可能であり、被覆
性能が低下する。 比較実施例 この実施例では比較実施例と同じ反応器の組
合せを用いた。ただしオートクレーブ反応器と冷
却チユーブラー反応器の間に中間冷却器を用い
た。 反応器圧力:147000kPa オートクレーブ変換率:13.1% 冷却水温度 中間冷却器:154℃ オートクレーブ反応器:157℃ 測定間隔:1時間
押出被覆法によるカードボードの塗膜として特に
好ましく用いられる。 このポリマーを加工する際の重要な特徴は十分
なドローダウン(線速度)と最小のネツクインを
示すことにある。この形のポリエチレンは、実験
室の試験ラインにおいて、310℃の加工温度で、
ドローダウンが20m/minより低くなく最大ネツ
クインが2.5であれば実用上十分な加工性を有す
ると評価される。この点に関し重要な役割をもつ
重合体の性質はメルトインデツクスと多分数性で
あり、これらは、実験によれば、この形のポリエ
チレンにとつては、ほぼ7.0と10.5の各値が最適
である。 表2に示すように、時間2でとつた試料がこれ
らの要求を満す唯一のものである。変換率レベル
が変化し、重合条件が変化するので要求するポリ
マーの性質を維持することが不可能であり、被覆
性能が低下する。 比較実施例 この実施例では比較実施例と同じ反応器の組
合せを用いた。ただしオートクレーブ反応器と冷
却チユーブラー反応器の間に中間冷却器を用い
た。 反応器圧力:147000kPa オートクレーブ変換率:13.1% 冷却水温度 中間冷却器:154℃ オートクレーブ反応器:157℃ 測定間隔:1時間
【表】
時 冷却 反応 ピー 率 ツク 多分
間 器 器 入口 ク % ス 散性
間 器 器 入口 ク % ス 散性
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 エチレンを、所望により1又は2以上の共重
合性モノマーと共に、開始剤の存在下、
50000kPa以上の圧力と100℃〜400℃の温度にて、
オートクレーブ反応器と該オートクレーブ反応器
と連結したチユーブラー反応器とを用いて重合さ
せる方法において、モノマー混合物を開始剤存在
下に最初撹拌状態にあるオートクレーブに通し部
分的に重合し、次いで熱交換機に通して予め定め
た値に冷却し、次いで反応混合物を非冷却状態の
チユーブラー反応器に通し断熱条件下にさらに重
合を行なうことを特徴とするエチレンの重合体又
は共重合体の製造法。 2 オートクレーブから排出された混合物をその
チユーブラー反応器の入口部の温度が220℃〜250
℃の範囲になるように冷却することを特徴とする
特許請求の範囲第1項記載の方法。 3 チユーブラー反応器の最高温度を250℃〜290
℃の値に調節することを特徴とする特許請求の範
囲第1項記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP81200805.0 | 1981-07-13 | ||
| EP81200805A EP0069806B1 (en) | 1981-07-13 | 1981-07-13 | Process for producing polyethylene having constant physical and chemical properties |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5819310A JPS5819310A (ja) | 1983-02-04 |
| JPH0332566B2 true JPH0332566B2 (ja) | 1991-05-13 |
Family
ID=8188139
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57121958A Granted JPS5819310A (ja) | 1981-07-13 | 1982-07-13 | 一定の物理的及び化学的性質を有するポリエチレンの製造法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0069806B1 (ja) |
| JP (1) | JPS5819310A (ja) |
| KR (1) | KR890001759B1 (ja) |
| AU (1) | AU560511B2 (ja) |
| CA (1) | CA1188047A (ja) |
| DE (1) | DE3170491D1 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62124107A (ja) * | 1985-11-25 | 1987-06-05 | Mitsui Toatsu Chem Inc | 分子量の制御方法 |
| DE10021482A1 (de) * | 2000-05-03 | 2001-11-08 | Phenolchemie Gmbh & Co Kg | Verfahren zur thermischen Nachbehandlung von Spaltprodukt aus der säurekatalysierten Spaltung von Cumolhydroperoxid |
| US7863386B2 (en) * | 2005-03-04 | 2011-01-04 | Dow Global Technologies Inc. | Low density ethylenic polymer composition and method of making the same |
| KR102057264B1 (ko) | 2011-11-23 | 2019-12-19 | 다우 글로벌 테크놀로지스 엘엘씨 | 넓은 분자량 분포 및 낮은 추출가능물을 갖는 저밀도 에틸렌-계 중합체 |
| CN104053717B (zh) | 2011-11-23 | 2016-08-31 | 陶氏环球技术有限责任公司 | 具有较低分子量的提取物的低密度的基于乙烯的聚合物 |
| CN112191217B (zh) * | 2020-11-10 | 2022-04-01 | 中国平煤神马能源化工集团有限责任公司 | 一种用于合成己二酸的连续流管式反应系统及工艺 |
| CN113145017B (zh) * | 2021-04-01 | 2023-01-10 | 浙江大学 | 一种用于乙烯聚合的管式反应器 |
| CN114100543B (zh) * | 2021-12-07 | 2023-05-23 | 万华化学(四川)有限公司 | 一种乙烯基聚合物及其连续本体聚合方法、反应装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1420245A (en) * | 1973-05-10 | 1976-01-07 | Sumitomo Chemical Co | Process for the high-pressure polymerization of ethylene |
| US3970611A (en) * | 1974-12-16 | 1976-07-20 | Standard Oil Company | Melt finishing process for polymers produced by vapor state polymerization processes |
| US4229416A (en) * | 1978-10-02 | 1980-10-21 | National Distillers And Chemical Corporation | Dual reactor apparatus for polymerizing ethylene |
-
1981
- 1981-07-13 DE DE8181200805T patent/DE3170491D1/de not_active Expired
- 1981-07-13 EP EP81200805A patent/EP0069806B1/en not_active Expired
-
1982
- 1982-07-12 CA CA000407080A patent/CA1188047A/en not_active Expired
- 1982-07-13 JP JP57121958A patent/JPS5819310A/ja active Granted
- 1982-07-13 AU AU85979/82A patent/AU560511B2/en not_active Ceased
- 1982-07-13 KR KR8203121A patent/KR890001759B1/ko not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3170491D1 (en) | 1985-06-20 |
| JPS5819310A (ja) | 1983-02-04 |
| KR890001759B1 (ko) | 1989-05-19 |
| EP0069806B1 (en) | 1985-05-15 |
| AU560511B2 (en) | 1987-04-09 |
| EP0069806A1 (en) | 1983-01-19 |
| AU8597982A (en) | 1983-01-20 |
| KR840000586A (ko) | 1984-02-25 |
| CA1188047A (en) | 1985-05-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4135044A (en) | Process for achieving high conversions in the production of polyethylene | |
| US4496698A (en) | Process for producing polyethylene having constant physical and chemical properties | |
| US3719643A (en) | High pressure process for polyethylene production | |
| JP2003532763A (ja) | エチレン単独重合体及びエチレン共重合体の連続製造方法 | |
| US5100978A (en) | Preparation of polyethylene and copolymers of predominant amounts of ethylene | |
| CA1074499A (en) | Process for the high pressure production of polyethylene | |
| JP4607335B2 (ja) | α−オレフィンの気相重合 | |
| NZ237355A (en) | Polymerisation of olefins in the gas phase incorporating a prepolymerisation process; prepolymer particle suspension in hydrocarbon solvent flows continuously from the prepolymerisation zone to the gas phase polymerisation reactor | |
| JPH0332566B2 (ja) | ||
| WO1995016517A1 (en) | Process for the production of polyolefins in an autoclave reactor | |
| US4229416A (en) | Dual reactor apparatus for polymerizing ethylene | |
| US3639372A (en) | Method for the polymerization of alkenyl aromatic monomers | |
| US3373148A (en) | Polymerization of ethylene | |
| CA1077195A (en) | Manufacture of ethylene polymers in an autoclave reactor | |
| US4168355A (en) | Process for producing ethylene polymers in tubular reactor | |
| US4087602A (en) | Multi-stage isolation of high pressure polyethylene | |
| US3976631A (en) | Process for preparing ethylene polymers | |
| US5306791A (en) | Ethylene homopolymers and ethylene copolymers and a process for their preparation | |
| US3560460A (en) | Polymerization of vinyl chloride and vinyl acetate to make a resin product | |
| US4607086A (en) | Continuous process for the manufacture of low-density polyethylene in stirred autoclaves | |
| CA1091393A (en) | Manufacture of ethylene copolymers | |
| JPS62101608A (ja) | イソブチレン重合体を製造する方法および装置 | |
| CN102050892A (zh) | 一种宽分布聚烯烃生产的控制方法 | |
| US4093795A (en) | Multi-stage isolation of high pressure polyethylene | |
| US4082910A (en) | Multi-stage isolation of high pressure polyethylene |