JPH0822883B2 - 気相反応によるポリエチレンの製法 - Google Patents

気相反応によるポリエチレンの製法

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JPH0822883B2
JPH0822883B2 JP62001984A JP198487A JPH0822883B2 JP H0822883 B2 JPH0822883 B2 JP H0822883B2 JP 62001984 A JP62001984 A JP 62001984A JP 198487 A JP198487 A JP 198487A JP H0822883 B2 JPH0822883 B2 JP H0822883B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、エチレンの単独重合又はエチレン及びこれ
と共重合しうる化合物の共重合による、エチレン重合物
の製法に関する。この重合においては、単量体を温度が
60〜125℃で圧力が5〜70バールである重合系に連続的
に導入し、触媒及び場合により分子量調節剤の存在下
に、平均粒径が1mm又はそれ以下の微粒状重合物から成
る混合される堆積床の中の気相中で、エチレン循環ガス
の冷却により重合熱を除去しながら重合を行い、そして
重合物の重合系から取り出す。
この種の方法によれば、密度が0.915〜0.965g/cm3
間にある単独重合体及び共重合体が得られ、その際溶剤
又は懸濁媒質の不在によりかつ高圧により、重合体が簡
単に得られる。
攪拌混合される微粒状重合物からの堆積床中で、循環
に送られるエチレンの冷却により重合熱を除去しなが
ら、気相中でエチレン重合体を製造する方法は、文献上
公知である(ウルマンス・エンチクロペデイ・デル・テ
ヒニツシエン・ヘミ−1980年〔19〕186頁、米国特許4
012574号、4427573号、4376191号及び4467080号、なら
びに欧州特許出願A1−0110087号、A2−0050013号、A1−
0050477号及びA2−0059080号参照)。
公知方法においては、チーグラー触媒又はフイリツプ
ス触媒及び分子量調節剤としての水素が用いられる。反
応器は、例えばガス導入帯域、円筒形反応帯域及び静置
帯域(ここで重合物粒子が未反応ガスと分離される)か
ら成る。この既知の反応器の重合帯域における直径は4.
5mである(ケミカル・エンジニヤリング80巻1973年〔2
7〕72〜73頁参照)。
しかしポリエチレンの焼結温度近くで行われるこのポ
リエチレン製造法では、不変の反応条件及び混合条件に
おいて操作することが重要である。次第に改良がなされ
ているにもかかわらず、なお反応器壁及び内部構造上に
生成物が固着し、そして重合物の塊が生ずることが欠点
である。これによつて不変の反応条件は保持できなくな
る。その結果、生成物の品質の変動と費用のかかる反応
器清掃を伴う反応器使用期間の短縮を来たす。
液相中のオレフインの重合において、又は超臨界エチ
レンの液体様密度及び溶液性において、ならびにエチレ
ンの懸濁重合においては付着物の形成を避けるため、重
合系に帯電防止剤を添加することは、文献により既知で
ある(EP−A1−107127号、米国特許4220580号及びケミ
カル・アブストラクツ83巻1975年、116444及び94巻1981
年16340参照)。この既知方法においては懸濁した重合
体又は触媒粒子の上に生じた電荷は壁に向けて放散さ
れ、高圧重合の場合は反応を調整し、そして高圧ポリエ
チレンの性質を改善することができる。
本発明の課題は、エチレンの気相重合において、重合
体の塊の生成、反応器及び内装物への付着物の形成を避
けることであつた。第二の課題は、微粒状の重合物から
成る攪拌混合される堆積物に、反応ガス及び循環ガスを
問題なく導通させることであつた。第三の課題は、エチ
レン重合体の品質を改善することであつた。
本発明はこれらの課題を解決するもので、単量体とし
てのエチレン又はエチレン及びこれと共重合しうる化合
物を、温度が60〜125℃で圧力が5〜70バールにある重
合反応系に連続的に導入し、重合を触媒の存在下にかつ
分子量調節剤の存在又は不在において、そしてエチレン
重合物の量に対し0.0002〜0.01重量%の帯電防止剤の存
在下に、微粒状重合物から成る混合される堆積床中の気
相で、重合熱をエチレン循環ガスの冷却により除去しな
がら行うことを特徴とする、前記単量体の単独重合又は
共重合によるエチレン重合体の製法である。
本発明においてエチレン重合体とは、ポリエチレンな
らびにエチレンとα−モノオレフインからの前記条件下
で製造される共重合体を意味する。エチレンのためのコ
モノマーとしては、特にn−ブテン−1、n−ヘキセン
−1、4−メチルペンテン−1又はプロペンがあげられ
る。得られたエチレン重合体は、DIN53479により測定し
た0.915ないし0.965g/cm3の密度を有する。エチレン重
合体は、微細又は粗大な粒子としての微粒状で得られ、
その粒子径は一般に約0.03〜10mm特に約0.1〜5mmの範囲
にある。
重合において単量体は、前記文献の方法により、温度
が60〜125℃好ましくは80〜110℃で圧力が5〜70バール
好ましくは20〜50バールである重合反応系に、連続的に
供給される(特にEP−A1−0110087号、米国特許4427573
号及び4376191号等参照)。
重合自体は遷移金属触媒を普通の量で用いて行われ
る。その例はチーグラー触媒、そして特にチタン含有成
分及びアルミニウム含有成分から成るチーグラー触媒で
ある。この触媒系は文献上及び実際上専門家に公知であ
るから、その詳しい説明は省略し、EP−A1−0110087
号、米国特許4110523号及び4113933号を引用する。好適
な触媒としてはフイリツプス触媒系も用いられ、例えば
シリカ上のトリフエニルシリルクロメート(ポリイソブ
チルアルミニウムオキシド又はジアルキル亜鉛を用いて
浸漬されたもの)が用いられる(米国特許4003712号及
び4376191号参照)。この種の触媒及びエチレンの気相
重合におけるその使用は公知であるから、その詳しい説
明は省略する。この触媒は普通は単量体に対し0.002〜
0.05重量%の量で用いられる。
触媒系に関する留意事項は、場合により追加使用され
る分子量調節剤特に水素についても適用される。
エチレンの単独重合又は共重合は、常法により気相中
でよく混合される粒状重合物の堆積床中で行われる。気
相中の重合とは、重合帯域中に単量体又は重合体に対す
る溶剤も懸濁媒も存在せず、液体様密度及び溶液性の超
臨界エチレンも存在しないことを意味する。攪拌混合さ
れる堆積床とは、攪拌される堆積床だけでなく、流動床
をも意味する。攪拌される堆積床中の操作は、本質的に
米国特許3254070号及び3350376号ならびに米国特許1552
438号により既知の操作法に基づいている。特に好まし
い操作法はEP−A1−0110087号に記載されており、重合
熱はジユールートムソン冷却により除去される。その場
合、重合圧力に圧縮されそして重合温度より冷たい単量
体混合物を、過剰量で重合帯域中に放圧して、そこで生
じたジユールートムソン冷却により希望の重合温度を保
持させ、そしてガス状の重合により消費されなかつた量
の単量体混合物を重合帯域から取り出し、圧縮しそして
冷却したのち重合帯域に供給する。流動する堆積床中の
操作、すなわち流動床法は同様に公知であるから、その
詳しい説明は省略する。(EP−B1−0004966号及びEP−A
1−0089691号参照)。
重合熱の除去は、単量体循環ガスの冷却により行われ
る。この冷却は、普通の熱交換器(例えば米国特許4012
573号参照)又は放圧冷却(EP−A1−0110087号参照)に
より行うことができる。
重合帯域からの重合物の取り出しは、普通のように放
圧弁は周期的に開放して行われる。
本発明の方法によれば重合は、製造されそして取り出
されるエチレン重合物の量に対し、0.0002〜0.01重量%
(=2〜100重量ppm)好ましくは0.0005〜0.004重量%
(=5〜40重量ppm)の帯電防止剤の存在下に行われ
る。
帯電防止剤は、静電気帯電を防止する種々の組成の添
加物である。適当な帯電防止剤の例は次のものである。
アルカリ−又はアルカリ土類金属のC12〜C22−脂肪酸石
けん、一般式(RR′)CHOSO3Meのスルホン酸エステル
塩、脂肪酸とのポリエチレングリコールのエステル、ポ
リオキシエチレンアルキルエーテル等。本発明の方法に
も適するエチレン重合体用の帯電防止剤に関する綜説
は、クンストシユトツフエ67巻1977年154〜159頁及びEP
−A1−0107127号の6〜10頁に記載されている。
帯電防止剤として特に有効な物質は、商品名ケロスタ
ツトCE5009と呼ばれる製品で、これはクロムオレオイル
−アントラニレート、カルシウム−メデイアラント及び
ジ三級ブチルフエノールの混合物から成る。
好ましい操作法によれば、帯電防止作用物質は重合の
開始前に堆積床に添加され、そして重合の期間中に重合
系に連続的に添加される。
帯電防止剤は好ましくは、溶液特にパラフイン油中の
1〜15重量%溶液の形で添加され、その場合パラフイン
油はできるだけ純粋であるべきである。この添加の場合
に好ましい操作法では、溶液を窒素の泡立て導通により
酸素不含にしたのち、この溶液を重合系に添加する。
添加される帯電防止溶液を製造するための特に好まし
い操作法においては、帯電防止剤ケロスタツトCE5009
を、分散容器中でパラフイン油(例えばONDINA15)に1:
10の重量比で溶解し、そして連続的に窒素を導通して、
酸素の不在において混合を行う。反応器へのこの溶液の
添加は、触媒の添加開始の少なくとも1時間前に開始さ
れる。この開始時期の間は、反応系は循環様式にある。
すなわち反応器は圧力、温度及び濃度に関して反応条件
下にあり、そして循環ガス(反応ガス)が導通される。
触媒を添加しそして反応が開始されたのち、帯電防止
剤の添加割合を生成ポリエチレンの量に対し少なくとも
10重量ppmにする。より高い濃度にすることは、沈着物
の生成を避けるため限界を超える過剰が役立つ場合に有
利である。
本発明により得られる利点は、特に粘着した及び/又
は分離した多少とも大きい重合体付着物又は重合体塊状
物の生成が避けられることである。この付着生成物が生
じないため反応器条件が定常に保持されそして再生産が
可能であり、反応器の耐用期間が明らかに延長され、そ
して得られるエチレン重合体の品質が均一かつ良好であ
る。
実施例 反応器内容物を混合するための45rpmで回転する攪拌
器を備えた内容15m3の反応器内で、エチレンと5重量%
のブテンからの混合物を、45バールの反応器圧力におい
て連続的に重合させる。反応温度は102℃である。これ
は未反応の熱エチレンを反応器から排出し、冷却し、圧
縮し、そして反応器圧力に放圧したのち、冷時に反応帯
域に再供給することにより保持される。触媒としては普
通のフイリツプス触媒が用いられ、これはシリカ担体上
にクロム塩を付着させたものである。これは反応器に40
g/時の量で供給される。反応器に供給される単量体量
は、毎時エチレン950kg及びブテン50kgである。反応器
から毎時1000kgのエチレン共重合体が取り出される。平
均分子量を調節するため、反応器に毎時30Nm3の水素が
供給される。
反応開始の2時間前から、反応器にオンデイアナ15中
のケロスタツトCE5000の10重量%溶液を毎時100ml供給
する。反応の開始後は供給量を200ml/時に増加する。反
応器中の反応温度は、こうしてきわめて一定に102±0.2
℃に保たれる。したがつて重合体の性質はわずかしか変
動しない。生成物の溶融指数(ASTM−D1238により測
定、条件E)は20±3g/10分、重合体密度は0.936±0.00
2g/cm3である。この生成物から製造されたフイルムは、
粒がほとんどない。反応に際して、反応器の運転を妨げ
る重合体の塊は全く生成しない。
比較例 実施例と同様に操作し、ただし重合前又は重合中に帯
電防止剤を添加しなかつた。この場合は希望の102℃の
反応温度は大きく±3℃も変動した。反応器からは著量
の融着した重合体の塊が排出された。重合体の性質も温
度変動のため均一性が低かつた。溶融指数は20±5g/10
分、密度は0.937±0.005g/cm3であつた。この生成物か
ら製造されたフイルムには、多数の小さい硬い粒が認め
られた。約10日後には、反応器は攪拌器に多量の塊が粘
着したため停止せねばならなかつた。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−167305(JP,A)

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】単量体としてのエチレン又はエチレン及び
    これと共重合しうる化合物を、温度が60〜125℃で圧力
    が5〜70バールにある重合反応系に連続的に導入し、重
    合を触媒の存在下にかつ分子量調節剤の存在又は不在に
    おいて、そしてエチレン重合物の量に対し0.0002〜0.01
    重量%の帯電防止剤の存在下に、微粒状重合物から成る
    混合される堆積床中の気相で、重合熱をエチレン循環ガ
    スの冷却により除去しながら行うことを特徴とする、前
    記単量体の単独重合又は共重合によるエチレン重合体の
    製法。
  2. 【請求項2】0.0005〜0.004重量%の帯電防止剤の存在
    下に重合を行うことを特徴とする、特許請求の範囲第1
    項に記載の方法。
  3. 【請求項3】重合の開始時に帯電防止剤を堆積床に添加
    することを特徴とする、特許請求の範囲第1項に記載の
    方法。
  4. 【請求項4】重合反応中に帯電防止剤を重合系に連続的
    に添加することを特徴とする、特許請求の範囲第1項に
    記載の方法。
  5. 【請求項5】帯電防止剤を溶液の形で添加することを特
    徴とする、特許請求の範囲第1項に記載の方法。
  6. 【請求項6】帯電防止剤をパラフイン油中の1〜15重量
    %溶液の形で添加することを特徴とする、特許請求の範
    囲第1項に記載の方法。
  7. 【請求項7】単量体としてのエチレン又はエチレン及び
    これと共重合しうる化合物を、温度が60〜125℃で圧力
    が5〜70バールにある重合反応系に連続的に導入し、重
    合を触媒の存在下にかつ分子量調節剤の存在又は不在に
    おいて、そしてエチレン重合物の量に対し0.0002〜0.01
    重量%の帯電防止剤の存在下に、微粒状重合物から成る
    混合される堆積床中の気相で、重合熱をエチレン循環ガ
    スの冷却により除去しながら行うことにより得られる帯
    電防止仕上げされたエチレン重合体。
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