JPS62250010A - ポリエチレンの製造方法 - Google Patents

ポリエチレンの製造方法

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JPS62250010A
JPS62250010A JP9552586A JP9552586A JPS62250010A JP S62250010 A JPS62250010 A JP S62250010A JP 9552586 A JP9552586 A JP 9552586A JP 9552586 A JP9552586 A JP 9552586A JP S62250010 A JPS62250010 A JP S62250010A
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安念 芳昭
Akira Tsunose
角瀬 瑛
Takehiro Ishimoto
石本 武博
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の技術分野] 本発明は配位子化合物系触媒を用いた所定の物性を有す
るポリエチレンの製造方法に関し、特にポリエチレンの
物性に関与するパラメータをセンサーおよびガスクロマ
トグラフィによって検知し、その検知信号をコンピュー
タにより演算制御して所定の物性をもつポリエチレンを
製造する方法に係わる。
[発明の技術的背景] ポリエチレンの製造において、工業的には連続法により
、所定温度に保たれた重合反応器内で所定の生成速度に
より、所定の規格即ち所定の物性のポリエチレンが生成
するように運転されることが一般的には望ましい。
配位子化合物系触媒を用いてポリエチレンを製造する際
に、制御すべき生成ポリエチレンの物性は種々あり、中
でも溶融流れ指数(以下、MFRと称す。)および密度
が最も重要な因子である。
このVFRおよび密度(I〕)はポリエチレンの分子量
の目安で、ポリエチレンの用途によって適宜設定化され
、需要者がポリエチレンの銘柄を選択する上で重要なイ
ンデックスである。
通常、ポリエチレンの製造は連続重合法により、所定温
度に保たれた重合反応器内に所定量の触媒、所定量のエ
チレン、所定量の水素ガスを供給して、所定の物性、し
たがって所定規格のポリエチレンが生成するように運転
される。
前述の所定量の触媒、所定量のエチレン、所定量の水素
ガスを供給することは反応系を所定の状態に保つための
方法であるが、実際は供給量を所定の量とするだけでは
反応系を所定の状態に保つのは無理である。例えば、触
媒の微細な変化、活性の低下などによってエチレン濃度
が上昇して、生成するポリエチレンのVFRが低下する
。このような理由の判然としない微細な外乱は多い。こ
の外乱によって、所定のMFRあるいは密度の範囲を越
えるポリエチレンが製造された場合、規格外品として処
分される。したがって、この損失を防ぐために、従来は
りアクタ−よりサンプリングした重合体試料をMFR計
並びに密度勾配管により分析して、生成重合体のMFR
および密度のデータを得、その値に応じて水素供給弁、
エチレンの供給弁の操作を指示するという技法が用いら
れていた。しかしながら、この方法は、分析に時間がか
かり(MFR1時間、密度3時間)、その時間分の遅れ
によって対応が遅れ格外品がふえるという難点があり、
更に、測定に係る装置、人員が必要とされた。
したがって、直接反応系内を監視する方法が提案されて
いるが、重合反応器からサンプル採取に敗るまでに重合
が生じて反応系内の状態を正確に把握できない(米国特
許第3835106号)などの難点がある。
なお、反応系内を監視し、その圧力を測定して最終製品
であるエチレン共重合体の組成を均質化する技術も知ら
れているが(米国特許第3691142号)、所望の物
性、特に、MFRおよび(または)密度を有するポリエ
チレンを製造するのに好適な技法ではない。
更に、反応系内の水素及びエチレン濃度を監視し、これ
にコンピュータによる監視制御システムを導入し、供給
水素量、供給エチレン量等を制御する方法が提案されて
いるが(米国特許第4469853号、特公昭60−2
8285号)、最近開発された線状低密度ポリエチレン
のように共重合するコモノマー量の反応率が低く、コモ
ノマーを多量に且つリサイクルして用いる生産システム
においては物性コントロールが難しく、単に水素とエチ
レン濃度の制御では所定の物性のポリオレフィンを得る
ことは難しい。
[発明の目的] 本発明はこのような従来の難点に鑑みなされたもので、
配位子化合物系および水素の存在下にエチレンおよび必
要に応じコモノマーを重合して所定のVFRおよび密度
を有するポリエチレンを製造するにあたり反応系の物性
をコンピュータにより推定計算することにより安定した
所定のVFRおよび密度を有するポリエチレンを製造す
る方法を提供することである。
[発明の概要] このような目的を達成するため、本発明者らは運転条件
が同一であれば、製品の物性(MFR1密度)も同一で
あるということを前提に、運転データ、すなわち反応系
内の水素とエチレンの比率、温度、コモノマー量触媒濃
度などがらVFR及び密度を推算する計算式を作成し、
この計算式に基き31算するシステム及びプログラムを
開発した。
我々が経験的に見い出した計算式は次式で表わされる。
i)コモノマーがない時、 MFR=hx([o、 ] / [c、 ] )’刈T
)bX(CAT)’ −−−−−(1)D=に’ X(
[H2] / [C2] )” X(T)” X(CA
T)c”・(II)ij)コモノマーがある時、 MFR=kX([H2] / [C2])aX(T)b
X(CAT)CX exp(dX [Cxl / [C
9] )     ・”・・(II)D”k’ X([
H2]  /  [C2]  )” X(1’)”X(
CAT)”X exp(d’ [Cxl / [C3]
       ・・・・・(IV)但し、杭、a、 b
、 c、 d、 k′、a′、b′、c′、d’は各運
転条件により経験的に求められた定数。
[H2] / [C2]は液相中の水素およびエエチレ
ンのモル比、 [Cxl / EC2]は液相中のコモノマーおよびエ
チレンのモル比、 Tは反応器内温度(℃) CATは触媒濃度(m mol/ Q−溶媒)ここでコ
モノマーとは、エチレンと共重合され=7− る小割合のオレフィンを意味し、具体的にはプロピレン
<C,、)、ブテン(C4)およびメチルペンタン(C
s)が用いられる。
コモノマーの使用割合は、モノマーであるエチレンに対
して30モル%以下、好ましくは10モル%以下である
ことが好ましい。本発明のポリエチレンの製造に使用さ
れる配位子化合物系触媒は、通常(a)Mendele
ljeffの周期律表■ないし■族の遷移金属の化合物
と、(b)周期率表第1ないし■族の有機金属化合物ま
たは水素化合物を主成分とする触媒である。特に好まし
くは、チタンまたはバナジウムのハロゲン化合物と、ア
ルミニウムの有機金属化合物を主成分とする触媒を挙げ
ることができる。上記成分(a)および(または)(b
)が担体に担持されていてもよく、電子供与体等の変性
剤で処理されていてもよい。
このような配位子化合物系触媒としては1例えば米国特
許第3257332号、米国特許第3826792号、
米国特許第3113115号、米国特許第354613
3号、米国特許第4125698号、米国特許第407
1672号、米国特許第4071674号、米国特許第
3642746号、米国特許第3051690号、米国
特許第3058963号、および英国特許第11406
49号に記載された触媒を使用することができる。
エチレンの重合に当って使用される触媒の使用量は、一
般に重合溶剤IQ当りチタン原子に換算して0.Olな
いし0.8ミリモルとする。
本発明の触媒を使用してのエチレン重合反応は通常の配
位子化合物系触媒によるエチレンの重合反応と同様にし
て行なわれ得る。即ち、反応はすべて実質的に酸素、水
などを絶った状態で行なわれる。適当な不活性溶媒、例
えばプロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン
、灯油などの脂肪族炭化水素が使用され、この中に触媒
およびエチレン、必要に応じて更にコモノマーを送入し
て重合が進められる。エチレンの重合に際し重合温度は
通常50ないし90℃が採用される。重合は加圧下に進
められるのが好ましく、1ないし10kg/cdで行な
うのが一般的である。
IO− [発明の実施例] 以下、図面を参照して本発明の好ましい実施例を詳述す
る。
図面は本発明のポリエチレンの製造方法を実施したブロ
ック図を示し、重合反応器lには重合反応器への水素ガ
スを供給する水素供給ライン2、エチレンを供給するエ
チレン供給ライン3、コモノマーを供給するコモノマー
供給ライン4、溶媒であるヘキサンを供給する溶媒供給
ライン5、触媒を供給する触媒供給うイン6および重合
反応器lから生成物であるポリエチレンを取り出す出口
ライン7がそれぞれ設けられる。
そして水素供給ライン2には水素供給量を制御する制御
弁2aが、エチレン供給ライン3にはエチレン供給量を
制御する制御弁3aがコモノマー供給うイン4にはコモ
ノマー供給量を制御する制御弁4aが、溶媒供給ライン
5には溶媒供給量を制御する制御弁5aが、触媒供給ラ
イン6には触媒供給量を制御する制御弁6aがそれぞれ
設けられており、このうち水素供給弁2a、エチレン供
給弁3a、及びコモノマー供給弁4aは後述するコンピ
ュータからの制御信号により、所定のMFRのポリエチ
レンを生成するようにエチレン濃度、水素カス濃度およ
びコモノマー量を変更すべくその開度が制御される。
重合反応器lにはサンプリングライン8が設けられてお
り、サンプリングライン8に導入された試料は反応熱を
系から除去するための熱交換器9とアキュムレーターl
Oを経て気相と液相に分離され、各々、反応器1にリサ
イクルされる。熱交換器9はその出口の温度が50〜3
0℃の範囲のある定められた値に自動的に調整され、試
料を気相と液相とに分離する。分離された気相及び液相
(固形分を含む)はアキュムレーター10から重合反応
器1にリサイクルライン11及び12を経て戻される。
気相はリサイクルライン11の途中でカスクロマトグラ
フィ13及び13′に導びかれ、ガスクロマトグラフィ
13で水素ガス濃度、エチレン濃度がガスクロマトグラ
フィ13′でコモノマー濃度が測定される。
コモノマー中炭素数6のメチルペンタンは液相からライ
ン11′及び気化器を経てコモノマー用のガスクロマト
グラフィ13’で測定される。
ガスクロマトグラフィとしてはそれがオレフィンを検出
するまでの時間(保持時間)が重合反応器内で反応物の
滞留時間以下である如く設定された高速ガスクロマトグ
ラフィを使用する(オレフィン検知時間IO分以下、好
ましくは5秒ないし1分のガスクロマトグラフィ)。ガ
スクロマトグラフィ13で測定した水素ガス濃度および
オレフィン濃度に基づく測定成分信号がコンピュータ1
4に入力される。
重合反応器lにはセンサーとしての圧力測定装置15及
び温度計16が設けられており、それぞれの測定値は電
気信号としてコンピュータ14に入力される。測定値を
電気信号として出力する圧力測定装置15として、具体
的には発信器型圧力n1、温度計16として熱電対式温
度側が挙げられる。次に、コンピュータ14による推算
システムについて説明する。
コンピュータ14は演算部117、演算部■18、制御
部119、制御部[20から成り、ます、演算部114
でガスクロマトグラフィ11からの測定成分信号及び圧
力と温度の測定信号を基に液相中の水素とエチレンのモ
ル比[82] / [C2]、およびコモノマーとエチ
レンのモル比[Cx] /[C21を推算する。次いで
、演算部[1Bで供給溶媒量と供給触媒量とから計算し
た触媒濃度CA′r、重合反応器内温度T及び先に推算
した水素とエチレンのモル比[H2] / [C2]及
びコモノマーとエチレンのモル比[Cx] / EC2
]を基に、予めブロクラムされている推算式に基き、M
FR及び密度を推算する。推算値は表示装置21に例え
ば1分周期にグラフ表示されると共に、プリンター22
によりプリントアウトされ、更に記憶装置23内に格納
される。
VFRと密度の推算値は制御部I20において予め設定
された溶融流れ指数MFRおよび密度を示す基準設定値
と対比され、両者が合致するように[L ] / [C
2]値の目標値及び[Cxl / EC,lコ値の目標
値が設定され、制御部■17に入力されろ。制御部11
17は設定された[)I、] / [C2]値の目標値
及び[Cxl / [C2]値の目標値と、先に演算部
117で推算したモル比の推算値とを比較し、両者の差
異に応じた信号を出力する。この信号に基き、電流/空
気圧コンバータ、あるいはマニュアルで、水素供給弁2
a、エチレン供給弁3aおよびコモノマー供給弁4aを
それぞれ操作する。
下記に示す表−1は本発明の方法により生産した代表5
銘柄の推算VFR及び密度と、分析により得たMFR及
び密度との比較、昨位生産量当りの分析回数ならびにオ
フ品(格外品)生成量を示すもので、分析値との差はM
FRで10%、密度で0.2%と実用範囲内であった。
表−2は、従来のVFR及び密度の分析によって上記銘
柄を生産した時の結果で1本発明の方法に比べ、分析回
数、オフ品発生量はともに著しく多い。
(表−1) (表−2) 一15= [発明の効果] 以上説明したように本発明によるポリエチレンの製法は
、運転データに基き、現在生成している製品のMFR及
び密度を随時、推定計算し、それに基き、水素、エチレ
ン及びコモノマーの供給量を制御しているので、格外品
の生成を極力少なくし、所定物性のポリエチレンが製造
でき、殊に物性コントロールの難しい線状低密度ポリエ
チレンを製造する技法として好適のものである。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明方法を実施したブロック図である。 1・・・・・・・・・重合反応器 2・・・・・・・・・水素供給ライン 3・・・・・・・・・エチレン供給ライン4・・・・・
・・・・コモノマー供給ライン5・・・・・・・・・溶
媒供給ライン 6・・・・・・・・・触媒供給ライン 7・・・・・・・・・出口ライン 8・・・・・・・・・サンプリングライン9・・・・・
・・・・熱交換器 10・・・・・・・・・アキュムレーター11・・・・
・・・・・リサイクルライン12・・・・・・・・・リ
サイクルライン13.13’・・・ガスクロマトクララ
イ14・・・・・・・・・コンピュータ 15・・・・・・・・圧力測定装置(センサー)16・
・・・・・・・温度計(センサー)17・・・・・・・
・演算部■ 】8・・・・・・・・演算部■ 19・・・・・・・・制御部■ 20・・・・・・・・制御部■ 21・・・・・・・・表示部 22・・・・・・・・プリンタ 23・・・・・・・・記憶装置 代理人 弁理士  守 谷 −雄 = 1Q −

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、配位化合物系触媒および水素の存在下にエチレンを
    重合して所定の溶融流れ指数(MFR)および密度(D
    )を有するポリエチレンを製造するにあたり、反応器内
    の温度、圧力、液相内成分組成。 触媒濃度をセンサーおよびガスクロマトグラフィーによ
    り検知し、該検知した値を示す信号をコンピュータに入
    力し、式 I 、IIに基き、 MFR=k×([H_2]/[C_2])^a×(T)
    ^b×(CA丁)^c・・・・・( I )D=k′×(
    [H_2]/[C_2])^a′×(T)^b×(CA
    T)^c′・・・・・(II)但し、k、a、b、c、d
    、k′、a′、b′、c′、は各反応条件により経験的
    に求められた定数、 [H_2]/[C_2]は液相中の水素およびエチレン
    のモル比 Tは反応器内温度(℃) CATは触媒濃度(m mol/l−溶媒)反応器内の
    溶融流れ指数および密度を推定計算し表示すると共に、
    予め設定された前記所定の溶融流れ指数および密度と対
    比して液相中の水素およびエチレンのモル比の目標値を
    求め前記反応器へのエチレン供給量を制御することを特
    徴とするポリエチレンの製造方法。 2、配位化合物系触媒および水素の存在下にエチレンお
    よびコモノマーを重合して所定の溶融流れ指数(MFR
    )および密度(D)を有するポリエチレンを製造するに
    あたり、反応器内の温度、圧力、液相内成分組成、触媒
    濃度をセンサーおよびガスクロマトグラフィーにより検
    知し、該検知した値を示す信号をコンピュータに入力し
    、式III、IVに基き、 MFR=k×([H_2]/[C_2])^a×(T)
    ^b×(CAT)^c×exp(d×[Cx]/[C_
    2]・・・・・・(III)D=k′×([H_2]/[
    C_2])^a′×(T)^b′×(CAT)^c′×
    exp(d′×[Cx]/[C_2])・・・・・・(
    IV)但し、k、a、b、c、d、k′、a′、b′、c
    ′、は各反応条件により経験的に求められた定数、 [H_2]/[C_2]は液相中の水素およびエチレン
    のモル比 [Cx]/[C_2]は液相中のコモノマーおよびエチ
    レンのモル比 Tは反応器内温度(℃) CATは触媒濃度(m mol/l−溶媒)反応器内の
    溶融流れ指数および密度を推定計算し表示すると共に、
    予め設定された前記所定の溶融流れ指数および密度と対
    比して、液相中の水素およびエチレンのモル比の目標値
    及び液相中のコモノマーおよびエチレンのモル比の目標
    値を求め、前記反応器へのエチレンおよびコモノマーの
    供給量を制御することを特徴とするポリエチレンの製造
    方法。
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