JP6414032B2 - Propylene polymer production method - Google Patents
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Description
本発明は、プロピレン系重合体の製造方法に関するものである。詳しくは、重合反応器を用いたプロピレンの重合において、反応器内の温度を特定の除熱により制御することによって、塊状ポリマーの生成が充分に抑制され、生産効率良く安定してプロピレン系重合体の製造を可能とする重合方法に関するものである。 The present invention relates to a method for producing a propylene-based polymer. Specifically, in the polymerization of propylene using a polymerization reactor, by controlling the temperature in the reactor by specific heat removal, the formation of bulk polymer is sufficiently suppressed, and the propylene polymer is stably produced with high production efficiency. The present invention relates to a polymerization method that enables the production of
プロピレン系重合体は、剛性や耐熱性などの機械的物性に優れ、成形性も良好であり、比較的安価に製造することが可能であり、環境問題適応性も高いことから、産業上の広い用途に適用されている。
そのため、ポリプロピレンの製造プロセスは、工程の簡略化と生産コストの低減及び生産性の向上、更には触媒性能の改良などの観点で技術検討が続けられてきた。
Propylene polymers are excellent in mechanical properties such as rigidity and heat resistance, have good moldability, can be manufactured at a relatively low cost, and are highly adaptable to environmental problems. Applied to usage.
For this reason, technical studies have been continued on the production process of polypropylene from the viewpoints of simplification of steps, reduction of production cost, improvement of productivity, and improvement of catalyst performance.
ポリプロピレンの製造プロセスにおいては、ポリプロピレンが工業的に製造され始めた当時は触媒の性能が低く、得られたポリプロピレンから触媒残渣やアタクチックポリマーなどを除去する工程が必要であり、溶剤を用いたスラリー法などのプロセスが主体であった。
その後、触媒性能が格段に進歩するにつれて、触媒残渣やアタクチックポリマーなどの除去の必然性が低減され、現在では気相法プロセスが主流となっている。
In the polypropylene production process, the performance of the catalyst was low at the time when polypropylene began to be produced industrially, and a step for removing catalyst residues and atactic polymer from the obtained polypropylene was necessary. A slurry using a solvent Mainly processes such as law.
Thereafter, as the catalyst performance has progressed significantly, the necessity of removing catalyst residues, atactic polymers and the like has been reduced, and the gas phase process has become mainstream at present.
気相法プロセスにおいては、近年では担持型触媒を代表とした高活性化タイプの触媒が一般に用いられているが、近年の触媒技術の進歩により開発された高活性化触媒やメタロセン系触媒などの新規触媒のプロセスへの適応、及びそれに付随した塊状ポリマーの発生の抑制や微粉の生成量の低減は、プロセスの安定した運転を行う点からも解決すべき問題としての課題を呈している。 In the gas phase process, a highly activated type catalyst such as a supported catalyst is generally used in recent years. However, a highly activated catalyst or a metallocene catalyst developed by the recent progress in catalyst technology has been used. The adaptation of the new catalyst to the process, the suppression of the generation of the bulk polymer accompanying it, and the reduction of the amount of fine powder produced present problems as problems to be solved from the viewpoint of stable operation of the process.
気相重合において塊状の不定形ポリマーの発生を防止するには、流動床反応器では触媒供給部において重合熱の除去が比較的困難であるため、局部的な重合熱の蓄積により、流動床内の温度が不安定化し易い。そのために、流動床反応器を用いた気化熱を利用して、気相重合器内に戻る液化した循環ガスの液流量と系外排出ガス流量及び供給モノマーガス流量により、器内の温度及び圧力を制御するポリプロピレンの製造法(例えば、特許文献1を参照)が提案されているが、生産量の増加や急激なグレード変更での流動床反応器における重合熱の除去の点で改善の余地があることが避けられない。
また、塊状ポリマーの生成の抑制と流動状態の保持を目的とし、流動床反応器では重合時に反応器内壁温度を流動ガスの露点以下に冷却することを特徴とする気相重合方法が提案されている(例えば、特許文献2を参照)が、局部的な相変化により運転制御に困難が伴うことを本発明者らは認知している。
In order to prevent the formation of massive amorphous polymer in gas phase polymerization, it is relatively difficult to remove the heat of polymerization in the catalyst supply section in the fluidized bed reactor. The temperature is likely to be unstable. For this purpose, the temperature and pressure in the reactor are determined by the liquid flow rate of the liquefied circulating gas that returns to the gas phase polymerization reactor, the exhaust gas flow rate outside the system, and the supply monomer gas flow rate using the heat of vaporization using a fluidized bed reactor. Has been proposed (see, for example, Patent Document 1), but there is room for improvement in terms of removal of polymerization heat in a fluidized bed reactor due to an increase in production volume or rapid grade change. It is inevitable that there is.
In addition, for the purpose of suppressing the formation of bulk polymer and maintaining the fluidized state, a gas phase polymerization method has been proposed in which the inner wall temperature of the reactor is cooled below the dew point of the flowing gas during polymerization in a fluidized bed reactor. However, the present inventors recognize that operation control is difficult due to local phase change.
一方、気相法プロセスには、液化プロピレンの気化熱を利用して重合熱を除去する形式のオレフィンの気相反応器として、水平軸回りに回転する撹拌機を有する横型重合反応器を用いた重合プロセス(例えば、特許文献3を参照)、鉛直軸回りに回転する撹拌機を内部に備えた縦型重合反応器を用いた重合プロセス(例えば、非特許文献1)が知られている。液化プロピレンの気化熱を利用して重合熱を除去する方法は、小さな設備でも大きな除熱能力を持つことができる点で優位性のあるものである。 On the other hand, in the gas phase process, a horizontal polymerization reactor having a stirrer rotating around a horizontal axis was used as an olefin gas phase reactor of the type that removes the heat of polymerization using the heat of vaporization of liquefied propylene. A polymerization process (for example, see Patent Document 3) and a polymerization process (for example, Non-Patent Document 1) using a vertical polymerization reactor equipped with a stirrer that rotates around a vertical axis are known. The method of removing the heat of polymerization using the heat of vaporization of liquefied propylene is advantageous in that it can have a large heat removal capability even with a small facility.
液化プロピレンの気化熱を利用する場合、反応器からガスを抜き出し、熱交換器で冷却することにより液化させ、再び反応器へ戻すのが一般的な方法である。ガスが液化する温度(露点)は圧力及びガスの組成に依存するため、プロピレン単独の露点に対して、プロピレンに水素やエチレンなどの露点の低いガス成分を混合していくと、混合量の増加に従って露点が低下する。熱交換器の冷却能力は設備によって決まるものであり、同一設備を使用する場合にはガス成分の露点が低くなるほどガスを液化させる能力が低下、即ち、除熱能力が低下する。
かくして、高活性化触媒やメタロセン触媒などの新規触媒による、メルトフローレートの高いプロピレン系重合体、或はランダム重合体といった、水素やエチレンが反応器に多く存在する製造プロセスでは触媒活性が高くなる反面、除熱能力の低下による塊状ポリマーの発生が不可避である。
When utilizing the heat of vaporization of liquefied propylene, it is a general method to extract gas from the reactor, liquefy it by cooling with a heat exchanger, and return it to the reactor again. The temperature at which the gas liquefies (dew point) depends on the pressure and the composition of the gas. Therefore, when a gas component having a low dew point such as hydrogen or ethylene is mixed with propylene alone, the amount of mixing increases. The dew point decreases. The cooling capacity of the heat exchanger is determined by the equipment. When the same equipment is used, the ability to liquefy gas decreases as the dew point of the gas component decreases, that is, the heat removal ability decreases.
Thus, in a production process in which a large amount of hydrogen or ethylene is present in the reactor, such as a propylene-based polymer having a high melt flow rate or a random polymer, due to a novel catalyst such as a highly activated catalyst or a metallocene catalyst, the catalytic activity becomes high. On the other hand, the generation of a bulk polymer due to a decrease in heat removal capability is inevitable.
かかる課題に対応するために、横型重合反応器において、チタン担持触媒成分と助触媒成分の供給口を変えることでポリマー凝集体を抑制する方法が提案されている(例えば、特許文献4を参照)。また、α−オレフィンによる予備重合処理とドナー添加による塊状の不定形ポリマーの抑制方法(例えば特許文献5を参照)も提案されている。 In order to cope with this problem, a method of suppressing polymer aggregates by changing the supply ports of the titanium-supported catalyst component and the promoter component in a horizontal polymerization reactor has been proposed (see, for example, Patent Document 4). . In addition, a method for suppressing a block-shaped amorphous polymer by pre-polymerization treatment with α-olefin and addition of a donor (see, for example, Patent Document 5) has also been proposed.
また、本出願人は、反応熱を主として液化プロピレンの気化熱により除去する気相法重合プロセスによるプロピレン系重合体、特に低結晶性プロピレン系重合体を連続的に製造する方法において、反応器へ供給する気化プロピレンのリサイクルガスの温度を、特定の温度に制限することにより、重合体の流動性を良い状態にし、安定運転を阻害する塊状ポリマーを低減する方法を提案している(特許文献6)。
更に、本出願人は、反応熱を主として液化させた炭化水素の気化熱により除去する気相法により二段工程でプロピレン系ブロック共重合体を連続的に製造する際に、少なくとも第1重合工程において、反応器内に供給される反応ガスの露点が、重合温度より7℃以上低くなる範囲で、十分な添加量だけ炭素数3乃至5の飽和炭化水素を特定の位置に添加する方法を提案している(特許文献7)。
また、本出願人は、横型重合反応器によりプロピレン系重合体を連続的に製造する方法において、重合反応器内における温度条件について、触媒供給部が含まれる区分の温度(Tx)と反応器内の混合ガスの露点(Tz)との温度差ΔT1(℃)(=Tx−Tz)を0〜5℃とすることにより、塊状ポリマーの発生を抑制し、生産効率を高めると共に、更に透明性や低温ヒートシール性に優れたプロピレン系重合体を工業的に安定に製造する方法を提案している(特許文献8)。
In addition, the applicant of the present invention applied to a reactor in a method for continuously producing a propylene-based polymer, particularly a low-crystalline propylene-based polymer, by a gas phase polymerization process in which the heat of reaction is mainly removed by the heat of vaporization of liquefied propylene. By limiting the temperature of the recycle gas of the propylene vapor to be supplied to a specific temperature, a method has been proposed in which the fluidity of the polymer is improved and the bulk polymer that inhibits stable operation is reduced (Patent Document 6). ).
Further, the applicant of the present invention is that at least the first polymerization step is carried out when continuously producing the propylene-based block copolymer in a two-stage process by the gas phase method in which the heat of reaction is mainly removed by the vaporization heat of the liquefied hydrocarbon. Proposed that a saturated hydrocarbon having 3 to 5 carbon atoms is added to a specific position in a range where the dew point of the reaction gas supplied into the reactor is 7 ° C. or more lower than the polymerization temperature. (Patent Document 7).
In addition, in the method for continuously producing a propylene-based polymer using a horizontal polymerization reactor, the applicant of the present invention relates to the temperature condition in the polymerization reactor and the temperature (Tx) of the section including the catalyst supply unit and the inside of the reactor. By setting the temperature difference ΔT1 (° C.) (= Tx−Tz) from the dew point (Tz) of the mixed gas to 0 to 5 ° C., the generation of bulk polymer is suppressed, the production efficiency is increased, and the transparency and A method for industrially and stably producing a propylene polymer excellent in low temperature heat sealability has been proposed (Patent Document 8).
しかしながら、特許文献4に開示される方法では、凝集体の抑制と生産効率を充分に満足するものではない。また、特許文献5に開示される方法では、ドナー添加による触媒性能の低下などの問題を内在している。
また、特許文献6に開示される方法は、リサイクルガスの温度を反応器導入前に特定の温度範囲内に上昇させることにより、重合体の流動性を良い状態にし、塊状ポリマーを低減する技術であるが、更に、塊状ポリマーの発生を抑制する改良技術が求められている。
特許文献7は、高流動ポリプロピレン系重合体を製造する際には、水素ガス濃度を高くする必要があるためリサイクルガスの露点が低くなるが、炭素数3乃至5の飽和炭化水素を入れてリサイクルガスの露点を上げることにより、第1重合工程におけるリサイクルのための凝縮機の能力が低下することを抑制でき、高流動ポリプロピレン系重合体を製造できるという技術である。当該文献には、また、第1重合工程での重合において飽和炭化水素の存在によりプロピレンの分圧が低下し、そのため第1重合工程における触媒の活性が抑制されたまま第2重合工程へ供給されることから、十分な活性抑制剤が供給されることとなり、これにより第2重合工程での急激な反応が抑制されるため、高流動のプロピレン系ブロック共重合体を製造することができるという作用が記載されている。
特許文献8は、反応器内の混合ガスの露点に対して、触媒供給部の温度を制御することにより、塊状ポリマーの発生抑制し、生産効率を高めることを目的とした技術であるが、反応器内の混合ガスの露点は、目的とする重合体の組成等により決まり、それに伴って重合温度が狭い範囲で決まってしまう。特許文献8によれば、製造条件の自由度が低く、重合温度で反応活性を上げることにも限界があり、また、特許文献8の条件によっても塊状ポリマーの発生抑制が不十分な場合があった。そのため、更に、塊状ポリマーの発生抑制し、且つ生産効率を高める改良技術が求められている。
However, the method disclosed in Patent Document 4 does not sufficiently satisfy the suppression of aggregates and the production efficiency. Further, the method disclosed in Patent Document 5 has problems such as a decrease in catalyst performance due to donor addition.
In addition, the method disclosed in Patent Document 6 is a technique for improving the fluidity of the polymer and reducing the bulk polymer by increasing the temperature of the recycle gas within a specific temperature range before introducing the reactor. However, there is a further need for an improved technique for suppressing the generation of bulk polymer.
In Patent Document 7, when producing a high-flow polypropylene polymer, it is necessary to increase the hydrogen gas concentration, so the dew point of the recycled gas is lowered. However, a saturated hydrocarbon having 3 to 5 carbon atoms is added and recycled. By increasing the gas dew point, it is possible to suppress a decrease in the capacity of the condenser for recycling in the first polymerization step, and to produce a highly fluid polypropylene-based polymer. In this document, the partial pressure of propylene is reduced due to the presence of saturated hydrocarbon in the polymerization in the first polymerization step, and therefore, the catalyst is supplied to the second polymerization step while the activity of the catalyst in the first polymerization step is suppressed. Therefore, a sufficient activity inhibitor is supplied, and thereby a rapid reaction in the second polymerization step is suppressed, so that a high-flowing propylene-based block copolymer can be produced. Is described.
Patent Document 8 is a technique aiming to suppress the generation of bulk polymer and increase production efficiency by controlling the temperature of the catalyst supply section with respect to the dew point of the mixed gas in the reactor. The dew point of the mixed gas in the vessel is determined by the composition of the target polymer, and accordingly, the polymerization temperature is determined within a narrow range. According to Patent Document 8, the degree of freedom of production conditions is low, and there is a limit to increasing the reaction activity at the polymerization temperature. It was. Therefore, there is a further need for an improved technique that suppresses the generation of bulk polymer and increases production efficiency.
以上の様に、従来技術においては、重合反応熱の除熱の問題と関連して、塊状ポリマーの発生を抑制して、生産効率を高めると共に、安定してプロピレン系重合体を製造するといった課題を充分に満たす技術は未だ実現されてなく、このような観点から更なる技術改良が望まれている。 As described above, in the prior art, in connection with the problem of heat removal from the polymerization reaction heat, the problem of suppressing the generation of a bulk polymer to increase production efficiency and stably producing a propylene polymer. A technology that sufficiently satisfies the above has not yet been realized, and further technical improvement is desired from this viewpoint.
本発明における課題は、前記の状況を鑑みて、液化プロピレン等の液化モノマー含有液の気化熱を利用して重合熱を除去する重合反応器を用い、連続重合法によりプロピレン又はプロピレンとエチレンを含む他のαオレフィンとを重合させてなるプロピレン系重合体の製造プロセスにおいて、塊状ポリマーの発生を抑制して、生産効率を高めると共に、安定してプロピレン系重合体を製造する方法を提供する事にある。 In view of the above situation, the problem in the present invention includes propylene or propylene and ethylene by a continuous polymerization method using a polymerization reactor that removes the heat of polymerization using the heat of vaporization of a liquefied monomer-containing liquid such as liquefied propylene. To provide a method for producing a propylene polymer stably while suppressing production of a bulk polymer in the production process of a propylene polymer obtained by polymerizing with other α-olefins to increase production efficiency. is there.
本発明者らは、特許文献8のように、反応器内の混合ガスの露点と、触媒供給部の重合温度との差を小さくしたとしても、塊状ポリマーが発生する場合があることについて以下のように推定した。すなわち、最も触媒濃度が高く初期重合熱が大きな触媒供給部周辺で、除熱に用いられる液化モノマー含有液がすぐに気化する状況であると、液化モノマー含有液による除熱効率が悪化するか、触媒周辺に液が少なく反応が遅いために未成長触媒が静電気で付着しやすくなって、局所的に熱が発生し、重合体が熱融解し、結果として熱融解物の塊が形成されているのではないかと推定した。
それに対して、本発明者らは、液化モノマー含有液とリサイクルガスを含む原料混合ガスとからなる反応器内の混合ガスに着目するのではなく、触媒周辺において液化モノマー含有液がどれだけ長い間液体として存在できるかに着目した。そして、本発明者らは、液化モノマー含有液の組成の混合ガスの重合圧力における露点(Tq)が、触媒供給部が含まれる領域区分のポリマー粒子の温度(Tx)以上に設定されることにより、最も触媒濃度が高く初期重合熱が大きい場所で、局所的に熱が発生することが抑制され、塊状ポリマーの発生を抑制でき、生産効率を高めると共に、安定してプロピレン系重合体を製造することができる事を見出し、本発明に至った。
As described in Patent Document 8, the present inventors have described that a bulk polymer may be generated even if the difference between the dew point of the mixed gas in the reactor and the polymerization temperature of the catalyst supply unit is reduced. As estimated. That is, if the liquefied monomer-containing liquid used for heat removal immediately vaporizes around the catalyst supply section where the catalyst concentration is the highest and the initial polymerization heat is large, the heat removal efficiency of the liquefied monomer-containing liquid deteriorates or the catalyst Because there are few liquids in the surroundings and the reaction is slow, the ungrown catalyst is likely to adhere due to static electricity, heat is generated locally, the polymer is melted by heat, and a mass of hot melt is formed as a result. I guessed that.
On the other hand, the present inventors do not pay attention to the mixed gas in the reactor composed of the liquefied monomer-containing liquid and the raw material mixed gas including the recycle gas, but how long the liquefied monomer-containing liquid is around the catalyst. We focused on whether it can exist as a liquid. The inventors then set the dew point (Tq) at the polymerization pressure of the mixed gas having the composition of the liquefied monomer-containing liquid to be equal to or higher than the temperature (Tx) of the polymer particles in the region section including the catalyst supply unit. , Local heat generation is suppressed at the place where the catalyst concentration is the highest and the initial polymerization heat is large, the generation of bulk polymer can be suppressed, the production efficiency is improved and the propylene polymer is stably produced. As a result, the present invention has been found.
本発明の第一の発明によれば、反応熱を液化モノマー含有液の気化熱により除去する連続重合法により、プロピレン又はプロピレンとプロピレンを除くα−オレフィンとを触媒の存在下で重合させて、プロピレン系重合体を製造する方法であって、
内部に長手方向に温度の異なる複数の領域区分を設定することが可能な反応器を用い、
前記液化モノマー含有液の組成の混合ガスの重合圧力における露点(Tq)が、触媒供給部が含まれる領域区分のポリマー粒子の温度(Tx)以上に設定されることを特徴とする、プロピレン系重合体の製造方法が提供される。
According to the first invention of the present invention, propylene or propylene and α-olefin excluding propylene are polymerized in the presence of a catalyst by a continuous polymerization method in which heat of reaction is removed by heat of vaporization of the liquefied monomer-containing liquid, A method for producing a propylene polymer, comprising:
Using a reactor that can set multiple zone sections with different temperatures in the longitudinal direction inside,
The propylene-based weight is characterized in that the dew point (Tq) at the polymerization pressure of the mixed gas having the composition of the liquefied monomer-containing liquid is set to be equal to or higher than the temperature (Tx) of the polymer particles in the region section including the catalyst supply unit. A method for producing a coalescence is provided.
また、第二の発明によれば、前記第一の発明において、水平軸回りに回転する撹拌機を内部に備えた横型重合反応器を用い、反応熱を液化モノマー含有液の気化熱により除去する連続気相重合法により、プロピレン又はプロピレンとプロピレンを除くα−オレフィンとを触媒の存在下で重合させて、プロピレン系重合体を製造する方法であって、
前記反応器は、内部に水平軸方向に温度の異なる複数の領域区分を設定することが可能であることを特徴とする、プロピレン系重合体の製造方法が提供される。
According to a second invention, in the first invention, the reaction heat is removed by the heat of vaporization of the liquefied monomer-containing liquid using a horizontal polymerization reactor equipped with a stirrer that rotates about a horizontal axis. A method for producing a propylene polymer by polymerizing propylene or an α-olefin excluding propylene in the presence of a catalyst by a continuous gas phase polymerization method,
The reactor is provided with a method for producing a propylene-based polymer, wherein a plurality of region sections having different temperatures in the horizontal axis direction can be set inside.
また、第三の発明によれば、前記第一又は第二の発明において、前記触媒供給部が含まれる領域区分の温度(Tx)が50℃以上65℃以下であることを特徴とする、プロピレン系重合体の製造方法が提供される。 According to a third invention, in the first or second invention, the temperature (Tx) of the region section including the catalyst supply unit is 50 ° C. or higher and 65 ° C. or lower. A method for producing a polymer is provided.
また、第四の発明によれば、前記第一乃至第三いずれか1つの発明において、炭素数6〜7の飽和炭化水素から選ばれる少なくとも1種が、前記液化モノマー含有液の組成のガスの露点(Tq)が前記触媒供給部が含まれる領域区分の温度(Tx)以上に設定されるのに十分な量で添加されることを特徴とする、プロピレン系重合体の製造方法が提供される。 According to a fourth invention, in any one of the first to third inventions, at least one selected from saturated hydrocarbons having 6 to 7 carbon atoms is a gas having a composition of the liquefied monomer-containing liquid. Provided is a method for producing a propylene-based polymer, characterized in that the dew point (Tq) is added in an amount sufficient to set the temperature (Tx) of the region section including the catalyst supply unit or higher. .
本発明のプロピレン系重合体の製造方法によれば、液化プロピレン等の液化モノマー含有液の気化熱を利用して重合熱を除去する、連続重合法によりプロピレン又はプロピレンとエチレンを含む他のαオレフィンとを重合させてなるプロピレン系重合体の製造プロセスにおいて、塊状ポリマーの発生を抑制して、生産効率を高めると共に、安定してプロピレン系重合体を製造することができる。 According to the method for producing a propylene-based polymer of the present invention, heat of vaporization of a liquid containing a liquefied monomer such as liquefied propylene is used to remove the heat of polymerization, and propylene or other α-olefin containing propylene and ethylene by a continuous polymerization method. In the process for producing a propylene polymer obtained by polymerizing the above, the generation of bulk polymer can be suppressed to increase production efficiency, and the propylene polymer can be produced stably.
本発明のプロピレン系重合体の製造方法は、反応熱を液化モノマー含有液の気化熱により除去する連続重合法により、プロピレン又はプロピレンとプロピレンを除くα−オレフィンとを触媒の存在下で重合させて、プロピレン系重合体を製造する方法であって、
内部に長手方向に温度の異なる複数の領域区分を設定することが可能な反応器を用い、
前記液化モノマー含有液の組成の混合ガスの重合圧力における露点(Tq)が、触媒供給部が含まれる領域区分のポリマー粒子の温度(Tx)以上に設定されることを特徴とする。
以下、その内容について詳細に説明するが、本発明のプロピレン系重合体の製造に用いられるモノマー、触媒、製造プロセスと重合条件、及び本発明で製造されるプロピレン系重合体の順に説明する。
The method for producing a propylene-based polymer of the present invention is obtained by polymerizing propylene or propylene and an α-olefin excluding propylene in the presence of a catalyst by a continuous polymerization method in which the heat of reaction is removed by the heat of vaporization of the liquefied monomer-containing liquid. , A method for producing a propylene polymer,
Using a reactor that can set multiple zone sections with different temperatures in the longitudinal direction inside,
The dew point (Tq) at the polymerization pressure of the mixed gas having the composition of the liquefied monomer-containing liquid is set to be equal to or higher than the temperature (Tx) of the polymer particles in the region including the catalyst supply unit.
Hereinafter, although the content is demonstrated in detail, it demonstrates in order of the monomer used for manufacture of the propylene-type polymer of this invention, a catalyst, a manufacturing process, polymerization conditions, and the propylene-type polymer manufactured by this invention.
I.本発明のプロピレン系重合体の製造に用いられるモノマー
本発明でプロピレンと重合させる「α−オレフィン」としては、特に限定はされないが、プロピレンを除く炭素数2〜12のオレフィン、特に炭素数2〜12のα−オレフィンが好ましく用いられる。
プロピレンを除くα−オレフィンとしては、具体的には、エチレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテン、1−デセン、4−メチル−1−ペンテン、3−メチル−1−ペンテンなどが挙げられ、なかでも、エチレン、1−ブテン、4−メチル−1−ペンテンを用いることがより好ましく、これらのα−オレフィンは1種のみならず2種以上を用いることも可能である。なお、本発明で重合させる、プロピレンを除くα―オレフィンを、本明細書において「他のα―オレフィン」とも記載する。
I. Monomers used for production of propylene-based polymer of the present invention The “α-olefin” polymerized with propylene in the present invention is not particularly limited, but olefins having 2 to 12 carbon atoms, excluding propylene, particularly 2 to 2 carbon atoms. Twelve α-olefins are preferably used.
Specific examples of the α-olefin excluding propylene include ethylene, 1-butene, 1-pentene, 1-hexene, 1-octene, 1-decene, 4-methyl-1-pentene and 3-methyl-1- Among them, it is more preferable to use ethylene, 1-butene, 4-methyl-1-pentene, and these α-olefins can be used alone or in combination of two or more. . The α-olefin excluding propylene that is polymerized in the present invention is also referred to as “other α-olefin” in the present specification.
II.触媒
本発明で用いるオレフィン重合用触媒としては、(I)(1)チタン、マグネシウム、ハロゲン及び内部ドナーとしての電子供与性化合物を必須成分として含有してなる固体触媒成分、(2)有機アルミニウム化合物、及び必要に応じて(3)外部ドナーとしての電子供与性化合物より構成される重合用触媒、即ち、チーグラー系重合触媒が挙げられる。
また、(II)(1)遷移金属化合物からなるメタロセン錯体、(2)それを活性化させる助触媒を必須成分として含有してなる触媒成分、並びに必要に応じて(3)有機アルミニウム化合物から構成される重合用触媒、即ち、メタロセン系重合触媒の使用も可能である。ここで「必須成分として含有し」ということは、成分以外に他元素を含んでいてもよいこと、これらの元素はそれぞれが任意の化合物として存在してもよいこと、並びにこれら元素は相互に結合したものとして存在してもよいことを示すものである。
本発明で用いることができるオレフィン重合用触媒は、前述のチーグラー系重合触媒又はメタロセン系重合触媒が好ましいが、これらに限られるものではない。
II. Catalyst The olefin polymerization catalyst used in the present invention includes (I) (1) a solid catalyst component containing titanium, magnesium, halogen and an electron donating compound as an internal donor as essential components, and (2) an organoaluminum compound. And, if necessary, (3) a polymerization catalyst composed of an electron donating compound as an external donor, that is, a Ziegler polymerization catalyst.
(II) (1) a metallocene complex composed of a transition metal compound, (2) a catalyst component containing a promoter for activating it as an essential component, and (3) an organoaluminum compound as required It is also possible to use a polymerization catalyst, that is, a metallocene polymerization catalyst. “Contained as an essential component” means that other elements may be included in addition to the components, that these elements may exist as arbitrary compounds, and these elements are bonded to each other. It may be present as a result.
The olefin polymerization catalyst that can be used in the present invention is preferably the aforementioned Ziegler polymerization catalyst or metallocene polymerization catalyst, but is not limited thereto.
(I)チーグラー系重合触媒
(1)チタン、マグネシウム、ハロゲン及び電子供与性化合物
チタン、マグネシウムおよびハロゲンを含む固体触媒成分そのものは公知のものを用いることができる。例えば、特開昭53−45688号、同54−3894号、同54−31092号、同54−39483号、同54−94591号、同54−118484号、同54−131589号、同55−75411号、同55−90510号、同55−90511号、同55−127405号、同55−147507号、同55−155003号、同56−18609号、同56−70005号、同56−72001号、同56−86905号、同56−90807号、同56−155206号、同57−3803号、同57−34103号、同57−92007号、同57−121003号、同58−5309号、同58−5310号、同58−5311号、同58−8706号、同58−27732号、同58−32604号、同58−32605号、同58−67703号、同58−117206号、同58−127708号、同58−183708号、同58−183709号、同63−108008号、同63−264607号、同63−264608号、特開平1−79203号、同1−98603号、同7−258328号、同8−269125号、同11−21309号各公報等に記載のものが使用される。
(I) Ziegler-based polymerization catalyst (1) Titanium, magnesium, halogen and electron donating compound As the solid catalyst component itself containing titanium, magnesium and halogen, known ones can be used. For example, JP-A-53-45688, 54-3894, 54-31092, 54-39483, 54-94591, 54-118484, 54-131589, 55-75411 55-90510, 55-90511, 55-127405, 55-147507, 55-155003, 56-18609, 56-70005, 56-72001, 56-86905, 56-90807, 56-155206, 57-3803, 57-34103, 57-92007, 57-12003, 58-5309, 58 -5310, 58-5311, 58-8706, 58-27732, 58-32604, 58-326 No. 5, No. 58-67703, No. 58-117206, No. 58-127708, No. 58-183708, No. 58-183709, No. 63-108008, No. 63-264607, No. 63-264608 JP-A-1-79203, JP-A-1-98603, JP-A-7-258328, JP-A-8-269125, JP-A-11-21309, and the like are used.
本発明において使用されるマグネシウム源となるマグネシウム化合物としては、金属マグネシウム、マグネシウムジハライド、ジアルコキシマグネシウム、アルコキシマグネシウムハライド、マグネシウムオキシハライド、ジアルキルマグネシウム、アルキルマグネシウムハライド、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、マグネシウムのカルボン酸塩等が挙げられる。これらの中でもマグネシウムジハライド、ジアルコキシマグネシウム等のMg(OR1)2−mXm(ここで、R1は炭化水素基、好ましくは炭素数1〜10程度のものであり、Xはハロゲンを示し、mは0≦m≦2である。)で表されるマグネシウム化合物が好ましい。 Examples of the magnesium compound used as a magnesium source in the present invention include metal magnesium, magnesium dihalide, dialkoxymagnesium, alkoxymagnesium halide, magnesium oxyhalide, dialkylmagnesium, alkylmagnesium halide, magnesium oxide, magnesium hydroxide, and magnesium. Examples thereof include carboxylates. Among these, Mg (OR 1 ) 2−m X m such as magnesium dihalide and dialkoxymagnesium (where R 1 is a hydrocarbon group, preferably about 1 to 10 carbon atoms, and X represents halogen. And m is 0 ≦ m ≦ 2).
また、チタン源となるチタン化合物としては、一般式Ti(OR2)4−nXn、ここで、R2は炭化水素基、好ましくは炭素数1〜10程度のものであり、Xはハロゲンを示し、nは0≦n≦4である。)で表される化合物が挙げられる。具体例としては、TiCl4、TiBr4、TiI4、Ti(OC2H5)Cl3、Ti(OC2H5)2Cl2、Ti(OC2H5)3Cl、Ti(O−i−C3H7)Cl3、Ti(O−n−C4H9)Cl3、Ti(O−n−C4H9)2Cl2、Ti(OC2H5)Br3、Ti(OC2H5)(O−n−C4H9)2Cl、Ti(O−n−C4H9)3Cl、Ti(OC6H5)Cl3、Ti(O−i−C4H9)2Cl2、Ti(OC5H11)Cl3、Ti(OC6H13)Cl3、Ti(OC2H5)4、Ti(O−n−C3H7)4、Ti(O−n−C4H9)4、Ti(O−i−C4H9)4、Ti(O−n−C6H13)4、Ti(O−n−C8H17)4、Ti(OCH2CH(C2H5)C4H9)4等が挙げられる。 As the titanium compound serving as a titanium source, the general formula Ti (OR 2) 4-n X n, where, R 2 is a hydrocarbon group, preferably of 1 to 10 carbon atoms, X is a halogen Where n is 0 ≦ n ≦ 4. ). Specific examples include TiCl 4 , TiBr 4 , TiI 4 , Ti (OC 2 H 5 ) Cl 3 , Ti (OC 2 H 5 ) 2 Cl 2 , Ti (OC 2 H 5 ) 3 Cl, Ti (O-i -C 3 H 7) Cl 3, Ti (O-n-C 4 H 9) Cl 3, Ti (O-n-C 4 H 9) 2 Cl 2, Ti (OC 2 H 5) Br 3, Ti ( OC 2 H 5) (O- n-C 4 H 9) 2 Cl, Ti (O-n-C 4 H 9) 3 Cl, Ti (OC 6 H 5) Cl 3, Ti (O-i-C 4 H 9) 2 Cl 2, Ti (OC 5 H 11) Cl 3, Ti (OC 6 H 13) Cl 3, Ti (OC 2 H 5) 4, Ti (O-n-C 3 H 7) 4, Ti (O-n-C 4 H 9) 4, Ti (O-i-C 4 H 9) 4, Ti (O-n-C 6 H 13) 4, Ti (O-n-C 8 H 17) 4, Ti (OCH 2 CH (C 2 H 5) C 4 H 9) 4 , and the like.
また、TiX’4(ここで、X’はハロゲンである。)に後述する電子供与体を反応させた分子化合物をチタン源として用いることもできる。そのような分子化合物の具体例としては、TiCl4・CH3COC2H5、TiCl4・CH3CO2C2H5、TiCl4・C6H5NO2、TiCl4・CH3COCl、TiCl4・C6H5COCl、TiCl4・C6H5CO2C2H5、TiCl4・ClCOC2H5、TiCl4・C4H4O等が挙げられる。 Further, a molecular compound obtained by reacting an electron donor described later with TiX ′ 4 (where X ′ is a halogen) can also be used as a titanium source. Specific examples of such molecular compounds include TiCl 4 · CH 3 COC 2 H 5 , TiCl 4 · CH 3 CO 2 C 2 H 5 , TiCl 4 · C 6 H 5 NO 2 , TiCl 4 · CH 3 COCl, TiCl 4 · C 6 H 5 COCl, TiCl 4 · C 6 H 5 CO 2 C 2 H 5 , TiCl 4 · ClCOC 2 H 5 , TiCl 4 · C 4 H 4 O and the like can be mentioned.
また、TiCl3(TiCl4を水素で還元したもの、アルミニウム金属で還元したもの、あるいは有機金属化合物で還元したもの等を含む)、TiBr3、Ti(OC2H5)Cl2、TiCl2、ジシクロペンタジエニルチタニウムジクロライド、シクロペンタジエニルチタニウムトリクロライド等のチタン化合物の使用も可能である。これらのチタン化合物の中でもTiCl4、Ti(OC4H9)4、Ti(OC2H5)Cl3等が好ましい。 In addition, TiCl 3 (including TiCl 4 reduced with hydrogen, aluminum metal reduced or organometallic compound reduced), TiBr 3 , Ti (OC 2 H 5 ) Cl 2 , TiCl 2 , It is also possible to use titanium compounds such as dicyclopentadienyl titanium dichloride and cyclopentadienyl titanium trichloride. Among these titanium compounds, TiCl 4 , Ti (OC 4 H 9 ) 4 , Ti (OC 2 H 5 ) Cl 3 and the like are preferable.
ハロゲンは、上述のマグネシウムおよび(または)チタンのハロゲン化合物から添加されるのが普通であるが、他のハロゲン源、例えばAlCl3、AlBr3、AlI3等のアルミニウムのハロゲン化物、BCl3、BBr3、BI3等のホウ素のハロゲン化物、SiCl4等のケイ素のハロゲン化物、PCl3、PCl5等のリンのハロゲン化物、WCl6等のタングステンのハロゲン化物、MoCl5等のモリブデンのハロゲン化物といった公知のハロゲン化剤から添加することもできる。触媒成分中に含まれるハロゲンは、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素またはこれらの混合物であってもよく、特に塩素が好ましい。 The halogen is usually added from the aforementioned magnesium and / or titanium halogen compounds, but other halogen sources such as aluminum halides such as AlCl 3 , AlBr 3 , AlI 3 , BCl 3 , BBr 3 , boron halides such as BI 3 , silicon halides such as SiCl 4 , phosphorus halides such as PCl 3 and PCl 5 , tungsten halides such as WCl 6 , molybdenum halides such as MoCl 5, etc. It can also be added from a known halogenating agent. The halogen contained in the catalyst component may be fluorine, chlorine, bromine, iodine or a mixture thereof, and chlorine is particularly preferable.
電子供与性化合物(内部ドナー)としては、アルコール類、フェノール類、ケトン類、アルデヒド類、カルボン酸類、有機酸または無機酸類のエステル類、エーテル類、酸アミド類、酸無水物類のような含酸素電子供与体、アンモニア、アミン、ニトリル、イソシアネートのような含窒素電子供与体、スルホン酸エステルのような含硫黄電子供与体などを例示することができる。
これらの具体例としては、特開2010−70584号公報段落0037に記載の化合物が挙げられる。
Examples of electron donating compounds (internal donors) include alcohols, phenols, ketones, aldehydes, carboxylic acids, esters of organic or inorganic acids, ethers, acid amides, and acid anhydrides. Examples thereof include oxygen electron donors, nitrogen-containing electron donors such as ammonia, amines, nitriles, and isocyanates, sulfur-containing electron donors such as sulfonate esters, and the like.
Specific examples thereof include the compounds described in JP-A 2010-70584, paragraph 0037.
(2)有機アルミニウム化合物
本発明で用いる有機アルミニウム化合物の具体例としては、R1 3−sAlXsまたはR2 3−tAl(OR3)t(ここで、R1およびR2は炭素数1〜20の炭化水素基または水素原子であり、R3は炭化水素基であり、Xはハロゲンであり、sおよびtはそれぞれ0≦s<3、0<t<3である。)で表されるものがある。
具体的には、(a)トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリ−n−ヘキシルアルミニウム、トリ−n−オクチルアルミニウム、トリ−n−デシルアルミニウムなどのトリアルキルアルミニウム、(b)ジエチルアルミニウムモノクロライド、ジイソブチルアルミニウムモノクロライド、エチルアルミニウムセスキクロライド、エチルアルミニウムジクロライドなどのアルキルアルミニウムハライド、(c)ジエチルアルミニウムハイドライド、ジイソブチルアルミニウムハイドライドなどのアルキルアルミニウムハイドライド、(d)ジエチルアルミニウムエトキシド、ジエチルアルミニウムフェノキシドなどのアルキルアルミニウムアルコキシドなどが挙げられる。
有機アルミニウム化合物は単独の化合物を用いるだけでなく、複数の化合物を併用することもできる。
(2) Organoaluminum Compound As a specific example of the organoaluminum compound used in the present invention, R 1 3-s AlX s or R 2 3-t Al (OR 3 ) t (where R 1 and R 2 are the number of carbon atoms) 1 to 20 hydrocarbon groups or hydrogen atoms, R 3 is a hydrocarbon group, X is a halogen, and s and t are 0 ≦ s <3 and 0 <t <3, respectively. There is something to be done.
Specifically, (a) trialkylaluminum such as trimethylaluminum, triethylaluminum, triisobutylaluminum, tri-n-hexylaluminum, tri-n-octylaluminum, tri-n-decylaluminum, (b) diethylaluminum monochroma Aldehydes, alkylaluminum halides such as diisobutylaluminum monochloride, ethylaluminum sesquichloride, ethylaluminum dichloride, (c) alkylaluminum hydrides such as diethylaluminum hydride, diisobutylaluminum hydride, (d) diethylaluminum ethoxide, diethylaluminum phenoxide, etc. Examples thereof include alkyl aluminum alkoxide.
As the organoaluminum compound, not only a single compound but also a plurality of compounds can be used in combination.
(3)電子供与性化合物(外部ドナー)
触媒成分として上記の成分に加えて、必要に応じて外部ドナーとして電子供与性化合物を用いることもできる。
このような電子供与性化合物としては、(1)において電子供与性化合物(内部ドナー)として例示した化合物が挙げられる。このような外部ドナーとしての電子供与性化合物を用いる場合に、内部ドナーとしての電子供与性化合物と同一であっても、異なっていてもよい。
外部ドナーとして好ましい電子供与性化合物としては、エーテル類、無機酸エステル、有機酸エステル及び有機酸ハライド、有機ケイ素化合物であり、特に好ましいのは無機及び有機ケイ酸エステル、フタル酸エステル、酢酸セロソルブエステル、フタル酸ハライドが挙げられる。
(3) Electron donating compound (external donor)
In addition to the above components as a catalyst component, an electron donating compound can also be used as an external donor if necessary.
Examples of such an electron donating compound include the compounds exemplified as the electron donating compound (internal donor) in (1). When such an electron donor compound as an external donor is used, it may be the same as or different from the electron donor compound as an internal donor.
Preferred electron donating compounds as external donors are ethers, inorganic acid esters, organic acid esters and organic acid halides, and organic silicon compounds, and particularly preferred are inorganic and organic silicate esters, phthalic acid esters, and acetic acid cellosolve esters. And phthalic acid halide.
好ましいケイ酸エステルとしては、一般式R1 vR2 wSi(OR3)4-v-w(但し、R1は分岐を有する炭素数3〜20、好ましくは3〜10の脂肪族炭化水素残基、又は炭素数5〜20、好ましくは6〜10の環状脂肪族炭化水素残基を、R2は炭素数1〜20、好ましくは1〜10の分岐又は直鎖状の脂肪族炭化水素残基を、R3は炭素数1〜10、好ましくは1〜4の脂肪族炭化水素残基を、vは0≦v≦3、wは0≦w≦3でv+w≦3の数を、それぞれ示す)で表される有機ケイ素化合物である。なお、前記一般式のR1はケイ素原子に隣接する炭素原子から分岐しているものが好ましい。
具体的には、t−Bu(Me)Si(OMe)2、t−Bu(Me)Si(OEt)2、t−Bu(Et)Si(OMe)2、t−Bu(n−Pr)Si(OMe)2、c−Hex(Me)Si(OMe)2、c−Hex(Et)Si(OMe)2、c−Pen2Si(OMe)2、i−Pr2Si(OMe)2、i−Bu2Si(OMe)2、i−Pr(i−Bu)Si(OMe)2、n−Pr(Me)Si(OMe)2、t−BuSi(OEt)3を、その他(Et2N)2Si(OMe)2、Et2N−Si(OEt)3等を挙げることができる。
Preferred silicate esters are those represented by the general formula R 1 v R 2 w Si (OR 3 ) 4-vw (wherein R 1 is a branched aliphatic hydrocarbon having 3 to 20 carbon atoms, preferably 3 to 10 carbon atoms). A residue or a cyclic aliphatic hydrocarbon residue having 5 to 20 carbon atoms, preferably 6 to 10 carbon atoms, and R 2 is a branched or straight chain aliphatic hydrocarbon having 1 to 20 carbon atoms, preferably 1 to 10 carbon atoms R 3 is an aliphatic hydrocarbon residue having 1 to 10 carbon atoms, preferably 1 to 4 carbon atoms, v is 0 ≦ v ≦ 3, w is 0 ≦ w ≦ 3 and v + w ≦ 3, Respectively). R1 in the general formula is preferably branched from a carbon atom adjacent to the silicon atom.
Specifically, t-Bu (Me) Si (OMe) 2 , t-Bu (Me) Si (OEt) 2 , t-Bu (Et) Si (OMe) 2 , t-Bu (n-Pr) Si. (OMe) 2, c-Hex (Me) Si (OMe) 2, c-Hex (Et) Si (OMe) 2, c-Pen 2 Si (OMe) 2, i-Pr 2 Si (OMe) 2, i -Bu 2 Si (OMe) 2 , i-Pr (i-Bu) Si (OMe) 2 , n-Pr (Me) Si (OMe) 2 , t-BuSi (OEt) 3 and others (Et 2 N) 2 Si (OMe) 2, Et 2 N-Si (OEt) can be given 3 or the like.
(II)メタロセン系重合触媒
メタロセン系重合触媒であれば、特に限定されないが、その中でも、好適に使用されるメタロセン系重合触媒としては、(1)共役五員環配位子を有する周期律表第4族などの遷移金属化合物からなるメタロセン錯体と、(2)それを活性化させる助触媒、並びに必要に応じて使用される、(3)有機アルミニウム化合物から構成されるものを挙げることができる。
オレフィン重合プロセス特性によっては、粒子化が必須とされる場合には、上記メタロセン系重合触媒にさらに、(4)担体を構成要素として加えることができる。
(II) Metallocene-based polymerization catalyst The metallocene-based polymerization catalyst is not particularly limited as long as it is a metallocene-based polymerization catalyst. Among them, the metallocene-based polymerization catalyst preferably used includes (1) a periodic table having a conjugated five-membered ring ligand. Examples include metallocene complexes composed of transition metal compounds such as Group 4; (2) co-catalysts for activating them; and (3) those composed of organoaluminum compounds used as necessary. .
Depending on the characteristics of the olefin polymerization process, when particle formation is essential, (4) a carrier can be added as a constituent element to the metallocene polymerization catalyst.
(1)メタロセン錯体
本発明において用いられるメタロセン錯体としては、代表的なものとして共役五員環配位子を有する周期律表第4〜6族の遷移金属化合物のメタロセン錯体が挙げられ、これらのうち、下記一般式(1)又は一般式(2)のどちらかで表されるものが好ましい。
(1) Metallocene complex As a typical metallocene complex used in the present invention, a metallocene complex of a transition metal compound in Groups 4 to 6 of the periodic table having a conjugated five-membered ring ligand can be mentioned. Among these, what is represented by either the following general formula (1) or general formula (2) is preferable.
上記一般式中、A及びA’は置換基を有していてもよいシクロペンタジエニル基である。この置換基の例としては、炭素数1〜30の炭化水素基(ハロゲン、珪素、酸素、硫黄などのヘテロ原子を含有していてもよい)である。この炭化水素基は一価の基としてシクロペンタジエニル基と結合していても、またこれが複数存在するときに、その内の2個がそれぞれ他端(ω−端)で結合してシクロペンタジエニルの一部と共に環を形成していてもよい。その環の例としては、インデニル基、フルオレニル基、又はアズレニル基などが挙げられる。これらの基は、更に副環上に置換基を有していてもよい。これらの中で好ましいものは、インデニル基又はアズレニル基である。
Qは、二つの共役五員環配位子間を任意の位置で架橋する結合性基を表し、具体的にはアルキレン基、シリレン基、シラフルオレン基或はゲルミレン基であることが好ましい。
Mは、周期律表第4〜6族から選ばれる遷移金属の金属原子、好ましくは、チタン、ジルコニウム、ハフニウムなどである。特に、ジルコニウム、ハフニウムが好ましい。
X及びYは、補助配位子であり、助触媒と反応してオレフィン重合能を有する活性なメタロセンを生成させる。したがって、この目的が達成される限りX、Yは配位子の種類が制限されるものではなく、各々水素原子、ハロゲン原子、炭化水素基、或はヘテロ原子を有していてもよい炭化水素基が例示できる。これらのうち好ましいものは、炭素数1〜10の炭化水素基、或はハロゲン原子である。
In said general formula, A and A 'are the cyclopentadienyl groups which may have a substituent. An example of this substituent is a hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms (which may contain a hetero atom such as halogen, silicon, oxygen or sulfur). Even if this hydrocarbon group is bonded to the cyclopentadienyl group as a monovalent group, and when there are a plurality of these, two of them are bonded at the other end (ω-end) to form a cyclopenta A ring may be formed together with a part of dienyl. Examples of the ring include an indenyl group, a fluorenyl group, and an azulenyl group. These groups may further have a substituent on the side ring. Among these, an indenyl group or an azulenyl group is preferable.
Q represents a bonding group that bridges between two conjugated five-membered ring ligands at an arbitrary position, and specifically, is preferably an alkylene group, a silylene group, a silafluorene group, or a germylene group.
M is a metal atom of a transition metal selected from Groups 4 to 6 of the periodic table, preferably titanium, zirconium, hafnium or the like. In particular, zirconium and hafnium are preferable.
X and Y are auxiliary ligands that react with the cocatalyst to produce an active metallocene having olefin polymerization ability. Therefore, as long as this object is achieved, X and Y are not limited in the kind of ligand, and each may have a hydrogen atom, a halogen atom, a hydrocarbon group, or a hetero atom. Examples are groups. Among these, a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms or a halogen atom is preferable.
(2)助触媒(活性化剤成分)
助触媒は、メタロセン錯体を活性化する成分で、メタロセン錯体の補助配位子と反応して当該錯体を、オレフィン重合能を有する活性種に変換させうる化合物であり、具体的には、(a)アルミニウムオキシ化合物、(b)メタロセン錯体と反応してメタロセン錯体をカチオンに変換することが可能なイオン性化合物又はルイス酸、(c)固体酸、(d)イオン交換性層状珪酸塩が挙げられる。
これらは、従来メタロセン錯体を活性化する成分として知られている公知のものを適宜選択して用いればよい。
(2) Cocatalyst (activator component)
The cocatalyst is a component that activates the metallocene complex, and is a compound that can react with the auxiliary ligand of the metallocene complex to convert the complex into an active species having olefin polymerization ability. Specifically, (a ) An aluminum oxy compound, (b) an ionic compound or Lewis acid capable of reacting with the metallocene complex to convert the metallocene complex into a cation, (c) a solid acid, and (d) an ion-exchange layered silicate. .
These may be appropriately selected from known ones conventionally known as components for activating metallocene complexes.
(a)アルミニウムオキシ化合物
アルミニウムオキシ化合物としては、従来メタロセン錯体を活性化する成分として知られている公知のものを適宜選択して用いればよい。具体的にはアルミノキサンや、一種類のトリアルキルアルミニウム又は二種類以上のトリアルキルアルミニウムとアルキルボロン酸との10:1〜1:1(モル比)の反応により得ることができる化合物が挙げられる。
アルミノキサンを使用する場合、メチルアルミノキサン又はメチルイソブチルアルミノキサンが好ましい。上記のアルミノキサンは、各群内及び各群間で複数種併用することも可能である。そして、上記のアルミノキサンは、公知の様々な条件下に調製することができる。
(A) Aluminum Oxy Compound As the aluminum oxy compound, a known one that has been conventionally known as a component that activates a metallocene complex may be appropriately selected and used. Specific examples thereof include aluminoxanes and compounds that can be obtained by a reaction of 10: 1 to 1: 1 (molar ratio) between one type of trialkylaluminum or two or more types of trialkylaluminum and alkylboronic acid.
When aluminoxane is used, methylaluminoxane or methylisobutylaluminoxane is preferred. The above aluminoxanes can be used in combination within a group and between groups. And said aluminoxane can be prepared on well-known various conditions.
(b)メタロセン錯体と反応してメタロセン錯体をカチオンに変換することが可能なイオン性化合物又はルイス酸、(c)固体酸の具体例としては、例えば、特開2011−148980号公報段落0054〜0058に記載されているものが挙げられる。 Specific examples of (b) an ionic compound or Lewis acid capable of reacting with a metallocene complex to convert the metallocene complex into a cation, and (c) a solid acid include, for example, JP-A-2011-148980, paragraphs 0054 to And those described in 0058.
(d)イオン交換性層状珪酸塩
イオン交換性層状化合物は、粘土鉱物の大部分を占めるものであり、好ましくはイオン交換性層状珪酸塩である。
イオン交換性層状珪酸塩(以下、単に「珪酸塩」と略記する場合がある。)は、イオン結合などによって構成される面が互いに結合力で平行に積み重なった結晶構造を有し、且つ、含有されるイオンが交換可能である珪酸塩化合物をいう。大部分の珪酸塩は、天然には主に粘土鉱物の主成分として産出されるため、イオン交換性層状珪酸塩以外の夾雑物(石英、クリストバライトなど)が含まれることが多いが、それらを含んでいてもよい。
珪酸塩は各種公知のものが使用できる。具体的には、白水春雄著「粘土鉱物学」朝倉書店(1995年)に記載されている次のような層状珪酸塩が挙げられる。2:1型鉱物類として、モンモリロナイト、ザウコナイト、バイデライト、ノントロナイト、サポナイト、ヘクトライト、スチーブンサイトなどのスメクタイト族、バーミキュライトなどのバーミキュライト族、雲母、イライト、セリサイト、海緑石などの雲母族、パイロフィライト、タルクなどのパイロフィライト−タルク族、Mg緑泥石などの緑泥石族などである。2:1リボン型鉱物類としては、セピオライト、パリゴルスカイトなどである。
(D) Ion exchange layered silicate The ion exchange layered compound occupies most of the clay mineral, and is preferably an ion exchange layered silicate.
An ion-exchange layered silicate (hereinafter, sometimes simply referred to as “silicate”) has a crystal structure in which surfaces formed by ionic bonds and the like are stacked in parallel with each other and have a binding force. Refers to a silicate compound in which the ions to be exchanged are exchangeable. Most silicates are naturally produced mainly as a main component of clay minerals, and therefore often contain impurities (quartz, cristobalite, etc.) other than ion-exchanged layered silicates. You may go out.
Various known silicates can be used. Specific examples include the following layered silicates described in Haruo Shiramizu “Clay Mineralogy” Asakura Shoten (1995). 2: 1 type minerals such as montmorillonite, sauconite, beidellite, nontronite, saponite, hectorite, stevensite and other smectites; vermiculite and other vermiculites; Pyrophyllite-talc group such as pyrophyllite, talc, and chlorite group such as Mg chlorite. Examples of 2: 1 ribbon type minerals include sepiolite and palygorskite.
本発明で原料として使用する珪酸塩は、上記の混合層を形成した層状珪酸塩であってもよい。本発明においては、主成分の珪酸塩が2:1型構造を有する珪酸塩であることが好ましく、スメクタイト族であることが更に好ましく、モンモリロナイトが特に好ましい。本発明で使用する珪酸塩は、天然品または工業原料として入手したものは、特に処理を行うことなくそのまま用いることができるが、化学処理を施すことが好ましい。具体的には、酸処理、アルカリ処理、塩類処理、有機物処理などが挙げられる。これらの処理を互いに組み合わせて用いてもよい。本願発明において、これらの処理条件には特に制限はなく、公知の条件が使用できる。
また、これらイオン交換性層状珪酸塩には、通常、吸着水及び層間水が含まれるため、不活性ガス流通下で加熱脱水処理するなどして、水分を除去してから使用するのが好ましい。
当該イオン交換性層状珪酸塩は、助触媒と後述する担体と兼ねて使用することができる。
The silicate used as a raw material in the present invention may be a layered silicate in which the above mixed layer is formed. In the present invention, the main component silicate is preferably a silicate having a 2: 1 type structure, more preferably a smectite group, and particularly preferably montmorillonite. As the silicate used in the present invention, those obtained as natural products or industrial raw materials can be used as they are without any particular treatment, but chemical treatment is preferred. Specific examples include acid treatment, alkali treatment, salt treatment, organic matter treatment, and the like. These processes may be used in combination with each other. In the present invention, these treatment conditions are not particularly limited, and known conditions can be used.
In addition, since these ion-exchange layered silicates usually contain adsorbed water and interlayer water, it is preferable to use them after removing moisture by heat dehydration under an inert gas flow.
The ion-exchange layered silicate can be used in combination with a promoter and a carrier described later.
(3)有機アルミニウム化合物
メタロセン系重合触媒に、必用に応じて使用される有機アルミニウム化合物としては、(I)チーグラー系重合触媒において使用される有機アルミニウム化合物に示されるのと同様の化合物が使用される。より好ましくは、トリイソブチルアルミニウム、トリオクチルアルミニウムである。更に好ましくは、トリイソブチルアルミニウム、トリ−n−オクチルアルミニウムである。
(3) Organoaluminum compound As the organoaluminum compound used as needed for the metallocene polymerization catalyst, the same compounds as shown in (I) the organoaluminum compound used in the Ziegler polymerization catalyst are used. The More preferred are triisobutylaluminum and trioctylaluminum. More preferred are triisobutylaluminum and tri-n-octylaluminum.
(4)担体
本発明が気相重合を用いるプロピレン系重合体の製造方法に関するものである場合には、担体を用いた担持型触媒を用いることが好ましい。担体としては、公知のものが使用できるが、好ましい担体としては、シリカ、チタニア、アルミナ、シリカ−アルミナ、シリカ−マグネシア、イオン交換性層状珪酸塩などの無機化合物担体やポリプロピレンパウダー、ポリエチレンパウダーなどのポリマー担体を挙げることができる。
また、プロピレン系重合体の粒子の形状を整え、かつ粒子径を大きくするために、使用する担体は、粒子形状及び粒子径の制御された担体を用いることが好ましい。担体の好ましい粒径は1〜200μm、更に好ましくは10〜150μmである。
(4) Support When the present invention relates to a method for producing a propylene polymer using gas phase polymerization, it is preferable to use a supported catalyst using a support. Known carriers can be used, but preferred carriers include inorganic compound carriers such as silica, titania, alumina, silica-alumina, silica-magnesia, ion-exchange layered silicate, polypropylene powder, polyethylene powder and the like. There may be mentioned polymer carriers.
In order to adjust the shape of the propylene polymer particles and increase the particle diameter, it is preferable to use a carrier whose particle shape and particle diameter are controlled. The preferred particle size of the carrier is 1 to 200 μm, more preferably 10 to 150 μm.
メタロセン系触媒の製造方法については従来公知の方法を適宜採用すればよい。無機化合物担体の造粒の方法としては、具体的には例えば、特開2011−148980号公報段落0043〜0050に記載されている方法を採用することができる。
このようにして、造粒された無機化合物担体上に、メタロセン錯体を担持することによって、粒形及び粒径の整備された担持型触媒を製造することができる。
As a method for producing the metallocene catalyst, a conventionally known method may be appropriately employed. As a method for granulating the inorganic compound carrier, specifically, for example, the method described in paragraphs 0043 to 0050 of JP2011-148980A can be employed.
In this manner, a supported catalyst having a maintained particle shape and particle size can be produced by supporting a metallocene complex on a granulated inorganic compound carrier.
3.予備重合処理
本発明においては、チーグラー系重合触媒及びメタロセン系重合触媒のいずれの触媒の使用に関わらず、本重合で使用する前に予備重合処理して用いることが好ましい。予備重合処理された触媒を用いることによって、微粉末のプロピレン系重合体の発生を抑制することができ、またプロピレン系重合体の粉体特性を向上させることができる。
予備重合した後の触媒は、ポリマーの殻に覆われているが、本重合に用いられる触媒の平均粒径(ポリマーの殻を含めた大きさ)は、好ましくは30μm以上、更に好ましくは40μm以上であり、また、好ましくは300μm以下、更に好ましくは200μm以下である。
3. Pre-polymerization treatment In the present invention, it is preferable to use a pre-polymerization treatment before use in the main polymerization, regardless of the use of any of the Ziegler polymerization catalyst and the metallocene polymerization catalyst. By using the prepolymerized catalyst, the generation of fine propylene polymer can be suppressed, and the powder characteristics of the propylene polymer can be improved.
The catalyst after pre-polymerization is covered with a polymer shell, but the average particle size (size including the polymer shell) of the catalyst used for the main polymerization is preferably 30 μm or more, more preferably 40 μm or more. Moreover, it is preferably 300 μm or less, more preferably 200 μm or less.
ポリオレフィン重合触媒成分の予備重合処理は、前記した有機アルミニウム化合物と同様の有機アルミニウム化合物の存在下で実施できる。予備重合時の温度は10〜80℃で10分〜48時間かけてポリオレフィン重合触媒成分1グラム当たり0.1〜100グラム、好ましくは0.5〜50グラムのα−オレフィンを不活性溶剤中で反応させる。 The prepolymerization treatment of the polyolefin polymerization catalyst component can be carried out in the presence of the same organoaluminum compound as that described above. The temperature during the prepolymerization is 10 to 80 ° C. over 10 minutes to 48 hours, and 0.1 to 100 grams, preferably 0.5 to 50 grams of α-olefin per gram of the polyolefin polymerization catalyst component in an inert solvent. React.
予備重合処理においては、特にチーグラー系重合触媒では、前記した電子供与性化合物と同様の電子供与性化合物を用いることもできる。電子供与性化合物が有機ケイ素化合物の場合、有機アルミニウム化合物1モルに対して0.01〜10モルの範囲で用いてもよい。 In the prepolymerization treatment, particularly in the Ziegler polymerization catalyst, the same electron donating compound as the above electron donating compound can be used. When the electron donating compound is an organosilicon compound, it may be used in an amount of 0.01 to 10 moles per mole of the organoaluminum compound.
予備重合処理に用いられるα−オレフィンは、エチレン、プロピレン、1−ブテン、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、1−エイコセン、4−メチル−1−ペンテン、3−メチル−1−ペンテンなどであり、これらは単独のみならず、他のα−オレフィンとの2種以上の混合物であってもよい。また、その重合に際して生成するポリマーの分子量を調節するために水素などの分子調節剤を併用することもできる。 The α-olefin used for the prepolymerization treatment is ethylene, propylene, 1-butene, 1-pentene, 1-hexene, 1-octene, 1-decene, 1-dodecene, 1-tetradecene, 1-hexadecene, 1-octadecene. 1-eicosene, 4-methyl-1-pentene, 3-methyl-1-pentene and the like, and these may be used alone or as a mixture of two or more with other α-olefins. Moreover, in order to adjust the molecular weight of the polymer produced during the polymerization, a molecular regulator such as hydrogen can be used in combination.
予備重合処理に用いられる不活性溶剤は、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン、ドデカン及び流動パラフィンなどの液状飽和炭化水素やジメチルポリシロキサンの構造を持ったシリコンオイルなどの、重合反応に著しく影響を及ぼさない不活性溶剤である。これらの不活性溶剤は1種の単独溶剤又は2種以上の混合溶剤のいずれでもよい。
これらの不活性溶剤の使用に際しては重合に悪影響を及ぼす水分やイオウ化合物などの不純物を取り除いた後で使用することが好ましい。
Inert solvents used in the prepolymerization process have a significant effect on the polymerization reaction, such as liquid saturated hydrocarbons such as hexane, heptane, octane, decane, dodecane, and liquid paraffin, and silicon oil with a dimethylpolysiloxane structure. There is no inert solvent. These inert solvents may be either one kind of single solvent or two or more kinds of mixed solvents.
When these inert solvents are used, it is preferable to use them after removing impurities such as moisture and sulfur compounds that adversely affect the polymerization.
予備重合処理は複数回行ってもよく、この際に用いるモノマーは同一であっても異なっていてもよい。また、予備重合後にヘキサン、ヘプタンなどの不活性溶剤で洗浄を行うこともできる。予備重合を終了した後に、触媒の使用形態に応じ、そのまま使用することが可能であるが、必要ならば乾燥を行ってもよい。更に、上記各成分の接触の際、若しくは接触の後に、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレンなどの重合体やシリカ、チタニアなどの無機酸化物固体を共存させることも可能である。 The prepolymerization treatment may be performed a plurality of times, and the monomers used at this time may be the same or different. Moreover, it can wash | clean with inert solvents, such as hexane and a heptane, after preliminary polymerization. After completion of the prepolymerization, the catalyst can be used as it is, depending on the usage form of the catalyst, but may be dried if necessary. Furthermore, a polymer such as polyethylene, polypropylene, or polystyrene, or an inorganic oxide solid such as silica or titania can be allowed to coexist during or after the contact of the above components.
III.製造プロセスと重合条件
本発明において、プロピレン又はプロピレンと他のα−オレフィンとを重合させてなるプロピレン系重合体の製造は、反応熱を液化モノマー含有液の気化熱により除去する連続重合法によって実施する。
連続重合法としては、液化プロピレン等の液化モノマー含有液の気化熱を利用して重合熱を除去する重合法であれば、連続気相重合法、及び連続溶液重合法等に用いることができる。本発明においては、除熱が効率的かつ経済的に行えるという点から、反応熱を液化モノマー含有液の気化熱により除去する連続気相重合法に特に好ましく適用される。
なお、本発明において、気相重合法とは液が全く存在しないことを意味しない。重合を行う相が実質的に気相であればよく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で液が存在してもよい。この液としては、除熱のための液化モノマー含有液や、触媒供給時の溶剤として用いられるヘキサンなどの不活性炭化水素等を例示することができる。溶媒に希釈されて供給された触媒が、供給後に、溶媒中に溶け込んだ液化モノマーと反応するような液相における反応も、本発明の気相重合に含まれていても良い。
III. Production process and polymerization conditions In the present invention, the production of a propylene polymer obtained by polymerizing propylene or propylene and another α-olefin is carried out by a continuous polymerization method in which the heat of reaction is removed by the heat of vaporization of the liquid containing the liquefied monomer. To do.
As the continuous polymerization method, any polymerization method that removes the heat of polymerization using the heat of vaporization of a liquefied monomer-containing liquid such as liquefied propylene can be used for a continuous gas phase polymerization method, a continuous solution polymerization method, and the like. The present invention is particularly preferably applied to a continuous gas phase polymerization method in which heat of reaction is removed by heat of vaporization of a liquefied monomer-containing liquid from the viewpoint that heat removal can be performed efficiently and economically.
In the present invention, the gas phase polymerization method does not mean that no liquid is present. The phase to be polymerized may be substantially a gas phase, and a liquid may exist within a range not departing from the gist of the present invention. Examples of this liquid include a liquefied monomer-containing liquid for heat removal, and an inert hydrocarbon such as hexane used as a solvent at the time of catalyst supply. The reaction in the liquid phase in which the catalyst diluted and supplied in the solvent reacts with the liquefied monomer dissolved in the solvent after the supply may be included in the gas phase polymerization of the present invention.
また、液化モノマー含有液の気化熱を用いて除熱を行う方法としては、任意の方法を用いることができる。
液化モノマー含有液の気化熱を用いて除熱を行うためには、液化プロピレンをはじめとした液化モノマー及びその他成分を含み、実質的に液の状態にある液化モノマー含有液を反応器に供給すればよい。フレッシュな液化モノマーを反応器に供給することもできるが、一般的にはリサイクルモノマーを用いることが望ましい。リサイクルモノマーを用いる一般的な手順は以下に例示される。
反応器からプロピレンを含む未反応ガスを抜き出し、その未反応ガスを冷却して少なくとも一部を液化させ、液化した成分の少なくとも一部を反応器に供給する。この際、液化する成分はプロピレンを含む必要があるが、エチレンに代表されるコモノマー成分やイソブタン、ヘキサン等の不活性炭化水素成分を含んでいてもよい。
Moreover, arbitrary methods can be used as a method of removing heat using the heat of vaporization of the liquefied monomer-containing liquid.
In order to perform heat removal using the heat of vaporization of the liquefied monomer-containing liquid, a liquefied monomer-containing liquid that is in a liquid state, including liquefied monomer including liquefied propylene and other components, is supplied to the reactor. That's fine. Although fresh liquefied monomer can be fed to the reactor, it is generally desirable to use recycled monomer. A general procedure using recycled monomers is illustrated below.
Unreacted gas containing propylene is extracted from the reactor, the unreacted gas is cooled to liquefy at least a part, and at least a part of the liquefied components is supplied to the reactor. At this time, the component to be liquefied needs to contain propylene, but may contain a comonomer component typified by ethylene and an inert hydrocarbon component such as isobutane and hexane.
なお、本発明において、反応熱を液化モノマー含有液の気化熱により除去するということは、液化モノマー含有液の気化熱だけを用いて除熱を行うことを意味しない。本発明の要旨を逸脱しない限り、他の除熱方法を併用することができる。具体的には、反応器に備え付けたジャケットを用いて除熱する方法、反応器からのガスの一部を抜き出して熱交換器により冷却し再びガスを反応器に戻す方法、などを例示することができる。ただし、本発明においては、液化モノマー含有液の気化熱を用いた除熱が主体である必要がある。具体的には、少なくとも一つの反応器において、除熱量の少なくとも半分を液化モノマー含有液の気化熱を用いて除熱する必要がある。 In the present invention, removing the heat of reaction by the heat of vaporization of the liquefied monomer-containing liquid does not mean removing heat using only the heat of vaporization of the liquefied monomer-containing liquid. Other heat removal methods can be used in combination without departing from the gist of the present invention. Specifically, a method of removing heat using a jacket provided in the reactor, a method of extracting a part of the gas from the reactor, cooling it with a heat exchanger, and returning the gas to the reactor again, etc. Can do. However, in the present invention, it is necessary to mainly remove heat using the heat of vaporization of the liquefied monomer-containing liquid. Specifically, in at least one reactor, it is necessary to remove at least half of the heat removal amount using the heat of vaporization of the liquefied monomer-containing liquid.
本発明において、反応熱を液化モノマー含有液の気化熱により除去する連続重合法は、反応器内部の長手方向に温度の異なる複数の領域区分を設定することが可能な反応器を用いて行われる。このような反応器としては、例えば、水平軸回りに回転する撹拌機を内部に備えた横型重合反応器、鉛直軸回りに回転する撹拌機を内部に備えた縦型重合反応器(例えば、http://www.cbi.com/images/uploads/audio/NOVOLEN_NEU_27.swf 参照)、及び、液相部を気相部に循環させるための循環系を備えた重合反応器(例えば、特開2011−236392参照)等を用いることができる。
前記長手方向は、反応器が横型重合反応器であれば水平軸方向をいい、反応器が縦型重合反応器であれば反応器の垂直方向をいう。
In the present invention, the continuous polymerization method for removing the heat of reaction by the heat of vaporization of the liquefied monomer-containing liquid is performed using a reactor capable of setting a plurality of region sections having different temperatures in the longitudinal direction inside the reactor. . As such a reactor, for example, a horizontal polymerization reactor having a stirrer rotating around a horizontal axis, and a vertical polymerization reactor having a stirrer rotating around a vertical axis inside (for example, http http://www.cbi.com/images/uploads/audio/NOVOLEN_NEU_27.swf) and a polymerization reactor equipped with a circulation system for circulating the liquid phase part to the gas phase part (for example, JP-A-2011-2011). 236392) or the like can be used.
The longitudinal direction refers to the horizontal axis direction when the reactor is a horizontal polymerization reactor, and the vertical direction of the reactor when the reactor is a vertical polymerization reactor.
本発明における反応器は、使用する原料、反応条件、反応形態、生成物などにより、その反応に適する限りにおいて、大きさ、材質などに限定されず、既存のものから任意に選択し使用することが可能である。形状は、好ましくは、円筒状の部分を有する横型重合反応器である。液化モノマー含有液の気化熱を用いて除熱を行うため、反応器には、反応器からプロピレンを含むガスを抜き出し、そのガスを冷却して少なくとも一部を液化させ、液化した成分の少なくとも一部を反応器に供給するリサイクル装置を備えたものであることが好ましい。反応器の大きさはそれぞれの反応形態等に応じて任意である。容積は通常、0.1m3以上、工業的な生産性、経済性の点から、20m3以上であることが好ましい。長さ対直径比は、工業的な生産性と経済性の点から2.0以上であることが好ましい。 The reactor in the present invention is not limited to size, material, etc., as long as it is suitable for the reaction, depending on the raw materials used, reaction conditions, reaction form, products, etc. Is possible. The shape is preferably a horizontal polymerization reactor having a cylindrical portion. In order to perform heat removal using the heat of vaporization of the liquefied monomer-containing liquid, the reactor is extracted with a gas containing propylene from the reactor, and the gas is cooled to at least partially liquefy it, so that at least one of the liquefied components is obtained. It is preferable to include a recycle device for supplying a part to the reactor. The size of the reactor is arbitrary depending on each reaction form and the like. The volume is preferably 0.1 m 3 or more, and preferably 20 m 3 or more from the viewpoint of industrial productivity and economy. The length to diameter ratio is preferably 2.0 or more from the viewpoint of industrial productivity and economy.
本発明においては、中でも、水平軸回りに回転する撹拌機を内部に備えた横型重合反応器を用い、反応熱を液化モノマー含有液の気化熱により除去する連続気相重合法に適用することが好ましい。
横型重合反応器で重合したポリマー粒子は、撹拌反応器中で形成され、重合を進行しながら、撹拌により移動しつつ反応器に沿って進み、そのため、他の重合器にない特徴である、完全混合槽を数台直列に並べたフローパターンである、プラグフロー型を示す。横型重合反応器は、長さの直径に対する比率において、2個や3個又はそれ以上の反応器と同等な、固体混合度を容易に達成することができる点で経済的に有利である。さらに、重合反応器が横型であるため縦型反応器に比べて除熱時に重合熱も効率よく除去される上で有利である。このような横型重合反応器で反応熱を液化モノマー含有液の気化熱により除去するプロセスでは、多量の気化ガス発生のため、微粉体が気化ガスに同伴され、ガス排出管系統のパイプ内やフィルターに付着したり、或はこれらを閉塞したりすることを避けるために、ポリマー粒子は上流部で可能な限り、粒子形状を早急に作ることが望ましい。一方、反応を促すことから、急激な反応による局部発熱などにより塊状の不定形ポリマーの生成が生じやすい。そのため、横型重合反応器を用いて反応熱を液化モノマー含有液の気化熱により除去する連続気相重合法は、本発明のプロセスを用いることにより、塊状ポリマーの発生を抑制することが特に効果的である。
以下、本発明に好ましい態様である横型重合反応器を用いて反応熱を液化モノマー含有液の気化熱により除去する連続気相重合法について、詳細に説明するが、本発明の技術的思想は、これに限られるものではない。
In the present invention, in particular, a horizontal polymerization reactor equipped with a stirrer that rotates about a horizontal axis is used, and it can be applied to a continuous gas phase polymerization method in which the heat of reaction is removed by the heat of vaporization of a liquid containing a liquefied monomer. preferable.
The polymer particles polymerized in the horizontal polymerization reactor are formed in the stirring reactor, proceeding along the reactor while moving by stirring while proceeding with the polymerization, and are therefore a characteristic not found in other polymerization reactors. The plug flow type is a flow pattern in which several mixing tanks are arranged in series. Horizontal polymerization reactors are economically advantageous in that they can easily achieve a degree of solids mixing that is equivalent to two, three or more reactors in the ratio of length to diameter. Furthermore, since the polymerization reactor is a horizontal type, it is advantageous in that the heat of polymerization can be efficiently removed during heat removal as compared with the vertical type reactor. In such a horizontal polymerization reactor, the reaction heat is removed by the heat of vaporization of the liquid containing the liquefied monomer. In order to generate a large amount of vaporized gas, fine powder is entrained in the vaporized gas, and the gas exhaust pipe system pipe or filter In order to avoid adhering to or clogging these, it is desirable that the polymer particles have a particle shape as soon as possible upstream. On the other hand, since the reaction is promoted, a bulky amorphous polymer is likely to be generated due to local heat generation due to a rapid reaction. Therefore, the continuous gas phase polymerization method in which the reaction heat is removed by the vaporization heat of the liquefied monomer-containing liquid using a horizontal polymerization reactor is particularly effective in suppressing the generation of bulk polymer by using the process of the present invention. It is.
Hereinafter, the continuous gas phase polymerization method in which the heat of reaction is removed by the heat of vaporization of the liquefied monomer-containing liquid using a horizontal polymerization reactor which is a preferred embodiment of the present invention will be described in detail, but the technical idea of the present invention is: It is not limited to this.
図1は、本発明の横型重合反応器を用いた製造方法に用いる装置の配置の一例を示す概略説明図である。横型重合反応器10は細長く、隔壁10a及び10bを備え、図1に示すように、一般的には水平位置で設置されている。重合反応は横型重合反応器10内の、隔壁10aと10bとに挟まれた空間において行われる。図1においては、上流側の隔壁10aが反応器上流側末端12であり、下流側の隔壁10bが反応器下流側末端14である。なお、図示しないが、隔壁が曲面形状の場合は、各曲面の頂点が反応器上流側末端及び下流側末端となる。
攪拌機20の水平軸20aは横型重合反応器10の反応器下流側末端14の中へ延び、撹拌の為の複数の攪拌翼20bが横型重合反応器10内で取り付けられている。撹拌翼20bはポリマー粒子を横型重合反応器10内でその中へ導入される他物質と混合する。
FIG. 1 is a schematic explanatory view showing an example of the arrangement of apparatuses used in the production method using the horizontal polymerization reactor of the present invention. The horizontal polymerization reactor 10 is elongated and includes partition walls 10a and 10b, and is generally installed in a horizontal position as shown in FIG. The polymerization reaction is carried out in a space between the partition walls 10a and 10b in the horizontal polymerization reactor 10. In FIG. 1, the upstream partition 10 a is the reactor upstream end 12, and the downstream partition 10 b is the reactor downstream end 14. Although not shown, when the partition wall has a curved shape, the vertexes of each curved surface are the upstream end and the downstream end of the reactor.
The horizontal shaft 20 a of the stirrer 20 extends into the reactor downstream end 14 of the horizontal polymerization reactor 10, and a plurality of stirring blades 20 b for stirring are attached in the horizontal polymerization reactor 10. The stirring blade 20b mixes the polymer particles with other substances introduced into the horizontal polymerization reactor 10 therein.
横型重合反応器10の触媒成分供給配管1,2より導入された触媒成分は、撹拌翼20bにてポリマー粒子と混合されながら、重合を開始する。触媒成分供給配管1,2は、温度計、クエンチノズルとの位置関係において、触媒供給部が含まれる領域区分の温度が測れ、重合反応器に供給した触媒と液化モノマー含有液が混合され得る限り、任意の位置に設置することができる。触媒はいずれの位置からでも供給可能であるが、反応器上流部の上部より供給することが好ましい。触媒成分が反応器の上流部に添加されると、それが重合によりポリマー粒子として成長しながら、反応器の下流側へ移動することができるからである。また、横型重合反応器において除熱に用いられる液化モノマー含有液が通常反応器上部より供給されることから、触媒供給部と液化モノマー供給配管が近くに存在し、本発明の後述する作用がより得られやすくなるからである。
本発明の重合用触媒やその他の任意成分は、公知の方法を用いて反応器に供給することができる。重合触媒についてはそのまま粉末状で反応器に供給してもよいが、液状飽和炭化水素やミネラルオイルなどの不活性溶剤を用いて希釈した上で供給してもよい。
また、有機アルミニウム化合物のようなその他重合触媒を構成する成分は、チーグラー系固体触媒成分やメタロセン錯体成分と接触させた後に触媒中の成分として供給しても、これらの成分とは別に供給してもよい。
The catalyst components introduced from the catalyst component supply pipes 1 and 2 of the horizontal polymerization reactor 10 start polymerization while being mixed with the polymer particles by the stirring blade 20b. As long as the catalyst component supply pipes 1 and 2 can measure the temperature of the region section including the catalyst supply unit in the positional relationship with the thermometer and the quench nozzle, the catalyst supplied to the polymerization reactor and the liquefied monomer-containing liquid can be mixed. , Can be installed at any position. The catalyst can be supplied from any position, but is preferably supplied from the upper part of the upstream portion of the reactor. This is because when the catalyst component is added to the upstream portion of the reactor, it can move to the downstream side of the reactor while growing as polymer particles by polymerization. In addition, since the liquefied monomer-containing liquid used for heat removal in the horizontal polymerization reactor is usually supplied from the upper part of the reactor, the catalyst supply section and the liquefied monomer supply pipe exist close to each other, and the operation described below of the present invention is more effective. It is because it becomes easy to obtain.
The polymerization catalyst of the present invention and other optional components can be supplied to the reactor using a known method. The polymerization catalyst may be supplied to the reactor as it is in the form of powder, but may be supplied after being diluted with an inert solvent such as liquid saturated hydrocarbon or mineral oil.
In addition, other components constituting the polymerization catalyst such as an organoaluminum compound may be supplied as a component in the catalyst after being contacted with the Ziegler solid catalyst component or the metallocene complex component, or supplied separately from these components. Also good.
触媒成分供給配管1は、触媒の主成分、例えば固体触媒成分やメタロセン錯体を含む固体触媒成分、及びその他の重合触媒成分を供給する配管である。触媒成分供給配管1は、好ましくは、隔壁10aから隔壁10b間の距離Lに対して、隔壁10aから隔壁10bの方向へ、隔壁10aの位置を0(L)、隔壁10bの位置を1Lと表現したときに、隔壁10aから1/9L以上2/9L以下の間に設置することが望ましい。隔壁10aから1/9L以上の位置にあると、触媒が反応器の内壁に付着しににくく、凝集体や塊状ポリマーの発生が抑制でき、運転安定性を高めることができる。隔壁10aから2/9L以下の位置にあると、触媒の反応器内での滞留時間が短すぎることがなく、活性の低下を抑えることができ、経済的に有利である。
触媒成分供給配管2は、助触媒、有機アルミニウム化合物、及びその他の重合触媒成分を供給する配管であり、好ましくは、隔壁10aから隔壁10b間の距離Lに対して、隔壁10aから0(L)以上2/9L以下の間に設置するのがよい。好ましくは触媒成分供給配管1と、隔壁10aから同距離若しくは上流側に位置することが好ましい。
また触媒成分供給配管1,2は、それぞれ必要に応じて1本の使用でも可能であり、各々上記範囲において複数用いてもよい。触媒成分供給配管1が触媒成分供給配管2を兼ねていてもよい。
The catalyst component supply pipe 1 is a pipe for supplying a main component of the catalyst, for example, a solid catalyst component containing a solid catalyst component or a metallocene complex, and other polymerization catalyst components. In the catalyst component supply pipe 1, the position of the partition wall 10a is expressed as 0 (L) and the position of the partition wall 10b is expressed as 1L in the direction from the partition wall 10a to the partition wall 10b with respect to the distance L between the partition wall 10a and the partition wall 10b. It is desirable to install between 1 / 9L and 2 / 9L or less from the partition wall 10a. When it is at a position of 1/9 L or more from the partition wall 10a, it is difficult for the catalyst to adhere to the inner wall of the reactor, the generation of aggregates and bulk polymer can be suppressed, and the operation stability can be improved. When it is at a position of 2/9 L or less from the partition wall 10a, the residence time of the catalyst in the reactor is not too short, and a decrease in activity can be suppressed, which is economically advantageous.
The catalyst component supply pipe 2 is a pipe for supplying a cocatalyst, an organoaluminum compound, and other polymerization catalyst components, and preferably, the partition walls 10a to 0 (L) with respect to the distance L between the partition walls 10a and 10b. It is good to install between 2 / 9L or less. The catalyst component supply pipe 1 and the partition wall 10a are preferably located at the same distance or upstream.
Further, the catalyst component supply pipes 1 and 2 may be used as required, and a plurality of catalyst component supply pipes 1 and 2 may be used within the above ranges. The catalyst component supply pipe 1 may also serve as the catalyst component supply pipe 2.
重合の際に発生する重合熱は、液化モノマー含有液供給配管19から供給される原料液化プロピレンを含む液化モノマー含有液の気化熱により除去される。
液化モノマー含有液供給配管19から横型重合反応器10へ導入された液化モノマー含有液は、触媒成分と撹拌翼20bにてポリマー粒子と混合されながら重合される。
The polymerization heat generated during the polymerization is removed by the heat of vaporization of the liquefied monomer-containing liquid containing the raw material liquefied propylene supplied from the liquefied monomer-containing liquid supply pipe 19.
The liquefied monomer-containing liquid introduced into the horizontal polymerization reactor 10 from the liquefied monomer-containing liquid supply pipe 19 is polymerized while being mixed with the polymer particles by the catalyst component and the stirring blade 20b.
除熱に用いられる液化モノマー含有液の供給方法は、実質的に液の状態にある液化モノマー含有液を反応器に供給するものである限り任意の方法を用いることができるが、触媒供給部が反応器上部に存在する場合、液化モノマー含有液は、反応器上部から、反応器内部の気相部に供給することが好ましい。触媒供給部と液化モノマー供給配管が共に反応器上部に存在すると、本発明の後述する作用がより得られやすくなるからである。 As a method for supplying the liquefied monomer-containing liquid used for heat removal, any method can be used as long as the liquefied monomer-containing liquid in a substantially liquid state is supplied to the reactor. When present in the upper part of the reactor, the liquefied monomer-containing liquid is preferably supplied from the upper part of the reactor to the gas phase part inside the reactor. This is because when both the catalyst supply unit and the liquefied monomer supply pipe are present in the upper part of the reactor, the action described below of the present invention is more easily obtained.
特に触媒供給部が含まれる領域区分においては、液化モノマー含有液を少なくとも1か所で供給することが必要であり、その位置は、隔壁10aから隔壁10b間の距離Lに対して、隔壁10aから0(L)以上2/9L以下の間に設置するのがよい。
更に触媒供給部が含まれる領域区分においては、特に触媒成分供給配管1と、隔壁10aから同距離若しくは上流側に設置するのが好ましい。
また触媒供給部が含まれる領域区分においては、液化モノマー含有液を複数の箇所で供給してもよい。
In particular, in the region section including the catalyst supply unit, it is necessary to supply the liquefied monomer-containing liquid at at least one place, and the position is from the partition wall 10a to the distance L between the partition wall 10a and the partition wall 10b. It is good to install between 0 (L) and 2 / 9L or less.
Further, in the area section including the catalyst supply unit, it is particularly preferable to install the catalyst component supply pipe 1 at the same distance or upstream from the partition wall 10a.
Moreover, in the area | region division in which a catalyst supply part is included, you may supply a liquefied monomer containing liquid in several places.
未反応のガスは未反応ガス抜出し配管13にて反応系外へ排出され、凝縮機15にてその一部分が凝縮され、リサイクルドラム11で液相と気相へ分離される。液相部は重合熱除去のため液化モノマー含有液供給配管19へ再導入される。気相部は、配管4から分子量調節のための水素やα−オレフィン等と混合され、圧縮機16によって昇圧され、横型重合反応器10底部に設置された原料混合ガス供給配管18を経由して再供給される。
この時、上部に特定の間隔を持って配置された液化モノマー含有液供給配管19−1、19−2、19−3、19−4、19−5からの液化モノマー含有液の流量、並びに、下部に特定の間隔を持って配置された原料混合ガス供給配管18−1、18−2、18−3、18−4、18−5から温度制御された混合ガス流量は、個別に制御されうる。各流量は液化モノマー含有液供給配管、原料混合ガス供給配管の各々に設置した操作弁にて制御される。
ポリマー粒子は反応と混合をしながら重合槽内を上流部から下流部へ移動し、重合体抜出し配管21にて反応系外へ排出される。排出されたパウダーは、ガス回収機22でガス類を分離し、ポリマー粒子はパウダー回収機23で回収される。
Unreacted gas is discharged out of the reaction system through an unreacted gas extraction pipe 13, part of which is condensed by a condenser 15, and separated into a liquid phase and a gas phase by a recycle drum 11. The liquid phase part is reintroduced into the liquefied monomer-containing liquid supply pipe 19 for removing the polymerization heat. The gas phase part is mixed with hydrogen, α-olefin or the like for molecular weight adjustment from the pipe 4, pressurized by the compressor 16, and via the raw material mixed gas supply pipe 18 installed at the bottom of the horizontal polymerization reactor 10. Resupplied.
At this time, the flow rate of the liquefied monomer-containing liquid from the liquefied monomer-containing liquid supply pipes 19-1, 19-2, 19-3, 19-4, 19-5 arranged at a specific interval at the top, and The flow rate of the mixed gas whose temperature is controlled from the raw material mixed gas supply pipes 18-1, 18-2, 18-3, 18-4, and 18-5 arranged at a specific interval below can be individually controlled. . Each flow rate is controlled by an operation valve installed in each of the liquefied monomer-containing liquid supply pipe and the raw material mixed gas supply pipe.
The polymer particles move from the upstream portion to the downstream portion in the polymerization tank while being mixed with the reaction, and are discharged out of the reaction system through the polymer extraction pipe 21. The discharged powder is separated into gases by the gas recovery unit 22, and the polymer particles are recovered by the powder recovery unit 23.
本発明における横型重合反応器は、内部に水平軸方向に温度の異なる複数の領域区分を設定することが可能であり、触媒供給部が含まれる領域区分とは、反応器内部の水平軸方向に温度の異なる複数の領域区分が設定された場合には、複数の領域区分のうち、触媒成分供給配管が含まれる領域区分をいい、触媒成分供給配管が複数ある場合には、触媒の主成分が供給される触媒成分供給配管、すなわち、図1に示されるような触媒成分供給配管1が含まれる領域区分をいう。各領域区分の重合温度は、攪拌機により撹拌されているポリマー粒子の温度を、各領域区分の反応器内に設置した温度計により測定するものであり、すなわち、各領域区分のポリマー粒子の温度をいう。水平軸回りに回転する攪拌機により撹拌されているポリマー粒子の温度は、水平軸周りの領域区分における平均値を示すと考えられる。 In the horizontal polymerization reactor of the present invention, it is possible to set a plurality of zone sections having different temperatures in the horizontal axis direction, and the zone zone including the catalyst supply unit is defined in the horizontal axis direction inside the reactor. When a plurality of area sections with different temperatures are set, the area section including the catalyst component supply pipe among the plurality of area sections. When there are a plurality of catalyst component supply pipes, the main component of the catalyst is The catalyst component supply piping to be supplied, that is, a region section including the catalyst component supply piping 1 as shown in FIG. The polymerization temperature of each region segment is measured by measuring the temperature of the polymer particles being stirred by the stirrer with a thermometer installed in the reactor of each region segment, that is, the temperature of the polymer particles in each region segment. Say. The temperature of the polymer particles being stirred by the stirrer rotating around the horizontal axis is considered to indicate an average value in the region section around the horizontal axis.
本発明においては、従来のように反応器内の混合ガスの露点に着目するのではなく、触媒周辺において、除熱に用いられる液化モノマー含有液がどれだけ長い間液体として存在できるかに着目した。そして、本発明においては、除熱に用いられる液化モノマー含有液がガスになり始める液化モノマー含有液の沸点ではなく、液化モノマー含有液の全てが液体でいられなくなる温度、すなわち液化モノマー含有液が重合圧力下で完全にガス化する温度の指標として、液化モノマー含有液の組成の混合ガスの重合圧力における露点(Tq)を規定した。当該液化モノマー含有液の組成の混合ガスの重合圧力における露点(Tq)が、触媒供給部が含まれる領域区分のポリマー粒子の温度(Tx)、すなわち触媒供給部の重合温度以上に設定されることにより、触媒供給直後分散前の、最も触媒濃度が高く初期重合熱が大きい場所で、液化モノマー含有液が液体として存在する時間が長くなる。これにより、液化モノマー含有液による除熱効率が高まると同時に、触媒が液との反応によって静電気力の弱まるポリマー粒子への成長が速くなって触媒の静電気付着を防止できることから、局所的に高熱が発生することが抑制され、塊状ポリマーの発生を抑制でき、生産効率を高めると共に、安定してプロピレン系重合体を製造することができると推定される。このような作用による本発明によれば、従来技術に比べてより長期運転を行っても塊状ポリマーが発生しないという、格別顕著な効果を奏する。 In the present invention, not focusing on the dew point of the mixed gas in the reactor as in the past, but focusing on how long the liquefied monomer-containing liquid used for heat removal can exist as a liquid around the catalyst. . In the present invention, the liquefied monomer-containing liquid used for heat removal is not the boiling point of the liquefied monomer-containing liquid that begins to become a gas, but the temperature at which all of the liquefied monomer-containing liquid cannot be liquid, that is, the liquefied monomer-containing liquid is The dew point (Tq) at the polymerization pressure of the mixed gas of the composition of the liquefied monomer-containing liquid was defined as an index of the temperature at which the gasification is complete under the polymerization pressure. The dew point (Tq) at the polymerization pressure of the mixed gas having the composition of the liquefied monomer-containing liquid is set to be equal to or higher than the temperature (Tx) of the polymer particles in the region section including the catalyst supply unit, that is, the polymerization temperature of the catalyst supply unit. As a result, the time during which the liquefied monomer-containing liquid exists as a liquid at a place where the concentration of the catalyst is the highest and the initial polymerization heat is large immediately after the catalyst supply and before the dispersion becomes long. As a result, the heat removal efficiency of the liquid containing the liquefied monomer increases, and at the same time, the catalyst grows into polymer particles that weaken the electrostatic force due to the reaction with the liquid, thereby preventing electrostatic adhesion of the catalyst, resulting in locally high heat generation. It is presumed that the generation of bulk polymer can be suppressed, the production efficiency can be increased, and the propylene polymer can be stably produced. According to this invention by such an effect | action, there exists an especially remarkable effect that a block polymer does not generate | occur | produce even if it operates for a long term compared with a prior art.
また前述のように、特許文献8は、反応器内の混合ガスの露点に対して、触媒供給部の温度を高くし過ぎないように制御する技術であるが、反応器内の混合ガスの露点は、目的とする重合体の組成等により決まり、それに伴って重合温度が狭い範囲で決まってしまう。そのため、特許文献8の技術によれば、製造条件の自由度が低く、重合温度で反応活性を上げることにも限界があった。
それに対して、本発明においては、除熱に用いられる液化モノマー含有液の組成の混合ガスの重合圧力における露点(Tq)に着目した。除熱に用いられる液化モノマー含有液は、前述のように、未反応ガス抜出し配管にて反応器外へ排出され、凝縮機にてその一部分が凝縮され、リサイクルドラム11で液相と気相へ分離されたうちの液相部であり、液化モノマーの他に、水素や窒素、触媒スラリーに用いられた不活性溶剤等を含み得るものである。除熱に用いられる液化モノマー含有液には、液化モノマー含有液供給配管19を通じて反応器へ導入されるまでのいずれかにおいて、高沸点物質を意図的に添加することも可能である。そのため、液化モノマー含有液の組成の混合ガスの重合圧力における露点(Tq)は、リサイクルドラムの運転条件の調整や、高沸点物質の導入により、制御することが可能であることから、特許文献8の条件を満たさない範囲でも、重合温度を自由に設定することが可能になる。そのため、同じ組成の重合体を製造する場合に、特許文献8の技術を用いた場合に比べて高い重合温度で重合可能となりながら、塊状ポリマーの発生を抑制して、生産効率を高めると共に、安定してプロピレン系重合体を製造することができる。
Further, as described above, Patent Document 8 is a technique for controlling the temperature of the catalyst supply unit so as not to be too high with respect to the dew point of the mixed gas in the reactor. Is determined by the composition of the target polymer, and accordingly, the polymerization temperature is determined within a narrow range. Therefore, according to the technique of Patent Document 8, the degree of freedom of production conditions is low, and there is a limit in increasing the reaction activity at the polymerization temperature.
On the other hand, in the present invention, attention is paid to the dew point (Tq) at the polymerization pressure of the mixed gas having the composition of the liquefied monomer-containing liquid used for heat removal. As described above, the liquefied monomer-containing liquid used for heat removal is discharged out of the reactor through the unreacted gas extraction pipe, partially condensed by the condenser, and converted into the liquid phase and gas phase by the recycle drum 11. It is a liquid phase part of the separated components, and may contain hydrogen, nitrogen, an inert solvent used for the catalyst slurry, etc. in addition to the liquefied monomer. A high-boiling substance can be intentionally added to the liquefied monomer-containing liquid used for heat removal until it is introduced into the reactor through the liquefied monomer-containing liquid supply pipe 19. Therefore, the dew point (Tq) at the polymerization pressure of the mixed gas having the composition of the liquefied monomer-containing liquid can be controlled by adjusting the operating conditions of the recycle drum or introducing a high boiling point substance. The polymerization temperature can be freely set even in a range not satisfying the above condition. Therefore, in the case of producing a polymer having the same composition, it is possible to polymerize at a higher polymerization temperature than when the technique of Patent Document 8 is used, while suppressing the generation of a bulk polymer, increasing production efficiency, and stable. Thus, a propylene-based polymer can be produced.
なお、液化モノマー含有液の組成の混合ガスの重合圧力における露点(Tq)は、以下のように算出することができる。
まず、液化モノマー含有液の組成を、ガスクロマトグラフィーを用いて測定する。例えば、液化プロピレンaモル%、液化エチレンbモル%、液化水素cモル%、液化n−ヘキサンdモル%、液化プロパンeモル%、液化窒素fモル%と各モル%が測定できる。この場合、不可避的不純物は無視することとし、a+b+c+d+e+f=100である。
一方で、反応器内の重合圧力(P)を、圧力計を用いて測定する。
前記液化モノマー含有液の組成の混合ガス、すなわち、プロピレンガスaモル%、エチレンガスbモル%、水素ガスcモル%、n−ヘキサンガスdモル%、プロパンガスeモル%、窒素ガスfモル%を含む混合ガスの、前記重合圧力(P)における露点(Tq)を、下記(i)〜(iv)のように、マイクロソフト社製エクセル(登録商標)のソルバー(登録商標)等のアルゴリズムを用いて、収束値として求める。
(i)下記アントワン式および必要な各種定数を用いて、温度(T)における各成分iの飽和蒸気圧(Pi)を求める。
アントワン式:
log(P[mmHg])=A−B/(T[℃]+C)
ここで、Pは蒸気圧、Tは温度、A、B、Cは物質と蒸気圧と温度の単位に依存する定数であり、アントワン定数という。当該計算に必要な各種定数は、化学便覧 基礎編 改訂第5版 II−117〜135(丸善株式会社)を参照して用いることができる。
(ii)続いて、ラウールの法則および式から、この液化モノマー含有液全体の飽和蒸気圧(Pq)を求める。
(iii)Pqが重合圧力Pと等しい場合のTを、マイクロソフト社製エクセル(登録商標)のソルバー(登録商標)等のアルゴリズムを用いて収束値として求める。
(iv)このTの収束値を露点(Tq)とする。
In addition, the dew point (Tq) in the polymerization pressure of the mixed gas having the composition of the liquefied monomer-containing liquid can be calculated as follows.
First, the composition of the liquefied monomer-containing liquid is measured using gas chromatography. For example, liquefied propylene a mol%, liquefied ethylene b mol%, liquefied hydrogen c mol%, liquefied n-hexane d mol%, liquefied propane e mol%, liquefied nitrogen f mol% and each mol% can be measured. In this case, unavoidable impurities are ignored and a + b + c + d + e + f = 100.
On the other hand, the polymerization pressure (P) in the reactor is measured using a pressure gauge.
Mixed gas having the composition of the liquefied monomer-containing liquid, that is, propylene gas a mol%, ethylene gas b mol%, hydrogen gas c mol%, n-hexane gas d mol%, propane gas e mol%, nitrogen gas f mol% The dew point (Tq) at the polymerization pressure (P) of the mixed gas containing, using an algorithm such as Microsoft Excel (registered trademark) Solver (registered trademark) as shown in (i) to (iv) below To obtain the convergence value.
(I) The saturated vapor pressure (Pi) of each component i at the temperature (T) is determined using the following Antoine equation and various necessary constants.
Antoine formula:
log (P [mmHg]) = AB / (T [° C.] + C)
Here, P is the vapor pressure, T is the temperature, A, B, and C are constants depending on the substance, vapor pressure, and temperature units, and are called Antoine constants. Various constants necessary for the calculation can be used with reference to Chemical Handbook, Basic Edition, Rev. 5 II-117-135 (Maruzen Co., Ltd.).
(Ii) Subsequently, the saturated vapor pressure (Pq) of the entire liquefied monomer-containing liquid is determined from Raoul's law and equation.
(Iii) T when Pq is equal to the polymerization pressure P is determined as a convergence value using an algorithm such as Microsoft Excel (registered trademark) Solver (registered trademark).
(Iv) The convergence value of T is the dew point (Tq).
特に本発明においては、液化モノマー含有液の組成の混合ガスの重合圧力における露点(Tq)を、触媒供給部が含まれる領域区分のポリマー粒子の温度(Tx)以上に設定するために、プロピレンよりも高い沸点を有し、且つ、プロピレン等のモノマーと反応しない不活性高沸点物質を、液化モノマー含有液に含有させることが好ましい。このような不活性高沸点物質を添加した場合には、触媒供給部が含まれる領域区分のポリマー粒子の温度(Tx)、すなわち重合温度を高くすることが可能になるため、生産効率をより向上することが可能になる。
前記不活性高沸点物質としては、飽和炭化水素が好適に用いられ、炭素数が4〜8の飽和炭化水素が好適に用いられる。炭素数がより小さいと、液化モノマー含有液の組成の混合ガスの重合圧力における露点を上昇させるために、より多く含有させる必要があり、飽和炭化水素の分圧が高くなりすぎ、結果としてプロピレンの分圧を上げられず触媒効率を上げられない等の恐れがあり、一方炭素数がより大きいと露点を制御するのが難しくなる。また製品ポリマーに残留した場合乾燥工程を経ても除ききれず、臭気の問題等の恐れがある。そのため、中でも炭素数6〜7の飽和炭化水素から選ばれる少なくとも1種が、液化モノマー含有液の組成の混合ガスの重合圧力における露点(Tq)を、触媒供給部が含まれる領域区分のポリマー粒子の温度(Tx)以上に設定するために含まれることが好ましい。
In particular, in the present invention, in order to set the dew point (Tq) at the polymerization pressure of the mixed gas of the composition of the liquefied monomer-containing liquid to be equal to or higher than the temperature (Tx) of the polymer particles in the region section including the catalyst supply unit, It is preferable that the liquefied monomer-containing liquid contains an inert high-boiling substance that has a high boiling point and does not react with a monomer such as propylene. When such an inert high-boiling substance is added, the temperature (Tx) of the polymer particles in the region section including the catalyst supply part, that is, the polymerization temperature can be increased, thereby improving the production efficiency. It becomes possible to do.
As the inert high-boiling substance, saturated hydrocarbons are preferably used, and saturated hydrocarbons having 4 to 8 carbon atoms are preferably used. If the carbon number is smaller, the dew point in the polymerization pressure of the mixed gas having the composition of the liquefied monomer-containing liquid needs to be increased so that the partial pressure of the saturated hydrocarbon becomes too high. There is a risk that the partial pressure cannot be increased and the catalyst efficiency cannot be increased. On the other hand, if the carbon number is larger, it becomes difficult to control the dew point. Further, when it remains in the product polymer, it cannot be completely removed even after a drying process, and there is a risk of odor problems. Therefore, among them, at least one selected from saturated hydrocarbons having 6 to 7 carbon atoms represents the dew point (Tq) at the polymerization pressure of the mixed gas having the composition of the liquefied monomer-containing liquid, and the polymer particles in the region section including the catalyst supply unit It is preferable to be included in order to set the temperature (Tx) or higher.
炭素数6〜7の飽和炭化水素としては、n−ヘキサン、2−メチルペンタン、3−メチルペンタン、2,3−ジメチルブタン、2,2−ジメチルブタン、シクロヘキサン、n−ヘプタン、2−メチルヘキサン、3−メチルヘキサン、2,4−ジメチルペンタン、2,3−ジメチルペンタン、2,2−ジメチルペンタン、3,3−ジメチルペンタン、3−エチルペンタン、2,2,3−トリメチルブタン、シクロヘプタン等が挙げられる。中でも、工業的に入手しやすい点から、n−ヘキサン及びn−ヘプタンの少なくとも1種が好適に用いられる。 Examples of saturated hydrocarbons having 6 to 7 carbon atoms include n-hexane, 2-methylpentane, 3-methylpentane, 2,3-dimethylbutane, 2,2-dimethylbutane, cyclohexane, n-heptane, and 2-methylhexane. , 3-methylhexane, 2,4-dimethylpentane, 2,3-dimethylpentane, 2,2-dimethylpentane, 3,3-dimethylpentane, 3-ethylpentane, 2,2,3-trimethylbutane, cycloheptane Etc. Especially, at least 1 sort (s) of n-hexane and n-heptane is used suitably from the point which is easy to acquire industrially.
前記不活性高沸点物質は、前記液化モノマー含有液の組成のガスの露点(Tq)が前記触媒供給部が含まれる領域区分の温度(Tx)以上に設定されるのに十分な量で添加されれば良い。前記不活性高沸点物質、中でも炭素数が4〜8の飽和炭化水素の含有量は、前記液化モノマー含有液の組成において、液化プロピレン1モルに対して、1ミリモル以上50ミリモル以下であることが好ましく、更に4ミリモル以上30ミリモル以下であることが好ましい。前記不活性高沸点物質は、液化プロピレンに対する含有量が少なすぎると、上記露点を高くすることに効果的ではなく、一方で、液化プロピレンに対する含有量が多すぎると、飽和炭化水素の分圧が高くなりすぎ、結果としてプロピレンの分圧を上げられず触媒効率を上げられない恐れがある。 The inert high-boiling substance is added in an amount sufficient to set the dew point (Tq) of the gas of the composition of the liquefied monomer-containing liquid to be equal to or higher than the temperature (Tx) of the region section including the catalyst supply unit. Just do it. In the composition of the liquefied monomer-containing liquid, the content of the inert high-boiling substance, particularly the saturated hydrocarbon having 4 to 8 carbon atoms, is 1 mmol or more and 50 mmol or less with respect to 1 mol of liquefied propylene. More preferably, it is 4 mmol or more and 30 mmol or less. If the content of the inert high-boiling substance is too small with respect to liquefied propylene, it is not effective in increasing the dew point. On the other hand, if the content of liquefied propylene is too large, the partial pressure of the saturated hydrocarbon is reduced. As a result, the propylene partial pressure may not be increased and the catalyst efficiency may not be increased.
また、前記液化モノマー含有液中の炭素数が4〜8の飽和炭化水素の含有量(モル%)は、反応器内の混合ガス中に含まれる炭素数が4〜8の飽和炭化水素の含有量の1モル%に対して、1.5以上5.0以下であることが好ましく、更に1.8以上4.0以下であることが、製品ポリマーに高沸点化合物の残留量を減らすことができる点から好ましい。 Further, the content (mol%) of the saturated hydrocarbon having 4 to 8 carbon atoms in the liquefied monomer-containing liquid is the content of the saturated hydrocarbon having 4 to 8 carbon atoms contained in the mixed gas in the reactor. It is preferably 1.5 or more and 5.0 or less with respect to 1 mol% of the amount, and further 1.8 or more and 4.0 or less can reduce the residual amount of high boiling point compounds in the product polymer. It is preferable from the point which can be performed.
本発明においては、液化モノマー含有液の組成の混合ガスの重合圧力における露点(Tq)を調整するために、図1に例示するように、リサイクルドラム11に導入する原料モノマー供給配管3、及び配管5、並びに液化モノマー含有液供給配管に直接導入する配管6の少なくとも1つから、前記不活性高沸点物質を導入することができる。
リサイクルドラム11に導入する原料モノマー供給配管3から導入する場合は、リサイクルドラムの液相部へ直接、前記不活性高沸点物質を導入できるので、その他の場所でガスへ導入するよりも、液化モノマー含有液の組成(露点)への反映時間を短くでき、制御が容易である。その結果として生産効率が高くできる点から好ましい。
In the present invention, in order to adjust the dew point (Tq) at the polymerization pressure of the mixed gas having the composition of the liquefied monomer-containing liquid, as illustrated in FIG. 1, the raw material monomer supply pipe 3 introduced into the recycle drum 11 and the pipe 5 and the inert high-boiling substance can be introduced from at least one of the pipes 6 directly introduced into the liquefied monomer-containing liquid supply pipe.
When introducing from the raw material monomer supply pipe 3 to be introduced into the recycle drum 11, the inert high-boiling substance can be introduced directly into the liquid phase portion of the recycle drum, so that the liquefied monomer is introduced rather than being introduced into the gas elsewhere. Reflection time to the composition (dew point) of the contained liquid can be shortened and control is easy. As a result, it is preferable because production efficiency can be increased.
前記液化モノマー含有液の組成のガスの露点(Tq)は、触媒供給部が含まれる領域区分のポリマー粒子の温度(Tx)以上になるように、以下のように設定することができる。まず、目的の重合体の組成に合わせて、原料ガス組成を決定し、その一方で、所望の重合温度、すなわち、触媒供給部が含まれる領域区分のポリマー粒子の温度(Tx)、及び重合圧力を決定する。次に、前記原料ガス組成、及び場合により触媒の不活性溶剤を含めた反応器内の混合ガス組成から、リサイクルドラムの運転条件、例えば温度、圧力を調整して、リサイクルドラムにおいて液相と気相へ分離されたうちの液相部の組成を、ガスクロマトグラフィーを用いて測定する。これらの条件から、上述のように、前記液化モノマー含有液の組成のガスの露点(Tq)を計算する。当該露点(Tq)が、所望の触媒供給部が含まれる領域区分のポリマー粒子の温度(Tx)以上になるように、リサイクルドラムの運転条件、例えば温度、圧力等の調整、及び/又は、前記液化モノマー含有液への高沸点物質の導入による組成の調整を行う。 The dew point (Tq) of the gas having the composition of the liquefied monomer-containing liquid can be set as follows so as to be equal to or higher than the temperature (Tx) of the polymer particles in the region section including the catalyst supply unit. First, the raw material gas composition is determined according to the composition of the target polymer, while the desired polymerization temperature, that is, the temperature (Tx) of the polymer particles in the region section including the catalyst supply unit, and the polymerization pressure. To decide. Next, the operating conditions of the recycling drum, such as temperature and pressure, are adjusted from the raw material gas composition and, optionally, the mixed gas composition in the reactor including the inert solvent of the catalyst, so that the liquid phase and gas in the recycling drum are adjusted. The composition of the liquid phase portion separated into phases is measured using gas chromatography. From these conditions, the dew point (Tq) of the gas of the composition of the liquefied monomer-containing liquid is calculated as described above. Adjusting the operating conditions of the recycle drum, such as temperature, pressure, and / or the like so that the dew point (Tq) is equal to or higher than the temperature (Tx) of the polymer particles in the region section including the desired catalyst supply section The composition is adjusted by introducing a high boiling point substance into the liquefied monomer-containing liquid.
前記液化モノマー含有液の組成のガスの露点(Tq)は、触媒供給部が含まれる領域区分のポリマー粒子の温度(Tx)以上であればよく、すなわち、本発明において、前記液化モノマー含有液の組成のガスの露点(Tq)と触媒供給部が含まれる領域区分のポリマー粒子の温度(Tx)との温度差ΔT(℃)(=Tq−Tx)は、0℃以上であればよい。中でも、前記ΔTは、より好ましくは2℃以上、さらに好ましくは3℃以上である。より好ましくは18℃以下、さらに好ましくは15℃以下である。温度差ΔTがこの範囲にあると、前記液化モノマー含有液がより安定して、触媒周辺で液として存在する確率が高くなり、除熱不足から局部発熱によって、生成するポリマーの融解などによる塊状ポリマーが発生しやすくなることを防止できるからである。また、前記温度差ΔTが大きすぎると、液化モノマーが液で存在する時間が長くなりすぎて、液架橋力が高くなる、いわゆるベタツキが大きくなり、撹拌の効率が悪くなる恐れがある。 The dew point (Tq) of the gas of the composition of the liquefied monomer-containing liquid may be equal to or higher than the temperature (Tx) of the polymer particles in the region section including the catalyst supply part. That is, in the present invention, The temperature difference ΔT (° C.) (= Tq−Tx) between the dew point (Tq) of the composition gas and the temperature (Tx) of the polymer particles in the region section including the catalyst supply unit may be 0 ° C. or more. Among them, the ΔT is more preferably 2 ° C. or higher, and further preferably 3 ° C. or higher. More preferably, it is 18 degrees C or less, More preferably, it is 15 degrees C or less. When the temperature difference ΔT is within this range, the liquid monomer-containing liquid is more stable and has a higher probability of being present as a liquid around the catalyst, and the bulk polymer due to melting of the polymer produced by local heat generation due to insufficient heat removal. It is because it can prevent becoming easy to generate | occur | produce. On the other hand, if the temperature difference ΔT is too large, the time during which the liquefied monomer exists in the liquid becomes too long, so that the liquid cross-linking force increases, so-called stickiness increases, and the stirring efficiency may be deteriorated.
次に、横型重合反応器における触媒供給部が含まれる領域区分のポリマー粒子の温度(Tx)の測定方法について図2を用いて詳細に述べる。触媒供給部が含まれる領域区分(Z1)のポリマー粒子の温度(Tx)は、図2に示すように触媒供給部が含まれる領域区分(Z1)に設置された温度計34−1、34−2によって検知される。触媒供給部が含まれる領域区分(Z1)に設置される温度計34−1、34−2は、触媒の主成分が供給される触媒成分供給配管31付近のポリマー粒子の温度を測定できるように触媒成分供給配管31付近に適宜設置されればよい。中でも、触媒成分供給配管31から水平軸35への垂線と水平軸35との交点をx0とし、温度計34−1から水平軸35への垂線と水平軸35との交点をx1とし、温度計34−2から水平軸35への垂線と水平軸35との交点をx2とし、上流側の隔壁32から下流側の隔壁33の距離をLとした時に、交点x0と交点x1、交点x0と交点x2の距離はそれぞれ、0〜1/9Lの範囲内であることが好ましく、0〜1/12Lの範囲内であることがより更に好ましく、0〜1/15Lの範囲内であることがより更に好ましい。上記範囲内に温度計が設定されれば、撹拌された重合体によって、触媒供給部の重合温度が忠実に表現されるため、触媒供給部が含まれる領域区分のポリマー粒子の温度(Tx)を測定するための温度計は、1つであっても良い。触媒供給部が含まれる領域区分に設置された温度計は、図2の温度計34−1、34−2のように、触媒成分供給配管31の上流側と下流側にそれぞれ少なくとも1つずつ設置されることが好ましい。触媒成分供給配管31の上流側と下流側にそれぞれ設置された温度計34−1、34−2の温度が等しければ、少なくとも34−1と34−2に挟まれた領域区分は触媒供給部が含まれる領域区分となり、温度計34−1、34−2の温度は、触媒供給部が含まれる領域区分のポリマー粒子の温度(Tx)を示していることになる。
また、触媒供給部が含まれる領域区分のポリマー粒子の温度(Tx)を測定するための温度計として2つ以上用いる場合、そのうち少なくとも1つの温度計34−1は、隔壁32から隔壁33の距離をLとし、隔壁32から隔壁33方向へ、水平軸35において隔壁32の位置を0(L)、隔壁33の位置を1Lと表現した時に、0(L)からx0の位置の間に設置されることが好ましく、1/9Lからx0の位置の間に設置されることがより好ましい。また、少なくとも1つの温度計34−2は、x0の位置から1/3Lの位置の間に設置されることが好ましく、x0の位置から2/9Lの位置の間に設置されることがより好ましい。
上記のような範囲内で温度計34−1、34−2が設置されれば、撹拌された重合体によって、触媒供給部の重合温度がより忠実に表現される。
なお、反応器内部の水平軸方向に温度の異なる複数の領域区分を設定せず反応器内の温度が一定である場合には、温度計34−1、34−2は、いずれの場所に設置されても良い。
Next, a method for measuring the temperature (Tx) of the polymer particles in the region section including the catalyst supply unit in the horizontal polymerization reactor will be described in detail with reference to FIG. As shown in FIG. 2, the temperature (Tx) of the polymer particles in the region section (Z1) including the catalyst supply unit is thermometers 34-1 and 34- installed in the region section (Z1) including the catalyst supply unit. 2 is detected. The thermometers 34-1 and 34-2 installed in the zone section (Z1) including the catalyst supply unit can measure the temperature of the polymer particles in the vicinity of the catalyst component supply pipe 31 to which the main component of the catalyst is supplied. What is necessary is just to install suitably in the catalyst component supply piping 31 vicinity. Among them, the intersection of the catalyst component supply pipe 31 between the perpendicular and the horizontal axis 35 to the horizontal axis 35 and x 0, the intersection of the perpendicular and the horizontal axis 35 from the thermometer 341 to the horizontal axis 35 and x 1, the intersection of the perpendicular and the horizontal axis 35 to the horizontal axis 35 and x 2 from the thermometer 34-2, the distance between the downstream side of the partition wall 33 from the upstream side of the partition wall 32 when is L, the intersection x 0 and the intersection x 1 each intersection x 0 and the distance of the intersection point x 2 is preferably in the range of 0 to 1/9 L, it is even more preferably in the range of 0 to 1 / 12L, a range of 0 to 1 / 15L It is still more preferable that If the thermometer is set within the above range, the polymerized temperature of the catalyst supply unit is faithfully expressed by the stirred polymer. Therefore, the temperature (Tx) of the polymer particles in the region section including the catalyst supply unit is set. There may be one thermometer for measurement. At least one thermometer installed in the area section including the catalyst supply unit is installed on each of the upstream side and the downstream side of the catalyst component supply pipe 31 like the thermometers 34-1 and 34-2 in FIG. It is preferred that If the temperatures of the thermometers 34-1 and 34-2 installed on the upstream side and the downstream side of the catalyst component supply pipe 31 are the same, at least the region section sandwiched between 34-1 and 34-2 is the catalyst supply unit. The temperature of the thermometers 34-1 and 34-2 indicates the temperature (Tx) of the polymer particles in the region section including the catalyst supply unit.
Further, when two or more thermometers are used as the thermometers for measuring the temperature (Tx) of the polymer particles in the region section including the catalyst supply unit, at least one of the thermometers 34-1 is a distance from the partition wall 32 to the partition wall 33. Is set between L (0) and x 0 in the direction from the partition wall 32 toward the partition wall 33, where the position of the partition wall 32 is expressed as 0 (L) and the position of the partition wall 33 is expressed as 1 L on the horizontal axis 35. it is preferable to be, and is more preferably installed between 1/9 L position x 0. Further, at least one thermometer 34-2 it is preferred to set between the position of 1 / 3L from the position of x 0, can be installed from the position of x 0 between the position of 2/9 L More preferred.
If the thermometers 34-1 and 34-2 are installed within the above range, the polymerization temperature of the catalyst supply unit is more faithfully expressed by the stirred polymer.
In addition, when the temperature in the reactor is constant without setting a plurality of region sections having different temperatures in the horizontal axis direction inside the reactor, the thermometers 34-1 and 34-2 are installed at any location. May be.
定常運転状態では、横型重合反応器内は全体にポリマー床を形成し、重合反応は全ての領域において行われる。
圧力、滞留時間、温度の様な重合条件は、本発明の要旨を逸脱しない限り任意に設定する事ができる。
具体的には、重合圧力は好ましくは1200kPa以上、更に好ましくは1400kPa以上、特に好ましくは1600kPa以上であり、好ましくは4200kPa以下、更に好ましくは3500kPa以下、特に好ましくは3000kPa以下である。一般に横型重合反応器は、ガス相は循環しているため、同一反応器内における重合圧力は一定に保持される。また、反応器に設置した堰形状により物理的に分割することも可能である。
In the steady operation state, the entire horizontal polymerization reactor forms a polymer bed, and the polymerization reaction is performed in all regions.
Polymerization conditions such as pressure, residence time, and temperature can be arbitrarily set without departing from the gist of the present invention.
Specifically, the polymerization pressure is preferably 1200 kPa or more, more preferably 1400 kPa or more, particularly preferably 1600 kPa or more, preferably 4200 kPa or less, more preferably 3500 kPa or less, particularly preferably 3000 kPa or less. In general, in the horizontal polymerization reactor, the gas phase is circulated, so that the polymerization pressure in the same reactor is kept constant. It is also possible to physically divide by the weir shape installed in the reactor.
滞留時間は反応器の構成や目的とする重合体に合わせて任意に調整することができる。一般的には、30分から5時間の範囲内で設定される。
重合温度は、好ましくは0℃以上、更に好ましくは30℃以上、特に好ましくは40℃以上であり、好ましくは100℃以下、更に好ましくは90℃以下、特に好ましくは80℃以下である。
本発明においては、塊状ポリマーの発生を抑制して、生産効率を高めると共に、安定してプロピレン系重合体を製造する点から、中でも、前記触媒供給部が含まれる領域区分の温度(Tx)が50℃以上65℃以下であるように設定することが好ましく、更に55℃以上65℃以下であるように設定することが好ましい。
The residence time can be arbitrarily adjusted according to the configuration of the reactor and the intended polymer. Generally, it is set within a range of 30 minutes to 5 hours.
The polymerization temperature is preferably 0 ° C. or higher, more preferably 30 ° C. or higher, particularly preferably 40 ° C. or higher, preferably 100 ° C. or lower, more preferably 90 ° C. or lower, particularly preferably 80 ° C. or lower.
In the present invention, the temperature (Tx) of the region section including the catalyst supply unit is particularly selected from the viewpoint of suppressing the generation of the bulk polymer and increasing the production efficiency and stably producing the propylene polymer. It is preferably set to be 50 ° C. or higher and 65 ° C. or lower, and more preferably 55 ° C. or higher and 65 ° C. or lower.
本発明で使用する横型重合反応器は、内部に水平軸方向に温度の異なる複数の領域区分を設定することが可能である。なお、本発明において領域区分は堰を用いた物理的な領域区分を示すのではなく、温度制御実施領域区分を示すものである。 In the horizontal polymerization reactor used in the present invention, it is possible to set a plurality of zone sections having different temperatures in the horizontal axis direction. In the present invention, the area section does not indicate a physical area section using a weir but a temperature control execution area section.
ここで横型重合反応器における温度制御の一例について図2を用いて詳細に述べる。横型重合反応器30は、隔壁32及び33を備え、領域を、Z1・・・・Ziのi個の区分で分割された例である。上流側の隔壁32が反応器上流側末端であり、下流側の隔壁33が反応器下流側末端である。図2において、区分Z1が上流側末端を含む領域区分、区分Ziが下流側末端を含む領域区分である。図2において、触媒成分は反応器の触媒成分供給配管31より供給され、触媒供給部が含まれる領域区分は区分Z1である。なお、図2において攪拌機は省略している。
重合の際に、発生する反応熱は、液化モノマー含有液供給配管から供給される液化モノマー含有液の気化熱により除去される。各領域区分における重合温度は、各領域区分に設置された温度計34−1、34−2、34−3、34−4、・・・34−i等によって検知される。
本発明においては、反応器内の重合温度は反応器内に設置した温度計により複数の領域区分(Zi)の反応器温度Tiを個別に異なる温度で制御することが可能である。
各領域区分における重合温度は、上部に特定の間隔を持って配置された液化モノマー含有液供給配管からの液化モノマー含有液の流量、下部に特定の間隔を持って配置された原料混合ガス供給配管から温度制御された混合ガス流量の組み合わせによって個別に制御されうる。
Here, an example of temperature control in the horizontal polymerization reactor will be described in detail with reference to FIG. The horizontal polymerization reactor 30 is an example in which partition walls 32 and 33 are provided, and the region is divided into i sections Z1. The upstream partition 32 is the reactor upstream end, and the downstream partition 33 is the reactor downstream end. In FIG. 2, the section Z1 is a region section including the upstream end, and the section Zi is a region section including the downstream end. In FIG. 2, the catalyst component is supplied from the catalyst component supply pipe 31 of the reactor, and the region section including the catalyst supply unit is the section Z1. In FIG. 2, the stirrer is omitted.
The reaction heat generated during the polymerization is removed by the heat of vaporization of the liquefied monomer-containing liquid supplied from the liquefied monomer-containing liquid supply pipe. The polymerization temperature in each region section is detected by thermometers 34-1, 34-2, 34-3, 34-4, ... 34-i, etc. installed in each region section.
In the present invention, the polymerization temperature in the reactor can be controlled individually at different temperatures by the reactor temperature Ti of the plurality of zone sections (Zi) by a thermometer installed in the reactor.
The polymerization temperature in each zone is the flow rate of the liquefied monomer-containing liquid from the liquefied monomer-containing liquid supply pipe arranged at a specific interval at the upper part, and the raw material mixed gas supply pipe arranged at a specific position at the lower part Can be controlled individually by a combination of temperature-controlled mixed gas flow rates.
単一重合器内では同一反応条件とすることが一般的だが、本発明では反応器を上流から下流方向にi個(iは2以上の任意の整数)の領域区分に分けたときに、本発明による横型重合反応器の上流側末端から下流側末端のn番目(nは1以上(i−1)以下の整数)の領域区分(n)とその隣接する下流部の領域区分(n+1)の各反応温度TnとTn+1がTn≦Tn+1であるように設定することが、触媒の重合特性に応じた重合温度制御を行うことが可能となり、局部発熱などによる除熱不良による塊状ポリマーの抑制などに有効である点から好ましい。 In general, the same reaction conditions are used in a single polymerization reactor, but in the present invention, when the reactor is divided into i (i is an arbitrary integer of 2 or more) region sections from upstream to downstream, The n-th region segment (n) from the upstream end to the downstream end of the horizontal polymerization reactor according to the invention (n is an integer of 1 to (i-1)) and the downstream downstream region segment (n + 1) By setting each reaction temperature Tn and Tn + 1 so that Tn ≦ Tn + 1, it is possible to control the polymerization temperature according to the polymerization characteristics of the catalyst, and to suppress bulk polymer due to poor heat removal due to local heat generation, etc. It is preferable from the point of being effective.
この場合、設置する温度計は反応器容積や反応形態などに応じて任意であるが、少なくとも反応器内の上流部、中流部、下流部を制御することが好ましく(i=3に相等する)、隔壁32から隔壁33の距離をLとし、隔壁32から隔壁33方向へ、水平軸35において隔壁32の位置を0(L)、隔壁33の位置を1Lと表現した時に、0(L)〜1/3L、1/3L〜2/3L、2/3L〜3/3Lまでの間の位置に温度計は少なくとも1本ずつ、3本以上を設置することが好ましい。即ち、領域区分の数iは3以上であることが好ましい。 In this case, the thermometer to be installed is arbitrary depending on the reactor volume, reaction form, etc., but it is preferable to control at least the upstream, middle and downstream portions in the reactor (equivalent to i = 3). When the distance from the partition wall 32 to the partition wall 33 is L, the position of the partition wall 32 is expressed as 0 (L) and the position of the partition wall 33 is expressed as 1 L on the horizontal axis 35 in the direction from the partition wall 32 to the partition wall 33. It is preferable to install three or more thermometers at least one at a position between 1 / 3L, 1 / 3L to 2 / 3L, and 2 / 3L to 3 / 3L. That is, the number i of area sections is preferably 3 or more.
本発明において、反応器の上流側末端を含む領域区分の温度(Tα)と下流側末端を含む領域区分の温度(Tω)との温度差ΔT1(℃)(=Tω−Tα)は、0.1℃以上20℃以下であることが、反応器下流部での温度上昇に伴う生産性向上の効果を得る点から好ましい。ΔT1が20℃を超えると単一反応器内における温度変化が大きくなってしまい、重合体の組成変化を引き起こす恐れがある。
なお、本発明における反応器の上流側末端を含む領域区分の温度(Tα)と下流側末端を含む領域区分の温度(Tω)とはそれぞれ反応器の最上流の領域区分の温度、および最下流の領域区分の温度であり、各領域区分のポリマー粒子の温度である。
各温度計は、水平軸35の各領域区分の上流末端から、1/9L〜2/9Lの距離となる位置に設置するようにすることが好ましい。
In the present invention, the temperature difference ΔT1 (° C.) (= Tω−Tα) between the temperature (Tα) of the region section including the upstream end of the reactor and the temperature (Tω) of the region section including the downstream end is 0. It is preferable that it is 1 degreeC or more and 20 degrees C or less from the point which obtains the effect of the productivity improvement accompanying the temperature rise in a reactor downstream part. If ΔT1 exceeds 20 ° C., the temperature change in the single reactor becomes large, which may cause a change in the composition of the polymer.
In the present invention, the temperature (Tα) of the region section including the upstream end of the reactor and the temperature (Tω) of the region section including the downstream end are respectively the temperature of the most upstream region section and the most downstream of the reactor. And the temperature of the polymer particles in each region.
Each thermometer is preferably installed at a position having a distance of 1/9 L to 2/9 L from the upstream end of each region section of the horizontal axis 35.
また、本発明において、触媒供給部が含まれる領域区分のポリマー粒子の温度(Tx)と反応器内の混合ガスの露点(Tz)との温度差ΔT2(℃)(=Tx−Tz)は、−3℃以上20℃以下であることが好ましい。
ΔT2は、下限値に関しては、より好ましくは0℃以上、さらに好ましくは1.5℃以上である。上限値に関しては、より好ましくは18℃以下、さらに好ましくは15℃以下である。温度差ΔT2がこの下限値を下回ると、重合温度と反応器内の混合ガスの露点とが近づきすぎて、重合ガスが反応器内で凝縮してしまい目的とする反応圧力を保持できない恐れがある。また、温度差ΔT2がこの上限値より上回ると、液化モノマー含有液が気化した後に顕熱により除熱が大きくなり、液化モノマー含有単位体積当たりの除熱量が大きくなるため、液化モノマー含有液の量が少なくなってしまい、除熱不足から局部発熱によって、生成するポリマーの融解などによる塊状ポリマーが発生してしまう恐れがある。また特に、重合温度を高くしすぎることにより温度差ΔT2がこの上限値より上回ると、上記の理由に加え、急激な反応によりパウダーモルフォロジーが悪化し、撹拌及びガスの流動化による粉砕が生じやすくなること、特に撹拌時にパウダーの粉砕による微粉の発生が多くなることでエントレインメント量も多くなってしまう恐れがある。
なお、反応器内の混合ガスの露点(Tz)は、混合ガスのガスクロマトグラフィー分析値を用い、液化モノマー含有液の露点(Tq)を求めた時と同様の方法で、算出することができる。
In the present invention, the temperature difference ΔT2 (° C.) (= Tx−Tz) between the temperature (Tx) of the polymer particles in the region section including the catalyst supply unit and the dew point (Tz) of the mixed gas in the reactor is It is preferable that it is -3 degreeC or more and 20 degrees C or less.
ΔT2 is more preferably 0 ° C. or higher, and further preferably 1.5 ° C. or higher, regarding the lower limit. The upper limit is more preferably 18 ° C. or lower, and further preferably 15 ° C. or lower. If the temperature difference ΔT2 is less than this lower limit value, the polymerization temperature and the dew point of the mixed gas in the reactor will be too close, and the polymerization gas may condense in the reactor and the target reaction pressure may not be maintained. . Further, if the temperature difference ΔT2 exceeds the upper limit, the heat removal is increased by sensible heat after the liquefied monomer-containing liquid is vaporized, and the amount of heat removed per unit volume of the liquefied monomer-containing unit is increased. There is a risk that a bulk polymer may be generated due to melting of the produced polymer due to local heat generation due to insufficient heat removal. In particular, if the temperature difference ΔT2 exceeds the upper limit by making the polymerization temperature too high, in addition to the above reasons, the powder morphology is deteriorated due to a rapid reaction, and pulverization due to stirring and fluidization of the gas tends to occur. In particular, the amount of entrainment may be increased due to an increase in generation of fine powder due to powder pulverization during stirring.
In addition, the dew point (Tz) of the mixed gas in the reactor can be calculated by the same method as when the dew point (Tq) of the liquefied monomer-containing liquid is obtained using the gas chromatographic analysis value of the mixed gas. .
また、本発明におけるエントレインメント量とは、プロピレン系重合体の生産量に対する、反応器の上部槽壁など(側部や底部でもよい)に設置した未反応ガス抜出配管を通過し、ガスと共に反応器外へ搬出される粒子量を意味する。エントレインメント量を具体的に測定する方法としては、凝縮機手前に設置されたサイクロン若しくはバグフィルターなどの微粒子除去設備によって除去される微粉の量[g/kg]を秤量し、生産量で除する方法を例示することができる。
プロピレン系重合体を製造するに際して、エントレインメント量は、0.10g/kg以下であることが好ましい。
この値が高いと、エントレインメントの増加によりガス排出管系統への負荷や付着などが増大したり、凝縮機中に微粉が流入することによりガス凝縮能力が低下したりする恐れがある。
In addition, the entrainment amount in the present invention refers to the production amount of the propylene polymer, passes through an unreacted gas extraction pipe installed on an upper tank wall or the like (or may be a side portion or a bottom portion) of the reactor, together with the gas. It means the amount of particles carried out of the reactor. As a specific method for measuring the amount of entrainment, the amount [g / kg] of fine powder removed by a fine particle removing facility such as a cyclone or bag filter installed in front of the condenser is weighed and divided by the production amount. A method can be illustrated.
When producing a propylene-based polymer, the amount of entrainment is preferably 0.10 g / kg or less.
If this value is high, there is a possibility that the load or adhesion to the gas discharge pipe system will increase due to the increase in entrainment, or that the gas condensing capacity will decrease due to the flow of fine powder into the condenser.
横型重合反応器で重合を行う場合、重合反応によるプロピレン系重合体の生成と機械的な撹拌の2つの力により、プロピレン系重合体の粒子は徐々に成長しながら反応器の軸方向に沿って進んでいくため、フローパターンはプラグフロー型となる。そのため、プロピレン系重合体は、同一反応器内で触媒供給口からパウダー排出口まで異なる温度履歴を受けることが可能である。
本発明による手法を取り入れることで、チーグラー触媒とメタロセン触媒に関わらず、触媒供給部における局部的な発熱による無秩序な重合反応の抑制、特にプロピレンとエチレンやα−オレフィンとのランダム共重合における、急速な重合速度を生じ易いために生じる塊状ポリマーの生成の抑制に有効な手段となる。
反応器内での塊状ポリマーの抑制により、生産の連続性と運転の安定性をより高めることも可能となる。また、触媒活性も高く保持され、製造コストも抑えることができて経済的である。
When polymerization is carried out in a horizontal polymerization reactor, propylene polymer particles grow gradually along the axial direction of the reactor by the two forces of propylene polymer formation and mechanical stirring by the polymerization reaction. As it progresses, the flow pattern becomes a plug flow type. Therefore, the propylene-based polymer can receive different temperature histories from the catalyst supply port to the powder discharge port in the same reactor.
By adopting the method according to the present invention, regardless of the Ziegler catalyst or the metallocene catalyst, suppression of disordered polymerization reaction due to local heat generation in the catalyst supply section, particularly rapid random copolymerization of propylene with ethylene or α-olefin, This is an effective means for suppressing the formation of a bulk polymer that occurs because a high polymerization rate is likely to occur.
By suppressing the bulk polymer in the reactor, it becomes possible to further improve the continuity of production and the stability of operation. Further, the catalyst activity is kept high, and the manufacturing cost can be suppressed, which is economical.
IV.本発明で製造されるプロピレン系重合体
本発明で製造されるプロピレン系重合体は、〔i〕プロピレン単独重合体、〔ii〕プロピレンと1種以上のα−オレフィンを含むランダム共重合体及び〔iii〕ブロック共重合体、並びに、〔iv〕オレフィン重合用触媒に少量のオレフィンを接触させる予備重合工程を経て得られる、予備重合触媒中に担持されているオレフィン重合体成分と、該予備重合触媒をプロピレン製造用触媒の主成分として用いて重合された前記〔i〕、〔ii〕又は〔iii〕、とを含むプロピレン系重合体をも包含しており、以下においては、「プロピレン系重合体」との記述はかかる意味で用いられる。
IV. Propylene polymer produced in the present invention The propylene polymer produced in the present invention includes: [i] a propylene homopolymer, [ii] a random copolymer containing propylene and one or more α-olefins, and [ iii) a block copolymer, and [iv] an olefin polymer component supported in a prepolymerization catalyst obtained through a prepolymerization step in which a small amount of olefin is brought into contact with the olefin polymerization catalyst, and the prepolymerization catalyst Including the above-mentioned [i], [ii] or [iii] polymerized using as a main component of a catalyst for the production of propylene. "Is used in this sense.
本発明で、特に好ましく製造されるプロピレン系重合体は、融解ピーク温度(Tm)(以下融点ともいう)が、105℃以上167℃以下のプロピレン系重合体である。上記範囲より融点が著しく低いと工業的に可能な重合温度では重合体自身が一部融解してしまう恐れがあり、安定運転の維持が困難となる。中でも好ましくは、110℃以上140℃以下のプロピレン系重合体である。 The propylene polymer produced particularly preferably in the present invention is a propylene polymer having a melting peak temperature (Tm) (hereinafter also referred to as melting point) of 105 ° C. or higher and 167 ° C. or lower. If the melting point is significantly lower than the above range, the polymer itself may partially melt at an industrially possible polymerization temperature, making it difficult to maintain stable operation. Among them, a propylene polymer having a temperature of 110 ° C. or higher and 140 ° C. or lower is preferable.
ただし、本発明の製造方法においては、かかる融点以外の融点を有するプロピレン系重合体を製造することを排除することを意味するものではない。
このような低融点のプロピレン系重合体は、メタロセン系化合物を担体に担持した触媒を用いることによって、製造されることが好ましい。
メタロセン系触媒の、結晶性及び分子量分布が狭く、低結晶・低分子量成分が少ないという特徴を活かすことができ、従来のチーグラー・ナッタ系触媒では製造が困難であった低温ヒートシール性に優れたポリマーの製造が可能となる。
However, the production method of the present invention does not mean that production of a propylene polymer having a melting point other than the melting point is excluded.
Such a low melting point propylene polymer is preferably produced by using a catalyst having a metallocene compound supported on a carrier.
The metallocene catalyst has a narrow crystallinity and molecular weight distribution, and can take advantage of low crystallinity and low molecular weight components, and has excellent low-temperature heat-sealability, which was difficult to produce with conventional Ziegler-Natta catalysts. Polymer can be produced.
製造される重合体がプロピレン−エチレンランダム共重合体である場合、該共重合体中のエチレン含量は、該共重合体の融点が好ましくは105℃以上140℃以下の範囲に入るようにコントロールされ、使用される触媒にもよるが、メタロセン系触媒の場合、一般的には、1質量%〜10質量%の範囲である。
なお、本発明において、融解ピーク温度(Tm)は、示差走査熱量測定(DSC)により計測した値である。具体的には、例えば、パーキン・エルマー社製のDSC7型示差走査熱量分析計を用いて試料を室温から80℃/分の条件で230℃まで昇温し、同温度にて10分間保持後、−10℃/分にて50℃まで降温し、同温度にて3分間保持した後、10℃/分の昇温条件下で融解した時のピーク温度である。
When the polymer to be produced is a propylene-ethylene random copolymer, the ethylene content in the copolymer is controlled so that the melting point of the copolymer is preferably in the range of 105 ° C to 140 ° C. Depending on the catalyst used, in the case of a metallocene catalyst, it is generally in the range of 1% by mass to 10% by mass.
In the present invention, the melting peak temperature (Tm) is a value measured by differential scanning calorimetry (DSC). Specifically, for example, using a DSC7 differential scanning calorimeter manufactured by Perkin Elmer, Inc., the sample was heated from room temperature to 230 ° C. under the condition of 80 ° C./min, and held at the same temperature for 10 minutes. It is a peak temperature when the temperature is lowered to 50 ° C. at −10 ° C./min, held at the same temperature for 3 minutes and then melted under a temperature raising condition of 10 ° C./min.
その際、反応器中のエチレンとプロピレンのガス濃度モル比(エチレン/プロピレン)の値は、上記の融点が得られるように調整すればよいが、好ましくは、0.01〜0.5、より好ましくは、0.01〜0.3、更に好ましくは0.02〜0.2の範囲である。
重合体は、その目的によっては、多段重合法を用いて、製造してもよい。その場合、第一段階で製造される重合体については、上記の特徴を持つ重合体が好ましく、第二段階以降に製造される重合体の成分については、特に制限はない。
At that time, the gas concentration molar ratio (ethylene / propylene) of ethylene and propylene in the reactor may be adjusted so as to obtain the above melting point, but is preferably 0.01 to 0.5. Preferably, it is in the range of 0.01 to 0.3, more preferably 0.02 to 0.2.
Depending on the purpose, the polymer may be produced using a multistage polymerization method. In that case, about the polymer manufactured at a 1st step, the polymer with said characteristic is preferable, and there is no restriction | limiting in particular about the component of the polymer manufactured after a 2nd step.
重合体中のエチレン含量は、NMRにより求め、多段重合法を用いる場合は、第一段階で重合された重合体を対象とする。具体的方法を以下に示す。
i)NMRによるエチレン含量測定
得られた重合体のエチレン含量は、プロトン完全デカップリング法により以下の条件に従って測定した13C−NMRスペクトルを解析することにより求める。
機種:日本電子(株)製 GSX−400又は、同等の装置(炭素核共鳴周波数100MHz以上)
溶媒:o−ジクロルベンゼン:重ベンゼン=4:1(体積比)
濃度:100mg/ml
温度:130℃
パルス角:90°
パルス間隔:15秒
積算回数:5,000回以上
ii)スペクトル
スペクトルの帰属は、例えばMacromolecules,17,1950(1984)を参考に行えばよい。上記条件により測定されたスペクトルの帰属は下記の通りである。Sααなどの記号はCarmanら(Macromolecules,10,536(1977))の表記法に従い、Pはメチル炭素、Sはメチレン炭素、Tはメチン炭素をそれぞれ表わす。
The ethylene content in the polymer is determined by NMR. When the multistage polymerization method is used, the polymer polymerized in the first stage is targeted. A specific method is shown below.
i) Measurement of ethylene content by NMR The ethylene content of the obtained polymer is determined by analyzing a 13C-NMR spectrum measured according to the following conditions by a complete proton decoupling method.
Model: GSX-400 manufactured by JEOL Ltd. or equivalent device (carbon nuclear resonance frequency of 100 MHz or more)
Solvent: o-dichlorobenzene: heavy benzene = 4: 1 (volume ratio)
Concentration: 100 mg / ml
Temperature: 130 ° C
Pulse angle: 90 °
Pulse interval: 15 seconds Number of integrations: 5,000 times or more ii) Spectrum Assignment of a spectrum may be performed with reference to Macromolecules, 17, 1950 (1984), for example. The attribution of the spectrum measured on the said conditions is as follows. Symbols such as Sαα represent Carman et al. (Macromolecules, 10, 536 (1977)), P represents a methyl carbon, S represents a methylene carbon, and T represents a methine carbon.
iii)エチレン含量の計算
以下、「P」を共重合体連鎖中のプロピレン単位、「E」をエチレン単位とすると、連鎖中にはPPP、PPE、EPE、PEP、PEE、及びEEEの6種類のトリアッドが存在し得る。Macromolecules,15,1150(1982)などに記されているように、これらトリアッドの濃度と、スペクトルのピーク強度とは、以下の(1)〜(6)の関係式で結び付けられる。
[PPP]=k×I(Tββ) (1)
[PPE]=k×I(Tβδ) (2)
[EPE]=k×I(Tδδ) (3)
[PEP]=k×I(Sββ) (4)
[PEE]=k×I(Sβδ) (5)
[EEE]=k×{I(Sδδ)/2+I(Sγδ)/4} (6)
ここで[ ]はトリアッドの分率を示し、例えば[PPP]は全トリアッド中のPPPトリアッドの分率である。したがって、
[PPP]+[PPE]+[EPE]+[PEP]+[PEE]+[EEE]=1 (7)
である。また、kは定数であり、Iはスペクトル強度を示し、例えばI(Tββ)はTββに帰属される28.7ppmのピークの強度を意味する。
iii) Calculation of ethylene content Hereinafter, when “P” is a propylene unit in a copolymer chain and “E” is an ethylene unit, six types of PPP, PPE, EPE, PEP, PEE, and EEE are included in the chain. There may be a triad. As described in Macromolecules, 15, 1150 (1982), the concentration of these triads and the peak intensity of the spectrum are linked by the following relational expressions (1) to (6).
[PPP] = k × I (Tββ) (1)
[PPE] = k × I (Tβδ) (2)
[EPE] = k × I (Tδδ) (3)
[PEP] = k × I (Sββ) (4)
[PEE] = k × I (Sβδ) (5)
[EEE] = k × {I (Sδδ) / 2 + I (Sγδ) / 4} (6)
Here, [] indicates the fraction of triads, for example, [PPP] is the fraction of PPP triads in all triads. Therefore,
[PPP] + [PPE] + [EPE] + [PEP] + [PEE] + [EEE] = 1 (7)
It is. Further, k is a constant, I indicates the spectral intensity, and for example, I (Tββ) means the intensity of the 28.7 ppm peak attributed to Tββ.
上記(1)〜(7)の関係式を用いることにより、各トリアッドの分率が求まり、さらに下式によりエチレン含量が求まる。
エチレン含量(モル%)=([PEP]+[PEE]+[EEE])×100
By using the relational expressions (1) to (7) above, the fraction of each triad is obtained, and the ethylene content is obtained from the following expression.
Ethylene content (mol%) = ([PEP] + [PEE] + [EEE]) × 100
正確なエチレン含量を求めるには少量のプロピレン異種結合(2,1−結合及び/又は1,3−結合)に由来するピークも考慮して計算に含める必要があるが、異種結合由来のピークの完全な分離・同定が困難であり、また異種結合量が少量であることから、異種結合を含まない前提の上記(1)〜(7)の関係式を用いて求めることとする。 In order to obtain an accurate ethylene content, it is necessary to consider the peak derived from a small amount of propylene heterogeneous bond (2,1-bond and / or 1,3-bond). Since complete separation / identification is difficult and the amount of heterogeneous bonds is small, it is determined using the relational expressions (1) to (7) on the premise that no heterogeneous bonds are included.
エチレン含量のモル%から質量%への換算は以下の式を用いて行う。
エチレン含量(質量%)=(28×X/100)/{28×X/100+42×(1−X/100)}×100 ここでXはモル%表示でのエチレン含量である。
The conversion of the ethylene content from mol% to mass% is performed using the following formula.
Ethylene content (mass%) = (28 × X / 100) / {28 × X / 100 + 42 × (1−X / 100)} × 100 where X is the ethylene content in mol%.
本発明においては、透明性や低温ヒートシール性に優れた融点の低いポリマー、具体的には105℃以上140℃以下の融点をもつプロピレン系重合体を製造する場合に、特にその効果が顕著に現れる。このような低融点ポリマーは、融点が低く、融解し易いためである。このようなポリマーを製造する場合は、組成分布が狭いメタロセン系触媒が好んで使用される。 In the present invention, when producing a polymer having a low melting point excellent in transparency and low temperature heat sealability, specifically, a propylene polymer having a melting point of 105 ° C. or higher and 140 ° C. or lower, the effect is particularly remarkable. appear. This is because such a low melting point polymer has a low melting point and is easily melted. In the case of producing such a polymer, a metallocene catalyst having a narrow composition distribution is preferably used.
以下実施例と比較例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例にのみ限定されるものではない。
<物性値の測定方法および装置>
(1)メルトフローレート(MFR)
ポリプロピレン系重合体はJIS−K−6758により測定したメルトインデックス値を示す。
(2)ポリマー中のエチレン含有量
前記した「NMRによるエチレン含量測定」方法に従って測定した。
(3)ポリマーの融点(Tm)
パーキン・エルマー社製のDSC7型示差走査熱量分析計を用いて試料を室温から80℃/分の条件で230℃まで昇温し、同温度にて10分間保持後、−10℃/分にて50℃まで降温し、同温度にて3分間保持した後、10℃/分の昇温条件下で融解した時のピーク温度をもって融点(Tm)とした。
(4)塊状ポリマー量
ポリマー生成物を、正方形の空間の一辺が3,300μmの篩にかけ、篩を通過しなかったパウダーの重量%とした。
(5)長期運転性
塊状ポリマー量が運転開始から1000時間後でも2重量%に達することなく、運転を持続できた場合を、長期運転性が○と評価し、塊状ポリマー量が運転開始から1000時間未満で2重量%に達して、運転が停止した場合を、長期運転性が×と評価した。
(6)液化モノマー含有液の組成のガスクロマトグラフィー測定
液化モノマー含有液の組成は、プロセスガスクロを用いて測定を行う。
プロセスガスクロは横河電機株式会社製のプロセスガスクロマトグラフおよびカラムを使用し、キャリアガスとして水素を用いて水素以外の成分を測定し、水素の測定はキャリアガスとして窒素を用いた。検出器としてはTCD(電流 120mA〜260mA)で測定を行った。ガスクロの値は標準ガスを用いて校正をおこなった。
尚、露点の計算には、上記の値をもちいて合計が100%になるように規格化した値を用いた。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples and comparative examples, but the present invention is not limited only to these examples.
<Method and apparatus for measuring physical properties>
(1) Melt flow rate (MFR)
A polypropylene-type polymer shows the melt index value measured by JIS-K-6758.
(2) Ethylene content in polymer Measured according to the above-mentioned "Measurement of ethylene content by NMR" method.
(3) Polymer melting point (Tm)
Using a DSC7 differential scanning calorimeter manufactured by Perkin Elmer, Inc., the sample was heated from room temperature to 230 ° C. under the condition of 80 ° C./minute, held at that temperature for 10 minutes, and then at −10 ° C./minute. The temperature was lowered to 50 ° C., held at the same temperature for 3 minutes, and then the peak temperature when melted under a temperature rising condition of 10 ° C./min was defined as the melting point (Tm).
(4) Amount of bulk polymer The polymer product was passed through a sieve having a side of a square space of 3,300 μm, and the weight percentage of the powder that did not pass through the sieve was determined.
(5) Long-term drivability When the operation can be continued without reaching 2% by weight even after 1000 hours from the start of operation, the long-term drivability is evaluated as ○, and the amount of bulk polymer is 1000 from the start of operation. When the operation was stopped after reaching 2% by weight in less than the time, the long-term drivability was evaluated as x.
(6) Gas chromatography measurement of composition of liquefied monomer-containing liquid The composition of the liquefied monomer-containing liquid is measured using a process gas chromatography.
The process gas chromatograph used a process gas chromatograph and a column manufactured by Yokogawa Electric Corporation, components other than hydrogen were measured using hydrogen as a carrier gas, and nitrogen was used as a carrier gas for measuring hydrogen. As a detector, measurement was performed with TCD (current 120 mA to 260 mA). The value of gas chromatography was calibrated using standard gas.
In the calculation of the dew point, values normalized using the above values so that the total was 100% were used.
<実施例1>
(1)予備重合触媒の製造
撹拌翼と還流装置を取り付けた10Lのガラス製セパラブルフラスコに、蒸留水5666gを投入し、98%硫酸1666gを滴下し、内部温度を90℃にした。そこへ、モンモリロナイト(水澤化学社製ベンクレイSL;平均粒径=50μm)を1000g添加後撹拌した。その後90℃で3.5時間反応させた。このスラリーを5000mLの蒸留水に注いで反応を停止しヌッチェと吸引瓶にアスピレータを接続した装置にて濾過し2500mLの蒸留水で洗浄した。得られたケーキを10000mLの蒸留水に分散させ撹拌後濾過した。この操作を3回繰りかえした。
回収したケーキを10L撹拌翼の付いたガラス製セパラブルフラスコにて硫酸亜鉛7水和物1233gを純水4500mLに溶解した水溶液に加えて室温で2時間反応させた。このスラリーをヌッチェと吸引瓶にアスピレータを接続した装置にて濾過し2500mLの蒸留水で洗浄した。得られたケーキを10000mLの蒸留水に分散させ撹拌後濾過した。この操作を3回繰りかえした。
回収したケーキを120℃で終夜乾燥した。その結果、733gの化学処理体を得た。
この化学処理した珪酸塩をキルン乾燥機で乾燥した。
<Example 1>
(1) Production of prepolymerization catalyst 5666 g of distilled water was added to a 10 L glass separable flask equipped with a stirring blade and a reflux device, and 1666 g of 98% sulfuric acid was added dropwise to adjust the internal temperature to 90 ° C. Thereto, 1000 g of montmorillonite (Mizusawa Chemical Co., Ltd. Benclay SL; average particle size = 50 μm) was added and stirred. Thereafter, the reaction was carried out at 90 ° C. for 3.5 hours. The slurry was poured into 5000 mL of distilled water to stop the reaction, filtered through a device in which an aspirator was connected to Nutsche and a suction bottle, and washed with 2500 mL of distilled water. The obtained cake was dispersed in 10,000 mL of distilled water, stirred and filtered. This operation was repeated three times.
The recovered cake was added to an aqueous solution in which 1233 g of zinc sulfate heptahydrate was dissolved in 4500 mL of pure water in a glass separable flask equipped with a 10 L stirring blade, and reacted at room temperature for 2 hours. This slurry was filtered through a device in which an aspirator was connected to Nutsche and a suction bottle, and washed with 2500 mL of distilled water. The obtained cake was dispersed in 10,000 mL of distilled water, stirred and filtered. This operation was repeated three times.
The collected cake was dried at 120 ° C. overnight. As a result, 733 g of a chemically treated product was obtained.
The chemically treated silicate was dried with a kiln dryer.
触媒の調製:内容積1Lのフラスコに上記で得た乾燥珪酸塩200gを導入し、ヘプタン720mlを加えてスラリー化したものを、窒素で充分置換を行った内容積10Lの撹拌式オートクレーブに投入した。
更にトリノルマルオクチルアルミニウムのヘプタン溶液(143.6mg/ml)1280mlを加え20℃で撹拌した。1時間後ヘプタンにて洗浄率1/100になるように洗浄し、珪酸塩スラリーを1000mlリットルに調製した。
続いて、トリノルマルオクチルアルミニウムのヘプタン溶液(143.6mg/ml)61mlを珪酸塩スラリーに加え、予め〔(r)−ジクロロ[1,1’−ジメチルシリレンビス{2−メチル−4−(4−クロロフェニル)−4H−アズレニル}]ジルコニウム〕のラセミ体(合成は、特開平10−226712号公報実施例に従って実施した)4354mg(6mmol)をヘプタン600mlにスラリー化したものを珪酸塩スラリーに加え、60℃で1時間撹拌した。
Preparation of catalyst: 200 g of the dry silicate obtained above was introduced into a 1 L flask and slurried by adding 720 ml of heptane was charged into a 10 L stirred autoclave sufficiently substituted with nitrogen. .
Further, 1280 ml of heptane solution of trinormal octyl aluminum (143.6 mg / ml) was added and stirred at 20 ° C. After 1 hour, it was washed with heptane so that the washing rate was 1/100, and a silicate slurry was prepared to 1000 ml.
Subsequently, 61 ml of a heptane solution of trinormal octyl aluminum (143.6 mg / ml) was added to the silicate slurry, and [(r) -dichloro [1,1′-dimethylsilylenebis {2-methyl-4- (4 -Chlorophenyl) -4H-azulenyl}] zirconium] racemate (synthesized according to the example of JP-A-10-226712) 4354 mg (6 mmol) slurried in 600 ml of heptane was added to the silicate slurry, Stir at 60 ° C. for 1 hour.
予備重合:続いて、上記撹拌式オートクレーブ中に混合ヘプタンを3340ml加え、温度を40℃にした後、プロピレンを100g/時間の速度で供給し温度を維持し撹拌を続けた。4時間後プロピレンの供給を停止し、更に2時間維持した。予備重合終了後、残モノマーをパージし、撹拌を停止させ約10分間静置後、上澄み約3リットルをデカントした。続いてトリイソブチルアルミニウム(144.3g/L)のヘプタン溶液9.2ml、更にヘプタンを5000ml添加し、38℃で30分間撹拌し、30分間静置した後に、上澄みを5000ml除いた。更にこの操作を3回繰り返した。続いて、トリイソブチルアルミニウム(144.3g/L)のヘプタン溶液167.4mlを添加した後に、40℃で減圧乾燥した。
この操作により、触媒1g当たりポリプロピレン2.1gを含む予備重合触媒が得られた。
更に得られた予備重合触媒にn−ヘキサンを加え、予備重合ポリマーを含まない触媒成分として0.2wt%の触媒スラリーを調製した。
Preliminary polymerization: Subsequently, 3340 ml of mixed heptane was added to the above stirring autoclave and the temperature was raised to 40 ° C. Then, propylene was supplied at a rate of 100 g / hour, and the temperature was maintained and stirring was continued. After 4 hours, the supply of propylene was stopped and maintained for another 2 hours. After completion of the prepolymerization, the remaining monomer was purged, stirring was stopped and the mixture was allowed to stand for about 10 minutes, and then about 3 liters of the supernatant was decanted. Subsequently, 9.2 ml of a heptane solution of triisobutylaluminum (144.3 g / L) and 5000 ml of heptane were further added, stirred at 38 ° C. for 30 minutes, allowed to stand for 30 minutes, and then 5000 ml of the supernatant was removed. This operation was further repeated 3 times. Subsequently, 167.4 ml of a heptane solution of triisobutylaluminum (144.3 g / L) was added, followed by drying at 40 ° C. under reduced pressure.
By this operation, a prepolymerized catalyst containing 2.1 g of polypropylene per 1 g of catalyst was obtained.
Furthermore, n-hexane was added to the obtained prepolymerized catalyst to prepare a 0.2 wt% catalyst slurry as a catalyst component not containing the prepolymerized polymer.
(2)重合
添付した図1に示したフローシートによって説明する。1台の横型重合反応器を用い、気相重合を行った。横型重合反応器10は、内径D:300mm、長さL:1540mm、回転軸の径:85mm、内容積:0.10m3の撹拌機を備えた連続式横型気相重合器(長さ/直径=5.13)である。
ここで、図1記載の符号12(隔壁10a)の位置を反応器の上流側末端とした。
横型重合反応器10内を窒素ガスで置換後、シーズパウダーを29kg導入し、窒素ガスを3時間流通させた。その後、プロピレン、エチレン及び水素を導入しながら昇温し、重合条件が整った時点で、上流側末端から255mmの位置に設置した触媒成分供給配管1より上記で得られた予備重合触媒を、固体成分として0.84g/h、また、反応器の上流側末端から160mmの位置に設置した触媒成分供給配管2よりトリイソブチルアルミニウムの7重量%n−ヘキサン溶液を30mmol/hrで連続的に供給した。また、重合器10内の水素濃度、エチレン濃度のプロピレン濃度に対する比がそれぞれ0.00033、0.059、温度計を上流側末端からそれぞれ160mm、330mm、690mm、855mm、1200mmに設置し領域区分を制御し、各温度をそれぞれ上流より59℃,59℃、62℃,64℃、65℃、横型重合反応器10内の重合圧力が2.25MPa、を保つようにプロピレンを供給し、また、水素とエチレンモノマーは原料供給配管4より連続的に供給した。なお、図2に示されるように、触媒供給部が含まれる領域区分(Z1)に設置される温度計34−1及び34−2はそれぞれ、反応器の上流側末端から、反応器の長さLに対して1/9.62L、及び1/4.67Lとなる位置に設置した。また、反応器内の混合ガスの組成を表2に示す。この時の反応器内の混合ガスの露点(Tz)は57.2℃、触媒供給部が含まれる領域区分のポリマー粒子の温度(Tx)59℃と、反応器内の混合ガスの露点(Tz)57.2℃との温度差ΔT2は1.8℃であった。
横型重合反応器10から排出される未反応ガスは、未反応ガス抜出し配管13を通して反応器系外に抜き出し、リサイクルドラム11で冷却・凝縮させて原料液化プロピレン供給配管19、及び、原料混合ガス供給配管18を通して横型重合反応器10に還流した。
反応熱は、液化モノマー含有液供給配管19から供給する液化モノマー含有液の気化熱により除去した。液化モノマー含有液はリサイクルドラム11の運転時の温度及び圧力制御により、液化モノマー含有液の組成の混合ガスの重合圧力における露点(Tq)が、触媒供給部が含まれる領域区分のポリマー粒子の温度(Tx)59℃以上となるように調整した。具体的には、リサイクルドラム11の温度を54℃、圧力を2.175MPaに制御し、その際の液化モノマー含有液の組成は表2に示すような組成になった。この組成の液化モノマー含有液の組成の混合ガスの重合圧力における露点(Tq)は、前記したような方法で算出したところ、59℃であった。また、触媒供給部が含まれる領域区分には、液化モノマー含有液は、1時間に54.4kgの割合で液化モノマー含有液供給配管19から供給した。
(2) Polymerization This will be described with reference to the attached flow sheet shown in FIG. Gas phase polymerization was performed using one horizontal polymerization reactor. The horizontal polymerization reactor 10 has a continuous horizontal gas phase polymerization apparatus (length / diameter) equipped with a stirrer having an inner diameter D of 300 mm, a length L of 1540 mm, a diameter of a rotating shaft of 85 mm, and an internal volume of 0.10 m 3. = 5.13).
Here, the position of the code | symbol 12 (partition 10a) of FIG. 1 was made into the upstream terminal of a reactor.
After replacing the inside of the horizontal polymerization reactor 10 with nitrogen gas, 29 kg of seed powder was introduced, and nitrogen gas was allowed to flow for 3 hours. Thereafter, the temperature was raised while introducing propylene, ethylene and hydrogen, and when the polymerization conditions were completed, the prepolymerized catalyst obtained above from the catalyst component supply pipe 1 installed at a position of 255 mm from the upstream end was solidified. The component was 0.84 g / h, and a 7 wt% n-hexane solution of triisobutylaluminum was continuously supplied at 30 mmol / hr from the catalyst component supply pipe 2 installed at a position of 160 mm from the upstream end of the reactor. . In addition, the ratio of hydrogen concentration in the polymerization vessel 10 and ethylene concentration to propylene concentration is 0.00033 and 0.059, respectively, and thermometers are installed at 160 mm, 330 mm, 690 mm, 855 mm and 1200 mm from the upstream end, respectively, Propylene is supplied so that each temperature is maintained at 59 ° C., 59 ° C., 62 ° C., 64 ° C., 65 ° C., and the polymerization pressure in the horizontal polymerization reactor 10 is maintained at 2.25 MPa. The ethylene monomer was continuously supplied from the raw material supply pipe 4. As shown in FIG. 2, the thermometers 34-1 and 34-2 installed in the zone section (Z1) including the catalyst supply section are respectively the length of the reactor from the upstream end of the reactor. It installed in the position which becomes 1 / 9.62L with respect to L, and 1 / 4.67L. Table 2 shows the composition of the mixed gas in the reactor. At this time, the dew point (Tz) of the mixed gas in the reactor was 57.2 ° C., the temperature (Tx) of the polymer particles in the region including the catalyst supply unit was 59 ° C., and the dew point (Tz) of the mixed gas in the reactor. ) The temperature difference ΔT2 from 57.2 ° C was 1.8 ° C.
Unreacted gas discharged from the horizontal polymerization reactor 10 is extracted out of the reactor system through an unreacted gas extraction pipe 13, cooled and condensed by a recycle drum 11, and supplied as a raw material liquefied propylene supply pipe 19 and a raw material mixed gas supply. The solution was refluxed to the horizontal polymerization reactor 10 through the pipe 18.
The reaction heat was removed by the heat of vaporization of the liquefied monomer-containing liquid supplied from the liquefied monomer-containing liquid supply pipe 19. By controlling the temperature and pressure during operation of the recycle drum 11, the liquefied monomer-containing liquid has a dew point (Tq) at the polymerization pressure of the mixed gas having the composition of the liquefied monomer-containing liquid, and the temperature of the polymer particles in the region section including the catalyst supply unit. (Tx) It adjusted so that it might become 59 degreeC or more. Specifically, the temperature of the recycle drum 11 was controlled to 54 ° C. and the pressure to 2.175 MPa, and the composition of the liquefied monomer-containing liquid at that time was as shown in Table 2. The dew point (Tq) at the polymerization pressure of the mixed gas having the composition of the liquefied monomer-containing liquid having this composition was 59 ° C. when calculated by the method described above. In addition, the liquefied monomer-containing liquid was supplied from the liquefied monomer-containing liquid supply pipe 19 at a rate of 54.4 kg per hour in the region section including the catalyst supply section.
横型重合反応器10内で生成したプロピレン−エチレンランダム共重合体の保有量が35Kgを保つ様に重合体抜出し配管21を通して横型重合反応器10から連続的に抜き出した。抜き出したパウダーは、ガス回収機22でガス類を分離し、パウダー部はパウダー回収機23に抜き出した。
プロピレン−エチレンランダム共重合体の単位時間当たりの生産量は9.5kg/hr、触媒効率は35,000g−PP/g−Catであった。
得られたプロピレン−エチレンランダム共重合体のMFR、エチレン含量、Tmの測定結果を表2にまとめて示す。
上記の運転を1000時間で実施し、運転の長期安定性には全く問題が無いことを確認した。運転中に、横型重合反応器10から抜き出されるポリマー中に含まれる塊量を、3,300ミクロンの篩で篩い分けることによって、4時間毎に測定をした。24時間後の塊量、及び1000時間後の塊量を表2に併せて示す。
The propylene-ethylene random copolymer produced in the horizontal polymerization reactor 10 was continuously extracted from the horizontal polymerization reactor 10 through the polymer extraction pipe 21 so that the retained amount of propylene-ethylene random copolymer was maintained at 35 kg. The extracted powder was separated into gases by the gas recovery machine 22, and the powder part was extracted to the powder recovery machine 23.
The production amount per unit time of the propylene-ethylene random copolymer was 9.5 kg / hr, and the catalyst efficiency was 35,000 g-PP / g-Cat.
Table 2 summarizes the measurement results of MFR, ethylene content, and Tm of the obtained propylene-ethylene random copolymer.
The above operation was performed in 1000 hours, and it was confirmed that there was no problem in the long-term stability of the operation. During operation, the mass contained in the polymer withdrawn from the horizontal polymerization reactor 10 was measured every 4 hours by sieving with a 3,300 micron sieve. Table 2 shows the mass after 24 hours and the mass after 1000 hours.
<実施例2>
実施例1において、予備重合触媒のフィード量を固体成分として1.1g/h、水素とプロピレンの濃度比を0.00017とし、リサイクルドラムの運転条件を下記のように変更した以外は、実施例1と同様の方法でプロピレン−エチレンランダム共重合体を製造した。反応器内の混合ガスの組成を表2に示す。この時の反応器内の混合ガスの露点(Tz)は57.3℃、触媒供給部が含まれる領域区分のポリマー粒子の温度(Tx)59℃と、反応器内の混合ガスの露点(Tz)57.3℃との温度差ΔT2は1.7℃であった。
リサイクルドラムの温度は52.79℃、圧力を2.163MPaに制御したところ、液化モノマー含有液の組成は表2に示すような組成になった。この組成の液化モノマー含有液の組成の混合ガスの重合圧力における露点(Tq)を、前記したような方法で算出したところ、60.8℃であった。また、触媒供給部が含まれる領域区分には、液化モノマー含有液は、1時間に53.5kgの割合で液化モノマー含有液供給配管19から供給した。
プロピレン−エチレンランダム共重合体の単位時間当たりの生産量は9.4kg/hr、触媒効率は26,420g−PP/g−Catであった。
得られたプロピレン−エチレンランダム共重合体のMFR、エチレン含量、Tmの測定結果、長期安定性評価結果を表2にまとめて示す。
<Example 2>
In Example 1, the feed amount of the prepolymerization catalyst was 1.1 g / h as a solid component, the concentration ratio of hydrogen and propylene was 0.00017, and the operating conditions of the recycling drum were changed as follows. Propylene-ethylene random copolymer was produced in the same manner as in 1. Table 2 shows the composition of the mixed gas in the reactor. At this time, the dew point (Tz) of the mixed gas in the reactor was 57.3 ° C., the temperature (Tx) of the polymer particles in the region including the catalyst supply unit was 59 ° C., and the dew point (Tz) of the mixed gas in the reactor. ) The temperature difference ΔT2 from 57.3 ° C was 1.7 ° C.
When the temperature of the recycle drum was controlled to 52.79 ° C. and the pressure to 2.163 MPa, the composition of the liquefied monomer-containing liquid was as shown in Table 2. It was 60.8 degreeC when the dew point (Tq) in the polymerization pressure of the mixed gas of the composition of the liquefied monomer containing liquid of this composition was computed by the above-mentioned method. In addition, the liquefied monomer-containing liquid was supplied from the liquefied monomer-containing liquid supply pipe 19 at a rate of 53.5 kg per hour in the region section including the catalyst supply unit.
The production amount per unit time of the propylene-ethylene random copolymer was 9.4 kg / hr, and the catalyst efficiency was 26,420 g-PP / g-Cat.
Table 2 summarizes the MFR, ethylene content, Tm measurement results, and long-term stability evaluation results of the resulting propylene-ethylene random copolymer.
<実施例3>
実施例1において、予備重合触媒のフィード量を固体成分として1.25g/h、水素とプロピレンの濃度比を0.00018とし、リサイクルドラムの運転条件を下記のように変更した以外は、実施例1と同様の方法でプロピレン−エチレンランダム共重合体を製造した。反応器内の混合ガスの組成を表2に示す。この時の反応器内の混合ガスの露点(Tz)は58.7℃、触媒供給部が含まれる領域区分のポリマー粒子の温度(Tx)59℃と、反応器内の混合ガスの露点(Tz)58.7℃との温度差ΔT2は0.3℃であった。
リサイクルドラムの温度は53.53℃、圧力を2.150MPaに制御したところ、液化モノマー含有液の組成は表2に示すような組成になった。この組成の液化モノマー含有液の組成の混合ガスの重合圧力における露点(Tq)を、前記したような方法で算出したところ、62℃であった。また、触媒供給部が含まれる領域区分には、液化モノマー含有液は、1時間に52.2kgの割合で液化モノマー含有液供給配管19から供給した。
プロピレン−エチレンランダム共重合体の単位時間当たりの生産量は9.3kg/hr、触媒効率は22,900g−PP/g−Catであった。
得られたプロピレン−エチレンランダム共重合体のMFR、エチレン含量、Tmの測定結果、長期安定性評価結果を表2にまとめて示す。
<Example 3>
In Example 1, the feed rate of the prepolymerized catalyst was 1.25 g / h as a solid component, the hydrogen / propylene concentration ratio was 0.00018, and the operating conditions of the recycle drum were changed as follows. Propylene-ethylene random copolymer was produced in the same manner as in 1. Table 2 shows the composition of the mixed gas in the reactor. At this time, the dew point (Tz) of the mixed gas in the reactor was 58.7 ° C., the temperature (Tx) of the polymer particles in the region including the catalyst supply unit was 59 ° C., and the dew point (Tz) of the mixed gas in the reactor. ) The temperature difference ΔT2 from 58.7 ° C. was 0.3 ° C.
When the temperature of the recycle drum was controlled to 53.53 ° C. and the pressure to 2.150 MPa, the composition of the liquefied monomer-containing liquid was as shown in Table 2. It was 62 degreeC when the dew point (Tq) in the polymerization pressure of the mixed gas of the composition of the liquid monomer containing liquid of this composition was computed by the method as mentioned above. Further, the liquefied monomer-containing liquid was supplied from the liquefied monomer-containing liquid supply pipe 19 at a rate of 52.2 kg per hour in the region section including the catalyst supply unit.
The production amount per unit time of the propylene-ethylene random copolymer was 9.3 kg / hr, and the catalyst efficiency was 22,900 g-PP / g-Cat.
Table 2 summarizes the MFR, ethylene content, Tm measurement results, and long-term stability evaluation results of the resulting propylene-ethylene random copolymer.
<実施例4>
実施例1において、予備重合触媒のフィード量を固体成分として0.87g/h、また、重合器10内の水素濃度、エチレン濃度のプロピレン濃度に対する比がそれぞれ0.00040、0.055、各温度をそれぞれ上流より55.5℃、55.5℃、55.5℃、56.5℃、56.5℃にし、横型重合反応器10内の重合圧力が2.1MPa、を保つようにプロピレンを供給し、また、水素とエチレンモノマーは原料供給配管4より連続的に供給し、更にn−ヘキサンをリサイクルドラムに85.5mL/hで供給し、リサイクルドラムの運転条件を下記のように変更した以外は、実施例1と同様の方法でプロピレン−エチレンランダム共重合体を製造した。なお、触媒供給部と、触媒供給部が含まれる領域区分に設置される温度計の設置位置は実施例1と同じである。反応器内の混合ガスの組成を表2に示す。この時の反応器内の混合ガスの露点(Tz)は50.1℃、触媒供給部が含まれる領域区分のポリマー粒子の温度(Tx)55.5℃と、反応器内の混合ガスの露点(Tz)50.1℃との温度差ΔT2は5.4℃であった。
リサイクルドラムの温度は46.5℃、圧力を2.1MPaに制御したところ、液化モノマー含有液の組成は表2に示すような組成になった。この組成の液化モノマー含有液の組成の混合ガスの重合圧力における露点(Tq)を、前記したような方法で算出したところ、61.7℃であった。また、触媒供給部が含まれる領域区分には、液化モノマー含有液は、1時間に38.9kgの割合で液化モノマー含有液供給配管19から供給した。
プロピレン−エチレンランダム共重合体の単位時間当たりの生産量は7.7kg/hr、触媒効率は27,500g−PP/g−Catであった。
得られたプロピレン−エチレンランダム共重合体のMFR、エチレン含量、Tmの測定結果、長期安定性評価結果を表2にまとめて示す。
<Example 4>
In Example 1, the feed amount of the prepolymerization catalyst was 0.87 g / h as a solid component, and the ratio of hydrogen concentration in the polymerization vessel 10 and ethylene concentration to propylene concentration was 0.00040 and 0.055, respectively. To 55.5 ° C., 55.5 ° C., 55.5 ° C., 56.5 ° C. and 56.5 ° C. from the upstream, respectively, and propylene was added so that the polymerization pressure in the horizontal polymerization reactor 10 was maintained at 2.1 MPa. Hydrogen and ethylene monomer were continuously supplied from the raw material supply pipe 4, and n-hexane was supplied to the recycling drum at 85.5 mL / h, and the operating conditions of the recycling drum were changed as follows. Except for the above, a propylene-ethylene random copolymer was produced in the same manner as in Example 1. In addition, the installation position of the thermometer installed in a catalyst supply part and the area | region division containing a catalyst supply part is the same as Example 1. FIG. Table 2 shows the composition of the mixed gas in the reactor. At this time, the dew point (Tz) of the mixed gas in the reactor is 50.1 ° C., the temperature (Tx) of the polymer particles in the region including the catalyst supply section is 55.5 ° C., and the dew point of the mixed gas in the reactor The temperature difference ΔT2 from (Tz) 50.1 ° C. was 5.4 ° C.
When the temperature of the recycle drum was controlled at 46.5 ° C. and the pressure at 2.1 MPa, the composition of the liquefied monomer-containing liquid was as shown in Table 2. It was 61.7 degreeC when the dew point (Tq) in the superposition | polymerization pressure of the mixed gas of the composition of the liquid monomer containing liquid of this composition was computed by the above-mentioned method. Further, the liquefied monomer-containing liquid was supplied from the liquefied monomer-containing liquid supply pipe 19 at a rate of 38.9 kg per hour in the region section including the catalyst supply section.
The production amount per unit time of the propylene-ethylene random copolymer was 7.7 kg / hr, and the catalyst efficiency was 27,500 g-PP / g-Cat.
Table 2 summarizes the MFR, ethylene content, Tm measurement results, and long-term stability evaluation results of the resulting propylene-ethylene random copolymer.
<実施例5>
実施例1において、予備重合触媒のフィード量を固体成分として1.72g/h、また、重合器10内の水素濃度、エチレン濃度のプロピレン濃度に対する比がそれぞれ0.00019、0.051、各温度をそれぞれ上流より58℃、58℃、58℃、59℃、59℃にし、横型重合反応器10内の重合圧力が2.1MPa、を保つようにプロピレンを供給し、また、水素とエチレンモノマーは原料供給配管4より連続的に供給し、更にn−ヘキサンをリサイクルドラムに169mL/hで供給し、リサイクルドラムの運転条件を下記のように変更した以外は、実施例1と同様の方法でプロピレン−エチレンランダム共重合体を製造した。なお、触媒供給部と、触媒供給部が含まれる領域区分に設置される温度計の設置位置は実施例1と同じである。反応器内の混合ガスの組成を表2に示す。この時の反応器内の混合ガスの露点(Tz)は52.8℃、触媒供給部が含まれる領域区分のポリマー粒子の温度(Tx)58℃と、反応器内の混合ガスの露点(Tz)52.8℃との温度差ΔT2は5.2℃であった。
リサイクルドラムの温度は43.7℃、圧力を2.1MPaに制御したところ、液化モノマー含有液の組成は表2に示すような組成になった。この組成の液化モノマー含有液の組成の混合ガスの重合圧力における露点(Tq)を、前記したような方法で算出したところ、69℃であった。また、触媒供給部が含まれる領域区分には、液化モノマー含有液は、1時間に62.6kgの割合で液化モノマー含有液供給配管19から供給した。
プロピレン−エチレンランダム共重合体の単位時間当たりの生産量は10.3kg/hr、触媒効率は18,540g−PP/g−Catであった。
得られたプロピレン−エチレンランダム共重合体のMFR、エチレン含量、Tmの測定結果、長期安定性評価結果を表2にまとめて示す。
<Example 5>
In Example 1, the feed amount of the pre-polymerization catalyst was 1.72 g / h as a solid component, the hydrogen concentration in the polymerization vessel 10 and the ratio of ethylene concentration to propylene concentration were 0.00019 and 0.051, respectively, To 58 ° C., 58 ° C., 58 ° C., 59 ° C. and 59 ° C. from the upstream, respectively, and propylene is supplied so that the polymerization pressure in the horizontal polymerization reactor 10 is maintained at 2.1 MPa. Propylene was produced in the same manner as in Example 1 except that it was continuously supplied from the raw material supply pipe 4 and n-hexane was supplied to the recycle drum at 169 mL / h, and the operation conditions of the recycle drum were changed as follows. -An ethylene random copolymer was produced. In addition, the installation position of the thermometer installed in a catalyst supply part and the area | region division containing a catalyst supply part is the same as Example 1. FIG. Table 2 shows the composition of the mixed gas in the reactor. At this time, the dew point (Tz) of the mixed gas in the reactor is 52.8 ° C., the temperature (Tx) of the polymer particles in the region including the catalyst supply unit is 58 ° C., and the dew point (Tz) of the mixed gas in the reactor. ) The temperature difference ΔT2 with respect to 52.8 ° C was 5.2 ° C.
When the temperature of the recycling drum was controlled to 43.7 ° C. and the pressure was controlled to 2.1 MPa, the composition of the liquefied monomer-containing liquid was as shown in Table 2. The dew point (Tq) at the polymerization pressure of the mixed gas having the composition of the liquefied monomer-containing liquid having this composition was calculated by the method as described above and found to be 69 ° C. Further, the liquefied monomer-containing liquid was supplied from the liquefied monomer-containing liquid supply pipe 19 at a rate of 62.6 kg per hour in the region section including the catalyst supply section.
The production amount per unit time of the propylene-ethylene random copolymer was 10.3 kg / hr, and the catalyst efficiency was 18,540 g-PP / g-Cat.
Table 2 summarizes the MFR, ethylene content, Tm measurement results, and long-term stability evaluation results of the resulting propylene-ethylene random copolymer.
<比較例1>
実施例1において、予備重合触媒のフィード量を固体成分として0.89g/h、また、重合器10内の水素濃度、エチレン濃度のプロピレン濃度に対する比がそれぞれ0.00034、0.058、各温度をそれぞれ上流より55.5℃、55.5℃、55.5℃、56.5℃、56.5℃、横型重合反応器10内の重合圧力が2.1MPa、を保つようにプロピレンを供給し、また、水素とエチレンモノマーは原料供給配管4より連続的に供給し、更にn−ヘキサンをリサイクルドラムに59.9mL/hで供給し、リサイクルドラムの運転条件を下記のように変更した以外は、実施例1と同様の方法でプロピレン−エチレンランダム共重合体を製造した。なお、触媒供給部と、触媒供給部が含まれる領域区分に設置される温度計の設置位置は実施例1と同じである。反応器内の混合ガスの組成を表2に示す。この時の反応器内の混合ガスの露点(Tz)は51.7℃、触媒供給部が含まれる領域区分のポリマー粒子の温度(Tx)55.5℃と、反応器内の混合ガスの露点(Tz)51.7℃との温度差ΔT2は3.8℃であった。
リサイクルドラムの温度は48.01℃、圧力を2.1MPaに制御したところ、液化モノマー含有液の組成は表2に示すような組成になった。この組成の液化モノマー含有液の組成の混合ガスの重合圧力における露点(Tq)を、前記したような方法で算出したところ、54℃であった。また、触媒供給部が含まれる領域区分には、液化モノマー含有液は、1時間に59kgの割合で液化モノマー含有液供給配管19から供給した。
プロピレン−エチレンランダム共重合体の単位時間当たりの生産量は10.0kg/hr、触媒効率は35,000g−PP/g−Catであった。
得られたプロピレン−エチレンランダム共重合体のMFR、エチレン含量、Tmの測定結果を表2にまとめて示す。
運転中に、横型重合反応器10から抜き出されるポリマー中に含まれる塊量を、3,300ミクロンの篩で篩い分けることによって、4時間毎に測定をしたところ、24時間後の塊量が1.5重量%となり、66時間後の塊量が2重量%となり、運転が停止した。
<Comparative Example 1>
In Example 1, the feed amount of the prepolymerization catalyst was 0.89 g / h as a solid component, and the ratio of hydrogen concentration in the polymerization vessel 10 and ethylene concentration to propylene concentration was 0.00034 and 0.058, respectively. Is supplied from the upstream so that 55.5 ° C, 55.5 ° C, 55.5 ° C, 56.5 ° C, 56.5 ° C, and the polymerization pressure in the horizontal polymerization reactor 10 is maintained at 2.1 MPa. In addition, hydrogen and ethylene monomer were continuously supplied from the raw material supply pipe 4, and n-hexane was supplied to the recycling drum at 59.9 mL / h, and the operating conditions of the recycling drum were changed as follows. Produced a propylene-ethylene random copolymer in the same manner as in Example 1. In addition, the installation position of the thermometer installed in a catalyst supply part and the area | region division containing a catalyst supply part is the same as Example 1. FIG. Table 2 shows the composition of the mixed gas in the reactor. At this time, the dew point (Tz) of the mixed gas in the reactor was 51.7 ° C., the temperature (Tx) of the polymer particles in the region including the catalyst supply unit was 55.5 ° C., and the dew point of the mixed gas in the reactor The temperature difference ΔT2 from (Tz) 51.7 ° C. was 3.8 ° C.
When the temperature of the recycle drum was controlled at 48.01 ° C. and the pressure at 2.1 MPa, the composition of the liquefied monomer-containing liquid was as shown in Table 2. It was 54 degreeC when the dew point (Tq) in the polymerization pressure of the mixed gas of the composition of the liquid monomer containing liquid of this composition was computed by the above-mentioned method. Further, the liquefied monomer-containing liquid was supplied from the liquefied monomer-containing liquid supply pipe 19 at a rate of 59 kg per hour in the region section including the catalyst supply section.
The production amount per unit time of the propylene-ethylene random copolymer was 10.0 kg / hr, and the catalyst efficiency was 35,000 g-PP / g-Cat.
Table 2 summarizes the measurement results of MFR, ethylene content, and Tm of the obtained propylene-ethylene random copolymer.
During operation, the amount of lump contained in the polymer withdrawn from the horizontal polymerization reactor 10 was measured every 4 hours by sieving with a 3,300 micron sieve. The amount of lump after 66 hours became 2% by weight and the operation was stopped.
<実施例と比較例との対照による考察>
比較例1は、従来技術例として、特許文献8のように、触媒供給部が含まれる区分の温度(Tx)と反応器内の混合ガスの露点(Tz)との温度差ΔT2(℃)(=Tx−Tz)を0〜5℃を満たすように設定された例である。
実施例1〜5と、比較例1との比較により、前記液化モノマー含有液の組成の混合ガスの重合圧力における露点(Tq)が、触媒供給部が含まれる領域区分のポリマー粒子の温度(Tx)以上に設定されることにより、塊状ポリマー量が運転開始から1000時間後でも2重量%に達することなく、従来技術と比べて特に長い運転安定性を持続できることが明らかにされた。
<Consideration by contrast between Example and Comparative Example>
In Comparative Example 1, as a prior art example, as in Patent Document 8, the temperature difference ΔT2 (° C.) between the temperature (Tx) of the section including the catalyst supply unit and the dew point (Tz) of the mixed gas in the reactor is used. = Tx−Tz) is set to satisfy 0 to 5 ° C.
According to a comparison between Examples 1 to 5 and Comparative Example 1, the dew point (Tq) at the polymerization pressure of the mixed gas having the composition of the liquefied monomer-containing liquid was determined as the temperature (Tx) of the polymer particles in the region segment including the catalyst supply unit It has been clarified that by setting the above, the amount of the bulk polymer does not reach 2% by weight even after 1000 hours from the start of operation, and can maintain a particularly long operation stability compared to the prior art.
1 触媒成分供給配管
2 触媒成分供給配管
3 原料モノマー供給配管
4 原料供給配管(水素など)
5,6 配管
10 横型重合反応器
10a,10b 隔壁
11 リサイクルドラム
12 反応器上流側末端
13 未反応ガス抜出し配管
14 反応器下流側末端
15 凝縮機
16 圧縮機
18、18−1、18−2、18−3、18−4、18−5 原料混合ガス供給配管
19、19−1、19−2、19−3、19−4、19−5 液化モノマー含有液供給配管
20 撹拌機
20a 水平軸
20b 攪拌翼
21 重合体抜出し配管
22 ガス回収機
23 パウダー回収機
30 横型重合反応器
31 触媒成分供給配管
32 隔壁
33 隔壁
34−1、34−2、34−3、34−3、・・34−i 温度計
35 水平軸
1 Catalyst component supply piping 2 Catalyst component supply piping 3 Raw material monomer supply piping 4 Raw material supply piping (hydrogen etc.)
5, 6 Piping 10 Horizontal polymerization reactor 10a, 10b Partition wall 11 Recycle drum 12 Reactor upstream end 13 Unreacted gas extraction piping
14 Reactor downstream end 15 Condenser
16 Compressor 18, 18-1, 18-2, 18-3, 18-4, 18-5 Raw material mixed gas supply piping 19, 19-1, 19-2, 19-3, 19-4, 19-5 Liquefied monomer-containing liquid supply pipe 20 Stirrer 20a Horizontal shaft 20b Stirring blade 21 Polymer extraction pipe
22 Gas recovery machine 23 Powder recovery machine 30 Horizontal polymerization reactor
31 catalyst component supply pipe 32 partition 33 partition
34-1, 34-2, 34-3, 34-3,... 34-i thermometer 35 horizontal axis
Claims (4)
内部に長手方向に温度の異なる複数の領域区分を設定することが可能な反応器を用い、
前記液化モノマー含有液の組成の混合ガスの重合圧力における露点(Tq)が、触媒供給部が含まれる領域区分のポリマー粒子の温度(Tx)以上に設定されることを特徴とする、プロピレン系重合体の製造方法。 A process for producing a propylene polymer by polymerizing propylene or propylene and an α-olefin excluding propylene in the presence of a catalyst by a continuous polymerization method in which the heat of reaction is removed by the heat of vaporization of the liquefied monomer-containing liquid. ,
Using a reactor that can set multiple zone sections with different temperatures in the longitudinal direction inside,
The propylene-based weight is characterized in that the dew point (Tq) at the polymerization pressure of the mixed gas having the composition of the liquefied monomer-containing liquid is set to be equal to or higher than the temperature (Tx) of the polymer particles in the region section including the catalyst supply unit. Manufacturing method of coalescence.
前記反応器は、内部に水平軸方向に温度の異なる複数の領域区分を設定することが可能であることを特徴とする請求項1に記載のプロピレン系重合体の製造方法。 Α-olefin excluding propylene or propylene and propylene by a continuous gas phase polymerization method using a horizontal polymerization reactor equipped with a stirrer rotating around a horizontal axis and removing reaction heat by the heat of vaporization of the liquid containing the liquefied monomer In the presence of a catalyst to produce a propylene polymer,
The method for producing a propylene-based polymer according to claim 1, wherein the reactor is capable of setting a plurality of region sections having different temperatures in the horizontal axis direction.
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