説明

オレフィン重合方法

【課題】 重合反応器への触媒スラリー供給系の閉塞を防止し、連続運転を可能とするオレフィン重合方法を提供すること。
【解決手段】 本発明に係るオレフィン重合方法は、固体に担持した予備重合触媒を含む触媒スラリーを、オレフィンの本重合を行う気相反応器に供給するに際して、
該予備重合触媒1gに対して、0.3〜3.0mgの有機アルミニウム化合物を同伴させることを特徴としている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、オレフィン重合方法に関し、特に重合反応器への触媒スラリー供給系の閉塞を防止し、連続運転を可能とするオレフィン重合方法に関する。
【背景技術】
【0002】
ポリオレフィンたとえば直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)から形成されるフィルムは、ヒートシール性に優れ、柔軟でかつ強靱であり、耐水性、耐湿性、耐薬品性に優れ、しかも安価であるなどの諸特性に優れており、従来より広く利用されている。
【0003】
このようなポリオレフィンの製造は、従来、Ziegler-Natta系固体触媒を使用し、一般的に、気相重合法、懸濁重合あるいは溶液重合法などの重合法によって実施されており、たとえばLLDPEは、オレフィン触媒を用い、エチレンと炭素数4以上のα−オレフィンとを共重合させることによって製造されている。近年、ポリオレフィンの性能を向上させるため、得られるポリオレフィンの組成分布が狭く、かつ共重合性に優れた触媒として、シクロペンタジエニル骨格、インデニル骨格、フルオレニル骨格などを有する基を配位子とするジルコニウムなどの周期律表第IVB族金属化合物を触媒成分とするメタロセン系触媒が開発されている。特に得られる重合体の粒子性状が良好であることが求められる気相重合法、懸濁重合法では、可溶性であるメタロセン触媒を固体担体に担持し、その後予備重合を行った触媒を用いた気相重合が注目を集めている。
【0004】
固体担体に担持した予備重合触媒をスラリー化して、ポンプや逆支弁などの装置を備えた供給系を通して触媒スラリーを重合反応器に供給している。ところが、上記のような重合反応を長時間継続すると、触媒供給系の一部、たとえばポンプや逆支弁あるいは触媒の貯蔵容器の壁面などに予備重合触媒が付着し、供給系を閉塞してしまうことがあった。触媒供給系が閉塞すると、重合反応器の長時間連続が不可能になるため、一定時間毎に運転を中止し、触媒供給系を洗浄する必要があった。
【0005】
また、気相重合法の場合、流動床反応器を用いて前記のようなメタロセン系固体状触媒の存在下にオレフィンを気相重合すると、重合器内でポリマー塊、シート状物などが発生したり(ファウリングともいう)、また懸濁重合法では攪拌羽根などにポリマーが付着して長期的に安定して連続運転することができなくなることがあった。
【0006】
上記課題、特にファウリングを抑制する方法として、特許文献1(特開2002−284808号公報)には予備重合を行ったメタロセン担持固体触媒を有機アルミニウム含有の有機溶媒で洗浄する方法が開示されている。
【特許文献1】特開2002−284808号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかし、特許文献1の方法では、洗浄工程が加わるため工程数が多くなる。また、有機アルミニウム含有の有機溶媒を洗浄に使用するため、大量の溶媒が必要であり、大量の廃液も発生する。さらに洗浄工程、乾燥工程に長時間を要する等、工業的生産の視点からは問題点の多い方法といえる。また、特許文献1においては、特に触媒供給系の閉塞という課題は認識されておらず、有機アルミニウム化合物で洗浄した固体触媒を乾燥した後に、スラリー化して重合器に供給している。この方法では、触媒供給系の閉塞は充分に抑制されないと考えられる。
【0008】
本発明は、上記のような従来技術に鑑みてなされたものであって、重合反応器への触媒スラリー供給系の閉塞を防止し、連続運転を可能とするオレフィン重合方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0009】
このような課題の解決を目的とした本発明の要旨は以下のとおりである。
【0010】
(1)固体に担持した予備重合触媒を含む触媒スラリーを、オレフィンの本重合を行う気相反応器に供給するに際して、
該予備重合触媒1gに対して、0.3〜3.0mgの有機アルミニウム化合物を同伴させることを特徴とするオレフィン重合方法。
【0011】
(2)前記オレフィンがエチレンおよび/またはプロピレンを含む(1)に記載の重合方法。
【0012】
(3)触媒スラリーを気相反応器に供給する直前に、有機アルミニウム化合物を同伴させる(1)または(2)に記載の重合方法。
【0013】
(4)触媒スラリーに有機アルミニウム化合物を同伴させた後に、直ちに触媒スラリーを気相反応器に供給する(1)〜(3)の何れかに記載の重合方法。
【発明の効果】
【0014】
本発明では、触媒スラリーを、重合反応器に供給するに際して、特定量の有機アルミニウム化合物を同伴させることによって、触媒スラリー供給系の閉塞が防止され、重合反応器の連続運転が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0015】
以下、本発明の好ましい態様について、その最良の形態も含めて、さらに具体的に説明する。
【0016】
図1に本発明の概略フローチャートを示したように、本発明のオレフィン重合方法では、遷移金属化合物、特にメタロセン化合物を固体に担持した予備重合触媒を含む触媒スラリーを、オレフィンの本重合を行う気相反応器に供給するに際して、有機アルミニウム化合物を同伴させることを特徴としている。有機アルミニウム化合物を同伴させた触媒スラリーを用いた重合には、スラリー状態で触媒を重合器に供給する気相重合、懸濁重合、溶液重合、バルク重合などの重合法がある。また、気相重合においては、触媒スラリーの分散媒をフラッシュして気相重合器に触媒を供給して重合することもできる。
【0017】
(固体担持予備重合触媒)
本発明では、触媒としてチーグラー型チタン系触媒、フィリップ型酸化クロム触媒などのオレフィン重合用触媒として公知の触媒を広く用いることができるが、このような触媒のうちでも特に固体担持型メタロセン系触媒を用いることが望ましい。
【0018】
メタロセン系触媒としては、たとえば[A]周期律表第IVB族から選ばれる遷移金属のメタロセン化合物、および[B](B-1) 有機アルミニウムオキシ化合物、(B-2) 有機アルミニウム化合物、および(B-3) メタロセン化合物[A]と反応してイオン対を形成する化合物から選ばれる少なくとも1種の化合物を含むメタロセン系触媒が好ましく用いられる。
【0019】
上記メタロセン化合物[A]は、具体的に、次式(i) で示される。
【0020】
MLx …(i)
(式中、MはZr、Ti、Hf、V、Nb、TaおよびCrから選ばれる遷移金属であり、Lは遷移金属に配位する配位子であり、少なくとも1個のLはシクロペンタジエニル骨格を有する配位子であり、シクロペンタジエニル骨格を有する配位子以外のLは、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜12の炭化水素基、アルコキシ基、アリーロキシ基、トリアルキルシリル基またはSO3R基(ここでRはハロゲンなどの置換基を有していてもよい炭素数1〜8の炭化水素基)であり、xは遷移金属の原子価である。)
シクロペンタジエニル骨格を有する配位子としては、たとえば、シクロペンタジエニル基、メチルシクロペンタジエニル基、ジメチルシクロペンタジエニル基、トリメチルシクロペンタジエニル基、テトラメチルシクロペンタジエニル基、ペンタメチルシクロペンタジエニル基、エチルシクロペンタジエニル基、メチルエチルシクロペンタジエニル基、プロピルシクロペンタジエニル基、メチルプロピルシクロペンタジエニル基、ブチルシクロペンタジエニル基、メチルブチルシクロペンタジエニル基、ヘキシルシクロペンタジエニル基などのアルキル置換シクロペンタジエニル基あるいはインデニル基、4,5,6,7-テトラヒドロインデニル基、フルオレニル基、アルキル置換フルオレニル基などを例示することができる。これらの基は、ハロゲン原子、トリアルキルシリル基などで置換されていてもよい。
【0021】
これらの中では、アルキル置換シクロペンタジエニル基が特に好ましい。シクロペンタジエニル骨格を有する配位子以外の配位子として、具体的にハロゲンとしては、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素などが挙げられ、炭素数1〜12の炭化水素基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基などのアルキル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などのシクロアルキル基、フェニル基、トリル基などのアリール基、ベンジル基、ネオフィル基などのアラルキル基などが挙げられ、アルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、ブトキシ基などが挙げられ、アリーロキシ基としては、フェノキシ基などが挙げられ、SO3R基としては、p-トルエンスルホナト基、メタンスルホナト基、トリフルオロメタンスルホナト基などが挙げられる。
【0022】
上記一般式で表される化合物がシクロペンタジエニル骨格を有する基を2個以上含む場合には、そのうち2個のシクロペンタジエニル骨格を有する基同士は、エチレン、プロピレンなどのアルキレン基、イソプロピリデン、ジフェニルメチレンなどの置換アルキレン基、シリレン基またはジメチルシリレン基、ジフェニルシリレン基、メチルフェニルシリレン基などの置換シリレン基などを介して結合されていてもよい。メタロセン化合物[A]は2種以上組み合わせて用いることもできる。
【0023】
また(B-1)有機アルミニウムオキシ化合物は、従来公知のベンゼン可溶性のアルミノキサンであってもよく、また特開平2−27687号公報に開示されているようなベンゼン不溶性の有機アルミニウムオキシ化合物であってもよい。
【0024】
有機アルミニウム化合物(B-2)は、たとえば下記一般式(ii)または(iii)で示される。
【0025】
1nAlX3-n … (ii)
(式(ii) 中、R1 は炭素数1〜12の炭化水素基であり、Xはハロゲン原子または水素原子であり、nは1〜3である。)
上記一般式(ii) において、R1 は炭素数1〜12の炭化水素基たとえばアルキル基、シクロアルキル基またはアリ−ル基であり、具体的には、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、イソブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、フェニル基、トリル基などである。
【0026】
1nAlY3-n … (iii)(R1は上記(ii) と同様であり、Yは−OR2基、−OSiR33基、−OAlR42基、−NR52基、−SiR63基または−N(R7)AlR82基であり、nは1〜2であり、R2、R3、R4およびR8はメチル基、エチル基、イソプロピル基、イソブチル基、シクロヘキシル基、フェニル基などであり、R5は水素原子、メチル基、エチル基、イソプロピル基、フェニル基、トリメチルシリル基などであり、R6 およびR7 はメチル基、エチル基などである。)
メタロセン化合物[A]と反応してイオン対を形成する化合物(B-3)としては、特開平1−501950号公報、特開平1−502036号公報、特開平3−179005号公報、特開平3−179006号公報、特開平3−207703号公報、特開平3−207704号公報、EP−A−0468651号公報などに記載されたルイス酸、イオン性化合物およびカルボラン化合物を挙げることができる。
【0027】
ルイス酸としては、トリフェニルボロン、トリス(4-フルオロフェニル)ボロン、トリス(p-トリル)ボロン、トリス(o-トリル)ボロン、トリス(3,5-ジメチルフェニル)ボロン、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボロン、MgCl2、Al23、SiO2-Al23 などを挙げることができる。
【0028】
イオン性化合物としては、トリフェニルカルベニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、トリn-ブチルアンモニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、N,N-ジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、フェロセニウムテトラ(ペンタフルオロフェニル)ボレートなどを挙げることができる。
【0029】
カルボラン化合物としては、ドデカボラン、1-カルバウンデカボラン、ビスn-ブチルアンモニウム(1-カルベドデカ)ボレート、トリn-ブチルアンモニウム(7,8-ジカルバウンデカ)ボレート、トリn-ブチルアンモニウム(トリデカハイドライド-7-カルバウンデカ)ボレートなどを挙げることができる。
【0030】
本発明では、共触媒成分[B]として、上記のような成分(B-1)、(B-2)および(B-3)から選ばれる少なくとも1種の化合物が用いられ、これらを適宜組合わせて用いることもできる。これらのうちでも共触媒成分[B]として少なくとも(B-2)または(B-3)を用いることが望ましい。
【0031】
上記のようなメタロセン化合物[A]および/または共触媒成分[B]は、粒子状担体化合物と接触させ、固体触媒を形成してから用いられる。担体化合物としては、粒径2〜300μm好ましくは3〜200μmの顆粒状ないしは微粒子状固体が用いられる。この担体の比表面積は通常50〜1000m2/gであり、細孔容積は0.3〜2.5cm3/gであることが望ましい。
【0032】
このような担体としては、多孔質無機酸化物が好ましく用いられ、具体的にはSiO2、Al23、MgO、ZrO2、TiO2、B23、CaO、ZnO、BaO、ThO2などまたはこれらの混合物、たとえばSiO2-MgO、SiO2-Al23、SiO2-TiO2、SiO2-V25、SiO2-Cr23、SiO2-TiO2-MgOなどが用いられる。これらの中では、SiO2および/またはAl23を主成分とするものが好ましい。
【0033】
上記無機酸化物には少量のNa2CO3、K2CO3、CaCO3、MgCO3、Na2SO4、Al2(SO4)3、BaSO4、KNO3、Mg(NO3)2、Al(NO3)3、Na2O、K2O、Li2Oなどの炭酸塩、硫酸塩、硝酸塩、酸化物成分が含有されていてもよい。
【0034】
また担体として有機化合物を用いることもでき、たとえば、エチレン、プロピレン、1-ブテン、4-メチル-1-ペンテンなどの炭素数2〜14のα-オレフィンを主成分として生成される(共)重合体あるいはビニルシクロヘキサン、スチレンを主成分として生成される重合体あるいは共重合体を用いることができる。
【0035】
担体と上記各成分の接触は、通常−50〜150℃、好ましくは−20〜120℃の温度で、1分〜50時間好ましくは10分〜25時間行なうことが望ましい。この接触は、不活性炭化水素溶媒中で行なうこともできる。
【0036】
上記のようにして調製される固体触媒は、担体1g当り、メタロセン化合物[A]が遷移金属原子として5×10-6〜5×10-4グラム原子、好ましくは10-5〜2×10-4グラム原子の量で、成分[B]は、担体1g当りアルミニウム原子またはホウ素原子として10-3〜5×10-2グラム原子好ましくは2×10-3〜2×10-2グラム原子の量で担持されていることが望まししい。
【0037】
さらに本発明では、上記のような固体触媒にオレフィンを予備重合させて予備重合触媒を形成してから用いる。
【0038】
予備重合触媒を調製する方法としては、上記固体触媒に、不活性炭化水素溶媒中で少量のオレフィンを予備重合する方法がある。不活性炭化水素媒体として具体的には、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン、ドデカン、灯油などの脂肪族炭化水素;シクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロペンタンなどの脂環族炭化水素;ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素;エチレンジクロリド、クロルベンゼン、ジクロロメタンなどのハロゲン化炭化水素またはこれらの混合物等を挙げることができる。
【0039】
予備重合時に用いられるオレフィンは、エチレンを100〜0モル%、プロピレンを0〜49モル%および炭素原子数が4以上のオレフィンを0〜100モル%の範囲、好ましくはエチレンを100〜0モル%、プロピレンを0〜20モル%および炭素原子数が4以上のオレフィンを0〜100モル%の範囲、より好ましくはエチレンを100〜20モル%、プロピレンを0〜20モル%および炭素原子数が4以上のオレフィンを0〜80モル%の範囲、特に好ましくはエチレンを100〜20モル%および炭素原子数が4以上のオレフィンを0〜80モル%の範囲で含有していることが望ましい。
【0040】
炭素原子数が4以上のオレフィンとして具体的には、1-ブテン、1-ペンテン、1-ヘキセン、4-メチル-1-ペンテン、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-エイコセンなどの炭素原子数が4〜20のα−オレフィンが挙げられる。さらに、シクロペンテン、シクロヘプテン、ノルボルネン、5-メチル-2-ノルボルネン、テトラシクロドデセン、2-メチル1,4,5,8-ジメタノ-1,2,3,4,4a,5,8,8a-オクタヒドロナフタレン、スチレン、ビニルシクロヘキサン、ジエン類などを用いることもできる。
【0041】
予備重合触媒を調製するに際して、メタロセン化合物[A]は遷移金属原子換算で、微粒子状担体1g当り、通常0.001〜1.0ミリモル、好ましくは0.005〜0.5ミリモルの量で用いられる。また予備重合時には、前記共触媒成分[B]をさらに添加してもよく、この場合、共触媒成分[B]は、通常0.1〜100ミリモル、好ましくは0.5〜20ミリモルの量で用いられる。
【0042】
上記のようにして得られた予備重合触媒は、微粒子状担体1g当たり、オレフィン重合体が、約0.1〜500g、好ましくは0.3〜300g、特に好ましくは1〜100gの量で担持されていることが望ましい。
【0043】
(有機アルミニウム化合物)
本発明では、上記した固体に担持した予備重合触媒を含む触媒スラリーを、オレフィンの本重合を行う反応器に供給するに際して、有機アルミニウム化合物を同伴させる。
【0044】
有機アルミニウム化合物としては、たとえば下記一般式(iv)で表される有機アルミニウム化合物を例示することができる。
【0045】
anAlX3-n … (iv)
(式中、Raは炭素原子数1〜12の炭化水素基を示し、Xはハロゲン原子または水素原子を示し、nは1〜3である。)
上記一般式(iv)において、Raは炭素原子数1〜12の炭化水素基たとえばアルキル基、シクロアルキル基またはアリ−ル基であるが、具体的には、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、イソブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、フェニル基、トリル基などである。
【0046】
このような有機アルミニウム化合物としては、具体的には以下のような化合物が挙げられる。トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリイソプロピルアルミニウム、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、トリ2-エチルヘキシルアルミニウムなどのトリアルキルアルミニウム;イソプレニルアルミニウムなどのアルケニルアルミニウム;ジメチルアルミニウムクロリド、ジエチルアルミニウムクロリド、ジイソプロピルアルミニウムクロリド、ジイソブチルアルミニウムクロリド、ジメチルアルミニウムブロミドなどのジアルキルアルミニウムハライド;メチルアルミニウムセスキクロリド、エチルアルミニウムセスキクロリド、イソプロピルアルミニウムセスキクロリド、ブチルアルミニウムセスキクロリド、エチルアルミニウムセスキブロミドなどのアルキルアルミニウムセスキハライド;メチルアルミニウムジクロリド、エチルアルミニウムジクロリド、イソプロピルアルミニウムジクロリド、エチルアルミニウムジブロミドなどのアルキルアルミニウムジハライド;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など。
【0047】
また有機アルミニウム化合物として、下記一般式(v)で表される化合物を用いることもできる。
【0048】
anAlY3-n … (v)
(式中、Raは上記と同様であり、Yは−ORb基、−OSiRc3基、−OAlRd2基、−NRe2基、−SiRf3基または−N(Rg)AlRh2基であり、nは0〜2であり、Rb、Rc、RdおよびRhはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、シクロヘキシル基、フェニル基などであり、Reは水素原子、メチル基、エチル基、イソプロピル基、フェニル基、トリメチルシリル基などであり、RfおよびRgはメチル基、エチル基などである。)
このような有機アルミニウム化合物としては、具体的には、以下のような化合物が挙げられる。
【0049】
(1)Al(ORb3で表される化合物、たとえばトリメトキシアルミニウム、トリエトキシアルミニウム、トリプロポキシアルミニウム、トリブトキシアルミニウムなど、
(2)RanAl(ORb3-nで表される化合物、たとえばジメチルアルミニウムメトキシド、ジエチルアルミニウムエトキシド、ジイソブチルアルミニウムメトキシドなど、
(3)RanAl(OSiRc33-nで表される化合物、たとえばEt2Al(OSiMe3)、(iso-Bu)2Al(OSiMe3)、(iso-Bu)2Al(OSiEt3)など;
(4)RanAl(OAlRd23-nで表される化合物、たとえばEt2AlOAlEt2、(iso-Bu)2AlOAl(iso-Bu)2など;
(5)RanAl(NRe23-nで表される化合物、たとえばMe2AlNEt2、Et2AlNHMe、Me2AlNHEt、Et2AlN(SiMe32、(iso-Bu)2AlN(SiMe32など;
(6)RanAl(SiRf33-nで表される化合物、たとえば(iso-Bu)2AlSiMe3など;
(7)RanAl(N(Rg)AlRh23-nで表される化合物、たとえばEt2AlN(Me)AlEt2、(iso-Bu)2AlN(Et)Al(iso-Bu)2など。
【0050】
上記一般式(iv)または(v)で表される有機アルミニウム化合物の中ではトリエチルアルミニウム、トリイソプロピルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、ジエチルアルミニウムクロリド、トリエトキシアルミニウム、ジエチルアルミニウムエトキシドなどが特に好ましく用いられる。
【0051】
(触媒スラリー)
重合反応器に供給される触媒スラリーは、前記予備重合触媒1gに対して、0.3〜3.0mg、好ましくは0.3〜2.8mg、さらに好ましくは0.5〜2.6mgの前記有機アルミニウム化合物を添加して調製される。有機アルミニウム化合物の添加量が上記範囲未満であると、有機アルミニウム化合物添加の効果が奏されず、重合反応器への触媒スラリー供給系の閉塞を招く。
【0052】
触媒スラリーの調製法は、特に限定はされず、たとえば不活性炭化水素媒体に有機アルミニウム化合物を投入し、次いで前記担体担持された予備重合触媒を投入撹拌する方法などが好ましい。
【0053】
不活性炭化水素媒体として具体的には、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン、ドデカン、灯油などの脂肪族炭化水素;シクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロペンタンなどの脂環族炭化水素;ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素;エチレンジクロリド、クロルベンゼン、ジクロロメタンなどのハロゲン原子化炭化水素、さらには各種のミネラルオイル、グリースおよびこれらの混合物等を挙げることができる。
【0054】
得られる触媒スラリーの濃度は、特に限定はされないが、予備重合触媒の濃度は、好ましくは1〜70g/リットル、さらに好ましくは5〜50g/リットル、特に好ましくは10〜50g/リットル程度である。
【0055】
また、触媒スラリーには、予備重合触媒調製時に使用される共触媒成分[B]としての有機アルミニウムオキシ化合物や有機アルミニウム化合物が含まれることがあり、さらに触媒スラリー調製時に添加される有機アルミニウム化合物が含まれる。触媒スラリーは、これら有機アルミニウムオキシ化合物および有機アルミニウム化合物に由来する合計アルミニウム化合物濃度が、アルミニウム原子換算で、好ましくは1〜160ミリモル/リットル、さらに好ましくは5〜110ミリモル/リットル、特に好ましくは10〜110mミリ/リットル程度である。
【0056】
このような触媒スラリーは、ポンプや逆支弁などの装置から触媒供給系に導入される直前に調製されることが好ましい。すなわち、スラリーの調整後には、乾燥工程を経ることなく、直ちに触媒供給系に導入される。触媒スラリーを気相重合反応器に供給するに際して、特定量の有機アルミニウム化合物を同伴させることによって、触媒供給系における予備重合触媒の装置への付着が低減される。この結果、触媒スラリー供給系の閉塞が防止され、重合反応器の連続運転が可能となる。
【0057】
触媒スラリーは、従来より重合反応器において採用されている供給法により、反応器中に導入される。
【0058】
(オレフィン重合)
重合反応器に上記の触媒スラリーおよびオレフィンを導入することで、重合を開始する。反応器としては、従来より重合に使用されている反応器が特に制限されることなく用いられる。重合を開始するに先立って反応器内を窒素などの不活性ガスで置換することが望ましい。
【0059】
本重合におけるオレフィンとしては具体的に、エチレン、プロピレン、1-ブテン、1-ペンテン、1-ヘキセン、4-メチル-1-ペンテン、1-オクテン、1-デセンなどの炭素数2〜18のα−オレフィン、炭素数2〜18のシクロオレフィンを用いることができる。これらは単独重合させてもよく、共重合させてもよい。特に本発明の重合方法は、連続運転が可能であることから、汎用性があり需要の高いエチレン単独重合体およびエチレン系共重合体、ないしプロピレン単独重合体およびプロピレン系共重合体の製造に好ましく採用できる。
【0060】
またオレフィンとともに必要に応じて他の重合性モノマーを共重合させてもよく、たとえばスチレン、塩化ビニル、酢酸ビニル、アクリル酸ビニル、メタクリル酸メチル、テトラフルオロエチレン、ビニルエーテル、アクリロニトリルなどのビニル型モノマー類、ブタジエン、イソプレンなどの共役ジエン類、1,4-ヘキサジエン、ジシクロペンタジエン、5-ビニル-2-ノルボルネンなどの非共役ポリエン類、アセチレン、メチルアセチレンなどのアセチレン類、ホルムアルデヒドなどのアルデヒド類などを共重合させることもできる。
【0061】
重合条件は、オレフィンの種類および共重合割合などによっても異なるが、通常、重合圧力は常圧〜10MPa、好ましくは常圧〜5MPaの範囲内で、重合温度は、通常、50〜120℃、好ましくは60〜100℃の範囲内で行なわれる。本発明では、予備重合触媒は、重合容積1リットル当り遷移金属原子に換算して、通常0.00001〜1.0ミリモル/時間、好ましくは0.0001〜0.1ミリモル/時間の量で用いられることが望ましい。このようなオレフィンの重合は、バッチ式、連続式、半連続式のいずれの方式で実施されてもよい。本発明では、上記のような重合により、ポリオレフィンを顆粒状粒子で得ることができる。この粒子の平均粒径は、気相重合法において250〜3000μm程度、好ましくは400〜1500μm程度であることが望ましく、懸濁重合法では50〜500μm程度、好ましくは70〜400μm程度であることが望ましい。また重合は反応条件の異なる2段以上で行うこともできる。
【実施例】
【0062】
以下本発明を実施例により説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【0063】
(実施例1)
[固体担体の調製]
200℃で3時間乾燥したシリカ8.5kgを33リットルのトルエンで懸濁状にした後、メチルアルミノキサン溶液(Al=1.42モル/リットル)82.7リットルを30分かけて滴下した。次いで1.5時間かけて115℃まで昇温し、その温度で4時間反応させた。その後60℃まで降温し、上澄み液をデカンテーション法によって除去した。得られた固体触媒成分をトルエンで3回洗浄した後、トルエンで再懸濁化して固体担体を得た(全容積150リットル)。
【0064】
[固体担持触媒の調製]
充分に窒素置換した反応器中に、上記で合成した固体担体をアルミニウム換算で19.60molを入れ、その懸濁液を攪拌しながら、室温下(20〜25℃)でジフェニルメチレン(シクロペンタジエニル)(2,7-ジ-t-ブチルフルオレニル)ジルコニウムジクロライド37.38mmol/リットル溶液を2リットル(74.76mmol)加えた後、60分攪拌した。攪拌を停止後、上澄み液をデカンテーションで取り除き、n-ヘキサン40リットルを用いて洗浄を2回行い、得られた担持触媒をn-ヘキサンにリスラリーし25リットルの触媒懸濁液として、固体担持触媒を得た。
【0065】
[固体担持触媒の予備重合による固体予備重合触媒の調製]
攪拌機付反応器に窒素雰囲気下、精製n-ヘキサン15.8リットル、および上記固体担持触媒を投入した後、トリイソブチルアルミニウム5molを加え、攪拌しながら、固体成分1g当たり4時間で3gのポリエチレンを生成する量のエチレンで予備重合を行った。重合温度は20〜25℃に保った。重合終了後、攪拌を停止後、上澄み液をデカンテーションで取り除き、n-ヘキサン35リットルを用いて洗浄を4回行い、得られた担持触媒をn-ヘキサン20リットルにて触媒懸濁液として、固体予備重合触媒(1)を得た。
【0066】
[触媒スラリーの調製]
窒素雰囲気および常圧の条件下、撹拌装置付のSUS製容器に24mのヘキサン溶媒を張り込み、撹拌装置を53rpmで撹拌しながら−5℃〜−2℃まで冷却した。固体予備重合触媒(1)を投入する前に、有機アルミニウム化合物としてトリイソブチルアルミニウムを、投入される予備重合触媒重量当たり1600ppm(予備重合触媒1gに対して1.6mg)を投入した。その後、触媒濃度が30g−cat/リットル−溶媒になるように固体予備重合触媒(1)を投入し、触媒スラリーを調製した。
【0067】
[触媒スラリーの供給]
得られた触媒スラリーを、ダイヤフラム式ポンプを用いて600リットル/時間の出力で0.7MPaGまで昇圧して重合反応器中に供給した。コリオリ式流量計(MICROMOTION)、メジャリンググラスおよび圧力を用いて触媒供給の安定性を評価した。
【0068】
上記条件で触媒スラリーは、7日間の連続運転での安定供給が確認できた。
【0069】
(比較例1)
実施例1において、触媒スラリーの調製時にトリイソブチルアルミニウムを使用しなかった以外は、同様にして触媒スラリーを調製し、供給安定性を評価した。
【0070】
この条件下では、約8時間で触媒スラリーの供給が不安定となり、重合反応も不安定になった。触媒供給装置を開放し点検したところ、ダイヤフラム式ポンプの逆支弁や、触媒スラリーの貯蔵容器の壁面や撹拌装置の軸などに固体予備重合触媒が帯電付着していた。
【0071】
(比較例2)
実施例1において、触媒スラリーの調製時にトリイソブチルアルミニウムの使用量を予備重合触媒重量当たり1000ppm(予備重合触媒1gに対して0.1mg)に変更した以外は、同様にして触媒スラリーを調製し、供給安定性を評価した。
【0072】
この条件下では、約24時間で触媒スラリーの供給が不安定となり、重合反応も不安定になった。触媒供給装置を開放し点検したところ、比較例1と同様に固体予備重合触媒が帯電付着していた。
【0073】
(実施例2)
[固体担体の調製]
250℃で10時間乾燥したシリカ10kgを、154リットルのトルエンに懸濁した後、0℃まで冷却した。その後、この懸濁液に、メチルアミノキサンのトルエン溶液(Al=1.52モル/リットル)50.5リットルを1時間かけて滴下した。この際、系内の温度を0〜5℃の範囲に保った。引続き0℃で30分間反応させ、次いで1.5時間かけて95℃まで昇温し、その温度で4時間反応させた。その後60℃まで降温し、上澄液をデカンテーション法により除去した。このようにして得られた固体成分をトルエンで2回洗浄した後、トルエン100リットルで再懸濁し、全量を160リットルとし、固体担体を得た。
【0074】
[固体担持触媒の調製]
このようにして得られた懸濁液に、ビス(1,3-n-ブチルメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリドのトルエン溶液(Zr=25.7ミリモル/リットル)22.0リットルを80℃で30分間かけて滴下し、さらに80℃で2時間反応させた。その後、上澄液を除去し、ヘキサンで2回洗浄することにより、固体担体1g当り3.2mgのジルコニウムを含有する固体触媒成分を得た。
【0075】
[固体担持触媒の予備重合による固体予備重合触媒の調製]
充分に窒素置換した350リットルの反応器に、上記で調製した固体触媒成分7.0kgとヘキサンを装入し、全容積を285リットルにした。系内を10℃まで冷却した後、エチレンを8Nm3/hの流量で5分間ヘキサン中に吹き込んだ。この間、系内の温度は、10〜15℃に保持した。その後、エチレンの供給を停止し、トリイソブチルアルミニウムを2.4モルおよび1-ヘキセンを1.2kg装入した。系内を密閉系にした後、8Nm3/hの流量でエチレンの供給を再度開始した。15分後、エチレンの流量を2Nm3/hに下げ、系内の圧力を0.8kg/cm2-Gにした。この間に、系内の温度は35℃まで上昇した。その後、系内の温度を32〜35℃に調節しながら、エチレンを4Nm3/hの流量で3.5時間供給した。この間、系内の圧力は0.7〜0.8kg/cm2-Gに保持されていた。次いで、系内を窒素により置換を行った後、上澄み液を除去し、ヘキサンで2回洗浄した。このようにして固体触媒成分1g当たり3gのポリマーが予備重合された固体予備重合触媒(2)を得た。この予備重合したポリマーの極限粘度[η]は2.1dl/gであり、1-ヘキセンの含量は4.8重量%であった。
【0076】
[触媒スラリーの調製]
窒素雰囲気および常圧の条件下、1.1mの撹拌装置付のSUS製容器にミネラルオイル(出光興産製ダフニーオイルKP-68)およびグリース(CROMPTON CORP.社製WHITEPROTOPET 1-S)を3:7の重量比率で張り込み、撹拌装置を20rpmで撹拌しながら60℃まで加熱した。固体予備重合触媒(2)を投入する前に、有機アルミニウム化合物としてジエチルアルミニウムエトキシドを、投入される予備重合触媒重量当たり1500ppm(予備重合触媒1gに対して1.5mg)を投入した。その後、触媒濃度が55〜80g−cat/リットル−溶媒になるように固体予備重合触媒(2)を投入し、撹拌しながら5〜10℃まで冷却し、触媒スラリーを調製した。
【0077】
[触媒スラリーの供給]
得られた触媒スラリーを、触媒移送シリンダーおよび供給シリンダーを用いて7リットル/時間で移送して約4MPaGまで昇圧する。重合反応器直前で、ミネラルオイル(出光興産製ダフニーオイルKP-68)を該触媒スラリーに対して0.5:1の重量比率で添加して触媒スラリーを希釈して、触媒スラリーを重合反応器中に供給した。重合反応器の応答性を見て触媒供給の安定性を評価した。
【0078】
4日間の連続運転で重合反応が安定しており、触媒スラリーの安定供給が確認できた。
【0079】
(比較例2)
実施例2において、触媒スラリーの調製時にジエチルアルミニウムエトキシドを使用しなかった以外は、同様にして触媒スラリーを調製し、供給安定性を評価した。
【0080】
この条件下では、約12時間で重合反応が不安定になった。触媒供給装置を開放し点検したところ、触媒移送シリンダーおよび供給シリンダー内および触媒スラリーの貯蔵容器の壁面や撹拌装置の軸などに固体予備重合触媒が帯電付着していた。
【図面の簡単な説明】
【0081】
【図1】本発明のオレフィン重合方法の概略フローチャートを示す。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
固体に担持した予備重合触媒を含む触媒スラリーを、オレフィンの本重合を行う気相反応器に供給するに際して、
該予備重合触媒1gに対して、0.3〜3.0mgの有機アルミニウム化合物を同伴させることを特徴とするオレフィン重合方法。
【請求項2】
前記オレフィンがエチレンおよび/またはプロピレンを含む請求項1に記載の重合方法。
【請求項3】
触媒スラリーを気相反応器に供給する直前に、有機アルミニウム化合物を同伴させる請求項1または2に記載の重合方法。
【請求項4】
触媒スラリーに有機アルミニウム化合物を同伴させた後に、直ちに触媒スラリーを気相反応器に供給する請求項1〜3の何れかに記載の重合方法。

【図1】
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【公開番号】特開2010−6988(P2010−6988A)
【公開日】平成22年1月14日(2010.1.14)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−169234(P2008−169234)
【出願日】平成20年6月27日(2008.6.27)
【出願人】(000005887)三井化学株式会社 (2,318)
【出願人】(505130112)株式会社プライムポリマー (180)
【Fターム(参考)】