Procedimiento para la preparación de una composición de un catalizador para la polimerización de olefinas.

Un procedimiento para la preparación de una composición de un catalizador para la polimerización de olefinas,

del tipo Ziegler - Natta o de sitio individual, en forma de fluido, almacenable, sin utilizar ningún soporte externo, comprendiendo, el citado catalizador, un compuesto organometálico de un metal de transición del grupo 3 a 10, de la Tabla Periódica de Los Elementos (IUPAC), o de un actínido o lantánido, comprendiendo, el citado procedimiento

(a) la formación de un sistema de emulsión del tipo líquido / líquido, el cual contiene una solución homogénea de por lo menos un componente catalizador, dispersándose, la citadas solución, en un disolvente no miscible con ésta, y formando la fase dispersada del sistema de emulsión del tipo líquido / líquido,

(b) la solidificación de las citadas gotitas dispersadas, para formar partículas de catalizador, sólidas, que tienen un rango de tamaño predeterminado,

(c) la eliminación del disolvente no miscible, de la mezcla de reacción, con objeto de obtener las citadas partículas de catalizador;

(d) la adición del medio de aislamiento, en forma de fluido, a las partículas de catalizador, sólidas, siendo inerte, el citado medio de aislamiento, con respecto a las partículas de catalizador, y bajo las condiciones de la polimerización de olefinas, y siendo éste, un líquido orgánico, seleccionado de entre aceite, vaselina, o un mezcla de aceites hidrocarburos, que tienen una viscosidad por debajo de los 500 cSt (40º C), y la agitación de la mezcla, con objeto de obtener una composición de catalizador para la polimerización de olefinas, en forma de fluido almacenable.

Procedimiento para la preparación de una composición de un catalizador para la polimerización de olefinas La presente invención, se refiere a un procedimiento para la preparación de una composición de un catalizado para la polimerización de olefinas, fluido, y almacenable, y al uso de la citada composición, para la polimerización de olefinas.

Antecedentes y trasfondo de la invención Los sistemas catalizadores, los cuales son soluciones de uno o más componentes catalizadores (como por ejemplo, un compuesto de metal de transición y, opcionalmente, un cocatalizador) , se conocen ya, en el sector, como sistemas de catalizadores, homogéneos. Los sistemas homogéneos, se utilizan como líquidos, en el proceso de polimerización. Tales tipos de sistemas, tienen, de una forma general, un actividad catalítica satisfactoria, pero, sus problema, reside en el hecho de que, el polímero de esta forma producido, tiene una reducida morfología (es decir que, el polímero de esta forma producido, es en forma de una pelusa o lanilla, la cual tiene un reducida densidad aparente) . Como consecuencia de ello, la operación de los reactores de fase de suspensión y de fase de gas, utilizando un sistema de catalizador, homogéneo, provoca problemas en la práctica, como, por ejemplo, una obstrucción por suciedad, del reactor, el cual podría ocurrir.

En las publicaciones de patente internacionales WO 03 / 000 757 y WO 03 / 000 754 y la solicitud de patente europea EP 0 1660 238.5, del mismo solicitante, se han solucionado los problemas anteriormente mencionados, arriba, procediendo a introducir un nuevo procedimiento para la producción de componentes catalizadores de Ziegler - Natta (ZN) o de componentes catalizadores de sitio individual (SSC -[del inglés, Single-Site-catalizator]-) , en el cual, el catalizador, se forma en una fase dispersada, que contiene la preponderancia o predominio de los compuestos reactivos, como una emulsión producida del tipo aceite en aceite y, subsiguientemente, procediendo a solidificar esta fase dispersada, por ejemplo, mediante calentamiento, para proporcionar el respectivo componente catalizador El tamaño de partículas de las partículas del catalizador descritas en las aplicaciones anteriormente mencionadas, arriba, puede controlarse mediante el sitio de las gotitas de la fase dispersada, y pueden obtenerse partículas esféricas, con una distribución uniforme del tamaño de partícula.

Así, por lo tanto, estos componentes catalizadores, tienen una excelente morfología y una buena distribución del tamaño de partícula y, las partículas de polímero producidas mediante la utilización de estos catalizadores, tienen, también, unas buenas propiedades de morfología.

No obstante, los procedimientos para preparar los catalizadores descritos en las solicitudes anteriormente mencionadas, arriba, usualmente, requieren una etapa de lavado, seguido del lavado de los componentes catalizadores lavados. Después de la sedimentación y de la retirada del de los sólidos mediante aspiración, los sólidos lavados, se secan, por ejemplo, mediante la evaporación o rociado con nitrógeno, a elevadas temperaturas. Esta etapa de secado, puede revelar una significante desventaja, ya que, el rendimiento producido de la producción de catalizador, podría quedar reducido, mientras que, el catalizador, tiende a adherirse, en el secador del catalizador y, así, de este modo, podría perderse una parte significativa del catalizador. Adicionalmente, además, el rendimiento productivo de la producción de catalizador, podría también quedar reducido, ya que, podrían quedar porciones del catalizador, en el interior del reactor, después de la preparación. No hace falta mencionar el hecho de que, la etapa de secado, en tal tipo de procedimiento, es una etapa muy crítica, durante la cual se deteriorará la morfología del catalizador, es decir, la buena morfología de las partículas del catalizador obtenidas en el procedimiento de preparación, se destruirán, siempre, en cierta medida, durante la etapa de secado, lo cual, a su vez, tienen unos efectos no deseables, en el procedimiento de polimerización. Adicionalmente, además, la actividad del catalizador, puede reducirse mucho y, así, por lo tanto, además, la etapa de secado, necesita por supuesto un determinado tiempo, y provoca, con ello, unos costes adicionales. Todavía una desventaja, se refiere a las pérdidas de actividad de los catalizadores secados, durante el almacenaje de los catalizadores en cuestión.

Así, por lo tanto, se necesita el poder disponer de un procedimiento mejorado para preparar un componente catalizador, con objeto de incrementar el rendimiento productivo, para mantener o incluso mejorar la morfología del catalizador, y para por lo menos mantener o incluso incrementar la actividad catalítica, durante la totalidad del procedimiento de preparación. Adicionalmente, además, es necesario el poder disponer del procedimiento mejorado, con objeto de reducir el esfuerzo preparativo y el tiempo necesario, por un lado, y, por otro lado, para reducir los costes de producción para el catalizador y, finalmente, para reducir las pérdidas de actividad del catalizador, durante el almacenaje, y para reducir las dificultades, durante el transporte.

Los inventores, han encontrado, de una forma sorprendente, el hecho de que, cuando se prepara un componente catalizador para la polimerización de olefinas, mediante la utilización de un medio de aislamiento en forma de fluido, tal como un fluido parecido al aceite, puede evitarse la etapa de secado, para las partículas del catalizador, después del procedimiento de lavado, mediante lo cual, puede obtenerse un componente catalizador de polimerización de olefinas, homogéneo, en forma de una suspensión en forma de fluido, la cual como tal, se encuentra lista para su uso.

El uso de aceites o de ceras, como por ejemplo, un soporte de catalizador, en un proceso de preparación de catalizadores, es ya conocido, en el arte anterior de la técnica especializada. No obstante, los citados aceites o ceras, deben ser muy viscosos, y se utilizan para convertir, en mucho más fácil, la introducción o alimentación del catalizador, en el proceso de polimerización. El catalizador, en sí mismo, se produce en concordancia con procedimiento usual, es decir que, los procesos, comprenden, siempre, la etapa de secado, la cual, ahora, en este caso, en concordancia con la presente invención, puede evitarse.

Otros usos de aceites, son los que se describen, por ejemplo, la patente estadounidense US 5.641.721, la cual da a conocer un procedimiento, en el cual se utiliza un aceite viscoso o una cera, en un procedimiento, en donde, se procede a pre-polimerizar una composición procatalizadora, soportada, con un monómero, en una subtancia viscosa, para producir una composición catalizadora cerosa, pre-polimerizada, soportada. En concordancia con un importante objeto de citada solicitud, la viscosidad del medio (aceite o cera) , debe ser tan alta que pueda evitarse el efecto negativo de sedimentación. Adicionalmente, además, en la patente europea EP 0 083 074, se utiliza un aceite, para formar dispersiones o emulsiones de composiciones catalizadoras líquidas.

No obstante, ninguna de las citadas referencias, trata del uso de un medio en forma de fluido, para el aislamiento de catalizadores de Ziegler - Natta o catalizadores de sitio individual, preparados mediante un procedimiento de emulsión, sin utilizar ningún soporte externo, en el tratamiento subsiguiente, para partículas de catalizador preparadas, después de la etapa de lavado, y para mejorar las propiedades del catalizador, y sus procesos de preparación. Ninguna de las referencias citadas anteriormente, arriba, da a conocer un procedimiento, en donde, el medio de aislamiento, en forma de fluido, sea parte del procedimiento de preparación del catalizador, en cuyo procedimiento, no sea necesario el aislar el catalizador, como catalizador en forma de materia en polvo, seca, o producto catalizador. Esto significa el hecho de que puede evitarse, la crítica etapa de secado, la cual tiene muchos efectos negativos en las propiedades del catalizador. Adicionalmente, además, como contraste al arte correspondiente a la técnica anterior, la sedimentación de las partículas de catalizador preparadas, no provoca ningún daño, en la presente invención, y ésta podría incluso ser deseable.

Los detalles de la presente invención, se discutirán ahora, abajo, a continuación, de una forma más precisa.

Descripción de la invención La invención, se basa en el hecho de que, para un sistema catalizador homogéneo que contenga un compuesto... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para la preparación de una composición de un catalizador para la polimerización de olefinas, del tipo Ziegler - Natta o de sitio individual, en forma de fluido, almacenable, sin utilizar ningún soporte externo, comprendiendo, el citado catalizador, un compuesto organometálico de un metal de transición del grupo 3 a 10, de la Tabla Periódica de Los Elementos (IUPAC) , o de un actínido o lantánido, comprendiendo, el citado procedimiento

(a) la formación de un sistema de emulsión del tipo líquido / líquido, el cual contiene una solución homogénea de por lo menos un componente catalizador, dispersándose, la citadas solución, en un disolvente no miscible con ésta, y formando la fase dispersada del sistema de emulsión del tipo líquido / líquido,

(b) la solidificación de las citadas gotitas dispersadas, para formar partículas de catalizador, sólidas, que tienen un rango de tamaño predeterminado,

(c) la eliminación del disolvente no miscible, de la mezcla de reacción, con objeto de obtener las citadas partículas de catalizador;

(d) la adición del medio de aislamiento, en forma de fluido, a las partículas de catalizador, sólidas, siendo inerte, el citado medio de aislamiento, con respecto a las partículas de catalizador, y bajo las condiciones de la polimerización de olefinas, y siendo éste, un líquido orgánico, seleccionado de entre aceite, vaselina, o un mezcla de aceites hidrocarburos, que tienen una viscosidad por debajo de los 500 cSt (40º C) , y la agitación de la mezcla, con objeto de obtener una composición de catalizador para la polimerización de olefinas, en forma de fluido almacenable.

2. El procedimiento, según la reivindicación 1, comprendiendo el citado procedimiento, adicionalmente, un agente de minimización de turbulencia (TMA) , el cual se añade a la mezcla de reacción, antes de solidificar las citadas gotitas de la fase dispersada, siendo inerte e insoluble, el citado TMA, en la mezcla de reacción, bajo las condiciones de reacción.

3. El procedimiento, según la reivindicación 1, comprendiendo el citado procedimiento, adicionalmente, la transferencia de la mezcla resultante en la etapa (s) , a un contenedor de almacenaje.

4. El procedimiento, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde, las partículas sólidas del catalizador, se tratan con un medio de lavado, antes de añadir el medio fluido de aislamiento, en la etapa (d) .

5. El procedimiento, según la reivindicación 4, en donde, el medio de lavado, es un hidrocarburo alifático, lineal o ramificado, opcionalmente sustituido, que tiene de 4 a 12 átomos de carbono, o un hidrocarburo aromático, opcionalmente sustituido, que tiene de 6 a 12 átomos de carbono.

6. El procedimiento, según la reivindicación 4 ó 5, en donde, el medio fluido de aislamiento, se utiliza como medio de lavado, en una o más etapas.

7. El procedimiento, según la reivindicación 1, en donde, el citado aceite, se selecciona de entre el grupo consistente en aceites de hidrocarburos, de una forma preferible, aceites blancos.

8. El procedimiento, según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde, el medio fluido de aislamiento, es miscible con el medio de lavado.

9. El procedimiento, según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde, la viscosidad del medio fluido de aislamiento, es inferior a 300 cSt, a 40º C , y de una forma preferible, ésta es menor de 200 cSt, a 40º C, y de una forma mayormente preferible, ésta es menor de 150 cSt, a 40º C.

10. El procedimiento, según la reivindicación 9, en donde, la viscosidad del medio fluido de aislamiento, de una forma preferible, es inferior a 100 cSt, a 40º C, y d e una forma mayormente preferible, ésta es de un valor comprendido entre 60 y 80 cSt, a 40º C.

11. El procedimiento, según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde, el citado disolvente, para la solución homogénea de un sistema catalizador, se selecciona de entre el grupo consisten en un alcano o alqueno cíclico, lineal o ramificado, un hidrocarburo aromático y / o un hidrocarburo que contiene halógeno, o una mezcla de éstos.

12. El procedimiento, según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde, el citado disolvente inmiscible, el cual forma la fase continua, es un disolvente inerte o una mezcla de éstos.

13. El procedimiento, según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde, el citado disolvente inmiscible, el cual forma la fase continua, comprende un disolvente orgánico fluorado, un derivado funcionarizado de éste, o una mezcla de éstos.

14. El procedimiento, según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde, el citado disolvente inmiscible, comprende un hidrocarburo fluorado, un derivado funcionarizado de éste, o una mezcla de éstos.

15. El procedimiento, según la reivindicación 14, en donde, el citado disolvente inmiscible, comprende un hidrocarburo semifluorado, altamente fluorado, o perfluorado, un derivado funcionalizado de éste, o una mezcla de éstos.

16. El procedimiento, según la reivindicación 15, en donde, el citado disolvente inmiscible, comprende un hidrocarburo perfluorado o una derivado funcionarizado de éste, de una forma preferible, perfluoroalcanos C3-C30, perfluoroalquenos C3-C30, o perfluorocicloalcanos C3-C30, de una forma más preferible, perfluoroalcanos C4-C10, perfluoroalcanos C4-C10, ó perfluorocicloalcanos C4-C10, de una forma particularmente preferida, perfluorohexano, perfluoroheptano, perfluorooctano ó perfluoro (metilciclohexano) , ó mezclas de éstos.

17. El procedimiento, según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde, el compuesto de metal de transición, es del grupo 4 ó 6 de la Tabla Periódica de los Elementos (IUPAC) .

18. El procedimiento, según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde, el compuesto de metal de transición, es un compuesto de la fórmula (I)

(L) mRnMXq (I)

en donde, M, es un metal de transición, de la forma que se ha definido en la reivindicación 17, y cada X es, de una forma independiente, un ligando 0, un ligando orgánico, el cual se coordina a M, R es un grupo de puente que une dos ligandos L, m es 1, 2 ó 3, n es 0, 1 ó 2, q es 1, 2 ó 3, y m+q, es igual a la valencia delmetal.

19. El procedimiento, según la reivindicación 18, en donde, el compuesto organometálico de un metal de transición, es un metaloceno.

20. El procedimiento, según la reivindicación 18, en donde, el compuesto organometálico de un metal de transición, es un no metaloceno.

21. El procedimiento, según la reivindicación 1, en donde, las etapas a) y b) , comprenden, adicionalmente i) la preparación de una solución de un complejo de un metal Gp 2, y un donante de electrones, procediendo a hacer reaccionar un compuesto del citado metal, con el citado donante de electrones o un precursor de éste, en un medio orgánico de reacción, líquido;

ii) hacer reaccionar el citado complejo, en solución, con un compuesto de un metal de transición, para producir una emulsión de la fase dispersada, del cual contiene más de un 50 % molar del metal Gp 2, en el citado complejo;

iii) el mantenimiento de la partículas de la citada fase dispersada, dentro del rango de tamaño de partícula, correspondiente a un valor que va desde 5 a 200 μm, mediante agitación, en presencia de un estabilizador de la emulsión, y la solidificación de las citadas partículas.

22. El procedimiento, según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde, el medio fluido de aislamiento, se añade en la etapa (d) , a la temperatura ambiente.

23. El procedimiento, según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde, el disolvente inmiscible y / o el medio de lavado, se separan de las partículas del catalizador, mediante decantación, de una forma preferible, mediante la utilización de tubería profunda.

24. El procedimiento, según la reivindicación 23, en donde, el disolvente inmiscible y / o el medio de lavado, se eliminan, en una extensión de más de aproximadamente un 50%, de una forma preferible, hasta un 70% del volumen que se encontraba inicialmente presente, en la respectiva etapa del procedimiento.

25. Uso de una composición fluida de un catalizador de polimerización de olefinas, almacenable, obtenible en concordancia con el procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 24, en un procedimiento para la polimerización de olefinas, de una forma particular, 0-olefinas C2 a C10, de una forma preferible, propileno ó etileno, opcionalmente, con otras 0-olefinas, como co-monómeros de éstas.