JP2001508095A - ポリオレフィン製造ユニットの冷却水系の最適化 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、ポリオレフィン類の製造における重合反応器の冷却方法に関し、この重合反応は第１の反応器中およびさらに少なくとも一つの別の反応器中で行われ、この別の反応器（一またはそれ以上）は第１の反応器の下流に連結されており、そして各々は冷却用媒質が循環する内部冷却用循環路により冷却されている。本発明は、冷却用媒質を第１の反応器（１）の冷却用循環路（９）から少なくとも一つの別の反応器（２）の冷却用循環路（１０）へ供給し、そして同量の冷却用媒質をこの反応器（２）の冷却用循環路（１０）から除き、これを冷却し、そして第１の反応器（１）の冷却用循環路（９）に再循環することを含む。

Description

【発明の詳細な説明】 ポリオレフィン製造ユニットの冷却水系の最適化 本発明は、ポリオレフィン類の製造における重合用反応器を冷却する方法に関 し、この重合は第１反応器中および少なくとももう一つの別の反応器中で行われ 、このもう一つの別の反応器またはそれ以上の反応器は前記第１の反応器の下流 に連結され、各々は冷却用媒質が循環する内部冷却用循環路により冷却される。 前記のタイプのプロセスは、例えば、SRI International Report No．128A,Me nlo Park，California，USA 1993により開示されており、この報告中で、ポリプ ロ ７０〜８５℃の間の温度において加圧下、触媒の存在の下、発熱反応でオレフィ ンをポリオレフィン（例えば、ＨＤＰＥ）に変換させることができる。液相プロ セスと呼ばれるものでは、モノマーはしばしばポリマーのための懸濁媒質として 作用する。近代高性能製造ユニットでは、好ましい表面／容積比のために、重合 反応器として、好ましくはループ式反応器の使用がなされる。反応の発熱は、反 応器の熱交換表面を介して内部冷却用水循環路に放出される。この内部循環路は それより温度の低い冷却水を加えることにより冷却される。したがって、同量の 水（これは次いで反応の熱により加熱される）は内部冷却用循環路から除かれな ければならない。普通、水は、外部冷却用循環路を介していわゆる「循環水」と して内部冷却用循環路に供給され、内部冷却用循環路から除去される。この外部 冷却用循環路では、循環水により吸収される反応熱はプロセス中の熱消費装置中 で放出され、そして、熱交換表面を介して、外部冷却水、例えば、水を再冷却す る装置に行き、反応器に要求される低い流れ温度にする。 広い変動性の生成物特性のために、しばしば、二以上の反応器は、（交互に連 結されて）生成物側ではカスケード状で操作され、水系側では、反応器は平行状 で操作される。水側でのカスケード操作はそれ自身知られているが、同一の容器 で同一の反応に対して冷却水入口温度が同一でなければならないであろうことが 予期されるので、この操作は公知のプロセスにおいては使用されない。さらに、 反 応器中の温度変動を第２反応器またはそれに続く反応器に移動する危険性がある であろう。 今、驚いたことに、触媒の経時変化作用が明らかに原因となって、第２反応器 中およびさらに別の各反応器中で反応変換率が減少すること、そしてそれ故、以 前に気付かれていなかった次の作用が起こること、すなわち、この経時変化作用 により、第１反応器中では、後続する反応器に比較して著しくより多くの反応熱 が除去される必要があることが見出された。もし、これらの反応器の熱交換表面 部が殆ど同じ寸法である場合、同じ流れ温度θ‘extの外部冷却水においては、 顕著に多くの冷却水を反応器Ｉの内部循環路中にポンプ送りをしなければならず 、次いで反応器II、反応器III等の内部循環路中にポンプで送りしなければなら ない。加えて、反応器Ｉの水入口温度θ₁‘および水出口温度θ₁“は後続の反応 器よりも低い。次いで、生成率を増加させるのに伴い、すべての反応器において 水入口温度θ‘および出口温度θ‘“は低くなり、一方、外部水の供給速度が、 特に反応器Ｉについて速くなる。 他は同一の条件下で、より多くの熱が移動されるべきであるなら、プラントの 処理量を増加させるに伴って、これらの反応器の水入口および出口温度θ‘、θ “は下がる筈なので、外部冷却用循環路の温度θ‘extを下げなければならない 、ならびに水流速Fextを上げなければならないおよび／または外部冷却用循環路 から個々の反応器へ流れる冷却水の流速を上げなければならないのいずれかまた は双方である。外部冷却水の逆流温度θ“extも同様にプラント処理量の増加に 伴って低くなる。 流れ温度θ‘ext設定は、プロセス内部熱利用に、そして外部冷却水の温度に 依存する。これは、夏の期間では、外部冷却水（例えば、河川の水または再冷却 水）の温度が上昇するとプラント生産能力が低下してしまうことを意味する。 外部冷却循環路の逆流の温度水準が、プラント処理量の増加に伴ってプロセス −内部熱消費装置に関して低くなりすぎる。外部水の流速の増加は、例えば、こ れらの２種類の内部循環路の最大循環速度により制限される。 これらの欠点のために、ポリオレフィン生産ユニットの生産能力を完全に利用 できない。 したがって、本発明の目的は、これらの欠点を終わらせるように最初に述べた プロセスを改善することである。 この目的は最初に述べた本発明のプロセス、すなわち、第１の反応器の冷却用 循環路からの冷却用媒質を少なくとも一個の別の反応器の冷却用循環路中に供給 し、且つ同量の冷却用媒質をこの別の反応器の冷却用循環路から除き、冷却用媒 質を冷却しそして第１の反応器の冷却用循環路に再循環させることを含む方法よ り達成される。 したがって、本発明は、ポリオレフィン類の製造における重合反応器の冷却方 法に関し、この重合反応は第１の反応器中およびさらに少なくとも一つの別の反 応器中で行われ、この別の反応器（一またはそれ以上）は第１の反応器の下流に 連結されており、各々は冷却用媒質が循環する内部冷却用循環路により冷却され 、冷却用媒質が第１の反応器の冷却用循環路から少なくとも一つの別の反応器の 冷却用循環路へ供給され、そして同量の冷却用媒質がこの反応器の冷却用循環路 から除かれ、冷却され、第１の反応器の冷却用循環路に再循環されることを含む 。 好適な実施態様では、供給は、温度または流速の制御下で行われ、設定値は温 度または所望の流速を基準に予め設定される。冷却用媒質として、好ましくは水 を使用する。冷却用媒質は、それ自身が直接的または間接的に冷却用水で冷却さ れ得る外部冷却用循環路中で冷却されることができる。個々の冷却用循環路中の 冷却用媒質の温度は、好ましくは、３０〜８０℃(第１の反応器の冷却用循環路) 、３０〜８０℃（別の反応器の冷却用循環路）および２０〜４０℃（外部冷却用 循環路）の範囲内である。 本発明は、さらに本プロセスを行うための装置およびポリオレフィン類、特に ポリプロピレンの製造方法に関する。 本発明の方法を、プロセスフローチャートとして図面に示されている実施可能 な態様を参照しながら以下に詳細に述べる。 ２個の重合用反応器、反応器Ｉ１および反応器II２がパイプ３を介して互いに 連結されている。モノマー、その他の添加剤および触媒が供給４，５より反応器 Ｉ１中に入り、この反応器中で重合反応が開始し、そこから生成したポリマーと 共にパイプ３を介して反応器II２中に入り、この反応器中でさらに重合反応が進 行し、反応器II２から出口６より別の反応器または別の処理のために出る。しか し、反応は、上流のいわゆる出発反応器中で開始することもできる(Babyloop)。 前記２個の反応器Ｉ１、II２は内部冷却用循環路Ｉ９、II１０中に組み込まれて いる冷却用ジャケット７、８を備えており、これらの循環路中で冷却用媒質がポ ンプ１１、１２により循環する。二つの内部冷却用循環路Ｉ９、II１０は、パイ プ１３、１４、１５、１６を介して外部冷却用循環路内に連結され、そこを介し て冷却された冷却用媒質を、流れ温度θ‘extでポンプ１８および制御バルブ１ ９を使用して内部冷却用循環路Ｉ９、II１０中に供給することができる。外部冷 却用循環路は熱交換器２０、２１を含み、そこを介して反応の熱を消費装置２２ に放出することができるか、または外部冷却水２５により当該熱を系から除くこ とができる。本発明では、内部冷却循環路１９はパイプ２３およびポンプ２４を 介して内部冷却用循環路II１０に連結される。本発明では、循環路Ｉ９から冷却 用媒質はポンプ２４により循環路II１０中に供給される。ライン１４を介して循 環路II１０から同量を除くことができる。次いで、それを外部循環路中で冷却し ライン１５より循環路１９に戻すことができる。 図２に示されているように、流量制御（Ｍ--ＦＣ）または温度制御（温度コン トローラーＴＣと連絡した制御バルブ２７）下で供給を行うことができる。 図３は、制御バルブ２６により外部冷却用循環路中の消費装置２２に連結した り遮断したりする実施可能な一方法を示す。 外部冷却用循環路の逆流温度θ‘extは、水の流速および内部冷却用循環路Ｉ ９の要求される低温θ“₁により決定される。内部冷却用循環路１９の出口温度 θ“_Iが、内部冷却用循環路II１０の反応器IIの二重ジャケット中への入口温度 θ“_IIよりも低い場合、循環路１９からの水を反応器II２からの全反応熱を除去 するために使用できる。 本発明の方法では、次の利点を本質的に提供する。すなわち、外部冷却循環路 の循環速度Fextを一定に保った場合、同じ流れ温度θ‘extにおいて、より高い 生産率を達成できる。同じ生産率では、外部循環路の循環速度Fextを減少させる ことができる。同じ生産率では、循環速度Fextを維持する場合、外部循環水の流 れ温度θ‘extを、例えば、３０℃からおおよそ３５℃に上昇させることが できる。これは、外部循環水の逆流温度θ“extも上昇させる。外部冷却循環路 のより高い温度水準はプロセス−内部消費装置の熱の利用性を簡便にし、または 反応熱のより多くのプロセス−内部利用性を可能にする。さらに、より高い温度 水準は外部冷却水を用いた熱交換を容易にする。 本発明の冷却プロセスは、ポリオレフィン類、好ましくは、ポリエチレンまた はポリプロピレンの製造に制限されないが、それらの冷却用循環路中の冷却用媒 質の変動性の入口温度を必要とする熱源を冷却するために本質的に適している。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１０年１１月２３日（１９９８．１１．２３） 【補正内容】 ５． ポリオレフィン類がポリプロピレンである請求項４に記載の方法。 ６． 請求項１〜５のいずれかに記載の方法を行うための装置であって、第１の 反応器（１）および少なくとも一つの別の反応器（２）を備え、当該別の反応器 （一またはそれ以上）(２)は第１の反応器の下流に連結されておりそして各々は 冷却用循環路（９，１０）に各組み入れられている冷却用部材（７，８）を備え 、第１反応器（１）の内部冷却用循環路（９）はパイプ（１３，１５）を介して 外部冷却用循環路（１７）に連結され且つ少なくとも一つの別の反応器（２）の 内部冷却用循環路はパイプ（１４，１６）を介して外部冷却用循環路（１７）に 連結され、第１反応器（１）の内部冷却用循環路（９）はパイプ２３を介して少 なくとも一つの別の反応器（２）の内部冷却用循環路（１０）に連結されており 、その結果、冷却用媒質が第１反応器（１）の内部冷却用循環路（９）から少な くとも一つの別の反応器（２）の内部冷却用循環路（１０）に供給されることが でき、同量の冷却用媒質がこの反応器（２）の内部冷却用循環路（１０）から除 かれ、外部冷却用循環路（１７）内で冷却され、そして第１反応器（１）の内部 冷却用循環路（９）中に再循環される、前記装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． ポリオレフィン類の製造における重合反応器の冷却方法であって、この重 合反応は第１の反応器中およびさらに少なくとも一つの別の反応器中で行われ、 この別の反応器（一またはそれ以上）は第１の反応器の下流に連結されており、 そして各々は冷却用媒質が循環する内部冷却用循環路により冷却されており、冷 却用媒質が第１の反応器（１）の冷却用循環路（９）から少なくとも一つの別の 反応器（２）の冷却用循環路（１０）へ供給され、そして同量の冷却用媒質がこ の反応器（２）の冷却用循環路（１０）から除かれ、冷却され、そして第１の反 応器（１）の冷却用循環路（９）に再循環されることを含む、前記ポリオレフィ ン類の製造における重合反応器の冷却方法。 ２． 前記供給を温度制御または流速制御の条件下で行う請求項１に記載の方法 。 ３． 冷却用媒質が水である請求項１または２に記載の方法。 ４． 重合反応が第１の反応器中およびさらに少なくとも一つの別の反応器中で 行われ、この別の反応器（一またはそれ以上）は第１の反応器の下流に連結され ておりそして各々は冷却用媒質が循環する内部冷却用循環路により冷却されるポ リオレフィン類の製造方法であって、冷却用媒質が第１の反応器（１）の冷却用 循環路（９）から少なくとも一つの別の反応器（２）の冷却用循環路（１０）へ 供給され、そして同量の冷却用媒質がこの反応器（２）の冷却用循環路（１０） から除かれ、冷却され、そして第１の反応器（１）の冷却用循環路（９）に再循 環されることを含む、前記ポリオレフィン類の製造方法。 ５． ポリオレフィン類がポリプロピレンである請求項４に記載の方法。 ６． 請求項１〜５のいずれかに記載の方法を行うための装置であって、第１の 反応器（１）および少なくとも一つの別の反応器（２）を備え、当該別の反応器 （一またはそれ以上）(２)は第１の反応器の下流に連結されておりそして各々は 冷却用循環路（９，１０）に各組み入れられている冷却用部材（７，８）を備え 、第１反応器（１）の冷却用循環路（９）はパイプ２３を介して少なくとも一つ の別の反応器（２）の冷却用循環路（１０）に連結されている前記装置。