JP2006208154A - 粉体の高さレベル測定方法、粉体の高さレベル測定装置、及び当該測定装置を用いたポリオレフィンの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】重合反応容器内の粉体の高さレベルを正確に測定することができ、また、安全性にも問題がない粉体の高さレベル製造方法及び測定装置、及び当該測定装置を用いて、ポリプロピレン等のポリオレフィンを品質が均一にかつ安定して生産することができるポリオレフィンの製造方法を提供すること。
【解決手段】本発明の粉体の高さレベル測定装置１０は、気相重合反応における重合反応容器２を備え、前記重合反応容器２内部の高さ方向に温度検知部３１〜３５が連続的に形成され、当該高さ方向における粉体床層２１及び気相層２２の温度を測定する温度検知体３と、当該重合反応容器２内部の高さ方向に対する温度分布を作成し、当該温度分布における温度の変曲点に対応する高さを粉体の高さレベルを演算する演算部７を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、重合反応容器内の粉体量を正確に測定することができる粉体の高さレベル測定方法、粉体の高さレベル測定装置、及び当該測定装置を用いてポリオレフィンを製造するポリオレフィンの製造方法に関する。

気相重合法は、重合反応容器に原料モノマーと重合用触媒を供給して、重合を進行させて生成したポリマー粉体を多分散状態に混合、維持する重合形態であり、生成されるポリマー粉体は適切な方法で間欠式または連続式に系外に排出される。このような気相重合法により、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリブテン等に代表されるポリオレフィンが製造される。

ここで、気相重合法では、原料モノマーや触媒の供給量と、重合により生成されたポリマー粉体の抜き出し量のバランスによって、重合反応容器内のポリマー粉体の量が決定される。また、このようなオレフィンの気相重合にあって、品質が均一なポリオレフィンを安定して生産するためには、重合反応容器内部の粉体（重合されたポリマー粉体）の量をほぼ一定に維持し、重合反応容器内で生成したポリマー粉体の滞留時間をほぼ一定にする必要があった。加えて、重合反応容器内部の粉体保持量を適切に調整しないと、反応器内で塊等が生成し、重合反応器の壁面等に付着し、安全運転の維持ができなくなる場合があるため、重合反応器内部の粉体の保持量を正確に把握して、調整する方法が必要とされていた。

重合反応容器内部のポリマー粉体の保持量を把握するためには、当該容器内の粉体の界面の高さを測定することが重要であるが、重合反応容器の粉体層の表面は、気泡や攪拌機の作用によって波打った状態になっており、粉体レベル計によって、粉体層の高さを正確に測定することは困難である。
このような事情から、重合反応容器内の粉体量を正確に求める方法として、粉体層内の一地点の圧力と粉体層上部空間の圧力との差圧を測定して、当該差圧に基づいて重合反応容器内の粉体量を測定する方法が提供されている（例えば、特許文献１）。
また、γ線照射装置及び２台の検出器を用いて、重合反応容器内の粉体量を測定する方法も提供されている（例えば、特許文献２）
更には、重合反応容器内に一対の検出プローブを配設して、粉体量により変化する静電容量から粉体量を算出する方法が提供されている（例えば、特許文献３）。

特公平３−３２５６２号公報 特開平１０−２２１２７４号公報 特開２００４−１４４６１３号公報

しかしながら、特許文献１に開示された、差圧を用いて粉体量を測定する方法では、重合反応容器に供給される流体、あるいは機械的攪拌による動圧の影響が大きく、粉体層の高さを精度よく測定することができなかった。
また、特許文献２に開示された、γ線を用いる粉体量の測定方法にあっては、粉体の湿潤度やかさ密度の状態が不安定な場合にあっては正確な測定が困難である一方、精度を上げるためにはγ線の照射強度を高くしなければならないといった放射線の取り扱いについての安全管理上の問題があった。
更には、特許文献３に開示された、重合反応容器内部における粉体量の変化に対応する
検出プローブを配設して、粉体量により変化する静電容量から粉体量を算出する方法にあっては、重合反応容器内部の粉体には、原料モノマーと重合反応所熱のための液体モノマーが循環供給されることになる一方、粉体の湿潤度が常に変化しているため、粉体の湿潤度の変化によっては静電容量を正確に捉えることができず、その結果、重合反応容器内部の粉体量を正確に測定することができなかった。

従って、本発明の目的は、重合反応容器内部の粉体の高さレベルを正確に測定することができ、また、安全性にも問題がない粉体の高さレベル測定方法及び粉体の高さレベル測定装置、並びに当該測定装置を用いて、ポリプロピレン等のポリオレフィンを品質が均一かつ安定して生産することができるポリオレフィンの製造方法を提供することにある。

前記した目的を達するために、本発明の第１発明の粉体の高さレベル測定方法は、重合反応容器内部の粉体の高さレベルを測定する粉体の高さレベル測定方法であって、前記重合反応容器内部の高さ方向における粉体床層及び気相層の温度を測定し、当該重合反応容器内部の高さ方向に対する温度分布を求め、当該温度分布における温度の変曲点に対応する高さを粉体の高さレベルとすることを特徴とする。

本発明の第１発明の粉体の高さレベル測定方法は、重合反応容器内部の粉体の高さレベルを測定するにあたり、重合反応容器内部の高さ方向における粉体床層及び気相層の温度を測定して、当該重合反応容器内部の高さ方向に対する温度分布を求め、この温度分布における温度の変曲点に対応する高さを粉体の高さレベルとするようにしている。
ここで、重合反応容器の高さ方向における粉体床層の温度は、重合反応熱等により、熱の発生源が特にない気相層と比較すると温度が高くなる傾向を示す。特に、重合反応容器内に回転式の攪拌機を配設し、攪拌機の攪拌により重合反応を進行させる場合にあっては、摩擦熱の影響が加わり、基準位置である重合反応容器の底面に近付くほど大きくなり、測定される温度も高くなることになる。

従って、重合反応容器内部の高さ方向における粉体床層及び気相層の温度を測定して求められる、重合反応容器内部の高さ方向に対する温度分布は、粉体床層と気相層と界面（粉体床層の表面）を境に全く異なることになるため、この両者の変曲点となる位置を知ることにより、粉体の高さレベルを求めることができる。
ここで、本発明の測定方法により求められる粉体の高さレベルとは、重合反応容器における基準位置（容器の底面が平坦で有れば当該底面）から、粉体床層と気相層との界面（
粉体床層の表面）までの高さ方向の距離を指す。

また、この粉体の高さレベルより、あらかじめ求められている重合反応容器の断面積等の固定値を用いて、重合反応容器内部に存在する粉体の量を演算するようにしても全く問題はない。
なお、温度分布については、例えば、重合反応容器の高さ方向における測定位置（基準位置からの高さ）と温度との関係をプロット等することにより、簡便に求めることができる。

本発明の粉体の高さレベル測定方法では、このようにして重合反応容器内における温度分布をもとにして粉体の高さレベルを測定するので、重合反応容器の運転環境に左右されず、簡便かつ正確に粉体の高さレベルを測定することができる。また、測定に際しγ線を使用することもないので、安全上も問題のない測定手段である。

また、本発明の第２発明の粉体の高さレベル測定装置は、気相重合反応における重合反応容器を備え、当該重合反応容器内部の粉体の高さレベルを測定する粉体の高さレベル測定装置であって、前記重合反応容器内部の高さ方向に温度検知部が連続的に形成され、当該高さ方向における粉体床層及び気相層の温度を測定する温度検知体と、当該重合反応容器内部の高さ方向に対する温度分布を作成し、当該温度分布における温度の変曲点に対応する高さを粉体の高さレベルを演算する演算部を備えることを特徴とする。

この第２発明の粉体の高さレベル測定装置は、前記した第１発明の測定方法を実施する測定装置であり、当該第１発明の奏する効果を好適に享受することができる。
なお、温度検知体で測定された重合反応容器内部の高さ方向における温度に基いて当該容器内部の高さ方向に対する温度分布を作成し、当該温度分布における温度の変曲点に対応する高さを粉体の高さレベルを演算する演算部には、あらかじめ求められている重合反応容器の断面積等の固定値を入力しておいて、粉体の高さレベルの演算とともに、重合反応容器内部に存在する粉体の量を演算させるようにしてもよい。

本発明の第３発明のポリオレフィンの製造方法は、供給される原料モノマー及び触媒を重合反応容器内部で重合させ、生成されたポリマー粉体をポリオレフィンとして重合反応容器外部に抜き出すポリオレフィンの製造方法において、前記本発明の第２発明の粉体の高さレベル測定装置を用いて求められた、前記重合反応容器内部のポリマー粉体の高さレベルが基準高さの許容範囲にあるかを判定し、当該ポリマー粉体の高さレベルが前記許容範囲から外れる場合には、供給される原料の供給量及び重合されたポリマー粉体の抜き出し量の少なくとも一方を調整することにより重合反応容器内部のポリマー粉体の量を調整して、前記重合反応容器内部のポリマー粉体の高さレベルを前記許容範囲に制御することを特徴とする。

本発明の第３発明のポリオレフィンの製造方法は、前記した第２発明の粉体の高さレベル測定装置を備えているので、簡便かつ正確に容器内部のポリマー粉体の高さレベルを把握することができるとともに、この高さレベルをもとに、ポリマー粉体の高さレベルが許容範囲から外れる場合には、供給される原料（触媒含む）の供給量及び重合されたポリマー粉体の抜き出し量の少なくとも一方を調整することにより、重合反応容器内部のポリマー粉体の量を調整して、重合反応容器内部のポリマー粉体の高さレベルを許容範囲に制御するようにしているので、ポリオレフィンを品質が均一にかつ安定して生産することができる。

そして、本発明のポリオレフィンの製造方法は、製造される前記ポリオレフィンをポリプロピレンとすることにより、前記した第３発明の奏する効果を好適に享受することができる。

以下、本発明の実施形態の一態様を図面に基づいて説明する。
（Ｉ）ポリオレフィンの製造：
図１は本発明のポリオレフィンの製造方法を実施する重合反応装置（気相重合反応装置）を示した概略図である。

本実施形態の気相重合反応装置１に適用される重合反応容器２としては、例えば、粉体床型気相重合反応容器、拌型気相重合反応容器等が挙げられる。
また、重合反応容器２内部に配設される攪拌機４としては、図１では、イカリ型（アンカー型）攪拌機を示しているが、このほか、ヘリカルリボン型といった形状の攪拌機を使用することができる。

図１に示す重合反応装置１を用いる、本実施形態のポリオレフィンの製造方法は、一般的には、プロピレン、エチレン、ブテン−１、ペンテン−１、ヘキセン−１、オクテン−１、４−メチルペンテン−１等のオレフィンの単独重合若しくは共重合又はオレフィンと他の各種モノマーの共重合を、必要に応じて分子量調整剤（水素ガス等）、触媒等の存在下で実施される。
本発明のポリオレフィンの製造方法にあっては、この中でも、ポリプロピレンを製造する方法として適用することが好ましい。

ここで、使用可能な触媒としては、オレフィン重合に用いられる触媒であればよく、例えば一般的なチーグラー系固体触媒を用いることができる。
一般的なチーグラー系固体触媒としては、チタン化合物、有機アルミニウム、電子供与体を調製したものである。
チタン化合物としては、例えば、四塩化チタン、四臭化チタン、四ヨウ化チタン等ハロゲン化チタンを挙げることができる。
また、有機アルミニウムとしてはトリメチルアルミ、トリエチルアルミ等アルキルアルミを挙げることができる。
更には、電子供与体としては、立体規則性などを効果的に向上させるためにテトラエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジシクロペンチルジメトキシシラン等の有機シラン化合物を挙げることができる。

これらの触媒の調製は、例えば、四塩化チタンを有機アルミニウムで還元し、更に各種電子供与性化合物で処理した三塩化チタン組成物と、有機アルミニウム化合物や電子供与性化合物を組み合わせる方法や、或いはマグネシウム化合物に四塩化チタンと各種電子供与性化合物を接触させた固体触媒成分に有機アルミニウム化合物、シラン化合物等電子供与性化合物を組み合わせる方法等を用いればよい。

なお、重合反応容器２内部における重合の前に、あらかじめ少量のα−オレフィン、例えば、プロピレン、エチレン、１−ブテン、４−メチル−１−ペンテンなどで予備重合したものを用いるようにしてもよく、これにより、重合反応容器２における重合反応の効率化を図ることができる。

図１に示す本実施形態のポリオレフィンの気相重合反応装置１では、予備重合槽５において、例えばチタン触媒成分と有機アルミニウム触媒成分を用いてオレフィン（例えばプロピレン）を予備重合し、この予備重合したオレフィンを、供給管６１を介して連続的に重合反応容器２に供給し、追加の触媒を触媒供給管６２により供給する。
また、原料となる液状のオレフィンも、オレフィン供給管６３を介して重合反応容器２の下部から供給させ、粉体床層２１に導入される。

重合反応容器２の反応床である粉体床層２１では、供給されたオレフィンや触媒を攪拌機４により攪拌し、重合反応を進行させて重合物であるポリマー粉体を生成させる。
なお、分子量調整剤として水素ガス等を使用する場合にあっては、当該分子量調整剤は
調整剤供給管６４を通過させることにより重合反応容器に供給される。
そして、生成されたポリマー粉体（ポリオレフィン：重合物）は、重合反応容器２内部の上方より下方に向かって垂下されて、その先端が粉体床層２１内まで達する粉体抜出管６５により重合反応容器２の外部に抜き出される。

（II）重合反応容器２内部におけるポリマー粉体の高さレベルの測定：
図１に示すように、重合反応容器２内部には、温度検知体３が配設されている。この温度検知体３は、重合反応容器２内部の高さ方向における粉体床層２１及び気相層２２の温度を測定するものであり、本実施形態にあっては、重合反応容器２内部上方より下方に向かって垂下され、また、その先端は、重合反応容器２内部のポリマー粉体の粉体床層２１にまで達している。

温度検知体３には、重合反応容器２内部の高さ方向に温度検知部３１〜３５が連続的に形成されており、重合反応容器２内部の高さ方向における粉体床層２１及び気相層２２の温度を測定する。また、温度検知体３は、演算部７と接続されており、重合反応容器２とあわせて粉体の高さレベル測定装置１０を構成する。
なお、温度検知体３を構成する支持部３６は、攪拌循環しているポリマー粉体の抗力に対して十分な強度を有するような材料により構成されればよい。また、この支持部３６を中空にして、ポリマー粉体の抜き差し部を兼ねるようにしてもよい。

温度検知体３には、本実施形態にあっては、合計５箇所の温度検知部３１〜３５が設けられており、温度検知部３１〜３５は、重合反応容器２の底面を基準位置（図１参照）として所定の高さに設けられている。よって、これら温度検知部３１〜３５は当該容器２内における基準位置からの高さにおける温度を測定することとなる。

図１に示すように、本実施形態にあっては、温度検知部３１〜３５のうち、温度検知部３１〜３３は、重合反応容器２内部の粉体床層２１の温度を測定することとなり、一方、温度検知部３４，３５は、重合反応容器の内部におけるポリマー粉体が存在しない気相層２２の温度を測定することとなる。
ここで、温度検知体３１〜３５のうち、ポリマー粉体に埋没されている部分（粉体床層２１）における温度検知部３１〜３３で測定される温度は、攪拌機４により攪拌循環するポリマー粉体と、温度検知体３を構成する支持部３６との間に発生する摩擦熱と、粉体床層２１における重合反応熱が発生することにより気相層２２より温度が高くなるため、温度の測定値の傾向が異なることとなる。

また、粉体床層２１での温度検知部３１〜３３で測定される温度については、摩擦の影響はポリマー粉体が深い位置に行くほど（基準位置である重合反応容器２の底面に近付くほど）大きくなるため、測定される温度も高くなることになる。すなわち、ポリマー粉体の温度を測定する温度検知部にあっては、温度検知部３１における温度が一番高くなり、以下、温度検知部３２、温度検知部３３の順に温度が低くなっていくような温度分布となる。

一方、気相層２２にあっては、特に熱の発生源もないため、粉体床層２１と比較して温度は低くなり、また、この気相層２２で測定される温度は、どの位置でもほぼ一定な値となり、温度検知部３４と温度検知部３５の温度もあまり差がないような温度分布となる。
なお、仮に、気相層に露出される温度検知体３に対してポリマー粉体が付着しても、付着されたポリマー粉体自体における発熱はないため、気相層２２への測定値には何ら影響は与えることはない。

重合反応容器２内部においては、以上説明したように、温度検知体３が測定する温度は、粉体床層２１のポリマー粉体の界面２１１（気相層２２との界面。以下同）を境に、粉体床層２１における温度分布と、気相層２２にある温度分布において、示す分布が全く異なることになる。
よって、温度検知体３により得られた、重合反応容器２内部の高さ方向における粉体床層２１及び気相層２２の温度を用いて、演算部７により、重合反応容器２内部の高さ方向に対する温度分布を作成し、当該温度分布における温度の変曲点に対応する高さを粉体の高さレベルとすることにより、ポリマー粉体の高さレベルを求めることができる。

ここで、図２は、当該温度分布の一例であり、温度検知体の５つの位置の温度検知部３１〜３５で測定された温度と、当該温度検知部３１〜３５の基準位置からの高さとの関係をプロットした温度分布図である。

図２に示すように、粉体床層２１では、基準位置（重合反応容器２の底面）に近付くほど温度が高くなる温度分布を示し、一方、気相層２２では、前記した粉体床層２１より温度が低くなり、かつ温度がどこも相違ない温度分布となる。従って、これらの２つの温度分布の変曲点であるＡ点に対応する高さレベルＨを、粉体の高さレベルとすればよい。
このようにして、粉体床層２１と気相層２２との界面２１１の基準位置からの高さ（界面高さ）を得ることができる。

なお、変曲点の選定は、例えば、図２に示すように、粉体床層２１で得られた温度データより導かれる接線Ｘ１（図２の一点破線）と、気相層２２で得られた温度データから導かれる接線Ｘ２（図２の二点破線）の交点とすればよい。
そして、演算部７により求められたポリマー粉体の高さレベルのデータは、図１には図示しない制御部に伝達されることとなる。

（III）重合反応容器２内部におけるポリマー粉体の高さレベルの制御：
図３は、本発明のポリオレフィンの製造方法に適用され、重合反応容器２内部のポリマー粉体の高さレベルを制御する制御部８を示したブロック図である。
図３に示した制御部８は、演算部７から伝達されるポリマー粉体の高さレベルのデータを取り込むデータ取込部８１と、取り込まれた高さレベルのデータが規定された高さ（規定高さ）の許容範囲内にあるかを判定する判定部８２と、当該判定部８２における判定結果に基づいて、重合されたポリマー粉体の抜き出し量を調整する抜出調整部８３、及び判定部における判定結果に基づいて、原料及び触媒（以下、原料等とする場合もある）の供給量を調整する供給調整部８４からなる。

制御部８においては、データ取込部８１により取り込まれた、重合反応容器２内部のポリマー粉体の高さレベルのデータが、制御部８内の判定部８２により、あらかじめ決定された規定高さに対して許容範囲にあるかが判定される。
ここで、規定高さに対して許容範囲にある場合には、重合反応がそのまま進められて、ポリマー粉体（ポリオレフィン）の製造が継続される。これに対して、ポリマー粉体の高さレベルが、規定高さに対して許容範囲を外れた場合にあっては、その情報が抜出調整部８３あるいは供給調整部８４に連絡される。

ポリマー粉体の高さレベルが規定高さに対して許容範囲を外れたという情報が抜出調整部８３に連絡された場合にあっては、ポリマー粉体の高さレベルを規定高さの許容範囲内となるように、ポリマー粉体の抜き出し量を調整する。これにより、ポリマー粉体の高さレベルは規定高さの許容範囲内となり、重合反応容器２内部のポリマー粉体の保持量も一定量とされることとなる。

同様に、ポリマー粉体の高さレベルが規定高さに対して許容範囲を外れたという情報が供給調整部８４に連絡された場合にあっては、ポリマー粉体の高さレベルを規定高さの許容範囲内となるように、原料等の供給量を調整する。これにより、ポリマー粉体の高さレベルは規定高さの許容範囲内となり、重合反応容器２内部のポリマー粉体の保持量も一定量とされることとなる。

図４は、本発明のポリオレフィンの製造方法において、重合反応容器２内部のポリマー粉体の高さレベルの制御を、抜出調整部８３でのポリマー粉体の抜き出し量を調整することにより行う際における、操作の一連の流れを示したフローチャートである。
まず、演算部７により算出された、重合反応容器２内部のポリマー粉体の高さレベルのデータが、制御部８のデータ取込部８１により取り込まれ（ステップ１）、このデータは、判定部８２により、あらかじめ決定された規定高さに対して許容範囲にあるかが判定される（ステップ２）。

高さレベルのデータが規定高さに対して許容範囲にある場合には、判定部８２はその結果を特段抜出調整部に連絡することはなく、また、重合反応容器２内部では重合反応がそのまま進められてポリマー粉体の製造が継続される（ステップ３の「Ｎ」）。また、演算部７により算出された、重合反応容器２内部のポリマー粉体の高さレベルのデータのデータ取込部８１による取り込みも同様に継続される。

一方、ポリマー粉体の高さレベルが、規定高さに対して許容範囲を外れた場合（ステップ３の「Ｙ」）にあっては、その情報（許容範囲に対して高いか低いか、また、その程度）が抜出調整部８３に連絡される（ステップ４）。

抜出調整部８３では、判定部８２から連絡される情報に対応して、ポリマー粉体の高さレベルを規定高さの許容範囲内となるように、ポリマー粉体の抜き出し量を調整する。すなわち、高さレベルが規定高さの許容範囲より高い場合にあっては（ステップ５の「Ｙ」、その程度に応じて抜き出し量をそれまでより多くし（ステップ６）、高さレベルが規定高さの許容範囲より低い場合にあっては（ステップ５の「Ｎ」）、その程度に応じて抜き出し量をそれまでより少なくするようにして、ポリマー粉体の高さレベルを調整するようにするのである（ステップ７）。
そして、以降、このような操作が継続して行われ、重合反応容器２内部のポリマー粉体の高さレベルが許容範囲内の状態で維持されることになる。

同様に、図５は、本発明のポリオレフィンの製造方法において、重合反応容器２内部のポリマー粉体の高さレベルの制御を、供給調整部８４での原料の供給量を調整することにより行う際の、操作の一連の流れを示したフローチャートである。
なお、図５における（ステップ１’）及び（ステップ２’）は、前記した図４の（ステップ１）及び（ステップ２）と同内容なので、説明を省略する。

また、高さレベルのデータが規定高さに対して許容範囲にある場合についても、前記した図４と同様に、判定部８２はその結果を特段供給調整部８４に連絡することはなく、重合反応容器２内部では重合反応がそのまま進められてポリマー粉体の製造が継続される（ステップ３’の「Ｎ」）。

一方、ポリマー粉体の高さレベルが、規定高さに対して許容範囲を外れた場合にあっては、その情報（許容範囲に対して高いか低いか、また、その程度）が供給調整部８４に連絡される（ステップ３’の「Ｙ」及びステップ４’）。

供給調整部８４では、判定部から連絡される情報に対応して、ポリマー粉体の高さレベルを規定高さの許容範囲内となるように、原料等の供給量を調整する。すなわち、界面高さが規定高さの許容範囲より高い場合にあっては（ステップ５’の「Ｙ」）、その程度に応じて原料等の供給量をそれまでより少なくし、高さレベルが規定高さの許容範囲より低い場合にあっては（ステップ５’の「Ｎ」）、その程度に応じて原料等の供給量をそれまでより多くするようにして（ステップ７’）、ポリマー粉体の高さレベルを調整する。

なお、ポリマー粉体の高さレベルが規定高さに対して許容範囲を外れたという情報については、このように、制御部８を構成する抜出調整部８３か供給調整部８４のいずれかに連絡され、連絡された抜出調整部８３（あるいは供給調整部８４）において、ポリマー粉体の抜き出し量（あるいは原料等の供給量）を適宜調整すればよいが、これらの調整部８３，８４のうちどちらを選択するかについては、作業者があらかじめ任意に設定しておけばよい事項である。
また、ポリマー粉体の高さレベルが規定高さに対して許容範囲を外れたという情報を、抜出調整部８３と供給調整部８４の両方に連絡するようにして、これらの調整部８３，８４でポリマー粉体の抜き出し量と原料等の供給量を調整するようにしてもよい。

このような本実施形態のポリマー粉体の高さレベル測定装置１０は、ポリオレフィンを重合反応により得る重合反応容器２内部のポリマー粉体の高さレベルを測定するにあたり、重合反応容器２内部における温度分布をもとにして粉体の高さレベルを測定するようにしているので、重合反応容器２の運転環境に左右されず、簡便かつ正確に粉体の高さレベルを測定することができる。また、測定に際しγ線を使用することもないので、安全上も問題のない測定装置を提供する。

また、このポリマー粉体の高さレベル測定装置１０を備えて実施される、本実施形態のポリオレフィンの製造方法は、簡便かつ正確に重合反応容器２内部のポリマー粉体の高さレベルを把握することができるとともに、この高さレベルをもとに、ポリマー粉体の高さレベルが許容範囲から外れる場合には、供給される原料の供給量及び重合されたポリマー粉体の抜き出し量の少なくとも一方を調整して、重合反応容器内部のポリマー粉体の量を調整して、重合反応容器２内部のポリマー粉体の高さレベルを許容範囲に制御するようにしているので、ポリオレフィンを品質が均一にかつ安定して生産することができる。

なお、以上説明した態様は、本発明の一態様を示したものであって、本発明は、前記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の構成を備え、目的及び効果を達成できる範囲内での変形や改良が、本発明の内容に含まれるものであることはいうまでもない。また、本発明を実施する際における具体的な構造及び形状等は、本発明の目的及び効果を達成できる範囲内において、他の構造や形状等としても問題はない。

例えば、前記した態様では、温度検知体３に対して、５つの温度検知部３１〜３５を形成した態様を示したが、温度検知部の数はかかる５つには限定されない。なお、粉体の高さレベルの正確度を向上させるには、温度検知部の数はより多くした方が好ましい。
その他、本発明の実施における具体的な構造及び形状等は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造等としてもよい。

以下、実施例及び参考例を挙げて、本発明をより具体的に説明するが、本発明は実施例等の内容に何ら限定されるものではない。

［実施例１］
図１に示す粉体の高さレベル測定装置１０を備えた気相重合反応装置１を用いて、具体的には下記に示す製造条件により、ポリプロピレンを製造するとともに、重合開始後１６時間経過時点において、重合反応容器２の底面を基準位置として、基準位置からの高さが２．０ｍ（温度検知部３１）、３．０ｍ（温度検知部３２）、３．５ｍ（図１、図２には図示せず）、４．０ｍ（温度検知部３３）、４．５ｍ（図１、図２には図示せず）、５．０ｍ（温度検知部３４）、及び６．０ｍ（温度検知部３５）における温度を測定した。温度の測定結果を表１に、また、基準位置からの高さと温度との関係をプロットしたグラフ（温度分布図）を図６に示す。

（製造条件）
図１に示した重合反応容器２（直径 ３．６ｍ、容積 ５０ｍ^３）を用いて、これに原料モノマーのプロピレンを、供給量を１５ｔ／時間として、触媒としてのチーグラー系触媒の予備重合品（Ｔｉ原子換算で０．４４ｍｍｏｌ／ｇ−ｃａｔ、予備重合量 ０．４１ｇ−ｐｐ／ｇ−ｃａｔ）を１．６ｋｇ／時間（原料プロピレン対比０．０１１質量％）で予備重合槽５から供給した。制御目標温度の代表温度として、温度検知部３２を８５℃、制御目標圧力を３．０ＭＰａ（ゲージ圧）、攪拌機の運転条件を３０ｒｐｍとした連続運転を実施して、ポリプロピレンの粉体（粉体ポリマー）を生成した。

生成したポリプロピレンは、粉体抜き出し管６５を介して適宜抜き出すが、当該抜き出し管６５に設置された図示しない抜き出し弁を間欠的に開閉することで下流機器（予備重合槽５等）と重合反応容器２との圧力差による圧送で容器外に排出される。また、抜き出し量はこの抜き出し弁の開閉頻度を調整することにより調整するようにした。図示しない抜き出し弁の運転は、運転圧力を０．０５ＭＰａ程度として実施した。
なお、分子量調節剤として水素ガスを調整剤供給管６４を介して適宜供給した。

なお、系内の温度は、オレフィンの蒸気を重合反応容器の上層部（気相層）から容器外に排気し、冷却凝縮し、これを液体状態で再び重合反応容器に循環する流量制御を基調としてカスケード制御して、前記の温度（８５℃）を保つようにした。また、圧力は、容器内の圧力が３．０ＭＰａと一定になるように、原料モノマーの供給量を調整した。

（測定結果）

図６に示された温度分布より、変曲点は、ポリマー粉体の高さレベルが約４．６ｍの位置に表れ、これを重合開始後１６時間経過時点における粉体の高さレベルと推定することができる。この結果は、後記する市販品による測定値である［参考例１］における評価結果とほぼ一致していた。
なお、図６に示すように、実施例１の結果からも、粉体床層２１にあっては、基準位置に近付くほど温度が高くなる温度分布を示し、一方、気相層２２では、前記した粉体層より温度が低くなり、かつ温度がどこも相違ない温度分布となることがわかる。

［参考例１］
図７に示した構成の、下記の仕様の、γ線を用いた高さレベル測定装置１００（γ線式レベル計）を用いてポリマー粉体の高さレベルを測定するようにした以外は、実施例１の方法を用いてポリプロピレンを製造した。本装置における重合開始後１６時間経過時点における粉体の高さレベルは、４．５ｍと測定された。

（γ線式レベル計の仕様）
γ線の線源１５０： Ｃｓ１３７ １２９５０ＭＢｑ（点線源）
検出器１６０の型式： ＳＺ５−Ｄ４ ５０／５０
受信機１７０の形式： ＬＢ３８６
製造社名： ベルトホールド社（独）

なお、図７に示すように、このγ線を用いた高さレベル測定装置１００は、γ線の線源１５０を、あらかじめ設定した容器１４０内の基準位置（基準高さ）から所定の高さ（Ａ１）に設置し、検出器１６０と受信機１７０で透過線の強度を測定する。これにより、線源１５０の設置位置より上を覆っている粉体床部分の高さＡ２が測定される。
そして、この高さＡ２と、線源１５０を設定した高さＡ１を加えたＡ１＋Ａ２が、基準高さからの粉体の高さレベルとなる。

［実施例２］
実施例１と同様な方法を用いて、ポリマー粉体の高さレベルの既定値を４．５ｍと設定してポリプロピレンを製造するようにした。なお、測定装置により求められる高さレベルの実測値が前記した既定値より４．６ｍ（許容範囲の上限）を超えた場合は、前記のポリマー粉体の抜き出し量について、図示しない抜き出し弁の開閉頻度を高くするようにして抜き出し量を多くするようにし、一方、当該既定値より４．４ｍ（許容範囲の下限）低い場合には、ポリマー粉体の抜き出し量について図示しない抜き出し弁の開閉頻度を低くするようにして抜き出し量を少なくするように調整して、重合反応容器の高さレベルが既定値を維持するように制御した。その結果、ポリプロピレンを安定して製造することができた。

本発明は、ポリプロピレン等のポリオレフィンを重合する場合に使用される重合反応容器内部の粉体の高さレベルを測定する測定手段、及び当該測定手段を使用するポリオレフィンの製造手段として適用することができる。

本発明のポリオレフィンの製造方法を実施する気相重合反応装置を示した概略図である。 温度検知体の５つの位置の温度検知部で測定された温度と、当該温度検知部の基準位置からの高さとの関係をプロットした温度分布図である。 重合反応容器内部のポリマー粉体の界面高さを制御する制御部を示したブロック図である。 重合反応容器内部のポリマー粉体の高さレベルの制御における操作の一連の流れを示したフローチャートである。 図４の他の態様を示したフローチャートである。 基準位置からの高さと温度との関係をプロットした温度分布図である。 参考例１で使用したポリマー粉体の測定装置の構成を示した模式図である、

符号の説明

１…… 重合反応装置（気相重合反応装置）
１０…… 粉体の高さレベル測定装置
２…… 重合反応容器
２１…… 粉体床層
２１１… 界面
２２ … 気相層
３…… 温度検知体
３１〜３５…… 温度検知部
３６…… 支持部
４…… 攪拌機
５…… 予備重合槽
６１…… 供給管
６２…… 触媒供給管
６３…… オレフィン供給管
６４…… 調整剤供給管
６５…… 粉体抜出管
７…… 演算部
８…… 制御部
８１…… データ取込部
８２…… 判定部
８３…… 抜出調整部
８４…… 供給調整部

Claims (4)

1. 重合反応容器内部の粉体の高さレベルを測定する粉体の高さレベル測定方法であって、
   前記重合反応容器内部の高さ方向における粉体床層及び気相層の温度を測定して、当該重合反応容器内部の高さ方向に対する温度分布を求め、
   当該温度分布における温度の変曲点に対応する高さを粉体の高さレベルとすることを特徴とする粉体の高さレベル測定方法。
2. 気相重合反応における重合反応容器を備え、当該重合反応容器内部の粉体の高さレベルを測定する粉体の高さレベル測定装置であって、
   前記重合反応容器内部の高さ方向に温度検知部が連続的に形成され、当該高さ方向における粉体床層及び気相層の温度を測定する温度検知体と、
   当該重合反応容器内部の高さ方向に対する温度分布を作成し、当該温度分布における温度の変曲点に対応する高さを粉体の高さレベルを演算する演算部を備えることを特徴とする粉体の高さレベル測定装置。
3. 供給される原料モノマー及び触媒を重合反応容器内部で重合させ、生成されたポリマー粉体をポリオレフィンとして重合反応容器外部に抜き出すポリオレフィンの製造方法において、
   請求項２に記載の粉体の高さレベル測定装置を用いて求められた、前記重合反応容器内部のポリマー粉体の高さレベルが基準高さの許容範囲にあるかを判定し、
   当該ポリマー粉体の高さレベルが前記許容範囲から外れる場合には、供給される原料の供給量及び重合されたポリマー粉体の抜き出し量の少なくとも一方を調整して、重合反応容器内部のポリマー粉体の量を調整することにより前記重合反応容器内部のポリマー粉体の高さレベルを前記許容範囲に制御することを特徴とするポリオレフィンの製造方法。
4. 請求項３に記載のポリオレフィンの製造方法において、
   前記ポリオレフィンがポリプロピレンであることを特徴とするポリオレフィンの製造方法。

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