JP2006526696A - 機械的に操作される停止剤注入型安全システムおよび暴走した化学反応を停止させる方法 - Google Patents

Abstract

反応容器の内部における暴走反応を安全に終結させる方法において、該方法は反応容器の中の圧力上昇を感知し；反応器の中への流路を塞いでいる障壁を開口し、ここで該開口は感知された圧力上昇に対する機械的な応答により達成され、開口した流路を介して停止剤を反応容器の中に注入し、これによって反応を終結させる段階を含んで成ることを特徴とする方法が記載されている。また、上記方法を実施するシステムが記載されている。このシステムは外部電源なしで機能し、従ってＡＳＭＥの基準に準じている。

Description

本発明は一般に停止剤注入システムおよび／または大気圧に対して正の圧力下にあるタンクを保護するための安全放圧（ｓａｆｅｔｙ ｒｅｌｉｅｆ）システムに関する。さらに特定的には本発明は、暴走した化学反応により反応容器に極端な過剰圧力がかかることを防止するための機械的に操作される停止剤注入型安全システムに関する。

大気圧に対して正の圧力下にある容器に対する安全システムを設計する分野において、安全の目的で過剰の圧力を低下させる装置が望まれている。過剰な加圧は、動力の損失（ｌｏｓｓ ｏｆ ｐｏｗｅｒ）、反応器の冷却水の損失、および／または反応容器を取り囲む火災、並びにその中に含まれる流体の加熱のような緊急時態によって生じることができる。同様に、例えば暴走した化学反応によって容器の内部に熱が発生する可能性がある。触媒を用いる化学反応の場合、ここ数年間に亙り研究開発により触媒の活性レベルが増加し、このような暴走反応の危険およびそれに関する安全性についての関心が増加してきた。

安全放圧システムは典型的には加圧容器の中における緊急時における排気を行い、加圧された容器を破壊させることなく迅速且つ安全に過剰なシステム圧力を低下させる（放圧する）ために、緊急時態によって起こることが予期される過剰な圧力増加に従ってその大きさが決められている。Ｔｈｅ Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ（ＡＳＭＥ）は、安全性および保護のための放圧システムは電気的に駆動するものであってはならず、その結果、停電の場合でも作動するであろうと述べている。このようなＡＳＭＥの安全放圧システムの例には、機械的なリリーフバルブ、破裂板等が含まれる。しかし、伝統的な放圧システムが作動すると、環境に対する悪影響が起こるか、および／または該容器を使用できる状態に戻すためには著しい保守作業が必要であり、また製造時間の損失が起こる可能性がある。従って、産業界において通常実施されている方法では、圧力が放圧設定点に達するのを防ぐために、工学的調節システム（Ｅｎｇｉｎｅｅｒｅｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍ （ＥＣＳ））が装着される。典型的には早期放圧、減圧化、ダンピング等のような方法が使用されている。

反応容器に対しては、暴走が始まった時点で反応を停止させるために通常は停止剤（ｋｉｌｌ ａｇｅｎｔ）を注入する方法が使用される。しかし反応の「停止（ｋｉｌｌ）」を行うシステムの信頼性は外部のエネルギー源が得られることに依存している。典型的な反応停止システムは、装置に対する信号、プログラムされたロジックの連動、電気的なソレノイド等を含む制御システムに動力を供給するために電気が必要である。また弁の作動器を駆動するためには空気圧の動力（即ち計装用空気（ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ ａｉｒ））が必要である。緊急時態の或るシナリオでは、即ち停電の場合、外部のエネルギー源が得られない可能性があり、反応停止システムは使用できなくなる。従って、過剰な圧力増加から容器を保護するために、現存の伝統的なシステムに代わるか或いはこれを補うために機械的に駆動される停止剤注入型の安全システムが必要とされている。

本発明は、添付図面を参照して行われる下記の説明により、そのさらに他の利点と共に最も良く理解されるであろう。下記の説明を通じて図３ａおよび３ｂは直接参照されては
いないが、図１に対する任意の参照を例示するために随時使用できることに注目されたい。

好適具体化例の詳細な説明
下記の説明においては、本明細書および添付図面を通じ同様な部材はそれぞれ同じ参照番号で示す。添付図面の図は必ずしも正しい縮尺で描かれてはいない。本発明のある種の特徴は縮尺の程度を誇張するかまたは幾分模式的な形で示すことができ、明瞭且つ簡潔に示すため通常の要素のいくつかの詳細点は描かれていない。本発明においては種々の異なる形の具体化例を行うことができる。本明細書の説明は本発明の原理を例示することを考慮したものであり、これらの例示および説明により本発明を限定する意図はないという了解の下で、添付図面には本発明の特定の具体化例が示され詳細に説明されている。下記に記載されているこれらの具体化例の種々の説明は、所望の結果を得るために別々に或いは適当に組み合わせて使用できることを十分に認識されたい。特定的に述べれば、本発明の緊急時に安全のために注入を行う停止システムは、例えば暴走反応のような緊急時態において反応容器に過剰の圧力がかかる潜在的な可能性をもった化学反応が起こる任意の加圧容器または反応器に対して使用できる。本発明の一具体化例においては、本発明の緊急時に安全のために注入を行う停止方法およびシステムは大容積ループ型ポリプロピレン反応器と一体となっており、本発明は例えばスラリ反応器、スラリ・ループ反応器、撹拌槽反応器、気相反応器、液相反応器、および大容積ループ反応器を有しまたは有しないものを含むそれらの組み合わせのような広い用途をもっているという了解の下で、詳細な説明の残りの部分ではこの具体化例に焦点を合わせて説明を行なう。さらに詳細な説明の残りの部分では、本発明の方法およびシステムは適切な停止剤を選べば触媒を用いない反応にも使用できるという了解の下で、触媒を用いる反応およびそれに適した停止剤に焦点を合わせて説明を行う。

本明細書においては緊急時の安全のために停止剤注入システムおよびその使用方法が記載されている。このシステムはノンリクロージング（ｎｏｎｒｅｃｌｏｓｉｎｇ）の放圧装置、および化学反応が暴走した際に反応容器の中に停止剤を選択的に注入する弁構造物を含む圧力で作動する機械的障壁を有している。本発明の緊急時に安全のための停止剤注入システムはＡＳＭＥで認可された装置、例えば反応の停止を開始するために電気的な装置または自動制御装置を必要としないパイロット操作型（ｐｉｌｏｔ ｏｐｅｒａｔｅｄ）安全リリーフバルブおよび破裂板を使用することができる。このようなシステムは、暴走した反応の間動力が全く失われるような事態における放圧機能に対する信頼性が改善されている。緊急時に安全のための停止剤注入システムが緊急時でない状況で反応を停止する望ましくない状態が生じないようにするために、この圧力で作動する機械的な障壁は停止剤から反応器を隔離している。この機械的な障壁は、それに使用されている装置の設定圧力より反応器の圧力が低い値に留まっている限り、停止剤が反応器に注入されるのを防いでいる。反応器の圧力が機械的障壁の設定圧力を越えた場合、機械的障壁が開き、停止剤が反応器の中に注入されるであろう。この緊急時に安全のための停止剤注入システムは独立型のシステムとして使用することができ、或いは一つまたはそれ以上の上記の他の安全システムと組み合わせて使用することができる。他の安全リリーフバルブは、通常容器が火災に遭った事態において容器の放圧を行うために使用され、通常は遥かに小さいリリーフバルブが必要であろう。図１を参照すれば、反応容器２は、反応が暴走したことにより過剰な圧力がかかった事態において反応容器の内部の化学反応を安全に停止するために緊急時に安全のための停止剤システム１２５と結合されている。緊急時に安全のための停止剤注入システム１２５はさらに停止剤の加圧された供給源、例えば容器２５；停止剤を反応容器２の中の化学反応に供給する装置、例えばライン１５、２２および２６；反応容器を停止剤から機械的に隔離する装置、例えば破裂板１０および変形パイロット操作型リリーフバルブ２０；および反応容器を停止剤から機械的に隔離している装置を開く装置、例えば感圧性のライン２７および主要リリーフバルブ２３を機械的に操作するためのパイロット弁２９を具備している。緊急時に安全のための停止剤注入システムのすべてのラインおよび装置はシステムの最大圧力、例えば停止剤の加圧容器２５によってかけられる圧力に適合した大きさをもっていることが望ましい。

反応容器２はライン１５によって緊急時に安全のための停止剤注入システム１２５に結合されている。このラインは最終的には反応容器２に存在する注入ポートに至っている。本明細書に使用される場合、ラインおよび流れという言葉は流体を運ぶ通常の物理的な手段、例えば配管、管、導管等を含むものとする。以前から存在しているか或いは新しく追加されたいずれかの任意の適当なタイプの注入ポートを用い、緊急時に安全のための停止剤システムから反応停止剤を反応器の中に送り込むことができるように本発明の緊急時に安全のための停止剤注入システム１２５と結合することができる。多数の注入ポートを使用することができ、例えば反応器の下方の部分の周りに等間隔に配列して停止剤を迅速且つ均一に反応容器２の中に分散させて注入し得るようにすることができる。

また本発明の一具体化例においては、反応容器２は、反応器の各脚部の下方の部分にある一つまたはそれ以上の注入ポート７がライン４を介して第２の停止システム４７に連結しているような形をしていることができる。この第２の停止システムは緊急時態ではない場合における反応容器の操作、例えば所望の重合度に到達した場合に重合運転を中止させるか、或いは容器の洗浄または保守のために運転を中止させる際に使用されるシステムである（或る場合には工学的調節システムと呼ばれる）ことができる。第２の停止システムは典型的には電気部品、例えばコントローラ、ソレノイド、およびポンプを使用するが、これらは万一停電した場合には操作不能になる可能性がある。ポリプロピレンの大容積ループ反応器に対する第２の停止システムの一例は、アルコール、例えばメタノール、イソプロパノール；水；水およびアルコール；純粋な一酸化炭素または希釈用ガス、例えば窒素と混合した一酸化炭素；Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）アルキルアミン、例えばＩＣＩ Ａｍｅｒｉｃａ社製のＡＴＭＥＲ １６３；ＤｕＰｏｎｔ社製のＳＴＡＤＩＳ ４２５として知られている重合した窒素および硫黄の化合物等を供給し注入する装置である。これらの材料の混合物も使用できる。反応を停止するのに役立つとして当業界の通常の専門家に知られている任意の化合物または材料を本発明に使用することができる。

図１の具体化例においては、緊急時に安全のために注入を行う停止システム１２５は注入ポート７を介して反応容器２に結合されているが、このポート７は既存の第２の停止システム４７の一部であるか、或いは別の専用の注入ポートであることができる。注入ポート７は、それが固体材料で詰まるのを防ぐために任意の固体材料を注入部分から追い出し流し出す噴出ライン５からきれいな流体、例えばプロピレンを受け取るような形をしていることができる。噴出ライン５はＴ字管８を含み、この緊急時に安全のために注入を行う停止システム１２５はライン１５を介してＴ字管８に連結されている。これに加えて、噴出ライン５の中に逆止弁（ｃｈｅｃｋ ｖａｌｖｅ）１２が挿入されて逆流を防いでいる。上記のシステム全体を通じて種々の場所に図１、２、３ａおよび３ｂに示した他の開閉弁９７を配置し、システムの保守のために必要な際に流れを隔離するのに使用することができる。

反応容器２は、反応が暴走した際過剰な圧力がかかる可能性がある反応が内部で起こるような任意の加圧容器または反応器であることができる。本発明の一具体化例においては、反応容器２は重合反応器、さらに特定的にはポリ−α−オレフィン反応器、さらに特定的にはポリプロピレン反応器、もっと特定的には大容量ループ型ポリプロピレン反応器、例えば多数のループを有し、各ループが直列に連結された多数の区画、即ち「脚部」（ｌｅｇｓ）をもっている大容量ループ型反応器である。ポリプロピレン反応器システムは典型的にはＺｉｅｇｌｅｒ−Ｎａｔｔａおよび／またはメタロセン触媒のような触媒を含ん
で成っているが、この反応器はまたラジカル重合にも使用することができる。反応容器２は例えば入口供給流６を介して反応物を受け取るような形をしている。反応容器２には、反応容器の中の圧力が典型的には火災に遭遇することによって生じる所望の操作圧力を越えた場合、ライン３８を介して燃え上がった焔に対して排出するために、一つまたはそれ以上の安全リリーフバルブ３７のような伝統的な安全システム、例えばＦａｒｒｉｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎ Ａｌｌｅｇｈｅｎｙ Ｔｅｌｅｄｙｎｅ ＣｏｍｐａｎｙのＴｅｌｅｄｙｎｅ Ｆｌｕｉｄ Ｓｙｓｔｅｍ製の＃２６ＸＡ２３型の安全リリーフバルブを備えていることができる。本発明の一具体化例においては、この圧力は緊急時に安全のために注入を行う抑圧システム１２５が作動する圧力よりも高い圧力、例えば下記に説明する破裂板１０が破れるのに必要な圧力よりも高い圧力に設定することができよう。本発明の他の具体化例においては、この圧力は緊急時に安全のために注入を行う停止システム１２５が作動する圧力よりも低い圧力に設定することができる。安全リリーフバルブ３７は当業界の専門家に公知のように例えばライン９を介して反応容器２に連結することができる。

本発明の一具体化例においては、大容量ループ反応器の各脚部は図１に示した注入ポート７と同様な注入ポートを含んでおり、これはライン１５および注入ポートへの連結材（ライン１５を参照して詳細に説明するように）から延び出したジャンパー・ライン１３および１４を介して緊急時に安全のために注入を行う停止システム１２５に連結されている。ジャンパー・ライン１３および１４に対する注入ポートは図１には示されていない。化学反応の暴走のような緊急時の間、停止剤が反応物と容易に混合して反応を停止させるように、緊急時に安全のために注入を行う停止システムは反応停止剤を底部または他の低い高さの部分の周りにある多数のポイントに注入する。例えばガス状の停止剤は反応容器２の中を通って泡立ち、混合を行い反応が停止するのを助ける。また反応容器２の各脚部の中のポンプ（図示せず）は停止作用の速度を上げる助けをする。例えば、動力が失われても、ポンプが空転を維持することによって停止剤を分散させ停止作用の速度を上げる助けをすることができる。

機械的障壁は反応容器２を緊急時に安全のために注入を行う停止システム１２５から隔離しており、これは反応器が正常に作動している際に流れが反応容器２からライン１５に入ってくるのを防いでいる。適切な機械的障壁の一例は破壊板または破裂板のような圧力を再び保持することが不可能な圧力を逃がす安全装置である。図１を参照すれば、破裂板１０はライン１５の内部、例えばＴ字管８の直ぐ近く、或いはＴ字管８および変形パイロット操作型リリーフバルブ２０の間の適当な位置に配置されている。本発明の一具体化例においては、破裂板を横切って圧力が漏れることによって偶発的に作動しないようにするために、緊急時に安全のために注入を行う停止システムは二重破裂板を使用し、二つの円板の間の圧力を監視してこのような漏れをチェックすることができる。適切な破裂板はＡＳＭＥの安全要求基準ＶＩＩＩおよびＩＩＩに合致しており、米国オクラホマ州、ＴｕｌｓａのＢＳ＆Ｂ Ｓａｆｅｔｙ Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃ．から入手できる。本発明の一具体化例においては、破裂板は約７５０ｐｓｉｇの圧力で破裂するように設計されている。従って反応が暴走した場合、反応容器２の内部圧力が７５０ｐｓｉｇに等しいかまたはそれ以上になったら、破裂板１０はライン１５からの圧力をかからせなくするであろう。反応容器２が正常に作動し破裂板１０が適切に閉じている間はライン１５は両端が遮断されており（即ち閉じた破裂板１０および閉じた変形パイロット操作型リリーフバルブ２０により）、その圧力は約０ｐｓｉｇの極めて低い圧力に留まっている。ライン１５の圧力は圧力指示機およびトランスミッター３０を用いて監視し、変形パイロット操作型リリーフバルブ２０または閉じた破裂板１０を横切る漏れをチェックすることができる。

ライン１５はパイロット弁２９によってコントロールされる主要弁の躯体２３を有する変形パイロット操作型リリーフバルブ２０に連結されている。図２は変形パイロット操作
型リリーフバルブ２０のもっと詳細な図である。ここでＡＳＭＥに認可されたパイロット操作型安全リリーフバルブは変形され、反応容器から流体流を放出するのではなく、流体、例えば触媒に対する停止剤を反応容器２の中に注入するように装着されている。典型的には通常のパイロット操作型リリーフバルブの装着では、加圧容器からの出力ライン、例えばライン１５はパイロット操作型リリーフバルブの内側（ｃｏｎｔａｉｎｅｄ ｓｉｄｅ）５５（通常の入口側）に連結され、感圧性のライン２７の通常の位置もパイロット操作型リリーフバルブの上記内側（通常の入口側）にある。しかし本発明に使用するために変形された場合、ライン１５および感圧性のライン２７はパイロット操作型リリーフバルブ２０の放出側（ｒｅｌｉｅｆ ｓｉｄｅ）６０（通常の出口側）に連結されている。感圧性のライン２７はライン１５に直接連結されるか、或いは図２に示されているように例えばネジ、ドリルとタップ、熔接等のような公知の手段によって主要弁の躯体２３の放出側６０に連結されていることができる。パイロット弁２９は図１に示されているように感圧性のライン２７によりライン１５の中の圧力を連続的に感知する。

パイロット弁２９は主要弁の躯体２３の、例えば開閉等の動きのためのコントロールライン３１を介して主要弁の躯体２３に連結されている。主要弁の躯体２３はピストン７２を有し、弁部材７２の上方には室７４が配置されている。ライン１５の中の圧力が設定圧力まで増加して感圧性のライン２７によって感知されると、パイロット弁２９が開き、ライン３１を通って逆方向に室７４を排気し、パイロット弁２９の出口３３を通って外へ出し、該室の圧力を減少させその結果ピストン７２を開放させる。パイロット弁２９の設定圧力は約０ｐｓｉｇと破裂板の設定圧力との間で感知される任意所望の圧力で作動するように設定することができる。この設定圧力は、好ましくは例えばライン１５の中への僅かな漏れ、または緊急時態ではない他の事象によって不必要にシステムを作動させないほど十分高い値に設定しなければならない。パイロット弁２９に対する所望の設定圧力は約１００〜２５０ｐｓｉｇ（０．７９１〜１．８３ＭＰａ）であり、パイロット弁２９に対する最も望ましい設定圧力は約２００ｐｓｉｇ（１．４８ＭＰａ）である。これに加えて、変形パイロット操作型リリーフバルブ２０の装着は望ましくは逆流防止装置を含み、反応圧力が注入源の圧力よりも高くなった場合弁に逆流が起こらないようにしなければならない。図２に示した具体化例においては、パイロット弁２９はライン９６を介して連結された窒素または空気のような加圧ガス源によって通常は閉じた位置の方に片寄らされている。本発明の他の具体化例においては、ライン９６は図１に示されているようにパイロット弁２９をライン２２に連結し、容器２５からのガスを使用してパイロット弁２９を片寄らせるようになっている。放出側６０の内壁７７および７８はピストン７２に近づくにつれてくびれているように示されているが、壁７７および７８は実質的に平行な、広がった等の他の配列をしていることができる。同様に、内側５５の内壁８１および８２はピストン７２に近づくにつれて内側に広がっているように示されているが、壁８１および８２は実質的に平行な、外側に広がった、くびれた等の他の配列をしていることができる。

本明細書に記載されたように変形し装着するのに適したパイロット操作型の弁の例は、１９８４年５月１日付けの「安全弁に対するパイロット」と題する米国特許第４，４４５，５３１号に記載されている。この特許は引用により本明細書に包含される。変形するのに適したパイロット操作型の弁の他の例は米国テキサス州、ＳｔａｆｆｏｒｄのＡｎｄｅｒｓｏｎ，Ｇｒｅｅｎｗｏｏｄ ＆ Ｃｏ．製のＩｓｏ−Ｄｏｍｅシリーズ４００である。変形されたパイロット操作型安全リリーフバルブの大きさは、反応容器２の中の反応を停止するのに必要な量の停止剤を移送および注入するようにつくられていなければならない。停止剤の必要量は典型的な反応器に対しては比較的少ないと期待されるから、この用途に対しては市販されている最小の弁で十分であろう。

変形パイロット操作型リリーフバルブ２０は反応停止剤の加圧された供給源に連結されている。図１を参照すれば、容積瓶１００が出口およびライン２２を介して変形パイロット操作型リリーフバルブ２０の内側５５（通常は入口側）に連結されている。容積瓶１００の入口はライン２６を介して停止剤の加圧された供給源２５に連結されている。容積瓶１００およびパイロット操作型リリーフバルブ２０を反応容器２の直ぐ近くに配置し、圧力低下を最低限度に抑制し、それによって反応器へ注入される停止剤の速度および量を最大にすること（停止剤の瞬間的な「注入」）が望ましい。容積瓶１００の大きさはすべての注入口を通して注入を行うことができ、且つその中に含まれた反応物の量に基づいて迅速に反応を停止するのに十分な量を保持するような大きさであることが望ましい。またさらに停止剤は、暴走条件下にある反応器の圧力よりも十分に高い圧力下にあることが望ましい。

所望の迅速な停止作用をもつ適当な任意の反応停止剤を使用することができ、これは液体またはガスのような流体であることが望ましい。本発明の一具体化例においては、反応はフリーラジカル重合であり、停止剤は当業界の通常の専門家に有用なことが知られているもの、例えば水またはエチルベンゼンである。他の具体化例においては、反応停止剤は必要とされる触媒を迅速に失活させ、それによって反応を停止させる触媒の停止剤であることができる。本発明に用いられる停止剤の例には、アルコール、例えばメタノール、イソプロパノール；水；水およびアルコール；純粋な一酸化炭素または希釈用ガス、例えば窒素と混合した一酸化炭素；Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）アルキルアミン、例えばＩＣＩ Ａｍｅｒｉｃａ社製のＡＴＭＥＲ １６３；ＤｕＰｏｎｔ社製のＳＴＡＤＩＳ ４２５として知られている重合した窒素および硫黄の化合物等である。これらの材料の混合物も使用できる。反応を停止するのに有用なものとして当業界の通常の専門家に知られている任意の化合物または材料を本発明に使用することができる。一具体化例においては、反応はポリ−α−オレフィン重合、特定的にはプロピレン重合であり、停止剤は一酸化炭素、例えば窒素で希釈した一酸化炭素、さらに特定的には窒素中に約３重量％含まれる一酸化炭素である。一酸化炭素は例えば加圧された瓶２５によって供給することができ、望ましくは破裂板の破裂圧力、例えば約７５０ｐｓｉｇ（５．２７ＭＰａ）よりも実質的に高い圧力、例えば約１５００〜２０００ｐｓｉｇ（１０．４〜１３．９ＭＰａ）で供給される。一酸化炭素は停止剤の加圧容器２５から直接供給するか、或はもっと望ましくは図１に示されているように容積瓶１００のような中間的な供給源から供給することができる。

圧力は例えば圧力指示器／トランスミッター２４および／または局所的なゲージ２８を用いライン２２および２６の種々の点で監視することができる。例えば容積瓶１００と安全弁２３とを連結するライン２２によって圧力の変化を監視し、暴走した反応のために反応器に過剰な圧力がかかった場合、触媒を用いた反応を停止するのに十分な量の一酸化炭素ガスが確実に供給されるようにすることができる。圧力が所望の最低値、例えば約１５００ｐｓｉｇ（１０．４ＭＰａ）よりも低下したことをライン２２の中の圧力トランスミッター２４が示した場合、一酸化炭素の瓶２５を取り替えることが望ましい。

反応が暴走したような緊急時においては、破裂板１０がライン１５を加圧されなくするまで反応器２の中の圧力は増加する。変形パイロット操作型リリーフバルブ２０はライン１５の中の増加した圧力を感知し、それが設定圧力よりも高い場合、前述のように主要弁の躯体２３を開く。これが開くと、加圧された停止剤が容積瓶１００からライン２２を介して変形パイロット操作型リリーフバルブ２０を通り、ライン１５（反応容器２を変形パイロット操作型リリーフバルブ２０に連結しているライン）の中で方向を逆転し、破壊された破裂板１０を通り、噴出ライン５を通り、注入ノズル７を通過し、反応容器２の中に停止剤を注入し、その中の反応を停止する。

本発明の一具体化例においては、緊急時に安全のために注入を行う機械的に作動する停止システム１２５は独立型の安全システムである。他の具体化例においては、緊急時に安
全のために注入を行う機械的に作動する停止システム１２５は、伝統的な安全システムおよび／または他の停止システムと組み合わせて作動する重複したシステムおよび／またはバックアップシステムとして使用することができる。伝統的な安全システムにはリリーフバルブ、例えば図１の弁３７、および／または破裂板が含まれる。他の停止システムには工学的調節型停止システム、例えば電子的に制御されエネルギー源が入手できることに基づいた図１の第２の停止システムが含まれる。種々の具体化例は、順次圧力が増加した場合、二つまたはそれ以上の安全システムを段階的に作動させる工程を含んでいることができる。本発明の一具体化例においては、ポリプロピレンの大容積ループ反応器は順次段階的に作動する三つのシステムを具備している。即ち第１のシステムは他のシステムに比べて比較的低い圧力で作動するように設計された工学的調節システムを具備し；第２のシステムは他のシステムに比べて相対的に中程度の圧力で作動するように設計された上述の緊急時に安全のために注入を行う停止システムを具備し；第３のシステムは他のシステムに比べて比較的高い圧力で作動するように設計され、典型的には外部の火災に遭遇している容器の放圧を行うのに使用される伝統的な安全システム、例えばリリーフバルブおよび／または破裂板を具備している。他の具体化例においては、ポリプロピレンの大容積ループ反応器には第１および第２のシステム（ほとんど同時にまたは段階的に作動するように設定され、段階的に作動する場合には第１のシステムの次に第２のシステムが、或は別法として第２のシステムの次に第１のシステムが作動するように設定されている）が備えられているか、或はまた第２および第３のシステム（ほとんど同時にまたは段階的に作動するように設定され、段階的に作動する場合には第２のシステムの次に第３のシステムが、或は別法として第３のシステムの次に第２のシステムが作動するように設定されている）が備えられていることができる。

以上本発明の具体化例を示し説明したが、当業界の専門家は本発明の上記説明を逸脱することなくその変形をつくることができる。本発明を或る与えられた方法で実現するための安全弁の設計の基準、付属した反応停止システムを処理する装置は、当業界の専門家にとって上記の説明に基づいて容易に確かめることができるであろう。本明細書に記載された具体化例は単に例示のための具体化例であり、本発明を限定するつもりはない。本明細書に記載された本発明の多くの変形および修正は可能であり、それらは本発明の範囲内に入るものとする。特許請求の範囲における任意の機素に関する「随時」と言う言葉は、該機素が必要とされるか、或は必要とされないことを意味することを意図した言葉である。両方が意味する事項は本発明の範囲内に入るものとする。

従って、本発明の範囲は上記に記載された説明によって限定されるものではなく、添付特許請求の範囲によってだけ限定を受けるものである。この範囲は特許請求の範囲のすべての主要事項の均等物を含んでいる。特許請求の範囲の各項およびいずれの項も本発明の具体化例として本明細書の中に含まれている。従って、これらの特許請求の範囲は本発明の更なる説明であり、本発明の好適具体化例に対する追加事項でもある。関連技術の中の文献、特に本明細書の優先日の後に刊行された参照文献に関連した議論は、それらが本発明に対する従来技術であることを認めるものではない。本明細書に挙げられたすべての特許、特許出願、および刊行物は、それらが本明細書に記載されたものに対する例示的、方法論的、または他の詳細点に対する補足事項を与える範囲内において、引用により本明細書に包含される。

パイロット操作型リリーフバルブが開いて一酸化炭素を大容積ループ型ポリプロピレン反応器の中に注入し反応を抑圧する本発明の一具体化例の工程の流れ図。 本発明の緊急時に安全のために注入を行う抑圧システムに使用するための変形されたパイロット操作型リリーフバルブの工程の流れ図。 図１に示した工程の流れ図の一部の拡大図。

Claims (25)

1. 反応容器の内部における暴走反応を安全に終結させる方法において、該方法は
   反応容器の中の圧力上昇を感知し、
   反応器の中への流路を塞いでいる障壁を開口し、ここで該開口は感知された圧力上昇に対する機械的な応答により達成され、
   開口した流路を介して停止剤を反応容器の中に注入し、これによって反応を終結させる段階を含んで成ることを特徴とする方法。
2. 該反応容器はポリオレフィン反応器であることを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 該反応容器はポリプロピレン反応器であることを特徴とする請求項１記載の方法。
4. 該反応容器は大容積ループ型ポリプロピレン反応器であることを特徴とする請求項１記載の方法。
5. 反応器中の反応は重合反応であることを特徴とする請求項１記載の方法。
6. 該重合はフリーラジカル重合であることを特徴とする請求項５記載の方法。
7. 反応器中の反応は触媒を用いる重合反応であることを特徴とする請求項１記載の方法。
8. 反応器中の反応はＺｉｅｇｌｅｒ−Ｎａｔｔａ触媒を用いる重合反応であることを特徴とする請求項７記載の方法。
9. 反応器中の反応はメタロセン触媒を用いる重合反応であることを特徴とする請求項７記載の方法。
10. 停止剤は触媒の停止剤であることを特徴とする請求項１記載の方法。
11. 該触媒の停止剤は一酸化炭素、イソプロピルアルコール、水、エチルベンゼン、およびそれらの組み合わせから成る群から選ばれることを特徴とする請求項１０記載の方法。
12. 該触媒の停止剤は一酸化炭素であることを特徴とする請求項１１記載の方法。
13. 該障壁はパイロット操作弁であることを特徴とする請求項１記載の方法。
14. 該障壁はパイロット操作弁であることを特徴とする請求項１２記載の方法。
15. 該障壁はさらに反応容器とパイロット操作弁との間の流路ラインの中に配置された破裂板を具備していることを特徴とする請求項１３記載の方法。
16. パイロット操作弁のパイロットは反応容器の中の圧力上昇を感知し、それに応答して弁を開くことを特徴とする請求項１３記載の方法。
17. 該パイロットは、反応容器とパイロット操作弁の間の流路と連絡した感圧性ラインを介して圧力上昇を感知することを特徴とする請求項１６記載の方法。
18. 停止剤の加圧された供給源；
    該加圧された供給源と反応容器の間にありその間に停止剤を運ぶための流路；および
    該流路を塞ぐ障壁を具備し、該障壁は反応容器の中の感知された圧力上昇に機械的に応答して開くことを特徴とする反応容器の内部における暴走反応を終結させるための安全システム。
19. 停止剤はアルコール、一酸化炭素、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）アルキルアミン、およびこれらの混合物から成る群から選ばれることを特徴とする請求項１８記載の安全システム。
20. 該障壁はパイロット操作弁であることを特徴とする請求項１８記載の安全システム。
21. パイロット操作弁のパイロットは反応容器の中の圧力上昇を感知し、それに応答して弁を開くことを特徴とする請求項２０記載の安全システム。
22. 該障壁はさらに反応容器とパイロット操作弁との間にある流路ラインの中に位置した破裂板を具備していることを特徴とする請求項２１記載の安全システム。
23. 停止剤の加圧された供給源は加圧された一酸化炭素であることを特徴とする請求項２２記載の安全システム。
24. 反応容器はポリプロピレン反応器であることを特徴とする請求項２３記載の安全システム。
25. 流体の連絡によって反応容器と連結するための第１の側、および流体の連絡によって停止剤の加圧された供給源と連結するための第２の側を有する主要弁の躯体；
    該主要弁の躯体と結合し流体の流れに対し該弁を開閉するためのパイロット；
    該弁の躯体の第１の側の圧力上昇を感知し、それに応答して停止剤が該弁を通して反応容器へと流れることができるように該主要弁の躯体を開口するために該パイロットに結合した感知ラインを具備していることを特徴とする停止剤注入システムと一緒に用いるための安全弁。

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