JP2009126908A - Polymerizer - Google Patents
Polymerizer Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009126908A JP2009126908A JP2007301814A JP2007301814A JP2009126908A JP 2009126908 A JP2009126908 A JP 2009126908A JP 2007301814 A JP2007301814 A JP 2007301814A JP 2007301814 A JP2007301814 A JP 2007301814A JP 2009126908 A JP2009126908 A JP 2009126908A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- polymerization
- polymerization reactor
- reaction apparatus
- vibration sensor
- reactor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Polymerisation Methods In General (AREA)
Abstract
Description
本発明は、攪拌翼を備えた重合反応装置に関し、さらに詳しくは、例えばポリオレフィン等の粉状の重合体を製造する際に生じた塊化物を検知する振動センサを備え、塊化物による装置の損傷や緊急な運転停止を防止しうる重合反応装置に関するものである。 The present invention relates to a polymerization reaction apparatus provided with a stirring blade, and more specifically, includes a vibration sensor for detecting an agglomerate generated when producing a powdered polymer such as polyolefin, and damages the apparatus due to the agglomerate. And a polymerization reaction apparatus that can prevent an emergency shutdown.
重合反応器に原料モノマーと重合触媒を供給して互いに接触させ、ポリオレフィン等の粉状の重合体を製造する場合に、重合反応器内で粉体が塊化することがある。この塊化物の量が少ない場合は重合反応装置を継続的に運転できるが、塊化物が多くなると重合体の製造に支障をきたし、最終的には重合反応装置を停止させて塊化物を除去する必要が生じる。 When a raw material monomer and a polymerization catalyst are supplied to a polymerization reactor and brought into contact with each other to produce a powdery polymer such as polyolefin, the powder may agglomerate in the polymerization reactor. When the amount of the agglomerated material is small, the polymerization reactor can be operated continuously. However, when the amount of the agglomerated material increases, the production of the polymer is hindered, and finally the polymerization reactor is stopped to remove the agglomerated material. Need arises.
従来より、塊化物を検知する装置や方法はいくつか知られており、たとえば、ポリオレフィンの粉体を製造する縦型の重合反応装置から粉体を移送する配管に、振動センサを備えた配管用閉塞検知装置を設けることが提案されている(特許文献1参照)。これは、配管を流れる流体の振動を振動センサで測定し、この振動センサからの電気信号に基づき、配管の閉塞を検知しようとするものであり、直接塊化物を検知するものではない。 Conventionally, several devices and methods for detecting agglomerates are known. For example, for piping having a vibration sensor in a pipe for transferring powder from a vertical polymerization reaction apparatus for producing polyolefin powder. Providing a blockage detection device has been proposed (see Patent Document 1). In this method, vibration of a fluid flowing through a pipe is measured by a vibration sensor, and the blockage of the pipe is detected based on an electric signal from the vibration sensor, and agglomerates are not directly detected.
また、重合反応装置自体における塊化物を検知するものとしては、例えば、粉体などが流動化している重合反応器の静電容量を測定することにより、内壁に付着した塊化物を検知することが提案されている(特許文献2,3参照)。これは、重合反応装置の内壁にこびりついた塊化物を検知するものである。また同様に重合反応装置の内壁に生じた塊化物を検知するものとして、放射線を用いて検知する装置も知られている(特許文献4参照)。これらの従来技術は、いずれも付着した塊、即ち、動かない塊を検知するものであるから、その検知は比較的容易である。
Further, as for detecting the agglomerate in the polymerization reaction apparatus itself, for example, it is possible to detect the agglomerate adhering to the inner wall by measuring the capacitance of the polymerization reactor in which the powder is fluidized. It has been proposed (see
ポリオレフィンの製造では、このような重合反応装置とは別に、重合反応器内に攪拌翼を有するタイプの重合反応装置も使用されている。このようなタイプの重合反応装置として、例えば、円筒状容器内に水平回転軸を有する攪拌機を備えた横型反応器が知られている(特許文献5参照)。この場合、横型反応器内で塊化物(以下、単に塊ともいう)が発生して、それが内壁に付着しても、攪拌翼が回転することによって削り取られるため、通常は一定以上の厚さに付着することはない。しかし、攪拌翼により塊が動かされるために、反射波や吸収波が常に変化することになるので、従来の検知手段では検知しにくかった。このような塊は、重合反応器内に留まっていると重合反応場を不均一にするため、安定的な重合体の製造が出来難くする虞を生じ、一方、反応器外へ塊が送り出されると、次の配管やガス分離装置(ブローケース)を閉塞させる虞がある。 In the production of polyolefin, apart from such a polymerization reactor, a polymerization reactor having a stirring blade in the polymerization reactor is also used. As such a type of polymerization reaction apparatus, for example, a horizontal reactor including a stirrer having a horizontal rotation shaft in a cylindrical container is known (see Patent Document 5). In this case, an agglomerate (hereinafter also simply referred to as an agglomerate) is generated in the horizontal reactor, and even if it is attached to the inner wall, it is scraped off by the rotation of the stirring blade. It will not adhere to. However, since the lump is moved by the stirring blade, the reflected wave and the absorption wave always change, so that it is difficult to detect by the conventional detection means. If such a lump remains in the polymerization reactor, the polymerization reaction field becomes non-uniform, which may make it difficult to produce a stable polymer. On the other hand, the lump is sent out of the reactor. Then, there is a risk of closing the next piping or gas separation device (blow case).
このようなことから、攪拌翼を有する重合反応器であっても、攪拌翼により動いている塊が容易に検知でき、重合反応場を不均一にすることなく、安定した性状の重合体を製造でき、たとえ反応器外へ塊が送り出されても、下流の配管やガス分離装置(ブローケース)を閉塞させることのない重合反応装置の出現が望まれていた。
本発明は、粉状の重合体を製造するための攪拌翼が備えられた重合反応装置において、重合体の製造過程で生じる可動な塊化物を検知することを目的とする。そして、装置内で塊が生じた場合に、あらかじめ設定した基準以上に塊の量が多くなりそうなときに、警報を発したり、装置をシャットダウンすることを可能にし、装置の破損を未然に防ぐことを可能とするものである。 An object of the present invention is to detect a movable agglomerate generated in a production process of a polymer in a polymerization reaction apparatus provided with a stirring blade for producing a powdery polymer. And when a lump occurs in the device, it is possible to issue an alarm or shut down the device when the amount of lump is likely to exceed the preset standard, preventing damage to the device It is possible to do that.
本発明者らは、上記課題に鑑み鋭意検討した結果、攪拌翼を備えた重合反応装置においては、重合反応装置内で生成する粉体と攪拌翼とが接触あるいは衝突して振動を生じるが、塊化物が発生すると、塊化物が攪拌翼と接触あるいは衝突して、前記とは異なる特定の周波数帯域にも振動が生じることから、この特定の周波数帯域の振動を振動センサによって検知することで塊の発生状況を的確に把握できることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies in view of the above problems, the inventors of the present invention, in a polymerization reaction apparatus equipped with a stirring blade, the powder produced in the polymerization reaction apparatus and the stirring blade contact or collide to generate vibration, When an agglomerate is generated, the agglomerate comes into contact with or collides with the stirring blade, and vibration is also generated in a specific frequency band different from the above. Therefore, the vibration in the specific frequency band is detected by a vibration sensor. As a result, the present inventors have found that the situation of occurrence can be accurately grasped and completed the present invention.
すなわち、本発明の第1の発明によれば、攪拌翼を備えた重合反応器に原料モノマーと重合触媒を供給して互いに接触させ、重合反応器内で生成する粉体を攪拌翼で攪拌しながら重合体を製造する重合反応装置において、前記重合反応器内で塊化物が発生した際、該塊化物が攪拌翼と接触または衝突することにより生ずる振動を振動センサで検知し、該振動センサからの電気信号を検出手段に送信し、塊化物の発生量を検出する塊化物検知装置を備えることを特徴とする重合反応装置が提供される。 That is, according to the first aspect of the present invention, the raw material monomer and the polymerization catalyst are supplied to a polymerization reactor equipped with a stirring blade and brought into contact with each other, and the powder produced in the polymerization reactor is stirred with the stirring blade. However, in the polymerization reaction apparatus for producing the polymer, when an agglomerate is generated in the polymerization reactor, vibration generated when the agglomerate contacts or collides with the stirring blade is detected by a vibration sensor. A polymerization reaction apparatus is provided, characterized by comprising an agglomerate detector for detecting the amount of agglomerate generated by transmitting the electrical signal to the detection means.
また、本発明の第2の発明によれば、第1の発明において、生成する粉体は、ポリプロピレン系重合体であることを特徴とする重合反応装置が提供される。
また、本発明の第3の発明によれば、第1の発明において、重合反応器は、横型反応器であることを特徴とする重合反応装置が提供される。
また、本発明の第4の発明によれば、第1の発明において、重合反応器は、粉体の移動を制限する堰を有する横型反応器であることを特徴とする重合反応装置が提供される。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a polymerization reaction apparatus according to the first aspect, wherein the produced powder is a polypropylene polymer.
According to a third aspect of the present invention, there is provided a polymerization reaction apparatus according to the first aspect, wherein the polymerization reactor is a horizontal reactor.
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the polymerization reaction apparatus according to the first aspect, wherein the polymerization reactor is a horizontal reactor having a weir for restricting the movement of powder. The
また、本発明の第5の発明によれば、第1の発明において、振動センサは、0Hzを超え10000Hz以下の周波数における振動を検知するものであることを特徴とする重合反応装置が提供される。
また、本発明の第6の発明によれば、第1又は5の発明において、振動センサは、重合反応器の外表面、かつ攪拌翼に近接する位置に設置されることを特徴とする重合反応装置が提供される。
また、本発明の第7の発明によれば、第1の発明において、前記検出手段は、振動センサから送信される周波数帯の信号のうち、2000〜3000Hzの周波数帯、及び5000〜9500Hzの周波数帯の信号を塊化物に由来するものとして検出することを特徴とする重合反応装置が提供される。
さらに、本発明の第8の発明によれば、第1の発明において、検出手段から塊化物の信号を受けて、その信号が攪拌翼に損傷を与えるか、あるいは重合装置を閉塞させる強度に近づいた場合に警報を発する警報手段を備えることを特徴とする重合反応装置が提供される。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a polymerization reaction apparatus according to the first aspect, wherein the vibration sensor detects vibration at a frequency of more than 0 Hz and not more than 10,000 Hz. .
According to a sixth aspect of the present invention, in the first or fifth aspect, the vibration sensor is installed at a position close to the outer surface of the polymerization reactor and the stirring blade. An apparatus is provided.
According to a seventh aspect of the present invention, in the first aspect, the detection means includes a frequency band of 2000 to 3000 Hz and a frequency of 5000 to 9500 Hz among the frequency band signals transmitted from the vibration sensor. A polymerization reaction apparatus is provided, which detects a band signal as derived from an agglomerate.
Further, according to the eighth invention of the present invention, in the first invention, the signal of the agglomerate is received from the detection means, and the signal is close to the strength that damages the stirring blade or closes the polymerization apparatus. There is provided a polymerization reaction device comprising an alarm means for issuing an alarm in the event of a failure.
本発明の重合反応装置は、攪拌翼が備えられた重合反応器で原料ガスと重合触媒を接触させ、生成する粉体を回転する攪拌翼で攪拌しながら重合体を製造する重合反応装置において、前記重合反応器内で発生する塊化物が攪拌翼と接触または衝突することにより生ずる振動を検知する振動センサと、該振動センサからの電気信号に基づき塊化物の発生量を検出する検出手段とを備えることから、塊化物が攪拌翼と激しく衝突することにより生ずる攪拌翼の損傷や重合反応装置の運転停止を未然に防止しうる。
さらに、検出手段から塊化物の信号を受けて、その信号が攪拌翼に損傷を与え、あるいは重合反応装置の配管などを閉塞させる強度に近づいた場合に警報を発する警報手段を備えることで、その効果を一層確実なものとすることができる。また、重合反応器が複数個、直列に連結されている重合反応装置では、品質の良い重合体をより安定的かつ効率的に製造できるから、工業的価値が大きい。
The polymerization reaction apparatus of the present invention is a polymerization reaction apparatus in which a raw material gas and a polymerization catalyst are brought into contact with each other in a polymerization reactor equipped with a stirring blade, and a polymer is produced while stirring the generated powder with a rotating stirring blade. A vibration sensor for detecting vibration caused by contact or collision of the agglomerate generated in the polymerization reactor with a stirring blade; and a detecting means for detecting the amount of agglomerate generated based on an electric signal from the vibration sensor. Therefore, it is possible to prevent the agitation blade from being damaged and the operation of the polymerization reaction apparatus from being stopped when the agglomerated material violently collides with the agitation blade.
Furthermore, by receiving an agglomerate signal from the detection means, and providing an alarm means for issuing an alarm when the signal is close to the strength that damages the stirring blade or closes the piping of the polymerization reactor, etc. The effect can be further ensured. In addition, in a polymerization reaction apparatus in which a plurality of polymerization reactors are connected in series, a high-quality polymer can be produced more stably and efficiently, and thus has great industrial value.
以下、本発明の重合反応装置について、項目毎に詳細に説明する。 Hereinafter, the polymerization reaction apparatus of the present invention will be described in detail for each item.
本発明の重合反応装置は、攪拌翼を備えた重合反応器に原料モノマーと重合触媒を供給して互いに接触させ、重合反応器内で生成する粉体を攪拌翼で攪拌しながら重合体を製造する重合反応装置において、前記重合反応器内で塊化物が発生した際、該塊化物が攪拌翼と接触または衝突することにより生ずる振動を振動センサで検知し、該振動センサからの電気信号を検出手段に送信し、塊化物の発生量を検出する塊化物検知装置を備えることを特徴とする。 The polymerization reaction apparatus of the present invention supplies a raw material monomer and a polymerization catalyst to a polymerization reactor equipped with a stirring blade and brings them into contact with each other, and produces a polymer while stirring the powder produced in the polymerization reactor with the stirring blade. In the polymerization reaction apparatus, when an agglomerate is generated in the polymerization reactor, a vibration sensor detects vibration caused by contact or collision of the agglomerate with a stirring blade, and an electric signal from the vibration sensor is detected. It is characterized by comprising an agglomerate detection device that transmits to the means and detects the amount of agglomerate generated.
本発明に用いられる重合反応装置は、ポリオレフィンやポリスチレン等、粉状の重合体を製造するための装置であって、重合反応器に攪拌翼が備えられているものに好ましく適用される。
得られる粉体(重合体)としては、同一または異なる炭素数4〜20のαオレフィンが重合したポリオレフィンが好ましく、αオレフィンとしては、例えば、エチレン、プロピレンのほかに、1−ブテン、1−ヘキセン、4−メチル−ペンテン−1、1−オクテン−1、1−デセン等が挙げられる。ポリエチレン、ポリプロピレン、プロピレン系ブロック共重合体等が挙げられる。特に好ましいのはポリプロピレン、プロピレン系ブロック共重合体等のプロピレン系重合体である。
The polymerization reaction apparatus used in the present invention is an apparatus for producing a powdery polymer such as polyolefin and polystyrene, and is preferably applied to an apparatus equipped with a stirring blade in a polymerization reactor.
The obtained powder (polymer) is preferably a polyolefin in which the same or different α-olefins having 4 to 20 carbon atoms are polymerized. Examples of the α-olefin include 1-butene and 1-hexene in addition to ethylene and propylene. 4-methyl-pentene-1, 1-octene-1, 1-decene, and the like. Examples include polyethylene, polypropylene, and propylene block copolymers. Particularly preferred are propylene polymers such as polypropylene and propylene block copolymers.
また、重合反応は粉状の重合体が生成する限りにおいて、気相法、スラリー法、バルク法のいずれも用いることができる。スラリー法、バルク法では、反応器の型式としてループ型反応器の様な二重管方式のものもあるが、本発明においては、竪型円筒状の攪拌槽型反応器に適用される。気相法は、スラリー法、バルク法とは異なり、重合反応器内に液体が存在しないか少ないので塊化物の振動を効果的に検知することが出来るため、本発明では気相法が好ましい。 As the polymerization reaction, any of a gas phase method, a slurry method, and a bulk method can be used as long as a powdery polymer is produced. In the slurry method and the bulk method, there is a double tube type like a loop type reactor as a reactor type, but in the present invention, it is applied to a vertical cylindrical stirring tank type reactor. Unlike the slurry method and the bulk method, the gas phase method is preferable in the present invention because vibration of the agglomerate can be detected effectively because there is little or no liquid in the polymerization reactor.
1.重合反応器
攪拌機を備えた重合反応器は、使用する原料、反応条件、反応形態、生成物等により、その反応に適する限りにおいて、形状、大きさ、材質等に特に限定されず、既存のものから、任意に選択し使用することが可能である。横型反応器でも縦型反応器でも良いが、本発明においては、塊化物と攪拌翼との接触または衝突によって生ずる振動を振動センサによって検知するように構成しているため、好ましいのは横型反応器、特に攪拌機を備えた横型反応器である。
1. Polymerization reactor The polymerization reactor equipped with a stirrer is not particularly limited in shape, size, material, etc., as long as it is suitable for the reaction, depending on the raw materials used, reaction conditions, reaction form, products, etc. Can be arbitrarily selected and used. Although a horizontal reactor or a vertical reactor may be used, in the present invention, since the vibration generated by the contact or collision between the agglomerate and the stirring blade is detected by the vibration sensor, the horizontal reactor is preferable. In particular, a horizontal reactor equipped with a stirrer.
重合反応器の配列については、本発明の目的を阻害しない限り、任意の方法を用いることができる。重合反応器は、一つでも複数でも良い。槽数を増やすことなく、滞留時間分布を更に狭くする方法として、重合反応器の中にパウダーの移動を制限する堰を設けることもできる。堰の形態としては、重合反応器に固定された固定堰でも良いし、回転軸に固定された回転堰を用いても良い。重合反応器が複数の場合には、直列に繋いでも良いし、並列に繋いでも良い。特にプロピレンとその他のモノマーとのブロック共重合体を製造する場合には、少なくとも直列に繋がった2個の重合反応器を含む並び方にすることが望ましい。 Any arrangement of the polymerization reactors can be used as long as the object of the present invention is not impaired. One or a plurality of polymerization reactors may be used. As a method for further narrowing the residence time distribution without increasing the number of tanks, a weir for restricting the movement of powder can be provided in the polymerization reactor. As a form of the weir, a fixed weir fixed to the polymerization reactor may be used, or a rotating weir fixed to the rotating shaft may be used. When there are a plurality of polymerization reactors, they may be connected in series or in parallel. In particular, when a block copolymer of propylene and other monomers is produced, it is desirable to arrange them so as to include at least two polymerization reactors connected in series.
本発明において、攪拌翼は、モーターで駆動される回転軸に取り付けられ、回転軸は鉛直方向または水平方向に向いていても良い。攪拌翼の形状としては、パドル、ヘリカルなど任意のものを用いることができる。このうち、水平方向に向けた回転軸に多数のパドル翼が取り付けられたものを用いる方法が最も好ましい。 In the present invention, the stirring blade may be attached to a rotating shaft driven by a motor, and the rotating shaft may be oriented in the vertical direction or the horizontal direction. As the shape of the stirring blade, an arbitrary one such as a paddle or a helical can be used. Among these, the method using the one in which a large number of paddle blades are attached to the rotating shaft oriented in the horizontal direction is most preferable.
重合方法としては、バッチ法と連続法のどちらを用いても良いが、生産性の観点から、
連続法を用いることが望ましい。特に好ましい例としては、2〜4個の重合反応器を直列に繋いだ重合反応装置を用いて連続法で重合する方法を例示することができる。
As the polymerization method, either a batch method or a continuous method may be used, but from the viewpoint of productivity,
It is desirable to use a continuous process. As a particularly preferred example, a method of polymerizing by a continuous method using a polymerization reaction apparatus in which 2 to 4 polymerization reactors are connected in series can be exemplified.
重合触媒は、チーグラー系触媒や担持型のメタロセン系触媒などが用いられる。チーグラー系触媒は、固体触媒と有機アルミニウム化合物、および必要に応じて電子供与性化合物からなるものが挙げられる。固体触媒は、少量のオレフィン重合体がさらに担持された予備活性化処理したものが好ましい。また、メタロセン触媒は、共役五員環などを少なくとも一つ以上有する遷移金属化合物を使用した触媒であり、この触媒を担持型とすれば、得られるポリマーが粒子状となり、反応器への付着やポリマー同士での融着が無くなるとともに、重合後の気力移送を可能となるだけでなく、気相重合が可能となる。 As the polymerization catalyst, a Ziegler catalyst or a supported metallocene catalyst is used. Examples of the Ziegler catalyst include a solid catalyst, an organoaluminum compound, and, if necessary, an electron donating compound. The solid catalyst is preferably pre-activated by further supporting a small amount of an olefin polymer. In addition, the metallocene catalyst is a catalyst using a transition metal compound having at least one conjugated five-membered ring. If this catalyst is used as a supported type, the resulting polymer becomes particulate and adheres to the reactor. In addition to eliminating fusion between the polymers, it is possible not only to transfer the force after polymerization but also to perform gas phase polymerization.
重合温度は、30〜120℃、好ましくは50〜90℃程度である。重合圧力は0.1〜6MPa、好ましくは0.1〜4MPaである。また、重合体の流動性が適当なものとなるように分子量(MFR)調整剤を使用することが好ましく、調整剤としては水素が好ましい。MFR(試験条件:230℃、2.16Kg荷重)は、最終重合体の用途によるが、好ましい範囲としては0.1〜3000g/10分、好ましくは0.1〜2000g/10分、さらに好ましくは0.1〜1000g/10分である。 The polymerization temperature is about 30 to 120 ° C, preferably about 50 to 90 ° C. The polymerization pressure is 0.1 to 6 MPa, preferably 0.1 to 4 MPa. Moreover, it is preferable to use a molecular weight (MFR) adjusting agent so that the fluidity of the polymer is appropriate, and hydrogen is preferable as the adjusting agent. The MFR (test conditions: 230 ° C., 2.16 kg load) depends on the use of the final polymer, but the preferred range is 0.1 to 3000 g / 10 minutes, preferably 0.1 to 2000 g / 10 minutes, more preferably 0.1 to 1000 g / 10 min.
次に、図1に示したフローシートによって、本発明の重合反応装置を用いたポリプロピレン製造の具体例を説明する。本発明の重合反応装置は、攪拌翼7を有する横型攪拌重合反応器5、気液分離槽8、凝縮機9、圧縮機13、ブローケース14などから構成されている。配管1ならびに2から、予備活性化処理した固体触媒、有機アルミ化合物が連続的に供給され、配管11からプロピレンが供給される。プロピレンの供給方法は、反応器に定速的に或いは定圧状態になるように維持する供給方法やその組み合わせ、段階的な変化をさせるなど、任意の方法が可能である。
Next, a specific example of polypropylene production using the polymerization reaction apparatus of the present invention will be described with reference to the flow sheet shown in FIG. The polymerization reaction apparatus of the present invention comprises a horizontal
この時、重合反応器内の気相中の水素濃度を所定の水素/プロピレンモル比に維持するように、水素ガスを循環配管12より連続的に供給して、第1段重合体のMFRが調節される。横型攪拌重合反応器5の内部では、気体と粉体の混合相が形成され、重合反応器の下部配管12から循環ガスが、上部配管11からは、液化プロピレンのようなクエンチ液体が投入される。重合反応器5内のガスと蒸気は、蒸気スペースの全体にわたって自由に循環して相互に混合される。重合反応器5内で発生する反応熱は、この時、液化プロピレンの蒸発潜熱によって除去される。すなわち、重合反応器5の槽上口から注入され、攪拌翼7で撹拌されながらポリマー粒子や原料ガスと接触し、気化のための熱を吸収し重合反応熱を除去する。この場合に用いられる液化プロピレン量は、生成ポリマー量に比べ数倍必要であり、気化ガス量は非常に多量となる。横型攪拌重合反応器5内で製造されたポリプロピレンの粉体は、当該重合反応器5とブローケース14との重力差ならびに圧力差によって、必要により第2段重合反応装置へと輸送される。
At this time, hydrogen gas is continuously supplied from the
一般的に、重合反応により触媒粒子は、ポリマー粒子へと徐々に成長していく。上記のように攪拌翼を有する横型重合反応器でプロピレンの重合を行う場合、重合によるポリプロピレンの生成と機械的な撹拌の2つの力により、これらの粒子は、徐々に成長しながら重合反応器の回転軸に沿って進んでいく。そのため、重合反応器の上流から下流に向かって、成長速度すなわち滞留時間のそろった粒子が経時的に並ぶことになる。すなわち、堰をもつ横型重合反応器では、フローパターンがピストンフロー型となり、完全混合槽を数台直列に並べた場合と同程度に、滞留時間分布を狭くする効果がある。これは、攪拌翼をもたない重合反応器には見ることができない、優れた特徴であり、単一の重合反応器で2個、3個又はそれ以上の重合反応器と同等な固体混合度を容易に達成することができる点で、経済的に有利である。 Generally, catalyst particles gradually grow into polymer particles by a polymerization reaction. When propylene is polymerized in a horizontal polymerization reactor having a stirring blade as described above, these particles are gradually grown while being gradually grown by the two forces of formation of polypropylene by polymerization and mechanical stirring. Proceed along the axis of rotation. For this reason, particles having a uniform growth rate, that is, a residence time are aligned with time from the upstream side to the downstream side of the polymerization reactor. That is, in the horizontal polymerization reactor having a weir, the flow pattern is a piston flow type, and there is an effect of narrowing the residence time distribution to the same extent as when several complete mixing tanks are arranged in series. This is an excellent feature that cannot be seen in a polymerization reactor without a stirring blade, and a solid mixing degree equivalent to two, three or more polymerization reactors in a single polymerization reactor. Is economically advantageous in that it can be easily achieved.
図2は、本発明が適用される横型攪拌重合反応器の内部構造を示している。横型攪拌重合反応器5の内部は、3つの固定堰20によって4つのセクションに区画され、回転軸21に対して上下左右方向に幅wの攪拌翼7がセクション毎に10〜12枚取り付けられている。幅wの攪拌翼7と厚さTの固定堰20の間には間隙S、攪拌翼7と重合反応器5の内壁との間には間隙Lがある。重合反応器内でポリマーが重合されると、上流(左側)から下流(右側)に向かって、成長速度すなわち滞留時間のそろった粒子が経時的に並んで製造されることになる。
FIG. 2 shows the internal structure of a horizontal stirring polymerization reactor to which the present invention is applied. The interior of the horizontal
ところが、横型攪拌重合反応器5内で塊化物が発生し、その量が著しく増えると、ブローケース14が閉塞され、横型攪拌重合反応器5からポリマーの抜き出しが困難となる事態や、乾燥機や、貯蔵タンクのロータリーフィーダーを詰まらせる事態が生じる。
However, when agglomerates are generated in the horizontal
2.塊化物検知装置
本発明の重合反応装置は、重合反応器内で塊化物が発生した際、該塊化物が攪拌翼と接触または衝突することにより生ずる振動を振動センサで検知し、該振動センサからの電気信号を検出手段に送信し、塊化物の発生量を検出するものである。
2. Agglomerated substance detection apparatus The polymerization reaction apparatus of the present invention detects vibration generated by contact or collision of the agglomerated substance with a stirring blade when the agglomerated substance is generated in the polymerization reactor. Is transmitted to the detecting means to detect the amount of agglomerated material generated.
本発明に用いられる振動センサは、攪拌重合反応器内で生成した塊化物と攪拌翼との接触音や衝撃音を電気信号に変換するものである。電気信号は、衝撃音(振動エネルギー)が電力、電流、電圧などの電気エネルギーに変換されたものであり、このような機能を有する振動センサとして、例えば、振動エネルギー(応力)がかかると、応力の大きさに相当する電気的分極が生じる圧電素子(圧電変換器)などが挙げられる。
振動センサの種類は、特に制限されるわけではないが、塊化物と攪拌翼が接触または衝突することにより生じた振動は、広範なピークをもつため、0Hzを超え10000Hz以下の振動を検知可能なものが好ましい。
The vibration sensor used in the present invention converts contact sound or impact sound between the agglomerated product generated in the stirring polymerization reactor and the stirring blade into an electric signal. An electrical signal is a signal obtained by converting impact sound (vibration energy) into electrical energy such as electric power, current, voltage, etc. As a vibration sensor having such a function, for example, when vibration energy (stress) is applied, stress is applied. Examples include a piezoelectric element (piezoelectric transducer) that generates electrical polarization corresponding to the size of.
The type of the vibration sensor is not particularly limited, but vibration generated by contact or collision between the agglomerate and the stirring blade has a wide range of peaks, and thus vibrations exceeding 0 Hz and 10000 Hz or less can be detected. Those are preferred.
振動センサは、重合反応器5の外部表面に設置され、当該重合反応器と一体的に配設された攪拌装置に近接して配置させる。振動センサは、塊が発生しやすい場所に1個配置すればよいが、2個以上配置するのが好ましい。間隔をあけて配置した複数の振動センサから振動を検知し対比することで、塊が存在する位置をより正確に把握することができる。図1では、横型攪拌反応器1の外表面(底部)に、3個取り付けている。例えば重合反応器5の右端に振動センサを1個だけ配置したとすると、重合反応器5の左端、すなわち触媒導入口付近で塊が発生したとしても、振動センサまで離れすぎているので検知が遅れるなど検出精度が低下してしまうことがある。
The vibration sensor is disposed on the outer surface of the
なお、回転軸が鉛直方向である縦型重合反応器では、攪拌翼が上下に長く、邪魔板をもつものが多い。このようなスラリー法、バルク法の重合反応器では、重合反応器の液相が存在する部分の外側表面に振動センサを1個取り付ければ良い。ただし、重合反応器内部は溶媒を含むスラリーであるため、気相法の場合よりも振動の検出精度が低下する。そのため、より感度の高い振動センサを選択するか、重合反応器内部の攪拌翼、あるいは邪魔板に直接振動センサを取り付けることが好ましい。 In many vertical polymerization reactors having a vertical rotation axis, the stirring blades are long in the vertical direction and have baffle plates. In such a polymerization reactor of the slurry method or bulk method, one vibration sensor may be attached to the outer surface of the portion where the liquid phase of the polymerization reactor exists. However, since the inside of the polymerization reactor is a slurry containing a solvent, vibration detection accuracy is lower than in the case of the gas phase method. Therefore, it is preferable to select a vibration sensor with higher sensitivity, or attach the vibration sensor directly to the stirring blade or baffle plate inside the polymerization reactor.
図1では、重合反応器5の外表面(底部)に、振動センサを3個取り付けているが、いずれか1つ又は2つを作動させることもできれば、3つ同時に作動させてもよい。振動センサ15からの電気信号は、変換器16で交流信号に変換され、信号処理回路17に入力される。信号処理回路17で入力された特定周波数帯の電気信号は、平均化処理され、コンピュータ18に出力される。
塊化物と攪拌翼との衝突によって生ずる振動の振動数は、塊の大きさ、塊の個数によっても変化する。したがって、まず、塊化物の無い状態で振動センサによる測定を行い、これと塊化物を加えた状態で再度振動センサによる測定を行ってこれらを比較対照することにより、塊化物によって生ずる振動の振動数を、各々の重合反応器毎に予め設定することが必要である。
例えば、図3は、水平軸周りに回転する攪拌翼(パドル翼)を備えた横型重合反応器の胴体底部に振動センサを装着して、重合体の粉体のみで塊化物が無い状態で装置を運転し、その際に発生する振動を振動センサで測定したときのチャートである。0〜10000Hzの範囲を測定すると、1000〜2000Hzに振動が観測されており、これが、重合体の粉体と攪拌翼が接触または衝突することにより生じたことがわかる。
In FIG. 1, three vibration sensors are attached to the outer surface (bottom) of the
The vibration frequency generated by the collision between the agglomerated material and the stirring blade also varies depending on the size of the lump and the number of lump. Therefore, first, measurement is performed with a vibration sensor in the absence of agglomerates, and this is again measured with a vibration sensor with the addition of agglomerates, and these are compared and contrasted. Must be preset for each polymerization reactor.
For example, FIG. 3 shows a device in which a vibration sensor is attached to the bottom of a horizontal polymerization reactor equipped with a stirring blade (paddle blade) that rotates around a horizontal axis, and there is no agglomeration with only polymer powder. It is a chart when driving | running and measuring the vibration which generate | occur | produces in that case with a vibration sensor. When the range of 0 to 10000 Hz is measured, vibration is observed at 1000 to 2000 Hz, and it can be seen that this is caused by the contact or collision between the polymer powder and the stirring blade.
一方、図4は、水平軸周りに回転する攪拌翼(パドル翼)を供えた横型重合反応器の胴体底部に振動センサを装着して、重合体粉体に対して重合体粉体の1/30の量の塊化物を存在させて装置を運転し、その際に発生する振動を振動センサで測定したときのチャートである。0〜10000Hzの範囲を測定すると、1000〜2000Hz、2600Hz、及び9200Hz付近に振動のピークが観測されている。図3と対比することにより、2600Hz、9200Hz付近のピークは、塊化物と攪拌翼が接触または衝突することにより生じたことがわかる。
塊化物と攪拌翼との衝突によって生ずる振動の振動数は、塊化物の堅さや攪拌翼の材質によっても変化する場合がある。重合反応器によっては、塊化物の堅さが同じでも攪拌翼の材質が脆いとか、攪拌翼の形状や寸法がダメージを受けやすいものであると、2600Hz、9200Hz付近のピークが小さくても装置の損傷につながる場合もある。
On the other hand, FIG. 4 shows that a vibration sensor is attached to the bottom of a horizontal polymerization reactor provided with a stirring blade (paddle blade) that rotates around a horizontal axis, so that 1 / It is a chart when the apparatus is operated in the presence of 30 agglomerates and the vibration generated at that time is measured by a vibration sensor. When the range of 0 to 10,000 Hz is measured, vibration peaks are observed in the vicinity of 1000 to 2000 Hz, 2600 Hz, and 9200 Hz. By comparing with FIG. 3, it can be seen that the peaks near 2600 Hz and 9200 Hz were caused by contact or collision between the agglomerate and the stirring blade.
The frequency of vibration generated by the collision between the agglomerate and the stirring blade may vary depending on the hardness of the agglomerate and the material of the stirring blade. Depending on the polymerization reactor, if the mass of the agglomerate is the same, the material of the stirring blade is brittle, or the shape and dimensions of the stirring blade are susceptible to damage, even if the peaks near 2600 Hz and 9200 Hz are small, It may lead to damage.
本発明においては、これら塊化物に由来する振動を観測すると共に、その強度が一定以上に達したときは警報(アラーム)を発したり、あるいは装置を停止したりするプログラムを併用することができる。振動センサからの電気信号の振幅が所定の大きさであるか否かを判別し、この判別結果に応じて塊生成を検出する。該振幅が予め設定しておいたレベルを超えたときに後述する制御信号を警報手段に送る。この際に、電気信号の振幅が予め設定しておいたレベル(頻度)を超えたときにも、塊が多数発生したと判断して制御信号を警報手段に送る。この際に、前記電気信号を解析に適当な信号となるように、該電気信号に所定の処理、例えば波形整形などを施してもよい。 In the present invention, it is possible to use a program for observing vibrations derived from these agglomerates and issuing an alarm (alarm) or stopping the apparatus when the intensity reaches a certain level. It is determined whether or not the amplitude of the electrical signal from the vibration sensor has a predetermined magnitude, and the generation of a lump is detected according to the determination result. When the amplitude exceeds a preset level, a control signal to be described later is sent to the alarm means. At this time, even when the amplitude of the electric signal exceeds a preset level (frequency), it is determined that many lumps have been generated, and a control signal is sent to the alarm means. At this time, the electrical signal may be subjected to predetermined processing such as waveform shaping so that the electrical signal becomes an appropriate signal for analysis.
前記警報手段は、振動センサから送信される周波数帯の信号のうち1000〜2000Hz、5000〜9500Hzの周波数帯の信号を継続的に検出して、2500〜3000Hz、9000〜9500Hzのいずれかの周波数帯の信号の強度が1000〜2000Hzの周波数帯の信号強度よりも大きくなったときに警報を発するように設定することが好ましい。すなわち、一例として、「1500Hz付近の振動強度に比べて2600Hz、9200Hz付近の振動強度が強くなった時点でアラームを発する」などのプログラムを設定することができる。前述したとおり、振動数や強度は、反応装置や攪拌翼の種類により異なる場合があるので、このようなプログラムは予め夫々の反応装置でモデル試験を行い、適切な周波数と強度を設定しておくことになる。
コンピュータ18は、これら運転によって得られたデータを蓄積し、警報を発した時の重合条件を出力し、随時参照できるようにプログラムしておくことができる。これにより、塊が発生しやすい運転条件を推測でき、一層安定的な操業が可能となる。
The alarm means continuously detects a signal in a frequency band of 1000 to 2000 Hz and 5000 to 9500 Hz among signals in a frequency band transmitted from the vibration sensor, and is in any frequency band of 2500 to 3000 Hz and 9000 to 9500 Hz. It is preferable to set so as to issue an alarm when the intensity of the signal becomes higher than the signal intensity in the frequency band of 1000 to 2000 Hz. That is, as an example, a program such as “alarm is issued when the vibration intensity near 2600 Hz and 9200 Hz becomes stronger than the vibration intensity near 1500 Hz” can be set. As described above, the frequency and intensity may vary depending on the type of reaction apparatus and stirring blade. Therefore, such a program performs a model test on each reaction apparatus in advance and sets an appropriate frequency and intensity. It will be.
The
次に実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって何ら限定されるものではない。 EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited at all by these examples.
(重合反応器)
図1に示したステンレス鋼製の攪拌翼7(厚さ5mm)を有する横型攪拌重合反応器5(L/D=3.7、内容積100リットル)に、本発明に係る塊化物検知装置を取り付けた。なお、図示していないが、原料液化プロピレン補給配管11、原料混合ガス配給配管12のそれぞれ入り口付近には、堰が設けられている。塊化物検知装置は、振動センサ15を備えており、この振動センサ15は、重合反応器5の外表面(3箇所)に取り付けた。そして、予め塊がない場合と塊を存在させたときの振動を塊化物検知装置の振動センサで測定し、塊が粉体の1/30の重量存在すると図4のようになることを確認した。
(Polymerization reactor)
The agglomerate detector according to the present invention is connected to the horizontal stirring polymerization reactor 5 (L / D = 3.7, internal volume 100 liters) having the stirring blade 7 (
(重合工程)
配管1ならびに2より、予備活性化処理した固体触媒、有機アルミ化合物を連続的に供給し、反応温度65℃、反応圧力2.0MPa、攪拌速度35rpmの条件を維持しながら、ポリプロピレンの重合を行った。この時、重合反応器内の気相中の水素濃度を所定の水素/プロピレンモル比に維持するように、水素ガスを循環配管12より連続的に供給して、第1段重合体のMFRを調節した。
横型攪拌重合反応器5の内部では、気体と粉体の混合相が形成され、重合反応器の下部から循環ガスが、上部からは、液化プロピレンを投入した。横型攪拌重合反応器5内で製造されたポリプロピレンは、当該重合反応器5とブローケース14との重力差ならびに圧力差により輸送した。
(Polymerization process)
Polypropylene is polymerized while continuously supplying the preactivated solid catalyst and the organoaluminum compound from the
Inside the horizontal
(塊の検知)
本発明に係る振動センサ15は、横型攪拌重合反応器5内で生成した塊化物と攪拌翼との衝撃音を電気信号に変換するものである。振動センサ15からの電気信号は、変換器16で交流信号に変換され、信号処理回路17に入力される。信号処理回路17で入力された特定周波数帯の電気信号は、平均化処理され、コンピュータ(PC)18に出力された。1000〜2000Hzの領域と、2600Hz、9200Hz付近に振動のピークが観測された。そして、2600Hzの振動ピーク強度は、1000〜2000Hzの強度に匹敵する強いものであった。
そこで、重合反応装置の運転を停止して、横型攪拌重合反応器5内を点検したところ、反応過程において粉体重量の1/27の重量に相当する量の塊化物が生成していた。
このようにして多量に発生した塊化物によりブローケース14が閉塞し、重合反応器5からポリマーの抜き出しが困難となる事態や、乾燥機・貯蔵タンクのロータリーフィーダーを詰まらせる事態を回避することができた。
(Block detection)
The
Therefore, when the operation of the polymerization reaction apparatus was stopped and the inside of the horizontal
Thus, it is possible to avoid a situation where the
1および2:触媒成分供給配管
3:原料プロピレン補給配管
4:原料補給配管(水素など)
5:重合反応器
6:攪拌モーター
7:攪拌翼
8:気液分離槽
9:凝縮機
10:未反応ガス抜き出し配管
11:原料液化プロピレン補給配管
12:原料混合ガス配給配管
13:圧縮機
14:ブローケース
15:振動センサ
16:変換機
17:信号処理回路
18:コンピュータ(PC)
20:固定堰
21:回転軸
1 and 2: Catalyst component supply pipe 3: Raw material propylene supply pipe 4: Raw material supply pipe (hydrogen, etc.)
5: Polymerization reactor 6: Stirring motor 7: Stirring blade 8: Gas-liquid separation tank 9: Condenser 10: Unreacted gas extraction pipe 11: Raw material liquefied propylene supply pipe 12: Raw material mixed gas distribution pipe 13: Compressor 14: Blow case 15: Vibration sensor 16: Converter 17: Signal processing circuit 18: Computer (PC)
20: Fixed weir 21: Rotating shaft
Claims (8)
前記重合反応器内で塊化物が発生した際、該塊化物が攪拌翼と接触または衝突することにより生ずる振動を振動センサで検知し、該振動センサからの電気信号を検出手段に送信し、塊化物の発生量を検出する塊化物検知装置を備えることを特徴とする重合反応装置。 In a polymerization reactor for supplying a raw material monomer and a polymerization catalyst to a polymerization reactor equipped with a stirring blade and bringing them into contact with each other and producing a polymer while stirring the powder produced in the polymerization reactor with a stirring blade,
When an agglomerate is generated in the polymerization reactor, vibration generated when the agglomerate contacts or collides with a stirring blade is detected by a vibration sensor, and an electric signal from the vibration sensor is transmitted to a detection means. A polymerization reaction apparatus comprising an agglomerated substance detection device for detecting a generation amount of a chemical.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007301814A JP2009126908A (en) | 2007-11-21 | 2007-11-21 | Polymerizer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007301814A JP2009126908A (en) | 2007-11-21 | 2007-11-21 | Polymerizer |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009126908A true JP2009126908A (en) | 2009-06-11 |
Family
ID=40818181
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007301814A Pending JP2009126908A (en) | 2007-11-21 | 2007-11-21 | Polymerizer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2009126908A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101367361B1 (en) | 2010-06-16 | 2014-02-26 | 주식회사 엘지화학 | Polymerization reactor for super adsorbent polymer and preparation method of super adsorbent polymer |
JP2015509444A (en) * | 2012-02-10 | 2015-03-30 | リスト ホールディング アーゲー | Method for performing physical, chemical and / or thermal processes |
CN104558301A (en) * | 2013-10-24 | 2015-04-29 | 中国石油化工股份有限公司 | Propylene polymer production method |
CN114471393A (en) * | 2020-11-13 | 2022-05-13 | 中国石油天然气股份有限公司 | Method and device for controlling the level of a polymerization reactor |
-
2007
- 2007-11-21 JP JP2007301814A patent/JP2009126908A/en active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101367361B1 (en) | 2010-06-16 | 2014-02-26 | 주식회사 엘지화학 | Polymerization reactor for super adsorbent polymer and preparation method of super adsorbent polymer |
JP2015509444A (en) * | 2012-02-10 | 2015-03-30 | リスト ホールディング アーゲー | Method for performing physical, chemical and / or thermal processes |
CN104558301A (en) * | 2013-10-24 | 2015-04-29 | 中国石油化工股份有限公司 | Propylene polymer production method |
CN114471393A (en) * | 2020-11-13 | 2022-05-13 | 中国石油天然气股份有限公司 | Method and device for controlling the level of a polymerization reactor |
CN114471393B (en) * | 2020-11-13 | 2024-03-26 | 中国石油天然气股份有限公司 | Method and device for controlling material level of polymerization reactor |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9079986B2 (en) | Polyolefin production with different diluents in multiple polymerization reactors | |
KR101430846B1 (en) | Method for monitoring the level of an ethylene polymerization catalyst slurry | |
US20130345374A1 (en) | Double Loop Technology | |
EP3033169B1 (en) | Pressure relief for multiple polyolefin polymerization reactors | |
EP3140033B1 (en) | Elbow and horizontal configurations in a loop reactor | |
US8940239B2 (en) | Catalyst feed control during catalyst transition periods | |
EP2934743A1 (en) | Chain transfer agent removal between polyolefin polymerization reactors | |
US8153068B1 (en) | Method of using an upper discharge in a fluidized bed reactor and system thereof | |
WO2008095807A1 (en) | Apparatus for the liquid-phase polymerization of olefins | |
JP2009126908A (en) | Polymerizer | |
US7750095B2 (en) | System and method for reducing fouling in a reactor | |
US10913046B2 (en) | Cooling between multiple polyolefin polymerization reactors | |
US9334336B2 (en) | Polyolefin reactor system having a gas phase reactor and solids recovery | |
WO2014093082A1 (en) | Polyethylene production with multiple polymerization reactors | |
JP3657485B2 (en) | Agglomerated substance detection method, agglomerated substance detection apparatus, fluidized bed olefin polymerization reaction apparatus equipped with the apparatus, and olefin polymerization method | |
EP2952542A1 (en) | Bulk pvc composition, bulk pvc polymerization method and apparatus | |
US9433914B2 (en) | Polyolefin reactor system having a gas phase reactor | |
EP2397221B1 (en) | Control system for a gas phase reactor, a gas phase reactor for catalytic production of polyolefines, a method for catalytic productions of polyolefines and a use of the control system | |
CN117402277B (en) | Anti-blocking process method for discharge line of ultra-high molecular weight polyethylene produced by slurry method | |
WO2009096937A1 (en) | Systems and methods for detecting liquid pooling in reactor systems |