JP2022550630A - 気相重合のための装置およびプロセス - Google Patents

Abstract

【解決手段】 気相オレフィン重合を行なうための装置であって、直径Ｄ０１の円筒状セグメントを含む第１の重合、直径Ｄ０５の上部および直径Ｄ０６の下部を含む第２の重合ゾーン、直径Ｄ０４の分離ゾーン、半径Ｒ０３の屈曲（ｂｅｎｄ）であるか、または半径Ｒ０３の屈曲部を含む直径Ｄ０３の第１の連結要素、直径Ｄ０８を有するガス再循環ライン、直径Ｄ０２の遷移セグメント、および屈曲であるか屈曲部を含む直径Ｄ０９の第２の連結要素を含み、Ｄ０４対Ｄ０５の比は１．０～１．５であり、Ｄ０５対Ｄ０６の比は１．２～２であり、Ｒ０３対Ｄ０３の比は１～６であり、Ｄ０３対Ｄ０１の比は０．３～０．８５であり、Ｄ０８ａ対Ｄ０２の比は１．０～２．２である、装置。【選択図】図１

Description

本開示は、気相オレフィン重合を行なうための装置を提供する。本開示は、重合触媒の存在下で２０℃～２００℃の温度および０．５ＭＰａ～１０ＭＰａの圧力でオレフィン重合体を製造するプロセスをさらに提供する。

ポリオレフィンは、今日製造されて使用されている合成重合体の中で断然最大のクラスである。それらの成功は、主に低い生産コスト、軽い重量および高い耐化学性に起因する。共重合、ブレンディングおよび添加剤を使用してエラストマーから熱可塑性プラスチック、高強度繊維に至る製品を製造することにより、広範囲な機械的特性が可能である。１９３０年代以降に確立されているが、これらの材料の生産プロセスと性能を改善することは、依然として進行中の研究テーマである。

今日、ポリオレフィン製造のために広く使用される技術は、単量体を含むガス状反応媒質で固体ポリオレフィン粒子が生成される気相重合である。一般に、生成される反応熱は、反応器から反応ガス混合物を引き出し、熱交換器でガス混合物を冷却させた後、冷却されたガス混合物を反応器に戻すことによって除去される。重合体の組成は、気相の組成によって制御され得る。しかしながら、気相重合プロセスの限界は、特に分子量分布を広げたり、異なる共単量体組成を有する共重合体を得ることと関連して、得られる重合体の分子量分布を制御し難いということにある。分子量分布および共単量体分布の幅は、重合体のレオロジー挙動、それにしたがって溶融物の加工性の両方、そして製品の最終的な機械的特性に影響を及ぼすため、必要に応じて製造される重合体の構造を調整できるということは魅力的であろう。したがって、研究と産業の主な焦点のうちの１つは、ポリオレフィンの組成に影響を与えることのできる戦略にあった。

ＷＯ９７／０４０１５Ａ１は、第１および第２の相互に連結された重合ゾーンで行われるα‐オレフィンの気相重合プロセスを言及し、ここに１つ以上のα‐オレフィンが反応条件下で重合触媒の存在下で供給されて重合体生成物が排出され、ここで成長する重合体粒子が速い流動化条件下で重合ゾーンのうちの第１のゾーンを通って上方に流れ、第１の重合ゾーンを離れて重合体粒子が重力の作用下で高密度化形態（ｄｅｎｓｉｆｉｅｄ ｆｏｒｍ）で流れる第２の重合ゾーンに入り、第２の重合ゾーンを離れて第１の重合ゾーンに少なくとも部分的に再導入され、２つの重合ゾーンの間で重合体の循環が確立される。

ＷＯ９７／０４０１５Ａ１に説明されている技術に基づいて、ＷＯ００／０２９２９Ａ１は、上昇管（ｒｉｓｅｒ）、すなわち、第１の重合ゾーンに存在するガス混合物が下降管（ｄｏｗｎｃｏｍｅｒ）、すなわち、第２の重合ゾーンに入るのを完全にまたは部分的に防止することのできる手段が提供され、上昇管に存在するガス混合物とは異なる組成を有するガスおよび／または液体混合物が、異なる組成を有する重合体の反応器内製造のブレンドを達成するために、下降管に導入されるプロセスをさらに提示している。同様に、ＵＳ１０，７８１，２７３Ｂ２は、上昇管、下降管、任意選択的に下降管の上端部にある液体バリアを介して、下降管の上端に連結される分離機、および上昇管の上端を分離機と連結し、下降管の底を上昇管の底と連結する２つの導管を含む反応器を含むマルチモーダルポリオレフィンを製造するための装置を説明する。

ＷＯ２０１２／０３１９８６Ａ１は、重合体粒子が速い流動化条件または輸送条件下で上方に流れる上昇管；および重力の作用下で重合体粒子が高密度化形態で下方に流れる下降管を含む相互に連結された重合ゾーンを有する気相重合反応器を提案し、上記下降管の底は、輸送区間によって上記上昇管の下部ゾーンに連結され、上記輸送区間は、下降管から上昇管に下降する屈曲（ｂｅｎｄ）として設計される。反応器には、輸送区間の流入口（ｉｎｌｅｔ）でキャリアガスを供給するためのラインがさらに提供され、輸送区間には、輸送区間のベンディングに沿って少なくとも５０°の角度で輸送区間の流入口から延びるガス分配グリッドが提供される。

ＷＯ２０１９／１５４７５６Ａ１は、反応ガスを冷却させ、反応ガスを反応器にフィードバックするための熱交換器を介して反応ガスを誘導して、反応器から反応ガスを引き出すためのガス再循環ラインを含むオレフィンの気相重合のための重合反応器であって、ガス再循環ラインには、熱交換器、可変ガイドベーンを含む遠心圧縮機、およびバタフライ弁が備えられている重合反応器を開示されている。

気相重合の持続的な開発がなされてきたが、特に製造される重合体の重合体組成を制御するにおいて、完全な柔軟性とともに、相互に連結された重合ゾーンを有する気相重合反応器の作動性と関連して、さらなる改善が依然として必要である。気相重合反応器は、下降管の上端に設置される、ガス／固体分離ゾーンで優れた分離効率、隣接する重合体粒子の間および重合体粒子と反応器の壁との間の減少される重合体摩擦、上昇管、下降管およびガス再循環ラインを連結する連結要素で、そして連結要素と上昇管、下降管またはガス再循環ラインの間の交差部（ｉｎｔｅｒｓｅｃｔｉｏｎ）における低い圧力降下、およびガス再循環ラインから出るガスストリームで下降管を離れる重合体粒子の良好な浸漬および均質化、そして製作容易性と特に反応器の全体高さを制限することのできる可能性とともに、上昇管で重合体粒子の速い流動化または輸送を提供するべきである。

本開示は、気相オレフィン重合を行なうための装置を提供し、装置は、
－ 直径Ｄ０１を有する円筒状セグメントを含む、速い流動化または輸送条件下で成長する重合体粒子が上方に流れるように構成されて配置された第１の重合ゾーン；
－ 直径Ｄ０５を有する円筒状の上部および直径Ｄ０６を有する円筒状の下部を含む、成長する重合体粒子が下方に流れるように構成されて配置された第２の重合ゾーン；
－ 第２の重合ゾーンの上部の上端に配置され、第２の重合ゾーンの上部に直接連結される、ガス流から成長する重合体粒子を分離するように構成されて配置された直径Ｄ０４を有する円筒状のガス／固体分離ゾーン；
－ 第１の重合ゾーンの円筒状セグメントをガス／固体分離ゾーンに連結するように構成されて配置された直径Ｄ０３を有する管状の第１の連結要素；
－ ガス／固体分離ゾーンを第１の重合ゾーンに連結するように構成されて配置された直径Ｄ０８を有する管状のガス再循環ライン；
－ ガス再循環ラインと第１の重合ゾーンの円筒状セグメントとの間に配置された直径Ｄ０２を有する管状の遷移セグメント；および
－ 第２の重合ゾーンの下部を遷移セグメントに連結するように構成されて配置された直径Ｄ０９を有する管状の第２の連結要素を含み、
ガス再循環ラインには、ガス再循環ラインでガスを循環させるように構成されて配置された圧縮機と、ガス再循環ラインに流れるガスから熱を除去するように構成されて配置された熱交換器と、が備えられ；
Ｄ０４対Ｄ０５の比は１．０～１．５であり、Ｄ０５対Ｄ０６の比は１．２～２であり；
第１の連結要素は、半径Ｒ０３を有する屈曲であるか、または１つ以上の半径Ｒ０３を有する１つ以上の屈曲部および１つ以上の線状部を含む管状要素であり、Ｒ０３対Ｄ０３の比は１～６であり、Ｄ０３対Ｄ０１の比は０．３～０．８５であり；
第１の連結要素は連結ピースを含み、第１の連結要素およびガス／固体分離ゾーンは連結ピースによって連結され、連結ピースのガス／固体分離ゾーンに対する連結は、連結ピースの中心軸と水平線（ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ）は角度Ａ１６を形成し、角度Ａ１６が０°～４０°の範囲にあるように接線をなして傾斜を有し；
遷移セグメントは屈曲であるか、または１つ以上の屈曲部および１つ以上の線状部を含む管状要素であり、Ｄ０８対Ｄ０２の比は１．０～２．２であり；
第２の連結要素は屈曲であるか、または１つ以上の屈曲部および１つ以上の線状部を含む管状要素である。

いくつかの実施形態において、第２の連結要素が遷移セグメントに連結される位置で第２の連結要素の中心軸と水平線は角度Ａ０２を形成し、角度Ａ０２は０°～４０°の範囲にある。

いくつかの実施形態において、装置は、バリアガスおよび／または液体を第２の重合ゾーンの上部内に供給するためのラインをさらに含む。

いくつかの実施形態において，装置は、輸送ガスを第２の連結要素の上部内に供給するためのラインをさらに含む。

いくつかの実施形態において、第２の連結要素には、第２の連結要素のベンディングに沿って少なくとも５０°の角度Ａ０９で第２の連結要素の上端部から延びるガス分配グリッドが提供される。

いくつかの実施形態において、第２の重合ゾーンは、絞り弁を含み、装置は、絞り弁上の１つ以上の位置で第２の重合ゾーンの下部内に投入ガスを供給するためのラインをさらに含む。

いくつかの実施形態において、圧縮機は、可変ガイドベーンを含む遠心圧縮機であり、ガス再循環ラインにはバタフライ弁がさらに備えられている。

いくつかの実施形態において、可変ガイドベーンは、遠心圧縮機の上流に配置され、バタフライ弁は、遠心圧縮機の下流に配置される。

いくつかの実施形態において、ガス／固体分離ゾーンは、高さＨ０４を有し、Ｈ０４対Ｄ０４の比は２．５～４．５である。

いくつかの実施形態において、第２の重合ゾーンの上部は、高さＨ０５を有し、Ｈ０５対Ｄ０５の比は２～４である。

いくつかの実施形態において、装置は、一連の重合反応器の一部である。

本開示は、重合触媒の存在下で２０℃～２００℃の温度および０．５ＭＰａ～１０ＭＰａの圧力で請求項１～１１のいずれか一項に記載の装置における気相オレフィン重合を行なうプロセスをさらに提供し、１つ以上のオレフィンを装置内に供給するステップ、反応条件下でオレフィンと重合触媒を接触させ、装置から重合体生成物を排出するステップを含み、成長する重合体粒子は、速い流動化または輸送条件下で第１の重合ゾーンを通って上方に流れ、第１の重合ゾーンを離れ、ガス／固体分離ゾーンを通過し、重合体粒子が重力の作用下で下方に流れる第２の重合ゾーンに入り、第２の重合ゾーンを離れて第１の重合ゾーンに少なくとも部分的に再導入され、第１の重合ゾーンと第２の重合ゾーンとの間の重合体の循環が確立され、第２の重合ゾーンは、高密度化重合体粒子の床（ｂｅｄ）を含む。

いくつかの実施形態において、第１の重合ゾーンに存在するガス混合物は、ガスまたは液体を供給ラインを介して第２の重合ゾーンに導入することにより、第２の重合ゾーンの上部に入るのが完全にまたは部分的に防止され、第２の重合ゾーンに存在するガス混合物は、第１の重合ゾーンに存在するガス混合物と異なる。

いくつかの実施形態において、高密度化重合体粒子の床の表面は、第２の重合ゾーンの上部に位置する。

いくつかの実施形態において、重合は、エチレンの単独重合またはエチレンと１－ブテン、１－ヘキセンおよび１－オクテンからなる群より選択される１つ以上の他のオレフィンとの共重合であるか、または重合は、プロピレンの単独重合またはプロピレンとエチレン、１－ブテン、および１－ヘキセンからなる群より選択される１つ以上の他のオレフィンとの共重合である。

図１は、本開示による装置の実施形態を概略的に示す。 図２は、本開示による第２の重合ゾーンの上端部の拡大抜粋図である。 図３は、本開示による装置の実施形態に対する平面図を概略的に示す。 図４は、本開示の第１の連結要素の２つの好ましい実施形態を概略的に示す。 図５は、本開示の第１の連結要素の２つの好ましい実施形態を概略的に示す。 図６は、本開示の遷移セグメントおよび第２の連結要素の２つの好ましい実施形態を概略的に示す。 図７は、本開示の遷移セグメントおよび第２の連結要素の２つの好ましい実施形態を概略的に示す。

本開示の過程内において、本発明者らは、成長する重合体粒子が速い流動化または輸送条件下で上方に流れる第１の重合ゾーンを含み、成長する重合体粒子が下方に流れる第２の重合ゾーンを含む気相オレフィン重合を行なうための装置の設計を適用することにより、すなわち、いわゆるマルチゾーン循環反応器（ＭＺＣＲ；ｍｕｌｔｉｚｏｎｅ ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ ｒｅａｃｔｏｒ）の設計を適用して装置の異なる部分の間の幾何学的な比率に特別な注意を払うことにより、第２の重合ゾーンの上端に設置される、ガス／固体分離ゾーンで優れた分離効率を提供すること、隣接する重合体粒子の間および重合体粒子と装置の壁との間の重合体摩擦を減少させること、第１の重合ゾーン、第２の重合ゾーンおよびガス再循環ラインを連結する連結要素および連結要素と第１の重合ゾーン、第２の重合ゾーンまたはガス再循環ラインの間の交差部で低い圧力降下を得ること、およびガス再循環ラインから出るガスストリームで第２の重合ゾーンを離れる重合体粒子の良好な浸漬および均質化を達成して第１の重合ゾーンで重合体粒子を速い流動化させるか、輸送することが可能であるということを発見した。同時に、装置は、構築することが容易であり、装置の全体高さを制限することが可能である。

したがって、本開示は、気相オレフィン重合を行なうための装置を提供し、装置は、
－ 速い流動化または輸送条件下で成長する重合体粒子が上方に流れるように構成されて配置された第１の重合ゾーン；
－ 成長する重合体粒子が下方に流れるように構成されて配置された第２の重合ゾーン；
－ 第２の重合ゾーンの上端に配置され、第２の重合ゾーンに直接連結される、ガス流から成長する重合体粒子を分離するように構成されて配置されたガス／固体分離ゾーン；
－ 第１の重合ゾーンの上端を、ガス／固体分離ゾーンに連結するように構成されて配置された第１の連結要素；
－ ガス／固体分離ゾーンを第１の重合ゾーンの底に連結するように構成されて配置されたガス再循環ライン；および
－ 第２の重合ゾーンの底を、第１の重合ゾーンの底に連結するように構成されて配置された第２の連結要素、を含む。

本開示の好ましい実施形態において、触媒供給または上流重合反応器からの重合体粒子の供給のためのラインが第１の重合ゾーンに配置され、重合体排出ラインが第２の重合ゾーンの底部に位置される。メイクアップ（ｍａｋｅ‐ｕｐ）単量体、共単量体、水素および／または不活性成分の導入は、第１または第２の重合ゾーンに沿って様々なポイントで、またはガス再循環ラインで生じ得る。

本開示の装置において重合され得るオレフィンは、特に１－オレフィン、すなわち、末端二重結合を有する炭化水素であり、これに限定されるものではない。非極性オレフィン系化合物が好ましい。特に好ましい１－オレフィンは、線状もしくは分岐状Ｃ_２～Ｃ_１２－１－アルケン、特にエチレン、プロピレン、１－ブテン、１－ペンテン、１－ヘキセン、１－ヘプテン、１－オクテン、１－デセンなどの線状Ｃ_２～Ｃ_１０－１－アルケン、または４－メチル－１－ペンテンなどの分岐状Ｃ_２～Ｃ_１０－１－アルケン、１，３－ブタジエン、１，４－ヘキサジエンまたは１，７－オクタジエンなどの共役および非共役ジエンである。様々な１－オレフィンの混合物を重合することも可能である。適切なオレフィンは、二重結合が１つ以上の環系を有することができる環状構造の一部であるものも含む。例としては、シクロペンテン、ノルボルネン、テトラシクロドデセンまたはメチルノルボルネン、あるいはジエン、たとえば、５－エチリデン－２－ノルボルネン、ノルボルナジエンまたはエチルノルボルナジエンがある。２つ以上のオレフィンの混合物を重合することも可能である。

本開示の装置は、エチレンまたはプロピレンの単独重合、あるいは共重合に使用され得る。プロピレン重合における好ましい共単量体は、最大４０重量％のエチレン、１－ブテンおよび／または１ーヘキセン、好ましくは０．５重量％～３５重量％のエチレン、１－ブテンおよび／または１－ヘキセンである。エチレン重合における共単量体として、最大２０重量％、より好ましくは０．０１重量％～１５重量％、特に０．０５重量％～１２重量％のＣ_３～Ｃ_８－１－アルケン、特に１－ブテン、１－ペンテン、１－ヘキセンおよび／または１－オクテンを使用するのが好ましい。エチレンが０．１重量％～１２重量％の１－ヘキセンおよび／または１－ブテンと共重合される重合が特に好ましい。

本開示の装置は、速い流動化または輸送条件下で成長する重合体粒子が上方に流れるように構成されて配置された第１の重合ゾーンを含む。このような重合ゾーンは、一般に上昇管と呼ばれる。第１の重合ゾーンは、直径Ｄ０１を有する円筒状セグメントを含む。第１の重合ゾーン内において、速い流動化条件または輸送は、重合体粒子の輸送速度よりも速い速度で第１の重合ゾーンの底から第１の重合ゾーンの上端に流れる反応ガス混合物のストリームによって確立される。反応ガス混合物の速度は、好ましくは０．５ｍ／ｓ～１５ｍ／ｓ、特に０．８ｍ／ｓ～５ｍ／ｓである。「輸送速度」および「速い流動化条件」という用語は、当技術分野でよく知られており、本明細書で文献［Ｄ．Ｇｅｌｄａｒｔ，Ｇａｓ Ｆｌｕｉｄｉｚａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｐａｇｅ １５５ ｅｔ ｓｅｑ．，Ｊ．Ｗｉｌｅｙ ＆ Ｓｏｎｓ Ｌｔｄ．，１９８６］に定義されるように使用される。

本開示の装置は、成長する重合体粒子が下方に流れるように構成されて配置された第２の重合ゾーンをさらに含む。このような重合ゾーンは、一般に下降管と呼ばれる。このような重合ユニットに対する他の一般的な呼称は、「移動床（ｍｏｖｉｎｇ ｂｅｄ）」ユニットまたは反応器、あるいは「沈降床（ｓｅｔｔｌｅｄ ｂｅｄ）」ユニットまたは反応器である。第２の重合ゾーンは、直径Ｄ０５を有する円筒状の上部および直径Ｄ０６を有する円筒状の下部を含む。第２の重合ゾーン内において、成長する重合体粒子は、好ましくは重力の作用下で高密度化形態で下方に流れる。本明細書で使用されるように、重合体の「高密度化形態（ｄｅｎｓｉｆｉｅｄ ｆｏｒｍ）」という用語は、重合体の質量と反応器の体積との間の比は、生成される重合体の「注入されたバルク密度（ｐｏｕｒｅｄ ｂｕｌｋ ｄｅｎｓｉｔｙ）」の８０％超過であることを意味する。たとえば、重合体バルク密度が４２０ｋｇ／ｍ^３である場合、重合体の「高密度化形態」は、重合体質量／反応器の体積比は少なくとも３３６ｋｇ／ｍ^３であることを意味する。重合体の「注入されたバルク密度」は、ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ ６０：１９９９に従って測定されたパラメータである。典型的に、第２の重合ゾーンは、実質的にプラグ流れモードで下方に移動する、成長する重合体粒子の床を含む。「プラグ流れモード」とは、重合体粒子の逆混合がほとんどないか、好ましくは全くないことを意味する。好ましい実施形態において、重合体粒子は０．０１ｍ／ｓ～０．７ｍ／ｓ、好ましくは０．１ｍ／ｓ～０．６ｍ／ｓ、より好ましくは０．１５ｍ／ｓ～０．５ｍ／ｓの速度で下方に流れる。

本開示の装置は、ガス流から成長する重合体粒子を分離するように構成されて配置された円筒状のガス／固体分離ゾーンをさらに含む。ガス／固体分離ゾーンは、第２の重合ゾーンの上部の上端に配置されて第２の重合ゾーンの上部に直接連結される。ガス／固体分離ゾーンは、直径Ｄ０４を有する。ガス／固体分離ゾーンにおいて、成長するポリオレフィン粒子と第１の重合ゾーンから第１の連結要素を介して出る反応ガスとの混合物が反応ガスと重合体粒子に分離される。重合体粒子は第２の重合ゾーンに入り、第１の重合ゾーンから出る分離された反応ガス混合物は、第１の重合ゾーンに再循環されるためにガス再循環ライン内に移送される。

好ましくは、本開示の装置は、ガスおよび／または液体を第２の重合ゾーンの上部内に供給するためのラインを含む。好ましくは、ガスおよび／または液体は、ガスおよび／または液体混合物の形態で供給されるバリア流体である。バリア流体を供給することは、第１の重合ゾーンの反応ガス混合物が、第２の重合ゾーンに入るのを部分的にまたは全体的に防止することにより、第１および第２の重合ゾーンで異なる重合条件が確立できるようにする。バリア流体は、第１の重合ゾーンに存在する反応ガス混合物の組成とは異なる適切な組成を有するべきである。添加されるバリア流体の量は、好ましくはガス／固体分離ゾーンから出る重合体粒子とともに、同伴される、ガス混合物に対するバリアとして作用する、重合体粒子の流れに対して逆流するガスの上方の流れが、第２の重合ゾーンの上端で生成されるように調整される。バリア流体は、好ましくは再循環ガスストリームから出る。より好ましくはそのストリームを部分的に凝縮することによって得られる。結果的に、バリア流体は、重合される単量体以外に、窒素または１～１０個の炭素原子を有するアルカンのような重合希釈剤として使用される不活性化合物、水素または反応ガス混合物の他の成分も含み得る。

本開示の好ましい実施形態において、高密度化重合体粒子の床の表面は、第２の重合ゾーンの上部に位置する。好ましくは、第１の重合ゾーンの反応ガス混合物が第２の重合ゾーンに入るのを部分的にまたは全体的に防止するためのバリア流体として作用するガスおよび／または液体は、高密度化重合体粒子の床の表面に近い位置で高密度化重合体粒子の床内に供給される。

本開示の好ましい実施形態において、装置は、ガスおよび／または液体を第２の重合ゾーン内に供給するための追加供給ラインをさらに含む。これらの追加供給ラインは、反応された単量体を交換し、第２の重合ゾーン内でガス流を制御するために使用され得る。供給ストリームは、好ましくは重合の主単量体を含み、１つ以上の共単量体、プロパンなどの不活性成分、または水素をさらに含み得る。第２の重合ゾーンに添加される、ガスおよび／または液体の量および第２の重合ゾーン内の圧力条件に応じ、重合体粒子を取り巻くガス状媒質は、重合体粒子と同時に下方にまたは重合体粒子に対して逆流で上方に移動するように設計され得る。液体ストリームを第２の重合ゾーンに供給するとき、これらの液体ストリームは、好ましくは第２の重合ゾーン内で気化され、第２の重合ゾーン内の反応ガス混合物の組成に寄与する。１つよりも多い追加供給ストリームで第２の重合ゾーンを作動させる場合、ガスおよび／または液体を第２の重合ゾーンに導入するための供給ポイントは、好ましくは第２の重合ゾーンの高さにわたって均一に分布される。異なる供給ラインを介して異なる組成のガスおよび／または液体混合物を供給し、このような方式で異なる組成の重合体の生産をもたらす異なる反応ガス組成を有するサブゾーンを第２の重合ゾーンの異なる部分に確立することも可能である。

本開示の装置は、ガス／固体分離ゾーンの直径Ｄ０４対第２の重合ゾーンの上部の直径Ｄ０５の比、すなわち、Ｄ０４対Ｄ０５の比は１．０～１．５、好ましくは１．０５～１．４、より好ましくは１．０８～１．３であることを特徴とする。ガス／固体分離ゾーンの直径対第２の重合ゾーンの上部の直径の比を、このような範囲に保持することにより、分離ゾーンで効率的なガス／固体分離、すなわち、第２の重合ゾーンに存在する反応ガス混合物から第１の重合ゾーンに存在する反応ガス混合物の良好な分離を保障するために、分離ゾーンを離れるガス中の重合体粒子の非常に制限されたキャリーオーバー（ｃａｒｒｙ－ｏｖｅｒ）を可能とする。

本開示の好ましい実施形態において、ガス／固体分離ゾーンは、高さＨ０４を有し、ガス／固体分離ゾーンＨ０４の高さ対ガス／固体分離ゾーンの直径Ｄ０４の比、すなわち、Ｈ０４対Ｄ０４の比は２．５～４．５、好ましくは２．８～４．２、より好ましくは２．９～４である。分離ゾーンの高さ対分離ゾーンの直径の比を、このような範囲に保持することにより、第１の重合ゾーンから分離ゾーンに導入される、ガス／固体混合物の効果的な分離を許容する。さらに、第２の重合ゾーンにおける重合体粒子の水準が特に高い場合にも、分離ゾーンを離れるガスで重合体キャリーオーバーを防止されるか、または感知可能に減少され得る。

本開示の装置は、さらに第２の重合ゾーンの上部の直径Ｄ０５対第２の重合ゾーンの下部の直径Ｄ０６の比、すなわち、Ｄ０５対Ｄ０６の比は１．２～２、好ましくは１．３～１．８、より好ましくは１．４～１．７であることを特徴とする。このような方式で第２の重合ゾーンを設計することは、第１の重合ゾーンに存在する反応ガス混合物と第２の重合ゾーンに存在するガス混合物との分離を容易にする。下部の直径よりも直径が大きい上部を有する第２の重合ゾーンを構成すると、バリアガスおよび／または液体が導入される第２の重合ゾーンの上部における重合体粒子の速度が第２の重合ゾーンの下部と比較してより低くなり、これはバリアが効果的になるのを妨げる流動化を回避させる。

さらに、ガス／固体分離ゾーンの分離効能にネガティブな影響を及ぼし得る、第２の重合ゾーンの上部のオーバーフローのリスクが第２の重合ゾーンの上部の十分な高さを保障することによって、それだけでなく第２の重合ゾーンの上部の十分に大きい直径Ｄ０５を確保することによっても最小化され得ることを見出した。好ましい実施形態において、第２の重合ゾーンの上部は、高さＨ０５、および第２の重合ゾーンの上部の高さＨ０５と第２の重合ゾーンの上部の直径Ｄ０５の比を有し、すなわち、Ｈ０５対Ｄ０５の比は２～４、好ましくは２～３．８、より好ましくは２～３．６である。

好ましい実施形態において、ガス／固体分離ゾーンおよび第２の重合ゾーンの上部は、第１の連結部によって連結され、ここで第１の連結部の直径は、ガス／固体分離ゾーンの直径Ｄ０４から第２の重合ゾーンの上部の直径Ｄ０５に減少する。第２の重合ゾーンの上部および第２の重合ゾーンの下部は、好ましくは第２の連結部を介して連結され、ここで第２の連結部の直径は、第２の重合ゾーンの上部の直径Ｄ０５から第２の重合ゾーンの下部の直径Ｄ０６に減少する。第１および／または第２の連結部の好ましい実施形態において、第１および／または第２の連結部の直径は一定に減少する。すると、第１の連結部と第２の連結部は、円錐状を有することになる。しかしながら、第１および／または第２の連結部が球状の切頭体（ｆｒｕｓｔｕｍ）の形状を有するか、直径が別の方式で減少することも可能である。好ましくは、第１の連結部は、円錐状を有する。すると、第１の連結部の表面と垂直は、好ましくは５°～２５°、より好ましくは８°～２０°、特に１０°～１５°である角度Ａ０７ａを形成する。また、第２の連結部は、好ましくは円錐状を有する。すると、第２の連結部の表面と垂直は、好ましくは５°～２５°、より好ましくは８°～２０°、特に１０°～１５°である角度Ａ０７ｂを形成する。角度Ａ０７ａおよびＡ０７ｂが設定される限界内に保持され、一般にチャンク形成をもたらす、重合体粉末の停滞が大幅に減少され得るときに、第２の重合ゾーンを通って重合体の滑らかな下方の流れが保障され得ることを見出した。

本開示の装置は、ガス／固体分離ゾーンを第１の重合ゾーンに連結するように構成されて配置された管状のガス再循環ライン、およびガス再循環ラインと第１の重合ゾーンの円筒状セグメントとの間に配置された管状の遷移セグメントをさらに含む。ガス再循環ラインは直径Ｄ０８を有し、遷移セグメントは直径Ｄ０２有する。

好ましい実施形態において、ガス再循環ラインと遷移セグメントは、第４の連結部によって連結され、第４の連結部の直径は、ガス再循環ラインの直径Ｄ０８から遷移セグメントの直径Ｄ０２に増加する。第４の連結部の好ましい実施形態において、直径は一定に増加し、第４の連結部は円錐状を有する。しかしながら、直径が別の方式で増加することも可能である。

ガス再循環ラインには、ガス再循環ラインでガスを循環させるように構成されて配置された圧縮機と、ガス再循環ラインに流れるガスから熱を除去するように構成されて配置された熱交換器と、が備えられている。本開示の好ましい実施形態において、圧縮機は、可変ガイドベーンを含む遠心圧縮機であり、ガス再循環ラインにはバタフライ弁がさらに備えられている。好ましくは、可変ガイドベーンは、遠心圧縮機の上流に配置され、バタフライ弁は、遠心圧縮機の下流に配置される。可変ガイドベーンを含む遠心圧縮機によってガス再循環ラインのガスを循環させ、バタフライ弁のあるガス再循環ラインをさらに備えると、簡単な方式で圧縮機全体にわたって差圧（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）を一定に保持しながらガス流速を操作したり、ガス流速を一定に保持しながら圧縮機全体にわたって差圧を変化させたりすることが可能である。

遷移セグメントは、屈曲または１つ以上の屈曲部と１つ以上の線状部を含む管状要素であることを特徴とし、ガス再循環ラインの直径Ｄ０８対遷移セグメントの直径Ｄ０２の比、すなわち、Ｄ０８対Ｄ０２比は１．０～２．２、好ましくは１．２～２．０、より好ましくは１．３～１．９である。

好ましいは実施形態において、遷移セグメントおよび第１の重合ゾーンの円筒状セグメントは、第５の連結部によって連結され、第５の連結部の直径は、遷移セグメントの直径Ｄ０２から第１の重合ゾーンの円筒状セグメントの直径Ｄ０１に増加する。第５の連結部の好ましいは実施形態において、直径は一定に増加し、第５の連結部は円錐状を有する。

本開示の装置に含まれる遷移セグメントの形状は、第１の重合ゾーン内への重合体粒子の即時的な輸送とともに、再循環ガスストリームによる第２の連結要素から出る重合体粒子の効率的なピックアップを提供することによって、そして隣接する重合体粒子の間および重合体微粒子と遷移セグメントの壁との間の重合体摩擦を減少させることによって、ガス再循環ラインで、そしてガス再循環ラインと第１の重合ゾーンとの間の交差部における低い圧力降下とともに、第１の重合ゾーンで速い流動化または輸送条件を保障することによって装置における重合の優れた作動性に寄与し、同時に、重合ゾーンの下に必要なスペースを最小化して再循環システムの改善されたレイアウトを提供する。

本開示の装置は、第１の重合ゾーンの円筒状セグメントをガス／固体分離ゾーンに連結するように構成されて配置された直径Ｄ０３を有する管状の第１の連結要素および第２の重合ゾーンの下部を遷移セグメントに連結するように構成されて配置された直径Ｄ０９を有する管状の第２の連結要素をさらに含む。

成長する重合体粒子が上方に流れる第１の重合ゾーン、成長する重合体粒子が下方に流れる第２の重合ゾーン、第２の重合ゾーンの上端に配置されたガス／固体分離ゾーン、ガス／固体分離ゾーンに第１の重合ゾーンの上端を連結し、第１の重合ゾーンの底に連結された要素に第２の重合ゾーンの底を連結する２つの連結要素の組み合わせは、２つの重合ゾーンらの間で重合体粒子の循環が確立されるようにし、重合体粒子は、これらのゾーンを交互に複数回通過する。

第１の連結要素は、半径Ｒ０３を有する屈曲または１つ以上の半径Ｒ０３を有する１つ以上の屈曲部および１つ以上の線状部を含む管状要素であることを特徴とし、屈曲の半径Ｒ０３または１つ以上の屈曲部の１つ以上の半径Ｒ０３および第１の連結要素の直径Ｄ０３の比、すなわち、Ｒ０３対Ｄ０３の比は１～６、好ましくは１～５、より好ましくは１～４である。本開示のいくつかの実施形態において、屈曲の半径Ｒ０３または１つ以上の屈曲部の１つ以上の半径Ｒ０３は可変し得、すなわち、屈曲の異なる部分または異なる屈曲部は、すべての半径Ｒ０３が屈曲または１つ以上の屈曲部の半径と第１の連結要素の直径の定義された比にある条件を満たすことを前提に、異なる半径を有し得る。

第１の連結要素は、さらに第１の連結要素の直径Ｄ０３対第１の重合ゾーンの円筒状セグメントの直径Ｄ０１の比、すなわち、Ｄ０３対Ｄ０１の比は０．３～０．８５、好ましくは０．３５～０．７、より好ましくは０．４～０．６５であることを特徴とする。

好ましい実施形態において、第１の重合ゾーンの円筒状セグメントおよび第１の連結要素は、第６の連結部によって連結され、ここで第６の連結部の直径は、第１の重合ゾーンの円筒状セグメントの直径Ｄ０１から第１の連結要素の直径Ｄ０３に減少する。第６の連結部の好ましいは実施形態において、直径は一定に減少し、第６の連結部は円錐状を有する。他の好ましい実施形態において、第６の連結部は球状の切頭体の形状を有する。しかしながら、直径が別の方式で増加することも可能である。

第１の連結要素は、第１の連結要素が連結ピースを含み、第１の連結要素とガス／固体分離ゾーンは連結ピースによって連結され、ガス／固体分離ゾーンに対する連結ピースの連結は、連結ピースの中心軸と水平線は０°～４０°、好ましくは０°～３０°、より好ましくは０°～２０°の範囲である角度Ａ１６を形成するように接線をなして傾斜を有することをさらに特徴とする。

好ましくは、連結ピースの形状は、たとえば、連結ピースに沿って減少する直径を有することにより、ガス／固体分離ゾーンの形状に合わせられる。連結ピースは、一定の直径でまたは減少する直径で、屈曲を形成することも可能である。

本開示の装置に含まれる第１の連結要素の形状は、第１の重合ゾーンからガス／固体分離ゾーンへ重合体粒子の移送のための適切な輸送速度、隣接する重合体粒子の間および重合体粒子と第１の連結要素の壁との間の重合体摩擦の最小化、そして、同時に、ガス／固体分離ゾーンで改善された分離効率を提供することによって装置における優れた重合作動性に寄与する。

第２の連結要素は、屈曲または１つ以上の屈曲部および１つ以上の線状部を含む管状要素であることを特徴とする。

好ましい実施形態において、第２の重合ゾーンの下部および第２の連結要素は、第３の連結部によって連結され、ここで第３の連結部の直径は、第２の重合ゾーンの下部の直径Ｄ０６から第２の連結要素の直径Ｄ０９に減少する。第３の連結部の好ましい実施形態において、直径は一定に減少し、第３の連結部は円錐状を有する。すると、第３の連結部の表面と垂直は、好ましくは５°～２５°、より好ましくは８°～２０°、特に１０°～１５°である角度Ａ０７ｃを形成する。

本開示の好ましい実施形態において、第２の連結要素が遷移セグメントに連結される位置で第２の連結要素の中心軸と水平線は角度Ａ０２を形成し、角度Ａ０２は０°～４０°、好ましくは５°～３０°、およびより好ましくは１０°～２５°の範囲にある。

本開示の好ましい実施形態において、第２の重合ゾーンの底には、第２の重合ゾーンを離れる、成長する重合体粒子の流れを制御するための絞り弁が備えられている。絞り弁は、単純もしくは二重バタフライ弁またはボール弁のような機械式弁が好ましい。好ましくは、「投入ガス」と呼ばれ得るガスストリームは、絞り弁の上、好ましくは絞り弁のすぐ上の１つ以上の位置で第２の重合ゾーンの下部内に供給され、絞り弁を介して成長する重合体粒子の流れを容易にする。投入ガスは、好ましくは圧縮機の下流にあるガス再循環ラインから取られる。絞り弁の開口（ｏｐｅｎｉｎｇ）を変化させて／させるか、投入ガスの流速を変化させることにより、第２の重合ゾーン内で重合体粒子の速度を調節することが可能である。絞り弁は，好ましくは第２の重合ゾーンの下部の底に配置される。

本開示の好ましい実施形態において，装置は、輸送ガスを第２の連結要素の上部内に供給するためのラインをさらに含む。このような輸送ガスストリームは、好ましくは第２の重合ゾーンの底から第１の重合ゾーンの底への重合体粒子の移送を支持するために、第２の連結要素の上端部に近い位置で第２の連結要素に導入される。輸送ガスは、好ましくは圧縮機の下流にあるガス再循環ラインから取られる。好ましくは、第２の連結要素には、第２の連結要素のベンディングに沿って少なくとも５０°の角度Ａ０９で第２の連結要素の上端部から延びるガス分配グリッドが提供される。

本開示の装置に含まれる第２の連結要素の形状は、第２の重合ゾーンの壁に重合体沈着の形成、または第２の連結要素におけるホットスポット形成および重合体の溶融なしで重合体粒子を第２の重合ゾーンから遷移セグメントに確実に移送することによって、そして隣接する重合体粒子の間および重合体粒子と第２の連結要素の壁との間の重合体摩擦を最小化することによって装置における優れた重合作動性に寄与する。

本開示の好ましい実施形態において、第１の重合ゾーンの円筒状セグメント、第２の重合ゾーンの上部および下部、ガス／固体分離ゾーン、第１および第２の連結要素、ガス再循環ライン、および遷移セグメントの直径は、当該構成要素の全長にわたって一定である。本開示の意味内で一定の直径は、各々の直径が任意の与えられた値から５％未満、好ましくは２％未満、より好ましくは０．５％未満、そして具体的には０．１％未満の誤差があるものと理解されたい。

本開示の過程内において、第１の重合ゾーン、すなわち、成長する重合体粒子が速い流動化または輸送条件下で上方に流れる装置のゾーンは、一般に遷移セグメントおよび第１の連結要素の円筒状セグメントの一部だけでなく、第５および第６の連結部を含むことが明らかにある。第２の重合ゾーンは、一般に上部および下部の円筒状部分以外に第３の連結部を含む。

図１は、本開示による装置を概略的に示す。

図１に示される装置は、気相でオレフィンを重合するための装置であり、ポリオレフィン粒子が繰り返し通過する第１の重合ゾーンおよび第２の重合ゾーンを含む。第１の重合ゾーン内において、ポリオレフィン粒子は速い流動化条件下で上方に流れる。第２の重合ゾーン内において、ポリオレフィン粒子は重力の作用下で下方に流れる。第１の重合ゾーンは、円筒状セグメント（１）を含み、第２の重合ゾーンは、円筒状の上部（５）および円筒状の下部（６）を含む。第１の重合ゾーンの円筒状セグメント（１）と第２の重合ゾーンの上部（５）および下部（６）は、第１の連結要素（３）および第２の連結要素（９）によって適切に相互に連結される。

第１の重合ゾーンの円筒状セグメント（１）を通って流れた後、ポリオレフィン粒子と反応ガス混合物は、連結ピース（１６）によってガス／固体分離ゾーン（４）に連結される、第１の連結要素（３）を介して固体／ガス分離ゾーン（４）内に移送される。固体／ガス分離ゾーン（４）からの、ポリオレフィン粒子は、第２の重合ゾーンの上部（５）に入る。ガス／固体分離ゾーン（４）は、第１の連結部（７ａ）によって第２の重合ゾーンの上部（５）に連結され、第２の重合ゾーンの上部（５）は、第２の連結部（７ｂ）によって第２の重合ゾーンの下部（６）に連結される。第２の重合ゾーンの下部（６）は、第３の連結部（７ｃ）によって第２の連結要素（９）に連結される。

ガス／固体分離ゾーン（４）を離れる反応ガス混合物は、ガス再循環ライン（８）および遷移セグメント（２）によって第１の重合ゾーンに再循環される。ガス再循環ライン（８）には、可変ガイドベーン（１７）および熱交換器（１４）を含む遠心圧縮機（１５）が備えられている。ガス再循環ライン（８）は、熱交換器（１４）の下流に、バタフライ弁（１８）をさらに含む。圧縮機（１５）と熱交換器（１４）との間で、ライン（１９）は、輸送ガスとしての再循環ガスの一部をライン（２０）を介して第２の連結要素（９）内に、そして投入ガスとして、ライン（２１）を介して第２の重合ゾーンの下部（６）内に運搬するために分岐される。再循環ガスの主な量は、熱交換器（１４）およびバタフライ弁（１８）を介して遷移セグメント（２）に移送された後、第１の重合ゾーンに入り、そこで速い流動化条件を確立させようとする。ガス再循環ライン（８）と遷移セグメント（２）は、第４の連結部（７ｄ）によって連結される。遷移セグメント（２）は、第５の連結部（７ｅ）によって第１の重合ゾーンの円筒状セグメント（１）に連結される。

装置に新しい触媒を供給するために、固体触媒成分の懸濁液は、ライン（１０）を介して第１の重合ゾーンの円筒状セグメント（１）内に供給されるか、または装置に予備重合容器が備えられるか、重合反応器の下流の一連の重合反応器が配置されると、成長するポリオレフィン粒子は、ライン（１０）を介して第１の重合ゾーンの円筒状セグメント（１）内に供給される。

第１の重合ゾーンの円筒状セグメント（１）は、第６の連結部（７ｆ）によって第１の連結要素（３）に連結される。

装置で得られるポリオレフィン粒子は、排出ライン（１２）を介して第２の重合ゾーンの下部（６）から連続的に排出される。メイクアップ単量体、メイクアップ共単量体、および任意選択的に不活性ガスおよび／またはプロセス添加剤の全部または一部は、ライン（１１）を介してガス再循環ライン（８）に導入され得る。ガスおよび／または液体は、ライン（１３）を介して第２の重合ゾーンの上部（５）内に供給され、第１の重合ゾーンの反応ガス混合物が第２の重合ゾーンに入るのを防止するためのバリアを生成することができる。

第３の連結部（７ｃ）の底には、第２の重合ゾーンから遷移セグメント（２）内へのポリオレフィン粒子の流れを調整するための調整可能な開口を有する絞り弁（２２）が備えられている。重合体粒子の第２の重合ゾーンから遷移セグメント（２）内への確実な移送を保障するために、第２の連結要素（９）には、ガス分配グリッド（２３）が備えられている。

図２は、本開示による第２の重合ゾーンの実施形態の上端部を概略的に示す。

図２は、連結ピース（１６）によって直径Ｄ０４および高さＨ０４を有する固体／ガス分離ゾーン（４）に連結された第１の連結要素（３）を示す。固体／ガス分離ゾーン（４）は、関連角度Ａ０７ａを有する第１の連結部（７ａ）によって直径Ｄ０５および高さＨ０５を有する第２の重合ゾーンの上部（５）に連結される。第２の重合の上部（５）は、関連角度Ａ０７ｂを有する第２の連結部（７ｂ）によって直径Ｄ０６を有する第２の重合ゾーンの下部（６）に連結される。ガス／固体分離ゾーン（４）で重合体粒子から分離された反応ガスは、ガス再循環ライン（８）を介してガス／固体分離ゾーン（４）を離れる。第１の重合ゾーンの反応ガス混合物が第２の重合ゾーンの上部（５）に入るのを防止するために、ガスおよび／または液体がライン（１３）を介して第２の重合ゾーンの上部（５）内に供給され得る。

図３は、本開示による装置の実施形態に対する平面図を概略的に示す。

図３は、一方の側で第６の連結部（７ｆ）に連結され、他方の側で連結ピース（１６）によって直径Ｄ０４を有する固体／ガス分離ゾーン（４）に連結された直径Ｄ０３を有する第１の連結要素（３）を示す。直径Ｄ０８を有するガス再循環ライン（８）は、固体／ガス分離ゾーン（４）の上端の中心に配置される。

図４および図５は、本開示の第１の連結要素の２つの好ましい実施形態を概略的に示す。

図４および図５は両方とも、一方の側で第６の連結部（７ｆ）によって直径Ｄ０１を有する第１の重合ゾーンの円筒状セグメント（１）に連結され、他方の側で連結ピース（１６）によって固体／ガス分離ゾーン（４）に連結された直径Ｄ０３を有する第１の連結要素（３）を示す。ガス再循環ライン（８）は、固体／ガス分離ゾーン（４）の上端の中心に配置される。連結ピース（１６）の中心軸と水平線は、角度Ａ１６を形成する。

図４に示される第１の連結要素（３）は、半径Ｒ０３を有する屈曲部および線状部を含む管状要素である。

図５に示される第１の連結要素（３）は、屈曲の一部分に半径Ｒ０３′を有し、屈曲の別の部分に半径Ｒ０３″を有する屈曲である。

図６および図７は、本開示の遷移セグメントおよび第２の連結要素の２つの好ましい実施形態を概略的に示す。

図７および図８は両方とも、第５の連結部（７ｅ）によって一方の側で直径Ｄ０１を有する第１の重合ゾーンの円筒状セグメント（１）に連結され、他方の側で第４の連結部（７ｄ）によってガス再循環ライン（８）に連結された、直径Ｄ０２を有する遷移セグメント（２）を示す。直径Ｄ０９を有する第２の連結要素（９）は、一方の側で第３の連結部（７ｃ）によって直径Ｄ０６を有する第２の重合ゾーンの下部（６）に連結され、他方の側で遷移セグメント（２）に連結される。第２の連結要素（９）が遷移セグメント（２）に連結される位置で第２の連結要素（９）の中心軸と水平線は角度Ａ０２を形成する。第２の連結要素（９）には、第２の連結要素（９）のベンディングに沿って角度Ａ０９で第２の連結要素（９）の上端部から延びるガス分配グリッド（２３）が提供される。

図６に示される遷移セグメント（２）は、屈曲部および線状部を含む管状要素である。

図７に示される遷移セグメント（２）は、２つの線状部および屈曲部を含む管状要素である。

本開示は、重合触媒の存在下で２０℃～２００℃の温度および０．５ＭＰａ～１０ＭＰａの圧力でオレフィンを単独重合するか、またはオレフィンと１つ以上の他のオレフィンを共重合することを含むオレフィン重合体の製造プロセスをさらに提供し、この重合は、前述のような装置において行われる。

好ましくは、重合は、エチレンの単独重合またはエチレンと１－ブテン、１－ヘキセンおよび１－オクテンからなる群より選択される１つ以上の他のオレフィンとの共重合であるか、または、重合は、プロピレンの単独重合またはプロピレンとエチレン、１－ブテン、および１－ヘキセンからなる群より選択される１つ以上の他のオレフィンとの共重合である。

本開示の装置は、０．５ＭＰａ～１０ＭＰａ、好ましくは１．０ＭＰａ～８ＭＰａ、特に１．５ＭＰａ～４ＭＰａの圧力において作動してよく、これらの圧力は、本開示で提供されるすべての圧力として、絶対圧力、すなわち、寸法ＭＰａ（ａｂ）を有する圧力であると理解するべきである。重合は、好ましくは３０℃～１６０℃、特に好ましくは６５℃～１２５℃の温度で行われる。

装置内における重合は、凝縮または超凝縮モードにおいても実施することができ、ここで循環反応ガス混合物の一部が露点以下に冷却され、気化エンタルピーをさらに利用して反応ガスを冷却させるために液相および気相として別々に、または二相混合物として一緒に第１の重合ゾーンに戻る。

本開示の好ましい実施形態において、重合は窒素などの不活性ガスまたはメタン、エタン、プロパン、ｎ－ブタン、イソブタン、ｎ－ペンタン、イソペンタンもしくはｎ－ヘキサンなどの１～１０個の炭素原子を有するアルカンまたはこれらの混合物の存在下に行われる。不活性ガスとして窒素またはプロパンを、適切であれば、さらなるアルカンと組み合わせて使用するのが好ましい。本開示の特に好ましい実施形態において、重合は、重合希釈剤としてのＣ_３～Ｃ_５アルカンの存在下に、最も好ましくはプロパンの存在下に、特にエチレンの単独重合または共重合の場合に行われる。本開示の好ましい実施形態において、反応ガス混合物は、３０～９９体積％、より好ましくは４０～９５体積％、特に４５～８５体積％の不活性成分の含有量を有する。本開示の他の好ましい実施形態において、特に主単量体がプロピレンである場合、不活性希釈剤は全く添加されないか、または微量のみ添加される。

装置内の反応ガス混合物は、重合されるオレフィン、すなわち、主単量体および１つ以上の任意選択的な共単量体をさらに含む。反応ガス混合物は、水素のような分子量調節剤または帯電防止剤などの追加成分をさらに含むことができる。反応ガス混合物の成分は、ガス状形態または液体として重合ゾーンまたはガス再循環ライン内に供給され得、これはその後、重合ゾーンまたはガス再循環ライン内で気化される。

オレフィンの重合は、すべての通常的なオレフィン重合触媒を使用して行なうことができる。これは、チーグラーまたはチーグラーナッタ触媒を使用するか、酸化クロムに基づいたフィリップス触媒を使用するか、またはシングルサイト触媒（ｓｉｎｇｌｅ－ｓｉｔｅ ｃａｔａｌｙｓｔ）を使用して重合が実行できることを意味する。本開示の目的のために、シングルサイト触媒は、化学的に均一な遷移金属配位化合物に基づく触媒である。さらに、オレフィンの重合のために、これら触媒のうちの２つ以上の混合物を使用することもできる。このような混合触媒は、ハイブリッド触媒と呼ばれることが多い。オレフィン重合用のこれら触媒の製造および使用は、一般に知られている。

好ましい触媒は、チーグラーまたはチーグラーナッタ型であり、好ましくは担体材料としてチタニウムまたはバナジウムの化合物、マグネシウムの化合物および任意選択で電子供与体化合物および／または粒子状無機酸化物を含む。

チーグラーまたはチーグラーナッタ型の触媒は、通常的に助触媒の存在下に重合される。好ましい助触媒は、元素周期表の１、２、１２、１３または１４族の金属の有機金属化合物、特に１３族の金属の有機金属化合物および特に有機アルミニウム化合物である。好ましい助触媒は、たとえば、有機金属アルキル、有機金属アルコキシド、または有機金属ハライドである。

好ましい有機金属化合物は、リチウムアルキル、マグネシウムまたは亜鉛アルキル、マグネシウムアルキルハライド、アルミニウムアルキル、シリコンアルキル、シリコンアルコキシドおよびシリコンアルキルハライドを含む。より好ましくは、有機金属化合物は、アルミニウムアルキルおよびマグネシウムアルキルを含む。さらに好ましくは、有機金属化合物は、アルミニウムアルキル、最も好ましくはトリアルキルアルミニウム化合物またはアルキル基がハロゲン原子、たとえば、塩素または臭素で置換されているこのような類型の化合物を含む。このようなアルミニウムアルキルの例は、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリ－イソブチルアルミニウム、トリ－ｎ－ヘキシルアルミニウムまたはジエチルアルミニウムクロリドまたはそれらの混合物である。

本開示のさらに好ましい実施形態において、重合は、一連の重合反応器の一部である装置における重合であり、また一連の重合反応器の他の気相反応器における１つ以上の重合も本開示による重合であり得る。このような重合反応器の適切な組み合わせには、流動床反応器に続いて本開示による装置、または本開示による装置に続いて流動床反応器が含まれる。

１ 第１の重合ゾーン
２ 遷移セグメント
３ 第１の連結要素
４ ガス／固体分離ゾーン
５ 第２の重合ゾーンの上部
６ 第２の重合ゾーンの下部
７ａ ガス／固体分離ゾーンと第２の重合ゾーンの上部を連結する第１の連結部
７ｂ 第２の重合ゾーンの上部と下部を連結する第２の連結部
７ｃ 第２の重合ゾーンの下部と第２の連結要素を連結する第３の連結部
７ｄ ガス再循環ラインと遷移セグメントを連結する第４の連結部
７ｅ 遷移セグメントと第１の重合ゾーンを連結する第５の連結部
７ｆ 第１の重合ゾーンと第１の連結要素を連結する第６の連結部
８ ガス再循環ライン
９ 第２の連結要素
１０ 触媒供給ラインまたは上流重合反応器からの重合体粒子供給ライン
１１ 単量体供給ライン
１２ 重合体排出ライン
１３ バリアガス／液体供給ライン
１４ 熱交換器
１５ 圧縮機
１６ 第１の連結要素とガス／固体分離ゾーンを連結する連結ピース
１７ ガイドベーン
１８ バタフライ弁
１９ 再循環ガス分岐ライン
２０ 輸送ガス供給ライン
２１ 投入ガス供給ライン
２２ 絞り弁
２３ ガス分配グリッド

Claims (15)

1. 気相オレフィン重合を行なうための装置であって、
   － 直径Ｄ０１を有する円筒状セグメント（１）を含む、速い流動化または輸送条件下で成長する重合体粒子が上方に流れるように構成されて配置された第１の重合ゾーン；
   － 直径Ｄ０５を有する円筒状の上部（５）および直径Ｄ０６を有する円筒状の下部（６）を含む、前記成長する重合体粒子が下方に流れるように構成されて配置された第２の重合ゾーン；
   － 前記第２の重合ゾーンの上部（５）の上端に配置され、前記第２の重合ゾーンの上部（５）に直接連結される、ガス流から成長する重合体粒子を分離するように構成されて配置された直径Ｄ０４を有する円筒状のガス／固体分離ゾーン（４）；
   － 前記第１の重合ゾーンの円筒状セグメント（１）を前記ガス／固体分離ゾーン（４）に連結するように構成されて配置された直径Ｄ０３を有する管状の第１の連結要素（３）；
   － 前記ガス／固体分離ゾーン（４）を前記第１の重合ゾーンに連結するように構成されて配置された直径Ｄ０８を有する管状のガス再循環ライン（８）；
   － 前記ガス再循環ライン（８）と前記第１の重合ゾーンの円筒状セグメント（１）との間に配置された直径Ｄ０２を有する管状の遷移セグメント（２）；および
   － 前記第２の重合ゾーンの下部（６）を前記遷移セグメント（２）に連結するように構成されて配置された直径Ｄ０９を有する管状の第２の連結要素（９）、を含み、
   前記ガス再循環ライン（８）には、前記ガス再循環ライン（８）でガスを循環させるように構成されて配置された圧縮機（１５）と、前記ガス再循環ライン（８）に流れる前記ガスから熱を除去するように構成されて配置された熱交換器（１４）と、が備えられ；
   前記Ｄ０４対Ｄ０５の比は１．０～１．５であり、前記Ｄ０５対Ｄ０６の比は１．２～２であり；
   前記第１の連結要素（３）は、半径Ｒ０３を有する屈曲（ｂｅｎｄ）であるか、または１つ以上の半径Ｒ０３を有する１つ以上の屈曲部および１つ以上の線状部を含む管状要素であり、前記Ｒ０３対Ｄ０３の比は１～６であり、前記Ｄ０３対Ｄ０１の比は０．３～０．８５であり；
   前記第１の連結要素（３）は、連結ピース（１６）を含み、前記第１の連結要素（３）および前記ガス／固体分離ゾーン（４）は、前記連結ピース（１６）によって連結され、前記連結ピース（１６）の前記ガス／固体分離ゾーン（４）に対する連結は、前記連結ピース（１６）の中心軸と水平線（ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ）が角度Ａ１６を形成し、前記角度Ａ１６が０°～４０°の範囲にあるように接線をなして傾斜を有し；
   前記遷移セグメント（２）は屈曲であるか、または１つ以上の屈曲部および１つ以上の線状部を含む管状要素であり、前記Ｄ０８対Ｄ０２の比は１．０～２．２であり；
   前記第２の連結要素（９）は屈曲であるか、または１つ以上の屈曲部および１つ以上の線状部を含む管状要素である、装置。
2. 前記第２の連結要素（９）が、前記遷移セグメント（２）に連結される位置で前記第２の連結要素（９）の中心軸と前記水平線は角度Ａ０２を形成し、前記角度Ａ０２は０°～４０°の範囲にある、請求項１に記載の装置。
3. 前記装置は、バリアガスおよび／または液体を前記第２の重合ゾーンの上部（５）内に供給するためのライン（１３）をさらに含む、請求項１または２に記載の装置。
4. 前記装置は、輸送ガスを前記第２の連結要素（９）の上部内に供給するためのライン（２０）をさらに含む、請求項１～３のいずれか一項に記載の装置。
5. 前記第２の連結要素（９）には、前記第２の連結要素（９）のベンディングに沿って少なくとも５０°の角度Ａ０９で前記第２の連結要素（９）の上端部から延びるガス分配グリッド（２３）が提供される、請求項４に記載の装置。
6. 前記第２の重合ゾーンは絞り弁（２２）を含み、前記装置は、前記絞り弁（２２）の上の１つ以上の位置で前記第２の重合ゾーンの下部（６）内に投入ガスを供給するためのライン（２１）をさらに含む、請求項１～５のいずれか一項に記載の装置。
7. 前記圧縮機（１５）は、可変ガイドベーン（１７）を含む遠心圧縮機であり、前記ガス再循環ライン（８）には、バタフライ弁（１８）がさらに備えられる、請求項１～６のいずれか一項に記載の装置。
8. 前記可変ガイドベーン（１７）は、前記遠心圧縮機の上流に配置され、前記バタフライ弁（１８）は、前記遠心圧縮機の下流に配置される、請求項７に記載の装置。
9. 前記ガス／固体分離ゾーン（４）は高さＨ０４を有し、前記Ｈ０４対Ｄ０４の比は２．５～４．５である、請求項１～８のいずれか一項に記載の装置。
10. 前記第２の重合ゾーンの上部（５）は高さＨ０５を有し、前記Ｈ０５対Ｄ０５の比は２～４である、請求項１～９のいずれか一項に記載の装置。
11. 前記装置は、一連の重合反応器の一部である、請求項１～１０のいずれか一項に記載の装置。
12. 重合触媒の存在下で２０℃～２００℃の温度および０．５ＭＰａ～１０ＭＰａの圧力で請求項１～１１のいずれか一項に記載の装置における気相オレフィン重合を行なうプロセスであって、１つ以上のオレフィンを前記装置内に供給するステップ、反応条件下で前記オレフィンと前記重合触媒を接触させ、前記装置から前記重合体生成物を排出するステップを含み、前記成長する重合体粒子は、速い流動化または輸送条件下で前記第１の重合ゾーンを通って上方に流れ、前記第１の重合ゾーンを離れ、前記ガス／固体分離ゾーンを通過し、前記重合体粒子が重力の作用下で下方に流れる前記第２の重合ゾーンに入り、前記第２の重合ゾーンを離れて前記第１の重合ゾーンに少なくとも部分的に再導入され、前記第１の重合ゾーンと前記第２の重合ゾーンとの間の重合体の循環が確立され、前記第２の重合ゾーンは、高密度化重合体粒子の床を含む、プロセス。
13. 前記第１の重合ゾーンに存在するガス混合物は、ガスまたは液体を供給ライン（１３）を介して前記第２の重合ゾーンに導入することにより、前記第２の重合ゾーンの上部（５）に入るのが完全にまたは部分的に防止され、前記第２の重合ゾーンに存在するガス混合物は、前記第１の重合ゾーンに存在するガス混合物と異なる、請求項１２に記載のプロセス。
14. 前記高密度化重合体粒子の床の表面は、前記第２の重合ゾーンの上部（５）に位置する、請求項１３に記載のプロセス。
15. 前記重合は、エチレンの単独重合またはエチレンと１‐ブテン、１‐ヘキセンおよび１‐オクテンからなる群より選択される１つ以上の他のオレフィンとの共重合であるか、または前記重合は、プロピレンの単独重合またはプロピレンとエチレン、１‐ブテンおよび１‐ヘキセンからなる群より選択される１つ以上の他のオレフィンとの共重合である、請求項１２～１４のいずれか一項に記載のプロセス。
    
    

Images