JP2024007084A - ポリオレフィン製造装置及び製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】気相重合反応器からのモノマーガスの排出量を低減しつつ気相重合反応器から相対的に低圧の固気分離器へポリオレフィン粉を移送する。
【解決手段】ポリオレフィン製造装置は、オレフィンモノマーを重合してポリオレフィン粉を生成する気相重合反応器１０と、固気分離器２０と、両端が固気分離器に接続され、かつ、第１圧縮機ＣＰ１が設けられた循環管ＬＣと、ホッパ３０と、気相重合反応器とホッパとを接続し、途中に第１バルブＶ１が設けられ、第１粉体輸送管Ｌ１と、ホッパの出口と循環管とを接続し、途中に第２バルブＶ２が設けられた第２粉体輸送管Ｌ２と、を備える。
【選択図】図１
【解決手段】ポリオレフィン製造装置は、オレフィンモノマーを重合してポリオレフィン粉を生成する気相重合反応器１０と、固気分離器２０と、両端が固気分離器に接続され、かつ、第１圧縮機ＣＰ１が設けられた循環管ＬＣと、ホッパ３０と、気相重合反応器とホッパとを接続し、途中に第１バルブＶ１が設けられ、第１粉体輸送管Ｌ１と、ホッパの出口と循環管とを接続し、途中に第２バルブＶ２が設けられた第２粉体輸送管Ｌ２と、を備える。
【選択図】図１
Description
本発明は、ポリオレフィン製造装置に関する。
従来より、例えば、特許文献１に示すようなポリオレフィン製造装置が知られている。従来のポリオレフィン製造装置においては、気相重合反応器で生成したポリオレフィン粉を、気相重合反応器内のガスの圧力とこれよりも低圧の固気分離器との圧力差に応じて気相重合反応器から固気分離器に流れるモノマーガスに同伴させて固気分離器に輸送している。
しかしながら、従来の装置においては、ポリオレフィン粉を搬送するにあたって大量のオレフィンモノマーが気相反応器から排出されてしまう。この場合、排出されたモノマーガスを再利用するために再び昇圧して気相反応器に戻したり、モノマーを精製してモノマー種毎に分別した後に再度原料モノマーとして利用する必要があり効率的でない。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、気相重合反応器からのモノマーガスの排出量を低減しつつ、気相重合反応器から相対的に低圧の固気分離器へポリオレフィン粉を移送できる、ポリオレフィン製造装置及び方法を提供することを目的とする。
＜態様１＞
オレフィンモノマーを重合してポリオレフィン粉を生成する気相重合反応器と、
固気分離器と、
両端が前記固気分離器に接続され、かつ、第１圧縮機が設けられた循環管と、
ホッパと、
前記気相重合反応器と前記ホッパとを接続し、途中に第１バルブが設けられた、第１粉体輸送管と、
前記ホッパの出口と前記循環管とを接続し、途中に第２バルブが設けられた、第２粉体輸送管と、を備える、ポリオレフィン製造装置。
オレフィンモノマーを重合してポリオレフィン粉を生成する気相重合反応器と、
固気分離器と、
両端が前記固気分離器に接続され、かつ、第１圧縮機が設けられた循環管と、
ホッパと、
前記気相重合反応器と前記ホッパとを接続し、途中に第１バルブが設けられた、第１粉体輸送管と、
前記ホッパの出口と前記循環管とを接続し、途中に第２バルブが設けられた、第２粉体輸送管と、を備える、ポリオレフィン製造装置。
＜態様２＞
前記第１粉体輸送管は、前記気相重合反応器側の開口よりも前記ホッパ側の開口が低くなるように配置された、＜態様１＞に記載のポリオレフィン製造装置。
前記第１粉体輸送管は、前記気相重合反応器側の開口よりも前記ホッパ側の開口が低くなるように配置された、＜態様１＞に記載のポリオレフィン製造装置。
＜態様３＞
前記気相重合反応器と前記ホッパとを連通し、かつ、第３バルブが設けられた第１ガス戻し管をさらに備える、態様１又は２に記載のポリオレフィン製造装置。
前記気相重合反応器と前記ホッパとを連通し、かつ、第３バルブが設けられた第１ガス戻し管をさらに備える、態様１又は２に記載のポリオレフィン製造装置。
＜態様４＞
前記ホッパの上部と前記循環管とを連通し、かつ、第４バルブが設けられた連通管をさらに備える、態様１～３のいずれか一項に記載のポリオレフィン製造装置。
前記ホッパの上部と前記循環管とを連通し、かつ、第４バルブが設けられた連通管をさらに備える、態様１～３のいずれか一項に記載のポリオレフィン製造装置。
＜態様５＞
前記固気分離器と前記気相重合反応器とを接続する第２ガス戻し管と、
前記第２ガス戻し管に設けられた第２圧縮機と、をさらに備える態様１～４のいずれか一項に記載のポリオレフィン製造装置。
前記固気分離器と前記気相重合反応器とを接続する第２ガス戻し管と、
前記第２ガス戻し管に設けられた第２圧縮機と、をさらに備える態様１～４のいずれか一項に記載のポリオレフィン製造装置。
＜態様６＞
前記第１圧縮機のガス吐出量［Ｎｍ３／ｈ］は、前記第２圧縮機のガス吐出量よりも大きい、態様５に記載のポリオレフィン製造装置。
前記第１圧縮機のガス吐出量［Ｎｍ３／ｈ］は、前記第２圧縮機のガス吐出量よりも大きい、態様５に記載のポリオレフィン製造装置。
＜態様７＞
前記循環管の内径は０．０２５～０．５ｍである、態様１～６のいずれか一項に記載のポリオレフィン製造装置。
前記循環管の内径は０．０２５～０．５ｍである、態様１～６のいずれか一項に記載のポリオレフィン製造装置。
＜態様８＞
前記循環管には１つの前記第１圧縮機のみが設けられている、態様１～７のいずれか一項に記載のポリオレフィン製造装置。
前記循環管には１つの前記第１圧縮機のみが設けられている、態様１～７のいずれか一項に記載のポリオレフィン製造装置。
＜態様９＞
＜態様１＞～＜態様８＞のいずれか一項に記載のポリオレフィン製造装置を用いるポリオレフィン製造方法であって、
前記気相重合反応器内でオレフィンモノマーを重合してポリオレフィン粉を生成する工程と、
前記気相重合反応器内のポリオレフィン粉をホッパに輸送する工程と、
固気分離器内の少なくとも一部のガスを、循環管を介して排出した後に再び前記固気分離器内に戻す工程と、
前記ホッパから排出したポリオレフィン粉を前記循環管に供給して、前記循環管を流れるガスに同伴させて前記固気分離器に輸送する工程と、を備える、ポリオレフィン製造方法。
＜態様１＞～＜態様８＞のいずれか一項に記載のポリオレフィン製造装置を用いるポリオレフィン製造方法であって、
前記気相重合反応器内でオレフィンモノマーを重合してポリオレフィン粉を生成する工程と、
前記気相重合反応器内のポリオレフィン粉をホッパに輸送する工程と、
固気分離器内の少なくとも一部のガスを、循環管を介して排出した後に再び前記固気分離器内に戻す工程と、
前記ホッパから排出したポリオレフィン粉を前記循環管に供給して、前記循環管を流れるガスに同伴させて前記固気分離器に輸送する工程と、を備える、ポリオレフィン製造方法。
本発明によれば、気相重合反応器からのモノマーガスの排出量を低減しつつ、気相重合反応器から相対的に低圧の固気分離器へポリオレフィン粉を移送できる、ポリオレフィン製造装置及び方法が提供される。
実施形態に係るポリオレフィン装置について、図面を参照して説明する。
図１は、実施形態に係るポリオレフィン製造装置１００のプロセスフロー図である。
本実施形態のポリオレフィン製造装置１００は、主として、気相重合反応器１０、固気分離器２０、ホッパ３０、循環管ＬＣ、第１粉体輸送管Ｌ１、及び、第２粉体輸送管Ｌ２を主として備える。
気相重合反応器１０は、内部でオレフィンモノマーガスを重合させてポリオレフィン粉を生成する反応器である。本実施形態では、気相重合反応器は、筒状容器１０ａと、筒状容器１０ａ内に設けられたガス分散板１０ｂとを有しており、いわゆる流動床型反応器である。
気相重合反応器１０は、さらに、筒状容器１０ａの頂部と底部との間を接続するガス循環ラインＬ１０を有している。ガス循環ラインＬ１０には、圧縮機ＣＰ１０と、除熱用の熱交換器ＨＥ１０が設けられている。
ガス循環ラインＬ１０には、モノマーガス源Ｓ１からラインＬ１１を介してモノマーガスが供給される。
ガス循環ラインＬ１０には、モノマーガス源Ｓ１からラインＬ１１を介してモノマーガスが供給される。
筒状容器１０ａには、ポリオレフィン重合触媒または前段の反応器で重合したポリオレフィン粉あるいはポリオレフィン粉を含んだスラリーを供給する重合触媒供給源Ｓ２がラインＬ１２を介して接続されている。
気相重合反応器１０の頂部から排出されたモノマーガスは、熱交換器ＨＥ１０により除熱され、モノマーガス源Ｓ１からラインＬ１１を介して供給されるモノマーガスと混合され、圧縮機ＣＰ１０により加圧されて、筒状容器１０ａ内に供給され、ポリオレフィン粒子の流動化を行う。
固気分離器２０は粒子とガスとを分離する装置である。本実施形態では、固気分離器として固気分離ドラムが用いられている。固気分離ドラムに粒子とガスとの混合物が供給されると、重力の作用により粒子が下方に分離されて貯留される一方、上部にはガス相が残る。
固気分離器２０は、両端が固気分離器２０に接続された循環管ＬＣを備えている。
循環管ＬＣには、第１圧縮機ＣＰ１が設けられている。第１圧縮機ＣＰ１を駆動させると、固気分離器２０内のガスが循環管ＬＣの一端ＬＣ－ｏｕｔから排出され、循環管ＬＣ内を通って、循環管ＬＣの他端ＬＣ－ｉｎから固気分離器２０内に戻され、ガスの循環流を形成することができる。
循環管ＬＣの両端ＬＣ－ｏｕｔ、ＬＣ－ｉｎは、固気分離器２０の上部に接続されており、固気分離器２０中の粉体が固気分離器２０から循環管ＬＣに排出されたり、循環管ＬＣから流入するガスにより固気分離器２０内の粉体が舞い上がったりし難くなるようにされている。
固気分離器２０の底部はコニカル形状とされており、最下部には、バルブＶ２０を有する粉体排出ラインＬ２２が設けられており、回収されたポリオレフィン粉体を、後工程に移送することができる。
ホッパ３０は、粉体を貯留でき、ガスの密閉も可能な容器である。ホッパ３０に粉体、又は、粉体及びガスの混合物が供給されると、重力の作用により粉体が分離されて下部に貯留される。ホッパ３０の容積は、気相重合反応器１０の容積に対して０．１～２０．０％程度と小さくされていることが好適であり、０．３％～５％程度がより好適である。また、ホッパ３０は、複数個並列に設置されていてもよい。その場合は第１粉体輸送管Ｌ１、第２粉体輸送管Ｌ２，第１ガス戻し管Ｌ３はそれぞれのホッパに設置され、循環管ＬＣは各ホッパ３０に対して共通であることが好適である。また、ホッパ３０から固気分離器２０へのモノマーガス同伴を抑制するために、ホッパ３０の下部にモノマー以外に、例えばアルカン及び窒素などの重合反応に対して不活性なガスを供給してもよい。
固気分離器２０は、ホッパ３０よりも気相重合反応器１０からの水平位置が離れている、及び／又は、固気分離器２０は、気相重合反応器１０のガス分散板１０ｂの位置よりも高い位置に設けられていることが好適である。固気分離器２０の容積は、ホッパ３０の容積よりも大きくされており、ホッパ３０の容積に対して１１０～５０００％とすることが好適である。さらに、固気分離器２０の容積は、ホッパ３０の容積に対して２００％～３０００％とすることがより好適である。
気相重合反応器１０の下部、具体的には、ガス分散板１０ｂより上の部分（粉体の流動床が存在する部分）と、ホッパ３０の上部とは、途中に第１バルブＶ１が設けられた第１粉体輸送管Ｌ１により接続されている。第１粉体輸送管Ｌ１の気相重合反応器１０側の開口Ｌ１Ａよりも第１粉体輸送管Ｌ１のホッパ３０側の開口Ｌ１Ｂが低くされていることが好適である。第１粉体輸送管Ｌ１は、開口Ｌ１Ａから開口Ｌ１Ｂに向かって、下向き傾斜部、及び／又は、下向き鉛直部を有していると、重力の作用により粉体を気相重合反応器１０からホッパ３０に搬送できるため好適である。。第１粉体輸送管Ｌ１の内径は、２５ｍｍから１０００ｍｍとすることができる。また、第１バルブＶ１の種類は限定されないが、配管中の粉体の仕切りに優れているボール弁やＶポート弁が好適である。
なお、本明細書において、「重力の作用により」とは、少なくとも重力の作用を利用することを意味し、重力以外に圧力差などを利用することも含む。
なお、本明細書において、「重力の作用により」とは、少なくとも重力の作用を利用することを意味し、重力以外に圧力差などを利用することも含む。
気相重合反応器１０の下部、具体的には、ガス分散板１０ｂより上の部分（粉体の流動床が存在する部分）と、ホッパ３０の上部とは、さらに、途中に第３バルブＶ３が設けられた第１ガス戻し管Ｌ３により接続されている。第１ガス戻し管Ｌ３の気相重合反応器１０側の開口Ｌ３Ａは、第１粉体輸送管Ｌ１の気相重合反応器１０側の開口Ｌ１Ａよりも高くされている。これにより、第１粉体輸送管Ｌ１によりホッパに供給されるガスを、ホッパ３０内からスムーズに気相重合反応器１０に戻すことができる。また、開口Ｌ３Ａは、粉体の流動層が存在する部分よりも高いことが好適である。なお、開口Ｌ３Ａは気相重合反応器１０の筒状容器１０ａではなく、ガス循環ラインＬ１０に接続してもよく、第２圧縮機ＣＰ２の下流であれば、第２ガス戻し管Ｌ６にも接続可能である。また、第３バルブＶ３の種類は限定されないが、迅速に開閉動作が行え、配管中の流体の仕切りに優れているボール弁が好適である。
ホッパ３０の下部の開口（粉体出口）Ｌ２Ａと、循環管ＬＣとは、途中に第２バルブＶ２が設けられた第２粉体輸送管Ｌ２により接続されている。第２粉体輸送管Ｌ２の内径は２５ｍｍ～７５０ｍｍとすることができる。また、第２バルブＶ２の種類は限定されないが、流量調整が可能なＶポート弁が好適である。また、同様に流量調整が可能なロータリーバルブも好適である。
第２粉体輸送管Ｌ２の循環管ＬＣ側の開口Ｌ２Ｂは、循環管ＬＣにおいて、第１圧縮機ＣＰ１の吐出側の部分に配置されることが好適である。これにより、粉体が第１圧縮機ＣＰ１に供給されにくくなる。
本実施形態では、第２粉体輸送管Ｌ２のホッパ３０側の開口Ｌ２Ａよりも、第２粉体輸送管Ｌ２の循環管ＬＣ側の開口Ｌ２Ｂが低くされている。第２粉体輸送管Ｌ２は、開口Ｌ２Ａから開口Ｌ２Ｂに向かって、下向き傾斜部、及び／又は、下向き鉛直部を有し、重力の作用で粉体をホッパ３０から循環管ＬＣに搬送可能とされている。
ホッパ３０の上部と、循環管ＬＣとは、第４バルブＶ４が設けられた連通管Ｌ４により接続されている。連通管Ｌ４の循環管ＬＣ側の開口Ｌ４Ｂは、循環管ＬＣにおいて、第１圧縮機ＣＰ１の吐出側の部分であることが好適である。また、第４バルブＶ４の種類は限定されないが、迅速に開閉動作が行え、配管中の流体の仕切りに優れているボール弁が好適である。
固気分離器２０の上部の出口と、気相重合反応器１０のガス循環ラインＬ１０とが、第２圧縮機ＣＰ２を備える第２ガス戻し管Ｌ６により接続されている。第２ガス戻し管Ｌ６と循環管ＬＣとの接続部Ｌ６Ｂは、熱交換器ＨＥ１０よりも上流側であることが好適である。なお、第２ガス戻し管Ｌ６は気相重合反応器１０の筒状容器１０ａに接続することも可能である。
固気分離器２０の上部には、さらに、ガスを排出するラインＬ７が設けられている。ラインＬ７は、直接固気分離器２０に接続されていてもよい。また、ラインＬ７から排出したガスを下流工程で精留塔などによりモノマー精製してモノマーを再利用する場合、ラインＬ７は、図１に示すように、第２ガス戻し管Ｌ６において第２圧縮機ＣＰ２の上流側よりも圧力の高い第２圧縮機ＣＰ２の下流側から分岐することが好適である。なお、ラインＬ７は、第２ガス戻し管Ｌ６において、第２圧縮機ＣＰ２の上流側から分岐していてもよい。
循環管ＬＣの第１圧縮機ＣＰ１のガス吐出量は、第２ガス戻し管Ｌ６の第２圧縮機ＣＰ２のガス吐出量よりも大きく設定されていることが好適である。これにより、十分な量のガスを、循環管ＬＣを介して循環させることができる。ガス吐出量とは、単位時間、例えば、１時間に吸引側から吐出側に供給されるガスの量を、０℃、湿度０％、大気圧の空気に換算した量［Ｎｍ３／ｈ］で比較することができる。
循環管ＬＣの内径は、０．０２５～０．７５ｍであることが好適である。これにより、循環管ＬＣを介して、ポリオレフィン粉体をガスに同伴させて移送する際の詰まりなどを抑制しやすい。
（ポリオレフィンの製造方法）
次に、本実施形態に係るポリオレフィンの製造方法について説明する。
次に、本実施形態に係るポリオレフィンの製造方法について説明する。
まず、気相重合反応器１０に、重合触媒供給源Ｓ２からポリオレフィン重合触媒を供給する。ポリオレフィン重合触媒は、好ましくは、ポリオレフィン重合触媒を含むポリオレフィン粉体であり、さらに好ましくは、ポリオレフィン重合触媒を含むポリオレフィン粉体及びモノマー液体を含むスラリーである。
例えば、図示しない事前重合反応器であらかじめ触媒の存在下でポリオレフィン粒子を重合して製造した、触媒を含むポリオレフィン粒子を気相重合反応器１０に供給することができる。事前重合の方法としては、特に限定されないが塊状重合と呼ばれる、液化オレフィン中でオレフィンを重合する方法があげられ、この場合、液化オレフィンと、ポリオレフィン粒子とを含むスラリーがラインＬ１２から気相重合反応器１０に供給される。あるいは、事前重合の方法が、気相重合であってもよい。この場合、ポリオレフィン粒子とモノマーを含んだガスがラインＬ１２から気相重合反応器１０に供給される。またあるいは、気相重合反応器１０への重合触媒として、予備重合触媒、または、固体触媒を直接、供給してもよい。
次に、モノマーガス源Ｓ１から供給したオレフィンモノマーを含むガスを、圧縮機ＣＰ１０で圧縮して、ガス循環ラインＬ１０を介して気相重合反応器１０に供給する。なお、オレフィンモノマーを含むガスは圧縮機ＣＰ１０の下流のガス循環ラインＬ１０に供給してもよく、気相重合反応器１０の筒状容器１０ａに直接供給してもよい。
これにより、気相重合反応器１０内で、オレフィンモノマーが重合して、気相重合反応器１０内でポリオレフィンが生成され、ポリオレフィン粉体の質量が増える。また、気相重合反応器１０内で流動床が形成される。モノマーの重合反応は発熱反応であるため、気相重合反応器１０から排出される未反応のオレフィンを含むガスを、熱交換器ＨＥ１０で冷却しつつ、ガス循環ラインＬ１０を介して循環して再度気相重合反応器１０に供給し、流動床の温度を制御する。
気相重合反応器１０の圧力は、気相重合反応器１０内でオレフィンが気相として存在し得る範囲内とすればよく、通常、０．３ＭＰａＧ以上であり、好ましくは０．５ＭＰａＧ以上であり、より好ましくは０．８ＭＰａＧ以上であり、特に好ましくは、１．０ＭＰａＧ以上である。圧力の上限は特にないが、例えば、１０ＭＰａＧ、８ＭＰａＧ、５ＭＰａＧであってよい。通常は、４ＭＰａＧ以下であることが好ましい。また、３ＭＰａＧ以下であることがより好ましい。
気相重合反応器１０の温度は、通常、０～１２０℃とすることができ、好ましくは２０～１００℃であり、より好ましくは４０～１００℃である。
次に、気相重合反応器１０内のポリオレフィン粉体を、固気分離器２０に抜き出す操作を行う。固気分離器２０内の圧力は気相重合反応器１０内の圧力よりも小さくされている。固気分離器２０内の圧力は、大気圧～０．２ＭＰａＧとすることができ、固気分離器２０へのモノマーの同伴量を減らすため、固気分離器２０内の圧力は大気圧～０．０５ＭＰａＧとすることが好適であるまた、中間にあるホッパ３０の圧力は、操作の工程に応じて、気相重合反応器１０の圧力と、固気分離器２０の圧力との間で変化する。通常、粉体の抜き出し完了時点で、ホッパ３０の圧力は、固気分離器と同程度である。この操作を開始する時点で、第１バルブＶ１～第４バルブＶ４は閉じられている。
まず、第１圧縮機ＣＰ１を駆動する。これにより、固気分離器２０からガスが抜き出されて、循環管ＬＣを介して、固気分離器２０内に戻る。すなわち、循環管ＬＣ及び固気分離器２０を通る循環流を形成する。循環流のガスはモノマーガスを主成分とすることができる。ガスの流量は、循環管ＬＣ内でポリオレフィンの気流搬送が可能な範囲で適宜設定できる。
次に、第１バルブＶ１及び第３バルブＶ３を開放する。これにより、気相重合反応器１０内のポリオレフィン粉体が、第１粉体輸送管Ｌ１を介してホッパ３０に移送される。また、第１粉体輸送管Ｌ１では、粉体の移送に伴い、粉体に同伴してガスも気相重合反応器１０内に移送される。また、気相重合反応器１０からの粉体の供給に応じて対応する体積のガスをホッパ３０から気相重合反応器１０に戻す必要が生じる。ホッパ３０内のガスは、第１ガス戻し管Ｌ３を介して気相重合反応器１０に戻ることができるので、第１粉体輸送管Ｌ１を介した粉体の輸送をスムーズかつ定量的に行うことができる。
所定の量のポリオレフィン粉体のホッパ３０への移送が終了した後、第１バルブＶ１及び第３バルブＶ３を閉鎖する。閉鎖のタイミングは、第１バルブＶ１の開放時間に基づいて制御してもよいし、ホッパ３０内に貯留された粉体の量をモニタして管理してもよい。
気相重合反応器１０から固気分離器２０へのモノマーガスの同伴量を削減するため、ホッパ３０内に貯蔵された粉体体積は、ホッパ３０の容積に対して、５０％以上であることが好ましく、７０％以上であることがより好ましく、８０％以上であることがさらに好ましい。また、気相重合反応器１０の筒状容器１０ａからホッパ３０へ安定的にポリオレフィン粒子を移送するためにホッパ３０内に貯蔵された粉体体積は、ホッパ３０の容積に対して、95%以下が好ましく、９０％以下がより好ましい。
移送終了時のホッパ３０内の粉体の量は、粉体の粉面が連通管Ｌ４の接続部の高さより下となる量であることが好適である。
次に、連通管Ｌ４の第４バルブＶ４を開けて、ホッパ３０内のガスを、循環管ＬＣに放出して、循環管ＬＣ及び固気分離器２０と、ホッパ３０との圧力バランスを取る。
次に、第２粉体輸送管Ｌ２の第２バルブＶ２を開放して、ホッパ３０内の粉体を、循環管ＬＣを介して重力の作用により循環管ＬＣに供給する。供給量は第２バルブＶ２の開放の量により調整できる。
ホッパ３０から循環管ＬＣに供給された粉体は、循環管ＬＣ内を流れる循環ガスに同伴されて、固気分離器２０に移送される。また、ホッパ３０内からの粉体の供給により生じた空隙体積を埋め合わせるためのガスが連通管Ｌ４を介して循環管ＬＣからホッパ３０に供給されるので、第２粉体輸送管Ｌ２を介したスムーズな排出が可能である。
所定の量、例えば、ホッパ３０内の粉体が全て第２粉体輸送管Ｌ２及び循環管ＬＣを介して固気分離器２０に移送された後、第２粉体輸送管Ｌ２の第２バルブＶ２、及び、連通管Ｌ４の第４バルブＶ４を閉じて、移送作業が終了する。
ホッパ３０から固気分離器２０にポリオレフィン粉体を移送する間に、必要に応じて、固気分離器２０内のモノマーガスの一部を、第２ガス戻し管Ｌ６及び第２圧縮機ＣＰ２により、気相重合反応器１０に戻して、固気分離器２０内の圧力を調整してもよい。また、適宜固気分離器２０内のガスを、ラインＬ７を介して外部に排出してもよい。
固気分離器２０の移送後のポリオレフィン粉体は、その後、必要に応じて、乾燥、触媒失活、ペレット化、ペレット乾燥、包装等を行うことができる。
（作用）
本実施形態によれば、第２粉体輸送管Ｌ２の第２バルブＶ２及び連通管Ｌ４の第４バルブＶ４を閉めた状態で、第１粉体輸送管Ｌ１を介して気相重合反応器１０のポリオレフィン粉体をホッパ３０に輸送した後、第１バルブＶ１及び第３バルブＶ３を閉め、次いで、第２バルブＶ２及び第４バルブＶ４を開けてホッパ３０内のポリオレフィン粉体を、第２粉体輸送管Ｌ２を介して循環管ＬＣ内に移送し、さらに、循環管ＬＣ内に移送された粉体を、循環管ＬＣ内を循環するガスに同伴させて固気分離器２０に供給することができる。
本実施形態によれば、第２粉体輸送管Ｌ２の第２バルブＶ２及び連通管Ｌ４の第４バルブＶ４を閉めた状態で、第１粉体輸送管Ｌ１を介して気相重合反応器１０のポリオレフィン粉体をホッパ３０に輸送した後、第１バルブＶ１及び第３バルブＶ３を閉め、次いで、第２バルブＶ２及び第４バルブＶ４を開けてホッパ３０内のポリオレフィン粉体を、第２粉体輸送管Ｌ２を介して循環管ＬＣ内に移送し、さらに、循環管ＬＣ内に移送された粉体を、循環管ＬＣ内を循環するガスに同伴させて固気分離器２０に供給することができる。
そして、気相重合反応器１０からホッパ３０にポリオレフィン粉体を移送する際には、ホッパ３０と循環管ＬＣとの間が閉鎖されているため、気相重合反応器１０の高圧ガスが固気分離器２０に逃げることがない。また、ホッパ３０から固気分離器にポリオレフィン粉体を移送する際には、気相重合反応器１０と、ホッパ３０との間が閉鎖されているので、気相重合反応器１０のガスがホッパ３０を介して固気分離器２０に流入することも無い。
また、ポリオレフィン粉体を気相重合反応器１０から固気分離器２０に移送するに当たり、まず気相重合反応器１０からホッパ３０まで移送する。ホッパ３０内では、ポリオレフィン粉体の濃厚な充填状態にすることができる、言い換えると、ホッパ３０内におけるガスの体積分率を通常の気流搬送の状態よりも十分に低くできる。したがって、その後、ホッパ３０から固気分離器２０までポリオレフィン粉体を気流移送しても、直接、気相重合反応器１０から固気分離器２０までポリオレフィン粉体を気流搬送するのに比べて、同伴されるモノマーガスの量を低減できる。
したがって、多量の高圧のガスを、気相重合反応器１０から固気分離器２０に逃がすことなく、循環管ＬＣ内を循環するガスを利用して、ポリオレフィン粉体を気相重合反応器１０から、当該気相重合反応器１０とは離れた水平位置にある及び／又は当該気相重合反応器１０よりも高い位置にある固気分離器２０に輸送することができる。これにより、粉体の移送に伴って、低圧のオレフィンモノマーガスが大量に生成されることを抑制できるので、モノマーガスの再加圧などのエネルギーロスを抑制できる。
また、本実施形態では、第３バルブＶ３を有する第１ガス戻し管Ｌ３を備えるので、第１バルブＶ１を開けてポリオレフィン粉体を気相重合反応器１０からホッパ３０に移送する際に、ホッパ３０のガスを別ラインから気相重合反応器に戻すことができるので、第１粉体輸送管Ｌ１によるポリオレフィン粉の移送がスムーズに行える。
さらに、本実施形態では、第４バルブＶ４が設けられた連通管Ｌ４が設けられているので、第２粉体輸送管Ｌ２の第２バルブＶ２を開放する前に、ホッパ３０と循環管ＬＣとの圧力をバランスさせることができるので、第２バルブＶ２を開放する際の定量供給性が向上する上に、ホッパ３０から粉体が排出される際に粒子体積の減少に見合うガスが連通管Ｌ４を介してホッパ３０に供給されるので、第２粉体輸送管Ｌ２によるポリオレフィン粉の移送がスムーズに行える。
なお、第２バルブＶ２を開放する前に必ずしも第４バルブＶ４を開放する必要は無く、第２バルブＶ２を開放してホッパ３０の圧力が下がった後に、第４バルブＶ４を開放してもよい。
なお、第２バルブＶ２を開放する前に必ずしも第４バルブＶ４を開放する必要は無く、第２バルブＶ２を開放してホッパ３０の圧力が下がった後に、第４バルブＶ４を開放してもよい。
また、本実施形態では、第２圧縮機ＣＰ２を備える第２ガス戻し管Ｌ６を備えるので、気相重合反応器１０から排出されたモノマーガスのより一層の有効利用が可能であるという効果がある。
また、本実施形態において、第１圧縮機ＣＰ１のガス吐出量が、第２圧縮機ＣＰ２のガス吐出量よりも大きいと、大きなガス量を利用してホッパ３０から固気分離器２０へ安定的に粒子が移送できるという効果がある。
また、本実施形態において、循環管ＬＣの内径が０．０２５～０.７５ｍであると、モノマーガスの循環流を使用した粉体の搬送において詰まりなどが生じにくく、かつ、空送に必要なガス線速を維持できるという効果がある。
さらに、循環管ＬＣには１つの第１圧縮機ＣＰ１のみが設けられていると、圧縮機同士の干渉が発生せずに、移送がスムーズとなると言う効果がある。
（ポリオレフィン製造に使用する触媒について）
本発明においてポリオレフィンを製造するために使用される触媒としては、チーグラー・ナッタ型触媒やメタロセン系触媒等が挙げられ、好ましくは、チーグラー・ナッタ型触媒である。チーグラー・ナッタ型触媒としては、例えば、マグネシウム化合物にチタン化合物を接触させて得られる固体触媒成分等のＴｉ－Ｍｇ系触媒、マグネシウム化合物にチタン化合物を接触させて得られる固体触媒成分、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等の第３成分を含有する触媒等が挙げられ、好ましくは、マグネシウム化合物にチタン化合物を接触させて得られる固体触媒成分、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等の第３成分とを含有する触媒であり、さらに好ましくは、マグネシウム化合物にハロゲン化チタン化合物を接触させて得られる固体触媒成分、有機アルミニウム化合物および電子供与性化合物を含有する触媒である。触媒として、少量のオレフィンを接触させ、予備活性化させたものを用いてもよい。
本発明においてポリオレフィンを製造するために使用される触媒としては、チーグラー・ナッタ型触媒やメタロセン系触媒等が挙げられ、好ましくは、チーグラー・ナッタ型触媒である。チーグラー・ナッタ型触媒としては、例えば、マグネシウム化合物にチタン化合物を接触させて得られる固体触媒成分等のＴｉ－Ｍｇ系触媒、マグネシウム化合物にチタン化合物を接触させて得られる固体触媒成分、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等の第３成分を含有する触媒等が挙げられ、好ましくは、マグネシウム化合物にチタン化合物を接触させて得られる固体触媒成分、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等の第３成分とを含有する触媒であり、さらに好ましくは、マグネシウム化合物にハロゲン化チタン化合物を接触させて得られる固体触媒成分、有機アルミニウム化合物および電子供与性化合物を含有する触媒である。触媒として、少量のオレフィンを接触させ、予備活性化させたものを用いてもよい。
このような触媒及び製造方法の詳細の一例は、例えば、特開平７－２１６０１７号公報、特開２００４－６７８５０号公報に開示されている。
（オレフィン及びポリオレフィンについて）
各気相重合反応器に供給するオレフィンの例は、炭素数１～１２のα－オレフィンからなる群より選ばれる一種以上のオレフィンである。例えば、気相重合反応器にエチレンを供給するとポリエチレンを含む粒子が得られ、プロピレンを供給するとポリプロピレンを含む粒子が得られる。
各気相重合反応器に供給するオレフィンの例は、炭素数１～１２のα－オレフィンからなる群より選ばれる一種以上のオレフィンである。例えば、気相重合反応器にエチレンを供給するとポリエチレンを含む粒子が得られ、プロピレンを供給するとポリプロピレンを含む粒子が得られる。
各気相重合反応器に供給するオレフィンは、２種類以上のオレフィンを含んでもよい。例えば、エチレン及び炭素数３～１２のα－オレフィンからなる群より選ばれる一種以上のオレフィンを供給すると、エチレン－α－オレフィン共重合体を含む粒子が得られる。具体的にはα－オレフィンがプロピレン、１－ブテン、１－ヘキセン、４－メチル－１－ペンテンであると、それぞれ、エチレン－プロピレン共重合体、エチレン－１－ブテン共重合体、エチレン－１－ヘキセン共重合体、エチレン－４－メチル－１－ペンテン共重合体を含む粒子が得られる。また、気相重合反応器にプロピレン及び炭素数４～１２のα－オレフィンからなる群より選ばれる一種以上のオレフィンを供給すると、プロピレン－α－オレフィン共重合体を含む粒子が得られる。具体的には、α－オレフィンが１－ブテンであると、プロピレン－１－ブテン共重合体を含む粒子が得られる。
オレフィンは、プロピレンを含むことが好ましい。これにより、プロピレンを単量体単位とする重合体または共重合体を含む粒子が得られる。
さらに、各気相重合反応器には、事前重合反応器から供給されるポリオレフィン粒子を構成する重合体または共重合体と同じ重合体または共重合体を与える組成のオレフィンモノマーを供給してもよいが、事前重合反応器から供給されるポリオレフィン粒子を構成する重合体または共重合体とは異なる重合体または共重合体を与える組成のオレフィンモノマーを供給してもよい。これにより、単量体単位の種類及び比率が互いに異なる複数種のポリオレフィンを含有した、いわゆる、ヘテロファジックポリオレフィン材料の粒子が得られる。
この場合、各工程でのオレフィンモノマーは、必ずプロピレンを含むことが好ましく、これにより、プロピレンを単量体単位として必ず含み、かつ、単量体の種類及び比率が互いに異なるプロピレン（共）重合体の混合物である、ヘテロファジックプロピレン重合材料の粒子が得られる。
本実施形態に係るヘテロファジックプロピレン重合材料の例は、
（ｉ）プロピレン単独重合体成分（Ｉ‐１）とプロピレン共重合体成分（ＩＩ）とを含むプロピレン重合材料、または、
（ｉｉ）プロピレン共重合体成分（Ｉ‐２）とプロピレン共重合体成分（ＩＩ）とを含むプロピレン重合材料、または、
（ｉｉｉ）プロピレン単独重合体成分（Ｉ‐１）とプロピレン共重合体成分（Ｉ‐２）とプロピレン共重合体成分（ＩＩ）とを含むプロピレン重合材料である。
（ｉｉ）プロピレン共重合体成分（Ｉ‐２）とプロピレン共重合体成分（ＩＩ）とを含むプロピレン重合材料、または、
（ｉｉｉ）プロピレン単独重合体成分（Ｉ‐１）とプロピレン共重合体成分（Ｉ‐２）とプロピレン共重合体成分（ＩＩ）とを含むプロピレン重合材料である。
プロピレン単独重合体成分（Ｉ－１）とは、プロピレンに由来する単量体単位のみからなるプロピレンの単独重合体成分である。プロピレン共重合体成分（Ｉ－２）およびプロピレン共重合体成分（ＩＩ）とは、より具体的には、以下の通りである。
プロピレン共重合体成分（Ｉ－２）：
プロピレンに由来する単量体単位と、エチレンおよび炭素数４以上、１２以下のα－オレフィンからなる群から選択される少なくとも一種のオレフィンに由来する単量体単位とを含有する共重合体成分であって、エチレンおよび炭素数４以上、１２以下のα－オレフィンからなる群から選択される少なくとも一種のオレフィンに由来する単量体単位の含有量が０．０１重量％以上、１５重量％未満、好ましくは０．０１重量％以上、１２重量％未満、より好ましくは３重量％以上、１０重量％未満である（但し、プロピレン共重合体成分（Ｉ－２）の全重量を１００重量％とする）。プロピレンに由来する単量体単位の含有量は、８５重量％以上であってもよく、９０重量％以上であってもよい。
プロピレンに由来する単量体単位と、エチレンおよび炭素数４以上、１２以下のα－オレフィンからなる群から選択される少なくとも一種のオレフィンに由来する単量体単位とを含有する共重合体成分であって、エチレンおよび炭素数４以上、１２以下のα－オレフィンからなる群から選択される少なくとも一種のオレフィンに由来する単量体単位の含有量が０．０１重量％以上、１５重量％未満、好ましくは０．０１重量％以上、１２重量％未満、より好ましくは３重量％以上、１０重量％未満である（但し、プロピレン共重合体成分（Ｉ－２）の全重量を１００重量％とする）。プロピレンに由来する単量体単位の含有量は、８５重量％以上であってもよく、９０重量％以上であってもよい。
プロピレン共重合体成分（ＩＩ）：
エチレンおよび炭素数４以上、１２以下のα－オレフィンからなる群から選択される少なくとも一種のオレフィンに由来する単量体単位と、プロピレンに由来する単量体単位とを含有する共重合体成分であって、エチレンおよび炭素数４以上、１２以下のα－オレフィンからなる群から選択される少なくとも一種のオレフィンに由来する単量体単位の含有量が１０重量％以上、８０重量％以下、好ましくは２０重量％以上、７０重量％以下、より好ましくは２５重量％以上、６０重量％以下である（但し、プロピレン重合体成分（ＩＩ）の全重量を１００重量％とする）。プロピレンに由来する単量体単位の含有量は、２０重量％以上、９０％以下であることができる。
エチレンおよび炭素数４以上、１２以下のα－オレフィンからなる群から選択される少なくとも一種のオレフィンに由来する単量体単位と、プロピレンに由来する単量体単位とを含有する共重合体成分であって、エチレンおよび炭素数４以上、１２以下のα－オレフィンからなる群から選択される少なくとも一種のオレフィンに由来する単量体単位の含有量が１０重量％以上、８０重量％以下、好ましくは２０重量％以上、７０重量％以下、より好ましくは２５重量％以上、６０重量％以下である（但し、プロピレン重合体成分（ＩＩ）の全重量を１００重量％とする）。プロピレンに由来する単量体単位の含有量は、２０重量％以上、９０％以下であることができる。
プロピレン共重合体成分（Ｉ－２）としては、例えば、プロピレン－エチレン共重合体成分、プロピレン－１－ブテン共重合体成分、プロピレン－１－ヘキセン共重合体成分、プロピレン－１－オクテン共重合体成分、プロピレン－１－デセン共重合体成分、プロピレン－エチレン－１－ブテン共重合体成分、プロピレン－エチレン－１－ヘキセン共重合体成分、プロピレン－エチレン－１－オクテン共重合体成分、プロピレン－エチレン－１－デセン共重合体成分等が挙げられ、好ましくは、プロピレン－エチレン共重合体成分、プロピレン－１－ブテン共重合体成分、プロピレン－エチレン－１－ブテン共重合体成分が挙げられる。
プロピレン共重合体成分（ＩＩ）の例も上記と同様である。
本実施形態に係るヘテロファジックプロピレン重合材料としては、例えば、（ポリプロピレン）－（エチレン－プロピレン共重合体）ヘテロファジック重合材料、（プロピレン－エチレン共重合体）－（エチレン－プロピレン共重合体）ヘテロファジック重合材料、（ポリプロピレン）－（エチレン－プロピレン共重合体）－（エチレン－プロピレンプロピレン共重合体）ヘテロファジック重合材料等が挙げられる。
本実施形態に係るヘテロファジックプロピレン重合材料において、ヘテロファジックプロピレン重合材料に含まれるプロピレン共重合体成分（ＩＩ）は、好ましくは３２重量％以上、より好ましくは３５重量％以上、さらに好ましくは４０重量％以上である（但し、ヘテロファジックプロピレン重合材料の全重量を１００重量％とする）。
本実施形態において、プロピレン共重合体成分（Ｉ－２）またはプロピレン共重合体成分（ＩＩ）に用いられる、炭素数４以上、１２以下のα－オレフィンとしては、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－ノネン、１－デセン、３－メチル－１－ブテン、３－メチル－１－ペンテン、４－メチル－１－ペンテン、２－エチル－１－ヘキセン、２，２，４－トリメチル－１－ペンテン等が挙げられ、好ましくは、１－ブテン、１－ヘキセン、１－オクテンであり、より好ましくは１－ブテンである。
本発明は上記実施形態に限定されず、様々な変形態様が可能である。
例えば、上記実施形態では、第１ガス戻し管Ｌ３を備えているがこれを備えない態様でも実施可能である。その場合、例えば、第１粉体輸送管Ｌ１の径を十分太くしておくことで、粉体の移送中に第１粉体輸送管Ｌ１を介してホッパ３０内のガスを気相重合反応器１０に逃がすことができる。この場合、第１粉体輸送管Ｌ１を、気相重合反応器側の開口Ｌ１Ａよりもホッパ３０側の開口Ｌ１Ｂが低くなるように配置することが好適であり、第１ガス戻し管Ｌ３を有さなくても、粒子を気相重合反応器１０の筒状容器１０ａからホッパ３０へ粉体を重力の作用により移送しやすくなる。
また、第１粉体輸送管Ｌ１の開口Ｌ１Ａと開口Ｌ１Ｂとが同一の高さであっても実施可能であるし、開口ＬＡ１よりも開口Ｌ１Ｂが高くされていても実施は可能である。これらの場合、重力の作用により気相重合反応装置からホッパ３０に粉体を輸送することは困難であるが、気相重合反応器１０とホッパ３０との圧力差などを使用して気相重合反応器１０からホッパ３０への粉体の移送は可能である。これらの場合、装置が第１ガス戻し管Ｌ３を有することが好適である。
また、上記実施形態では、第２粉体輸送管Ｌ２のホッパ３０側の開口Ｌ２Ａよりも、第２粉体輸送管Ｌ２の循環管ＬＣ側の開口Ｌ２Ｂが低くされているが、これを満たさない態様でも実施は可能である。
例えば、第４バルブＶ４を開けない場合、ホッパ３０においては固気分離器２０よりも圧が高い状態が長くキープされるので、開口Ｌ２Ａが開口Ｌ２Ｂよりも低くても、ホッパ３０内の粒子の少なくとも一部をホッパ３０から固気分離器２０に移送することが可能である。
例えば、第４バルブＶ４を開けない場合、ホッパ３０においては固気分離器２０よりも圧が高い状態が長くキープされるので、開口Ｌ２Ａが開口Ｌ２Ｂよりも低くても、ホッパ３０内の粒子の少なくとも一部をホッパ３０から固気分離器２０に移送することが可能である。
また、上記実施形態では、連通管Ｌ４を有しているが、これを備えない態様でも実施は可能である。例えば、第２粉体輸送管Ｌ２の内径を十分太くしておくことで、ホッパ３０から排出された粉体の体積に相当するガスを、第２粉体輸送管Ｌ２を介して循環管ＬＣからホッパ３０内へ補充することができ、粉体の移送は可能である。
また、気相重合反応器の形態に限定はなく、流動床でなくてもよく、例えば噴流床でもよい。また、気相重合反応器は多段であってもよい。
また、固気分離器２０の形態にも特に限定はなく、ドラム以外に、ホッパ、サイクロンなどを利用できる。固気分離器２０とは、気体と固体粒子との混合物（混相流）を供給すると、当該混合物を気体流及び固体粒子の濃厚相（固定層、移動層など）に分離するものであり、粉体を別のラインから供給されるガスで流動化したり、噴流化したりするものではない。また、固気分離器２０から循環管ＬＣや第２ガス戻し管Ｌ６に粒子が飛散しないように固気分離器２０内にバグフィルターが設置されていることが好適である。
また、本実施形態では、循環管ＬＣと、第２ガス戻し管Ｌ６とは、独立して固気分離器２０に接続されているが、例えば、循環管ＬＣの一端ＬＣ－ｏｕｔは、第２ガス戻し管Ｌ６の第２圧縮機ＣＰ２よりも上流側の部分から分岐していてもよい。また、第２ガス戻し管Ｌ６は、循環管ＬＣのうち、第１圧縮機ＣＰ１よりも上流側の部分から分岐していてもよい。
１０…気相重合反応器、２０…固気分離器、３０…ホッパ、１００…ポリオレフィン製造装置、ＣＰ１…第１圧縮機、ＣＰ２…第２圧縮機、Ｌ１…第１粉体輸送管、Ｌ１Ａ，Ｌ１Ｂ…開口、Ｌ２…第２粉体輸送管、Ｌ２Ａ…開口、Ｌ２Ｂ…開口（接続部）、Ｌ３…第１ガス戻し管、Ｌ４…連通管、Ｌ６…第２ガス戻し管、ＬＣ…循環管、Ｖ１…第１バルブ、Ｖ２…第２バルブ、Ｖ３…第３バルブ、Ｖ４…第４バルブ。
Claims (9)
- オレフィンモノマーを重合してポリオレフィン粉を生成する気相重合反応器と、
固気分離器と、
両端が前記固気分離器に接続され、かつ、第１圧縮機が設けられた循環管と、
ホッパと、
前記気相重合反応器と前記ホッパとを接続し、途中に第１バルブが設けられた、第１粉体輸送管と、
前記ホッパの出口と前記循環管とを接続し、途中に第２バルブが設けられた、第２粉体輸送管と、を備える、ポリオレフィン製造装置。 - 前記第１粉体輸送管は、前記気相重合反応器側の開口よりも前記ホッパ側の開口が低くなるように配置された、請求項１に記載のポリオレフィン製造装置。
- 前記気相重合反応器と前記ホッパとを連通し、かつ、第３バルブが設けられた第１ガス戻し管をさらに備える、請求項１又は２に記載のポリオレフィン製造装置。
- 前記ホッパの上部と前記循環管とを連通し、かつ、第４バルブが設けられた連通管をさらに備える、請求項１又は２に記載のポリオレフィン製造装置。
- 前記固気分離器と前記気相重合反応器とを接続する第２ガス戻し管と、
前記第２ガス戻し管に設けられた第２圧縮機と、をさらに備える請求項１又は２に記載のポリオレフィン製造装置。 - 前記第１圧縮機のガス吐出量は、前記第２圧縮機のガス吐出量よりも大きい、請求項５に記載のポリオレフィン製造装置。
- 前記循環管の内径は０．０２５～０．７５ｍである、請求項１又は２に記載のポリオレフィン製造装置。
- 前記循環管には１つの前記第１圧縮機のみが設けられている、請求項１又は２に記載のポリオレフィン製造装置。
- 請求項１又は２に記載のポリオレフィン製造装置を用いるポリオレフィン製造方法であって、
前記気相重合反応器内でオレフィンモノマーを重合してポリオレフィン粉を生成する工程と、
前記気相重合反応器内のポリオレフィン粉をホッパに輸送する工程と、
固気分離器内の少なくとも１部のガスを、循環管を介して排出した後に再び前記固気分離器内に戻す工程と、
前記ホッパから排出したポリオレフィン粉を前記循環管に供給して、前記循環管を流れるガスに同伴させて前記固気分離器に輸送する工程と、を備える、ポリオレフィン製造方法。
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