JP5545799B2 - Olefin polymerization reaction apparatus, polyolefin production system, and polyolefin production method - Google Patents
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Description
本発明は、噴流層を用いたオレフィン重合反応装置及びポリオレフィン製造システム、並びに、これらを用いてポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンを製造する方法に関する。 The present invention relates to an olefin polymerization reaction apparatus and a polyolefin production system using a spouted bed, and a method for producing polyolefins such as polyethylene and polypropylene using these.
従来より、容器内で、気体や液体として供給されたオレフィンモノマーを触媒の存在下で重合させ、粒状のポリオレフィン粒子を形成させるオレフィン重合反応装置が知られている。しかし、1つの容器内ではポリオレフィン粒子は完全混合状態に近くなるため、十分に成長していない粒子が排出されるショートパスや、成長しすぎた粒子が容器内に蓄積されることが起こりやすい。 2. Description of the Related Art Conventionally, an olefin polymerization reaction apparatus is known that polymerizes an olefin monomer supplied as a gas or liquid in a container in the presence of a catalyst to form granular polyolefin particles. However, since the polyolefin particles are almost completely mixed in one container, short paths through which particles that are not sufficiently grown are discharged and particles that have grown too much are likely to accumulate in the container.
この場合、生成粒子の構造上の均一性が悪く、また、触媒コストの上昇、触媒残渣の増大、複数の反応領域で重合して得られた多段重合体を成形して得られる成形品の欠陥(魚の目の形状に似ていることから、「フィッシュアイ」と称される。)の増加等の問題が発生しやすい。また、完全混合であると、重合条件を変化させて異なるロットの重合を行う場合に、条件変更前に重合されたポリオレフィン粒子を容器内から完全排出させるのに時間がかかるため、規格外品が大量に生成されることとなる。これに対して、完全混合型の装置を直列に複数接続して全体としてプラグフローとすることも考えられるが、多数の装置を直列にするのでは設備コストがかかる。そこで、1つの装置において、滞留時間分布を小さくしてプラグフロー化することが求められている。このような装置として、特許文献1〜3のような装置が知られている。 In this case, the structural uniformity of the produced particles is poor, the catalyst cost is increased, the catalyst residue is increased, and defects in the molded product obtained by molding a multistage polymer obtained by polymerization in multiple reaction regions (Since it resembles the shape of a fish eye, it is called “fish eye”.) Problems such as an increase are likely to occur. In addition, in the case of complete mixing, when performing polymerization of different lots by changing the polymerization conditions, it takes time to completely discharge the polymerized polyolefin particles before changing the conditions, so that non-standard products A large amount will be generated. On the other hand, it is conceivable to connect a plurality of completely mixed type devices in series to form a plug flow as a whole, but it is expensive to install a large number of devices in series. Therefore, in one apparatus, it is required to make the plug flow by reducing the residence time distribution. As such an apparatus, apparatuses as disclosed in Patent Documents 1 to 3 are known.
他方、流動層を用いて種々の改良を加えた装置として、特許文献4〜10や非特許文献1のような装置が知られている。このような装置の中でも、特許文献4〜6や非特許文献1のような装置を使用した場合に、ポリオレフィン粒子が循環する領域において他の領域と比較してガス組成が異なる区域を部分的に設けることによって、分子量分布や共重合組成分布の広いポリオレフィンを製造することができるとされている。 On the other hand, devices such as Patent Documents 4 to 10 and Non-Patent Document 1 are known as devices that have various improvements using a fluidized bed. Among such apparatuses, when apparatuses such as Patent Documents 4 to 6 and Non-Patent Document 1 are used, a region where the gas composition is different in the region where the polyolefin particles circulate is partially compared with other regions. By providing it, it is said that polyolefin with wide molecular weight distribution and copolymer composition distribution can be produced.
ところで、ポリオレフィン製造の分野ではないが、噴流層と呼ばれる流動を利用して固体粒子と流体とを接触させる技術が知られている(非特許文献2を参照)。また、噴流層の安定化策としてドラフトチューブを使用する技術も知られている(特許文献11〜13及び非特許文献3〜5を参照)。なお、流動層を用いるものであれば、ポリオレフィン製造においてもドラフトチューブを使用する技術は知られている(特許文献10を参照)。 By the way, although it is not the field of polyolefin manufacture, the technique of making a solid particle and a fluid contact using the flow called a spouted bed is known (refer nonpatent literature 2). Moreover, the technique which uses a draft tube as a stabilization plan of a spouted bed is also known (refer patent documents 11-13 and nonpatent literature 3-5). In addition, if it uses a fluidized bed, the technique which uses a draft tube also in polyolefin manufacture is known (refer patent document 10).
しかしながら、容器内に水平方向に複数のゾーンを形成する特許文献1の方法では容器内に攪拌パドル等を設ける必要があり、構造が複雑となると共に粒子の攪拌に要するエネルギーが大きいといった問題があった。また、流動層を上下方向に直列に多数接続した特許文献2の方法では、各段にフリーボード部を設ける必要があるので装置の高さが巨大になる恐れがある。また、管型反応器内においてワンパスで重合させる特許文献3では、十分な滞留時間をとるためには極めて管を長くする必要がある。 However, in the method of Patent Document 1 in which a plurality of zones are formed in a horizontal direction in a container, it is necessary to provide a stirring paddle or the like in the container, which causes a problem that the structure is complicated and the energy required for stirring the particles is large. It was. Further, in the method of Patent Document 2 in which a large number of fluidized beds are connected in series in the vertical direction, it is necessary to provide a free board portion at each stage, so that the height of the apparatus may be huge. Further, in Patent Document 3 in which polymerization is carried out in one pass in a tubular reactor, it is necessary to lengthen the tube extremely in order to obtain a sufficient residence time.
また、特許文献4、5のような循環流動層型の装置では、各ポリオレフィン粒子の分子量分布や共重合組成分布は広く、且つ、均質なものが得られるものの、装置内の循環回数までは制御できず、装置内でのポリオレフィン粒子の滞留時間分布を実質的に狭くすることはできない。また、分散板を用いる流動層の場合には、圧力損失の面では不利となる。なお、特許文献6〜8に記載の流動層装置は、必ずしもガス分散板を必要としないものであるが、容積効率の点で改善の余地があった。
In addition, in the circulating fluidized bed type apparatuses as in
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、粒子の滞留時間分布が狭く且つ圧力損失が小さいオレフィン重合反応装置及びこれを備えたポリオレフィン製造システムを提供することを目的とする。また、上記オレフィン重合反応装置又はポリオレフィン製造システムを用いたポリオレフィン製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an olefin polymerization reaction apparatus having a narrow particle residence time distribution and a small pressure loss, and a polyolefin production system including the olefin polymerization reaction apparatus. Moreover, it aims at providing the polyolefin manufacturing method using the said olefin polymerization reaction apparatus or polyolefin manufacturing system.
本発明に係るオレフィン重合反応装置は、鉛直方向に伸びる円筒部と、この円筒部に形成され、下方に行くほど内径が小さくなると共に下端にガス導入用開口を有する縮径部と、円筒部内に設けられ、ガス導入用開口と離隔した位置から上方に伸びるドラフトチューブとを備え、縮径部の内面と当該縮径部よりも上方の円筒部の内面とによって囲まれた反応領域内に噴流層が形成されるものである。 The olefin polymerization reaction apparatus according to the present invention includes a cylindrical portion extending in the vertical direction, a reduced diameter portion formed in the cylindrical portion, having a smaller inner diameter as it goes downward and having a gas introduction opening at the lower end, and a cylindrical portion. A spouted bed in a reaction region provided with a draft tube extending upward from a position spaced apart from the gas introduction opening and surrounded by the inner surface of the reduced diameter portion and the inner surface of the cylindrical portion above the reduced diameter portion Is formed.
本発明の噴流層型オレフィン重合反応装置においては、触媒を含むポリオレフィン粒子を収容して粒子層が形成される反応領域に、縮径部下端のガス導入用開口から上方に向かってオレフィン含有ガスを高速で流入させ、反応領域内に噴流層を形成する。ここで、噴流層とは、ガス導入用開口からのオレフィン含有ガスの作用によって、ポリオレフィン粒子(以下、場合により単に「粒子」という。)からなる粒子層において円筒部の中心軸付近に粒子濃度が希薄であり且つ当該ガスと共に上向きに粒子が流れる噴流(噴流部)が形成される一方、その周囲を粒子が重力の影響で移動層状に下降する環状構造が形成され、粒子の循環運動が生じている粒子層の状態をいう。 In the spouted bed type olefin polymerization reaction apparatus of the present invention, an olefin-containing gas is introduced upward from the gas introduction opening at the lower end of the reduced diameter portion into a reaction region in which a particle layer is formed by containing polyolefin particles containing a catalyst. It is made to flow at a high speed to form a spouted bed in the reaction zone. Here, the spouted bed is a particle layer composed of polyolefin particles (hereinafter sometimes simply referred to as “particles”) due to the action of the olefin-containing gas from the gas introduction opening, and has a particle concentration near the central axis of the cylindrical portion. While a thin jet is formed with the gas flowing upward with the gas (jet part), an annular structure is formed in which the particle descends in the form of a moving layer under the influence of gravity. The state of the particle layer.
ガス導入用開口から吹込まれたオレフィン含有ガスの一部は、噴流を形成して粒子層及びドラフトチューブを吹き抜け、残りは環状構造の粒子層の部分に拡散する。このようにオレフィン含有ガスとポリオレフィン粒子とが固気接触することによって、ポリオレフィン粒子は反応領域内でオレフィンの重合によって成長する。本発明においては、反応領域内の所定の位置に鉛直方向に伸びるドラフトチューブを設置したことで、十分に高い安定性を有し且つ圧力損失も低減し得る噴流層を形成できる。 Part of the olefin-containing gas blown from the gas introduction opening forms a jet and blows through the particle layer and the draft tube, and the rest diffuses into the part of the particle layer having an annular structure. Thus, when the olefin-containing gas and the polyolefin particles come into solid-gas contact, the polyolefin particles grow by polymerization of the olefin in the reaction region. In the present invention, by installing a draft tube extending in the vertical direction at a predetermined position in the reaction region, it is possible to form a spouted bed that has sufficiently high stability and can reduce pressure loss.
ドラフトチューブは、上端開口から下方に一定の径で伸びる直管部及び当該直管部の縁から下方に行くほど径が大きくなる拡径部を有し、当該拡径部がガス導入用開口から離隔した位置まで伸びていることが好ましい。かかる構成のドラフトチューブを採用することで、ポリオレフィン粒子の重合熱除去に寄与する環状粒子層へ流入するガス量を増加させることができる。これにより、安定的にポリオレフィン粒子を成長させることができる。 The draft tube has a straight pipe portion that extends downward from the upper end opening with a constant diameter, and an enlarged diameter portion that increases in diameter as it goes downward from the edge of the straight pipe portion, and the enlarged diameter portion extends from the gas introduction opening. It is preferable to extend to a separated position. By employing the draft tube having such a configuration, it is possible to increase the amount of gas flowing into the annular particle layer that contributes to the removal of the polymerization heat of the polyolefin particles. Thereby, polyolefin particles can be grown stably.
なお、一般に、噴流層は、流動層と比較すると、圧力損失の点において優れた性能を発揮し得ること、及び、粒子の循環運動によって若干プラグフローに近い混合が生じることが知られている。従って、本発明に係る噴流層型オレフィン重合反応装置は、流動層を利用した従来の装置と比較すると、反応領域における粒子の滞留時間分布を小さくできるという利点がある。また、流動層では流動化に過大なガス流速が必要となる粒径数mm程度の比較的大きなポリオレフィン粒子を製造する際にも、噴流層では流動層に比して低ガス流速にて粒子の流動化が可能となる利点もある。 In general, it is known that the spouted bed can exhibit superior performance in terms of pressure loss as compared with the fluidized bed, and that mixing slightly close to the plug flow occurs due to the circulating movement of particles. Therefore, the spouted bed type olefin polymerization reaction apparatus according to the present invention has an advantage that the residence time distribution of particles in the reaction region can be reduced as compared with a conventional apparatus using a fluidized bed. Also, when producing relatively large polyolefin particles with a particle size of several millimeters, which require an excessive gas flow rate for fluidization in the fluidized bed, the spouted bed has a lower gas flow rate than the fluidized bed. There is also an advantage that fluidization is possible.
本発明のオレフィン重合反応装置は、反応領域内において、ドラフトチューブの上端開口の上方に配設され、下方に行くほど外径が大きくなると共に上端が閉じられ且つ下端が円筒部の内壁から離間されている第1の円錐バッフルを更に備えることが好ましい。 The olefin polymerization reaction apparatus of the present invention is disposed above the upper end opening of the draft tube in the reaction region, the outer diameter increases toward the lower side, the upper end is closed, and the lower end is separated from the inner wall of the cylindrical portion. Preferably, the first conical baffle is further provided.
従来の流動層型の装置にあっては、粒子飛散を抑制するのに一定のフリーボードゾーンを確保する必要がある。本発明の装置においては、ドラフトチューブの上方に配設される第1の円錐バッフルは、噴流した粒子の飛散を抑制するそらせ板の役割を果たす。従って、フリーボードゾーンを短縮することができ、流動層型の装置と比較し、高い容積効率を達成できる。 In a conventional fluidized bed type apparatus, it is necessary to secure a certain freeboard zone in order to suppress particle scattering. In the apparatus of the present invention, the first conical baffle disposed above the draft tube serves as a baffle that suppresses scattering of the jetted particles. Therefore, the freeboard zone can be shortened, and a high volumetric efficiency can be achieved as compared with a fluidized bed type apparatus.
本発明のオレフィン重合反応装置は、複数の上記反応領域を有し、当該反応領域をポリオレフィン粒子が順次通過することが好ましい。また、装置の省スペース化の観点から、複数の反応領域は、鉛直方向に並ぶようにそれぞれ形成され、上方の反応領域から下方の反応領域へとポリオレフィン粒子が順次通過することがより好ましいが、エジェクタ等を利用して、下方から上方へとポリオレフィン粒子を通過させることもできる。反応領域を複数設けて噴流層を多段化することで、粒子の滞留時間分布を十分に小さくすることができる。また、上述のように、噴流層は従来の流動層とは異なり若干プラグフローに近い混合が生じることから、流動層を多段化するよりも少ない段数で同等に滞留時間分布を狭化し得る。 The olefin polymerization reaction apparatus of the present invention preferably has a plurality of the reaction regions, and the polyolefin particles sequentially pass through the reaction regions. Further, from the viewpoint of space saving of the apparatus, it is more preferable that the plurality of reaction regions are formed so as to be aligned in the vertical direction, and the polyolefin particles sequentially pass from the upper reaction region to the lower reaction region. By using an ejector or the like, the polyolefin particles can be passed from below to above. By providing a plurality of reaction regions and making the spouted bed multistage, the particle residence time distribution can be sufficiently reduced. Further, as described above, the spouted bed, unlike the conventional fluidized bed, is slightly mixed with the plug flow, so that the residence time distribution can be narrowed equally with a smaller number of stages than when the fluidized bed is multistaged.
上記のように複数の反応領域が直列に設けられ、多段の噴流層を備えるオレフィン重合反応装置にあっては、上流側の反応領域から下流側の反応領域にポリオレフィン粒子を移送する移送手段を備えることが好ましい。 In the olefin polymerization reaction apparatus having a plurality of reaction zones provided in series as described above and having a multi-stage spouted bed, it is provided with a transfer means for transferring polyolefin particles from the upstream reaction zone to the downstream reaction zone. It is preferable.
本発明のオレフィン重合反応装置は、縮径部のガス導入用開口の縁から下方に延びる管状部を更に備えることが好ましい。この管状部からガスを反応領域内に導入すると、このような管状部が設けられておらず、単にガス導入用開口からガスを導入する場合と比較して反応領域内におけるガスの上方への流れが十分に安定化する。その結果、導入されるガスの流速や反応領域内の粒子量が多少変動しても、噴流層の流動状態を十分に維持できる。また、上記管状部が設けられていると、粒子が重力によってガス導入用開口から下方に落下しそうになっても、その管路内において下方から流入するガスによって押し上げられ、再び反応領域内に戻りやすいという利点もある。 The olefin polymerization reaction apparatus of the present invention preferably further includes a tubular portion extending downward from the edge of the gas introduction opening of the reduced diameter portion. When gas is introduced from the tubular portion into the reaction region, such a tubular portion is not provided, and the gas flows upward in the reaction region as compared with the case where the gas is simply introduced from the gas introduction opening. Is sufficiently stabilized. As a result, the flow state of the spouted bed can be sufficiently maintained even if the flow rate of the introduced gas and the amount of particles in the reaction region vary somewhat. In addition, when the tubular portion is provided, even if the particles are likely to fall downward from the gas introduction opening due to gravity, the particles are pushed up by the gas flowing in from the lower side in the pipe and returned to the reaction region again. There is also an advantage that it is easy.
上記管状部は、その管路内を水平方向に区画する隔壁を更に有することが好ましい。隔壁を有する管状部を採用することにより、ガス導入用開口から下方に落下しそうになった粒子に対する押し上げ効果が向上し、落下する粒子を一層低減できる。 It is preferable that the tubular portion further includes a partition that divides the inside of the pipe line in the horizontal direction. By adopting a tubular portion having a partition wall, the effect of pushing up particles that are likely to fall downward from the gas introduction opening is improved, and the falling particles can be further reduced.
本発明に係るオレフィン重合反応装置は、少なくとも一端が閉じられ且つ管状部の内部に配設された円筒部材を更に備え、ガス導入用開口に至るまでの管路が円筒部材の外面と管状部の内面とによって形成されるアニュラス部を有することもできる。かかる構成を採用することにより、管路の水平方向の断面をリング形状とすることができ、これと断面積が同一であり且つ断面が円形の管路を採用した場合と比較して以下のような利点がある。まず、円形の管路と比較してガス導入用開口から下方に落下しそうになった粒子に対する押し上げ効果が向上し、落下する粒子を一層低減できる。また、上記構成は当該反応装置をスケールアップする際に有効である。つまり、ガス導入用開口を拡大した場合であっても、これに至るまでの流路の断面がリング形状であることで、断面が円形である場合と比較し、開口間隔を狭くすることができ、安定した噴流層を形成しやすい。 The olefin polymerization reaction apparatus according to the present invention further includes a cylindrical member having at least one end closed and disposed inside the tubular portion, and a pipe line leading to the gas introduction opening is formed between the outer surface of the cylindrical member and the tubular portion. It can also have an annulus formed by the inner surface. By adopting such a configuration, the horizontal cross section of the pipe can be made into a ring shape, and compared with the case where a pipe having the same cross sectional area and a circular cross section is adopted as follows. There are significant advantages. First, as compared with a circular pipe, the effect of pushing up particles that are likely to drop downward from the gas introduction opening is improved, and the falling particles can be further reduced. The above configuration is effective when the reactor is scaled up. In other words, even when the gas introduction opening is enlarged, the cross section of the flow path up to this is a ring shape, so that the opening interval can be narrowed compared to the case where the cross section is circular. It is easy to form a stable spouted bed.
本発明のオレフィン重合反応装置は、管状部の下端を閉じる閉鎖板と、管状部の管路よりも細い管路を有し、閉鎖板を貫通するように設けられたガス導入管と、下方に行くほど外径が大きくなると共に上端が閉じられ且つ下端が管状部の内面から離間されている第2の円錐バッフルとを更に備え、当該第2の円錐バッフルがガス導入管の上端の直上に配設されたものであってもよい。上記構成の反応装置によれば、第2の円錐バッフルが粒子の落下防止板としての役割を果たすため、ガスの供給を停止した場合であってもガス導入用開口を通じて粒子が落下するのを十分に防止できる。 The olefin polymerization reaction apparatus of the present invention comprises a closing plate for closing the lower end of the tubular portion, a gas introduction pipe provided so as to penetrate the closing plate, having a pipe line narrower than the pipe line of the tubular part, and below A second conical baffle having an outer diameter that increases toward the end and is closed at the upper end and is spaced from the inner surface of the tubular portion, and the second conical baffle is disposed immediately above the upper end of the gas introduction pipe. It may be provided. According to the reactor of the above configuration, since the second conical baffle serves as a particle fall prevention plate, it is sufficient for the particles to fall through the gas introduction opening even when the gas supply is stopped. Can be prevented.
本発明のオレフィン重合反応装置は、ドラフトチューブ内と連通しており、ドラフトチューブ内にガス又は液体を供給する配管を更に備えることが好ましい。この配管を通じてドラフトチューブ内にガス又は液体を供給することにより、ドラフトチューブ内のガス組成をドラフトチューブ外のガス組成と異なるものとすることができる。これにより、分子量分布や共重合組成分布が広く且つ均質なポリオレフィン粒子を製造することが可能となる。 The olefin polymerization reaction apparatus of the present invention preferably communicates with the inside of the draft tube, and further includes a pipe for supplying gas or liquid into the draft tube. By supplying gas or liquid into the draft tube through this pipe, the gas composition in the draft tube can be made different from the gas composition outside the draft tube. Thereby, it is possible to produce polyolefin particles having a wide molecular weight distribution and copolymer composition distribution and uniform.
本発明に係るポリオレフィン製造方法は、上述のオレフィン重合反応装置を用い、ポリオレフィン粒子による噴流層を反応領域内に形成させてオレフィンの重合を行うものである。本発明に係るポリオレフィン製造方法は、オレフィン重合反応装置にオレフィンを連続的に供給するとともに、オレフィン重合反応装置から未反応のオレフィンを含むガスを連続的に抜き出し、抜き出したガスをオレフィン重合反応装置に返送する工程と、抜き出したガスの全部又は一部を冷却し、オレフィンを含む凝縮液を得る工程とを備えたものであってもよい。この場合、オレフィン重合反応装置の反応領域内に形成された噴流層の噴流部に凝縮液を供給することが好ましい。これにより、凝縮液の蒸発潜熱の利用が可能となり、凝縮液のオレフィン重合反応装置の除熱を効率よく行うことができる。また、オレフィン重合反応装置が第1の円錐バッフルを具備したものである場合、凝縮液を第1の円錐バッフルの下部に供給してもよい。この場合、第1の円錐バッフルの治具を利用して凝縮液供給用のラインを配設できるという利点がある。 The polyolefin production method according to the present invention is to polymerize olefins by using the above-mentioned olefin polymerization reaction apparatus to form a spouted layer of polyolefin particles in the reaction region. The polyolefin production method according to the present invention continuously supplies olefin to an olefin polymerization reactor, continuously withdraws gas containing unreacted olefin from the olefin polymerization reactor, and supplies the extracted gas to the olefin polymerization reactor. It may be provided with a step of returning and a step of cooling all or part of the extracted gas to obtain a condensate containing olefin. In this case, it is preferable to supply the condensate to the jet part of the spouted bed formed in the reaction region of the olefin polymerization reactor. As a result, the latent heat of vaporization of the condensate can be used, and the heat removal from the olefin polymerization reaction apparatus of the condensate can be efficiently performed. Further, when the olefin polymerization reaction apparatus includes the first conical baffle, the condensate may be supplied to the lower part of the first conical baffle. In this case, there is an advantage that a line for supplying condensate can be disposed by using the jig of the first conical baffle.
本発明のポリオレフィン製造システムは、オレフィン重合用触媒の存在下でオレフィンを重合させてポリオレフィン粒子を形成するオレフィン事前重合反応装置と、オレフィン事前重合反応装置の後段に接続された上述のオレフィン重合反応装置とを備える。本発明のポリオレフィン製造方法は、上述のポリオレフィン製造システムを用いてオレフィンの多段重合を行うものである。 The polyolefin production system of the present invention includes an olefin prepolymerization reactor for polymerizing olefins in the presence of an olefin polymerization catalyst to form polyolefin particles, and the olefin polymerization reactor described above connected to a subsequent stage of the olefin prepolymerization reactor. With. The polyolefin production method of the present invention performs multistage polymerization of olefins using the above-described polyolefin production system.
本発明によれば、十分に高い安定性を有し且つ圧力損失も低減し得る噴流層を形成できると共に、粒子の滞留時間分布を小さくすることができる。従って、連続的にオレフィン重合体を製造する際に、重合体構造上の均一性に優れたものを製造できると共に、製造条件変更に伴う反応装置内の重合体置換が容易である。 According to the present invention, it is possible to form a spouted bed that has sufficiently high stability and can also reduce pressure loss, and to reduce the particle residence time distribution. Accordingly, when the olefin polymer is continuously produced, it is possible to produce a polymer having excellent uniformity on the polymer structure, and it is easy to replace the polymer in the reaction apparatus in accordance with the production condition change.
以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。更に、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail. Further, the positional relationship such as up, down, left and right is based on the positional relationship shown in the drawings unless otherwise specified. Further, the dimensional ratios in the drawings are not limited to the illustrated ratios.
(ポリオレフィン製造システム)
図1に本実施形態に係るポリオレフィン製造システム100Aを示す。この製造システム100Aは、オレフィン事前重合反応装置5と、このオレフィン事前重合反応装置5の後段に接続されたオレフィン重合反応装置10Aとを備える。
(Polyolefin production system)
FIG. 1 shows a
(オレフィン事前重合反応装置)
オレフィン事前重合反応装置5は、オレフィン重合用触媒の存在下でオレフィンを重合させてポリオレフィン粒子を形成する。
(Olefin prepolymerization reactor)
The
オレフィン事前重合反応装置5としては、特に限定されないが、例えば、スラリー重合反応装置、塊状重合反応装置、攪拌槽式気相重合反応装置、流動床式気相重合反応装置が挙げられる。なお、これらの装置は、1種を単独で用いてもよく、同一種類の複数の装置を組み合わせて用いてもよく、異なる種類の装置を2以上の組み合わせて用いてもよい。
Although it does not specifically limit as the olefin
スラリー重合反応装置としては、公知の重合反応装置、例えば、特公昭41−12916号公報、特公昭46−11670号公報、特公昭47−42379号公報に記載の攪拌槽型反応装置やループ型反応装置などを用いることができる。なお、スラリー重合は、プロパン、ブタン、イソブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン等の脂肪族炭化水素;シクロペンタン、シクロヘキサン等の脂環族炭化水素等の不活性溶媒に、プロピレン、ブテン等のオレフィン単量体を添加したものを重合溶媒とし、重合溶媒中にオレフィン重合用触媒をスラリー状に分散させて、生成する重合体が重合溶媒に溶解しない状態で重合を行う方法である。重合は、重合溶媒が液状に保たれ、生成する重合体が重合溶媒に溶解しない温度及び圧力で行う。重合温度は、通常、30〜100℃であり、好ましくは50〜80℃である。重合圧力は、通常、常圧〜10MPaG、好ましくは、0.3〜5MPaGである。 Examples of the slurry polymerization reaction apparatus include known polymerization reaction apparatuses such as a stirring tank type reaction apparatus and a loop type reaction apparatus described in Japanese Patent Publication No. 41-12916, Japanese Patent Publication No. 46-11670, and Japanese Patent Publication No. 47-42379. A device or the like can be used. In addition, slurry polymerization is performed using an aliphatic solvent such as propane, butane, isobutane, pentane, hexane, heptane, and octane; an inert solvent such as cycloaliphatic hydrocarbon such as cyclopentane and cyclohexane, and an olefin such as propylene and butene. This is a method in which a monomer added is used as a polymerization solvent, an olefin polymerization catalyst is dispersed in a slurry in the polymerization solvent, and the polymerization is carried out in a state where the resulting polymer is not dissolved in the polymerization solvent. The polymerization is carried out at a temperature and pressure at which the polymerization solvent is kept in a liquid state and the produced polymer is not dissolved in the polymerization solvent. The polymerization temperature is usually from 30 to 100 ° C, preferably from 50 to 80 ° C. The polymerization pressure is usually normal pressure to 10 MPaG, preferably 0.3 to 5 MPaG.
塊状重合反応装置としては、公知の重合反応装置、例えば、特公昭41−12916号公報、特公昭46−11670号公報、特公昭47−42379号公報に記載の攪拌槽型反応装置やループ型反応装置などを用いることができる。なお、塊状重合は、プロパン、ブタン、イソブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン等の脂肪族炭化水素;シクロペンタン、シクロヘキサン等の脂環族炭化水素等の不活性溶媒が実質的に存在せず、プロピレン、ブテン等のオレフィン単量体を重合溶媒とし、重合溶媒中にオレフィン重合用触媒を分散させて、生成する重合体が重合溶媒に溶解しない状態で重合を行う方法である。重合は、重合溶媒が液状に保たれ、生成する重合体が重合溶媒に溶解しない温度及び圧力で行う。重合温度は、通常、30〜100℃であり、好ましくは50〜80℃である。重合圧力は、通常、常圧〜10MPaG、好ましくは、0.5〜5MPaGである。 Examples of the bulk polymerization reaction apparatus include known polymerization reaction apparatuses, for example, a stirring tank type reaction apparatus and a loop type reaction described in Japanese Patent Publication Nos. 41-12916, 46-11670, 47-42379. A device or the like can be used. In addition, bulk polymerization is substantially free of inert solvents such as aliphatic hydrocarbons such as propane, butane, isobutane, pentane, hexane, heptane, and octane; alicyclic hydrocarbons such as cyclopentane and cyclohexane, This is a method in which an olefin monomer such as propylene or butene is used as a polymerization solvent, an olefin polymerization catalyst is dispersed in the polymerization solvent, and the polymerization is performed in a state where the resulting polymer is not dissolved in the polymerization solvent. The polymerization is carried out at a temperature and pressure at which the polymerization solvent is kept in a liquid state and the produced polymer is not dissolved in the polymerization solvent. The polymerization temperature is usually from 30 to 100 ° C, preferably from 50 to 80 ° C. The polymerization pressure is usually normal pressure to 10 MPaG, preferably 0.5 to 5 MPaG.
攪拌槽式気相重合反応装置としては、公知の重合反応装置、例えば、特公昭46−31969号公報、特公昭59−21321号公報に記載の反応装置を用いることができる。なお、攪拌槽式気相重合は、気体状態の単量体を媒体として、その媒体中でオレフィン重合用触媒及びオレフィン重合体を攪拌機によって流動状態に保ちながら、気体状態の単量体を重合する方法である。重合温度は、通常、50〜110℃であり、好ましくは60〜100℃である。重合圧力は、攪拌槽式気相重合反応装置内でオレフィンが気相として存在し得る範囲内であればよく、通常、常圧〜5MPaG、好ましくは、0.5〜3MPaGである。 As the stirred tank type gas phase polymerization reaction apparatus, a known polymerization reaction apparatus, for example, a reaction apparatus described in JP-B-46-31969 and JP-B-59-21321 can be used. The stirred tank type gas phase polymerization uses a gaseous monomer as a medium and polymerizes the gaseous monomer in the medium while keeping the olefin polymerization catalyst and the olefin polymer in a fluid state by a stirrer. Is the method. The polymerization temperature is usually from 50 to 110 ° C, preferably from 60 to 100 ° C. The polymerization pressure may be within a range in which olefin can exist as a gas phase in the stirred tank gas phase polymerization reactor, and is usually normal pressure to 5 MPaG, preferably 0.5 to 3 MPaG.
流動床式気相重合反応装置としては、公知の反応装置、例えば、特開昭58−201802号公報、特開昭59−126406号公報、特開平2−233708号公報に記載の反応装置を用いることができる。なお、流動床式気相重合は、気体状態の単量体を媒体として、その媒体中でオレフィン重合用触媒及びオレフィン重合体を主として媒体の流れによって流動状態に保ちながら、気体状態の単量体を重合する方法である。流動化を促進するため、補助的に攪拌装置を設ける場合もある。重合温度は、通常、0〜120℃であり、より好ましくは20〜100℃であり、更に好ましくは40〜100℃である。重合圧力は、流動床式反応装置内でオレフィンが気相として存在し得る範囲内であればよく、通常、常圧〜10MPaG、より好ましくは0.2〜8MPaG、更に好ましくは0.5〜5MPaGである。 As the fluidized bed gas phase polymerization reaction apparatus, a known reaction apparatus, for example, a reaction apparatus described in JP-A-58-201802, JP-A-59-126406, or JP-A-2-233708 is used. be able to. The fluidized bed gas phase polymerization uses a gaseous monomer as a medium, and the olefin polymerization catalyst and the olefin polymer are maintained in a fluid state mainly by the flow of the medium in the medium while the gaseous monomer is used. This is a method of polymerizing. In order to promote fluidization, a stirrer may be additionally provided. The polymerization temperature is usually 0 to 120 ° C, more preferably 20 to 100 ° C, and further preferably 40 to 100 ° C. The polymerization pressure may be within a range in which olefin can exist as a gas phase in the fluidized bed reactor, and is usually normal pressure to 10 MPaG, more preferably 0.2 to 8 MPaG, still more preferably 0.5 to 5 MPaG. It is.
各反応装置の組み合わせとしては、例えば、スラリー重合反応装置又は塊状重合反応装置の後段に、流動床式気相重合反応装置又は攪拌槽式気相重合反応装置を接続した態様があげられる。 As a combination of each reaction apparatus, the aspect which connected the fluidized bed type gas phase polymerization reaction apparatus or the stirring tank type gas phase polymerization reaction apparatus to the back | latter stage of a slurry polymerization reaction apparatus or a block polymerization reaction apparatus is mention | raise | lifted, for example.
また、スラリー重合反応装置又は塊状重合反応装置と、その後段に接続される、例えば、流動床式気相重合反応装置、攪拌槽式気相重合反応装置、又は、後述するオレフィン重合反応装置10A等の気相重合反応装置との間には、通常、未反応のオレフィンや重合溶媒とオレフィン重合体粒子とを分離するフラッシング槽が設けられる。但し、当該フラッシング槽は必ずしも必要ではなく、特に、塊状重合反応器を用いた場合には、フラッシング槽を設置しない場合も少なくない。
Also, a slurry polymerization reactor or a bulk polymerization reactor, and a subsequent stage, for example, a fluidized bed gas phase polymerization reactor, a stirred tank gas phase polymerization reactor, or an
(オレフィン重合反応装置)
オレフィン重合反応装置10Aは、オレフィン事前重合反応装置5によって生成したポリオレフィン粒子に対して、実質的に気相状態でオレフィン重合反応を行わせる装置である。
(Olefin polymerization reactor)
The olefin polymerization reaction apparatus 10 </ b> A is an apparatus that causes the polyolefin particles generated by the olefin
図1に示すように、オレフィン重合反応装置10Aは、主として、鉛直方向に伸びる円筒12、円筒12内に複数設けられたそらせ板(第1の円錐バッフル)20、及び、円筒12内に複数設けられた筒状バッフル(縮径部)30を備えている。そらせ板20及び筒状バッフル30は、円筒の軸方向に交互に配置されている。なお、そらせ板20及び筒状バッフル30は、いずれも円筒12の軸と同軸に配置されることが好ましい。また、噴流層の安定化の観点からは、円筒12の内径は5m以下であることが好ましく、3.5m以下であることがより好ましい。
As shown in FIG. 1, the olefin polymerization reaction apparatus 10 </ b> A mainly includes a
オレフィン重合反応装置10Aにおいては、円筒12内に5段の反応領域25が鉛直方向に並ぶように形成される。反応領域25は、筒状バッフル30の外面と、その直下の筒状バッフル30の内面と、これらの筒状バッフル30の間の円筒12の部分(円筒部)の内面とによって囲まれた領域である。但し、最上段の反応領域25は、円筒12の頭頂部の内面と、その直下の筒状バッフル30の内面と、これらの間の円筒12の部分(円筒部)の内面とによって囲まれた領域である。
In the olefin polymerization reaction apparatus 10 </ b> A, five stages of
各反応領域25内においては、筒状バッフル30の下端30bに形成されたガス導入用開口から上方に向かってオレフィン含有ガスが高速で流入することによって、ポリオレフィン粒子の噴流層が形成されるようになっている。
In each
各反応領域25内には、円筒12の軸と同軸にドラフトチューブT1が設置されている。ドラフトチューブT1を使用することにより、噴流層の安定性を向上させることができる。ドラフトチューブT1は、筒状バッフル30のガス導入用開口と離隔した位置から上方に伸びる直管である。
A draft tube T <b> 1 is installed in each
ドラフトチューブT1の下端T1aと筒状バッフル30のガス導入用開口との距離(クリアランス)Lcと、筒状バッフル30のガス導入用開口の径Doとの比率(Lc/Do)は、0.5〜5であることが好ましく、0.7〜4であることがより好ましい。比率Lc/Doが0.5未満であると、噴流層の環状部へのガス拡散が不十分となる傾向にあり、他方、5を越えると噴流層の安定性が不十分となる傾向にある。
The ratio (Lc / Do) between the distance (clearance) Lc between the lower end T1a of the draft tube T1 and the gas introduction opening of the
ドラフトチューブT1は、上端T1bが噴流層の粉面から突出する長さとすることができる。これにより、噴流層における圧力損失がより一層低減される。他方、ドラフトチューブT1は、上端T1bが噴流層の粉面よりも低い位置となる長さであってもよい。これにより、環状粒子層へガス拡散性を高めることができる。ドラフトチューブの長さLtの円筒12の内径DRに対する比率(Lt/DR)は、噴流層の安定性及びガス拡散性の点から、0.5以上であることが好ましく、0.8以上であることがより好ましい。
The draft tube T1 can have a length such that the upper end T1b protrudes from the powder surface of the spouted bed. Thereby, the pressure loss in the spouted bed is further reduced. On the other hand, the draft tube T1 may have a length at which the upper end T1b is lower than the powder surface of the spouted bed. Thereby, gas diffusibility can be improved to an annular particle layer. Ratio to the inner diameter D R of the
ドラフトチューブT1の内径Dtのガス導入用開口の径Doに対する比率(Dt/Do)は、噴流層の安定性及びガス拡散性の点から、0.8以上であることが好ましく、1.0以上であることがより好ましい。 The ratio (Dt / Do) of the inner diameter Dt of the draft tube T1 to the diameter Do of the gas introduction opening is preferably 0.8 or more, from the viewpoint of the stability of the spouted bed and the gas diffusibility, 1.0 or more. It is more preferable that
図2に示すように、各反応領域25における筒状バッフル30の上方であり、そのガス導入用開口と対向する位置には、そらせ板20がそれぞれ配設されている。そらせ板20は噴流したポリオレフィン粒子が飛散するのを防止する役割を果たしている。これによって、フリーボードゾーンを短縮することができ、高い容積効率が達成される。
As shown in FIG. 2,
そらせ板20は、上端20aが閉じられると共に下方に向かうほど外径が大きくなる円錐形状をなし、下端20bは、円筒12の内壁からは離間されている。これにより、吹き上げられた粒子は、そらせ板20の内面に衝突し、噴流層の環状構造へと取り込まれる。一方、ガスは下端20bと円筒12の内壁との間を通って上方に流通することとなる。
The
筒状バッフル30は、下方に向かうほど内径が小さくなるようにされたテーパー円筒であり、上端30aが円筒12の内壁に接している。これにより、ガスは、下端30bの円形状のガス導入用開口から上方に流通し、上端30aと円筒12との間からは流通しないようにされている。なお、下端30bに形成されたガス導入用開口には、オレフィン重合反応装置10Aの起動時や一時停止時などに反応領域25内のポリオレフィン粒子がガス導入用開口から下方に流出しないように逆止弁(図示せず)を配設してもよい。
The
図1に示すように、円筒12内に設けられた上方4つの筒状バッフル30には、これを貫通するようにダウンカマー管35aが設けられ、最下段の筒状バッフル30にはダウンカマー管35bが設けられている。ダウンカマー管35aは、上方の反応領域25から下方の反応領域25へとポリオレフィン粒子を降下させる。ダウンカマー管35bは、最下段の反応領域からポリオレフィン粒子を抜き出して円筒12外へと排出するためのものである。このダウンカマー管35bには2つのバルブV71,V72が直列に配設されており、これらのバルブを逐次開閉することにより、ポリオレフィン粒子を次工程に排出することができる。
As shown in FIG. 1, the upper four
各反応領域25において安定な噴流層を形成するためには、筒状バッフル30は以下の条件を満足することが好ましい。すなわち、筒状バッフル30は、筒状バッフル30の下端30bのガス導入用開口の開口径DOの円筒12の内径DRに対する比率(DO/DR)が0.35以下であることが好ましい。また、図2における筒状バッフル30の傾斜角α30すなわち、筒状バッフル30の内面の水平面とのなす角は、円筒12内に存在するポリオレフィン粒子の安息角以上とされることが好ましく、傾斜角α30は、安息角以上であって、ポリオレフィン粒子が重力により全量自然に排出され得る角度以上とすることがより好ましい。これにより、ポリオレフィン粒子のスムーズな下方への移動が達成される。
In order to form a stable spouted bed in each
なお、筒状バッフル30の代わりにガス導入用開口が形成された平板を採用した場合でも噴流層を形成することはできるが、この平板上における円筒12の内面近傍には粒子が流動化しない領域が生じる。そうすると、この領域では除熱不良により粒子同士が溶融塊化するおそれがある。従って、かかる事態を避けるためにも、筒状バッフル30の傾斜角α30は、上記の通り、所定の角度以上であることが好ましい。
Although a spouted layer can be formed even when a flat plate in which an opening for gas introduction is employed instead of the
図2におけるそらせ板20の傾斜角α20すなわち、そらせ板20の外面の水平面とのなす角も円筒12内に存在するポリオレフィン粒子の安息角以上とされることが好ましい。これにより、そらせ板20にポリオレフィン粒子が付着することを十分に防止できる。
The inclination angle α20 of the
ポリオレフィン粒子の安息角は、例えば、35〜50°程度であり、傾斜角α30及α20は、55°以上とすることが好ましい。 The repose angle of the polyolefin particles is, for example, about 35 to 50 °, and the inclination angles α30 and α20 are preferably set to 55 ° or more.
なお、そらせ板20及び筒状バッフル30は、それぞれ、図示しないサポートにより、円筒12に固定されており、このサポートによるガス流れやポリオレフィン流れへの影響はほとんどない。円筒12、そらせ板20及び筒状バッフル30の材質としては、例えば、カーボンスチール、SUS304及びSUS316Lなどを用いることができる。なお、SUSは、JIS(日本工業規格)で規定されるステンレス規格である。腐食成分(例えば、塩素などのハロゲン成分)を多く含む触媒を使用する場合にあっては、SUS316Lを用いることが好ましい。
The
図1に示すように、円筒12の下部には、ガス供給ノズル38が設けられており、ラインL30を介して、オレフィンモノマーが円筒12の下部に供給される。一方、円筒12の上部には、ガス排出ノズル61が設けられている。円筒12内を上昇したガスは、ラインL40を介して外部に排出され、必要に応じて設置されるサイクロン62によりガス同伴粒子が排出される。ガスは、熱交換器63、コンプレッサ64、熱交換器65及び気液分離器66における処理を経た後、ラインL35を介してラインL30内に導入されてリサイクルされる。なお、円筒12の装置下部には、ガス供給ノズル38以外に運転終了時にポリオレフィン粒子を排出できる排出ノズル(図示せず)を設けてもよい。また、運転終了時のオレフィン重合反応装置10A内の粉体残存量を軽減することを目的に、円筒12の下部のガス流れを阻害しない位置に、逆円錐形状の内装物(図示せず)を設置してもよい。
As shown in FIG. 1, a
また、円筒12には、気液分離器66で分離された液体オレフィンを円筒12の外から所定の反応領域25内に供給する液体供給ノズル50が設けられている。より具体的には、図1に示すように、液体供給ノズル50は上から2段目の筒状バッフル30のガス導入用開口近傍に配設され、噴流に向けて液体オレフィンが噴射されるようになっている。この液体供給ノズル50には、液化されたオレフィンモノマーを必要に応じて供給するポンプ52及びラインL20が接続されている。また、図1においては、液体供給ノズル50は筒状バッフル30のガス導入用開口近傍に配設されているが、当該液体供給ノズル50の位置はこれに限定されるものではなく、例えば、そらせ板20の下端近傍に配設してもよい。なお、液体供給ノズル50は、噴流が形成される噴流部のような、高ガス流速となる領域に設置されることが好ましい。
The
更に、円筒12における筒状バッフル30の外面に面する部分には、ガス排出ノズル60が複数設けられている。より具体的には、図1に示すように、ガス排出ノズル60は上から2段目の筒状バッフル30の外面に面する部分に設けられている。このガス排出ノズル60は、ラインL41を介してラインL40に接続されている。ガス排出ノズル60から排出されるガス量は、液体供給ノズル50から供給されて気化したガス量とほぼ同じとなるようにそれぞれバルブ等により制御される。したがって、液体供給ノズル50から液化されたオレフィンモノマーが円筒12内に供給された場合でも、円筒12内のガス空筒速度は上下でほぼ一定に維持される。
Further, a plurality of
また、円筒12における最上段の筒状バッフル30よりも高い位置には、ラインL5が接続され、オレフィン重合触媒固体粒子を含有するポリオレフィン粒子が最上段の反応領域25に供給される。
A line L5 is connected to a position higher than the uppermost
このようにして本実施形態では、オレフィン事前重合反応装置5、及び、オレフィン重合反応装置10Aにより2段の重合工程が実現されている。このようにオレフィン事前重合反応装置5によりポリオレフィン粒子を重合して成長させて、好ましくは粒径500μm以上、より好ましくは700μm以上、特に好ましくは粒径850μm以上の比較的大きなポリオレフィン粒子とすることにより、より安定な噴流層が形成できる。しかし、オレフィン事前重合反応装置5を有さない1段の重合工程とすることも可能である。この場合には、オレフィン重合用触媒又は予備重合触媒が直接オレフィン重合反応装置10Aに供給され、オレフィンの重合がなされることとなる。また、オレフィン事前重合反応装置5やオレフィン重合反応装置10Aのような追加のオレフィン重合反応装置を、オレフィン重合反応装置10Aの後段に更に、1又は複数設け、3段以上の重合工程を実現してもよい。
In this way, in the present embodiment, a two-stage polymerization process is realized by the olefin
(オレフィン、ポリオレフィン、触媒等)
続いて、このようなシステムにおける、オレフィン、ポリオレフィン、触媒等について詳しく説明する。
(Olefin, polyolefin, catalyst, etc.)
Next, olefins, polyolefins, catalysts, etc. in such a system will be described in detail.
本発明のオレフィン重合反応装置、ポリオレフィン製造方法、ポリオレフィン製造システムでは、オレフィンを重合(単独重合、共重合)して、ポリオレフィンすなわちオレフィン重合体(オレフィン単独重合体、オレフィン共重合体)の製造を行う。本発明で用いられるオレフィンとしては、エチレン、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテン、5−メチル−1−ヘキセン、1−ヘキセン、1−ヘプテン、1−オクテンなどがあげられる。 In the olefin polymerization reaction apparatus, polyolefin production method and polyolefin production system of the present invention, olefin is polymerized (homopolymerization, copolymerization) to produce a polyolefin, that is, an olefin polymer (olefin homopolymer, olefin copolymer). . Examples of the olefin used in the present invention include ethylene, propylene, 1-butene, 1-pentene, 4-methyl-1-pentene, 5-methyl-1-hexene, 1-hexene, 1-heptene and 1-octene. can give.
これらオレフィンは1種以上用いられ、また、用いるオレフィンを各重合工程において変更してもよく、多段重合法でおこなわれる場合は、用いるオレフィンを各段において互いに異ならせてもよい。オレフィンを2種以上用いる場合のオレフィンの組み合わせとしては、プロピレン/エチレン、プロピレン/1−ブテン、プロピレン/エチレン/1−ブテン、エチレン/1−ブテン、エチレン/1−ヘキセン、エチレン/1−オクテンなどがあげられる。また、オレフィンに加え、ジエンなどの他の共重合体成分を併用してもよい。 One or more of these olefins are used, and the olefin to be used may be changed in each polymerization step. When the olefin is used in a multistage polymerization method, the olefin to be used may be different from each other in each step. As a combination of olefins when two or more olefins are used, propylene / ethylene, propylene / 1-butene, propylene / ethylene / 1-butene, ethylene / 1-butene, ethylene / 1-hexene, ethylene / 1-octene, etc. Can be given. In addition to olefins, other copolymer components such as dienes may be used in combination.
本発明では、例えば、プロピレン単独重合体、プロピレン・エチレン共重合体、プロピレン・1−ブテン共重合体、プロピレン・エチレン・1−ブテン共重合体などのオレフィン重合体(単独重合体、共重合体)を好適に製造できる。特に、重合体成分を構成する単量体単位の含有割合が異なる多段重合によって得られるオレフィン系重合体の製造に好適であり、例えば、オレフィン事前重合反応装置5、及び、オレフィン重合反応装置10Aにて1種のオレフィンの供給によりホモ重合体粒子を、あるいは少量の別種のオレフィンとを共重合したランダム共重合体粒子を形成し、更に後段にオレフィン事前重合反応装置5やオレフィン重合反応装置10Aのような追加のオレフィン重合反応装置にてこれら重合体粒子に対して2種以上のオレフィンを供給して多段重合オレフィン系共重合体を生成することができる。こうすると、オレフィン重合反応装置10Aにおける滞留時間分布が狭いので、重合体粒子内の組成比率を一定にしやすく、成形時の不良低減に特に効果的である。
In the present invention, for example, olefin polymers such as propylene homopolymer, propylene / ethylene copolymer, propylene / 1-butene copolymer, propylene / ethylene / 1-butene copolymer (homopolymer, copolymer) ) Can be suitably produced. In particular, it is suitable for the production of an olefin polymer obtained by multistage polymerization in which the content ratio of monomer units constituting the polymer component is different. For example, in the olefin
該重合体としては、例えば、プロピレン−プロピレン・エチレン重合体、プロピレン−プロピレン・エチレン−プロピレン・エチレン重合体、プロピレン・エチレン−プロピレン・エチレン重合体、プロピレン−プロピレン・エチレン・1−ブテン重合体などをあげることができる。なお、ここでは、「−」は重合体間の境界を、「・」は重合体内で二種以上のオレフィンが共重合していることを示す。これらの中でも、プロピレンに基づく単量体単位を有する重合体であり、ハイインパクトポリプロピレンと称す(日本国内では慣用的にポリプロピレンブロックコポリマーとも称す)、結晶性プロピレン系重合部と非晶性プロピレン系重合部とを有する多段重合プロピレン系共重合体の製造に好適である。多段重合プロピレン系共重合体は、結晶性のホモポリプロピレン部あるいは少量のプロピレン以外のオレフィンを共重合したランダム共重合体部と、非晶性のエチレンとプロピレン、任意成分としてエチレン、プロピレン以外のオレフィンを共重合したゴム部とを、それぞれの重合体の存在下で、任意の順番で連続して多段に重合して得られるものであり、135℃の1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン中で測定される極限粘度が、好ましくは0.1〜100dl/gの範囲内であるものである。この多段重合プロピレン系共重合体は、耐熱性、剛性及び耐衝撃性に優れるため、バンパーやドアトリムなどの自動車部品、レトルト食品包装容器などの各種包装容器などに用いることができる。 Examples of the polymer include propylene-propylene / ethylene polymer, propylene / propylene / ethylene / propylene / ethylene polymer, propylene / ethylene / propylene / ethylene polymer, and propylene / propylene / ethylene / 1-butene polymer. Can give. Here, “-” indicates a boundary between the polymers, and “•” indicates that two or more olefins are copolymerized in the polymer. Among these, a polymer having a monomer unit based on propylene, referred to as high-impact polypropylene (also commonly referred to as a polypropylene block copolymer in Japan), a crystalline propylene polymer part and an amorphous propylene polymer. Is suitable for the production of a multistage polymerized propylene copolymer. The multistage polymerized propylene copolymer is composed of a crystalline homopolypropylene part or a random copolymer part copolymerized with a small amount of an olefin other than propylene, amorphous ethylene and propylene, ethylene as an optional component, and an olefin other than propylene. In the presence of the respective polymers, and obtained by polymerizing in multiple stages continuously in an arbitrary order, in 1,2,3,4-tetrahydronaphthalene at 135 ° C. The intrinsic viscosity measured by is preferably in the range of 0.1 to 100 dl / g. Since this multistage polymerized propylene copolymer is excellent in heat resistance, rigidity and impact resistance, it can be used in various packaging containers such as automobile parts such as bumpers and door trims and retort food packaging containers.
また、本発明のオレフィン重合反応装置及び製造方法では、オレフィン重合体の分子量分布を広げるために、各重合工程で製造されるオレフィン重合体成分の分子量を異なるものとしてもよい。本発明は、広分子量分布のオレフィン重合体の製造にも好適であり、例えば、最も分子量が高い重合体成分を製造する重合工程で製造される重合体成分の上記測定で得られる極限粘度が、好ましくは0.5〜100dl/g、より好ましくは1〜50dl/gの範囲内であり、特に好ましくは2〜20dl/gであり、該極限粘度は、最も分子量が低い重合体成分を製造する重合工程で製造される重合体成分の極限粘度の5倍以上であり、最も分子量が高い重合体成分を製造する重合工程で製造される重合体成分の量が、オレフィン重合体中に0.1〜80重量%含有するオレフィン重合体を好適に製造できる。 Moreover, in the olefin polymerization reaction apparatus and the production method of the present invention, the molecular weight of the olefin polymer component produced in each polymerization step may be different in order to broaden the molecular weight distribution of the olefin polymer. The present invention is also suitable for the production of a wide molecular weight distribution olefin polymer, for example, the intrinsic viscosity obtained by the above measurement of the polymer component produced in the polymerization step of producing the polymer component having the highest molecular weight, Preferably it is in the range of 0.5 to 100 dl / g, more preferably in the range of 1 to 50 dl / g, particularly preferably 2 to 20 dl / g, and the intrinsic viscosity produces a polymer component having the lowest molecular weight. The amount of the polymer component produced in the polymerization step for producing the polymer component having the highest molecular weight which is 5 times or more the intrinsic viscosity of the polymer component produced in the polymerization step is 0.1% in the olefin polymer. An olefin polymer containing -80% by weight can be suitably produced.
本発明に用いるオレフィン重合用触媒としては、オレフィン重合に用いられる公知の付加重合用触媒を使用することができる。具体例としては、チタンとマグネシウムとハロゲン及び電子供与体を含有する固体触媒成分(以下、触媒成分(A)と称する。)と有機アルミニウム化合物成分と電子供与体成分とを接触してなるチーグラー系固体触媒、メタロセン化合物と助触媒成分とを粒子状担体に担持してなるメタロセン系固体触媒などをあげることができる。また、これらの触媒を組み合わせて用いることもできる。 As the olefin polymerization catalyst used in the present invention, a known addition polymerization catalyst used for olefin polymerization can be used. As a specific example, a Ziegler system comprising a solid catalyst component containing titanium, magnesium, halogen and an electron donor (hereinafter referred to as catalyst component (A)), an organoaluminum compound component and an electron donor component. Examples thereof include solid catalysts, metallocene solid catalysts in which a metallocene compound and a promoter component are supported on a particulate carrier. Moreover, these catalysts can also be used in combination.
チーグラー系固体触媒の調製に用いられる触媒成分(A)としては、一般にチタン・マグネシウム複合型触媒と呼ばれているものを使用することができ、下記のようなチタン化合物、マグネシウム化合物、及び、電子供与体を接触させることにより得ることができる。 As the catalyst component (A) used for the preparation of the Ziegler-based solid catalyst, what is generally called a titanium / magnesium composite catalyst can be used. The following titanium compound, magnesium compound, and electron It can be obtained by contacting the donor.
触媒成分(A)の調製に用いられるチタン化合物としては、例えば、一般式Ti(OR1)aX4−a(R1は炭素数が1〜20の炭化水素基を、Xはハロゲン原子を、aは0≦a≦4の数を表す。)で表されるチタン化合物があげられる。具体的には、四塩化チタン等のテトラハロゲン化チタン化合物;エトキシチタントリクロライド、ブトキシチタントリクロライド等のトリハロゲン化アルコキシチタン化合物;ジエトキシチタンジクロライド、ジブトキシチタンジクロライド等のジハロゲン化ジアルコキシチタン化合物;トリエトキシチタンクロライド、トリブトキシチタンクロライド等のモノハロゲン化トリアルコキシチタン化合物;テトラエトキシチタン、テトラブトキシチタン等のテトラアルコキシチタン化合物をあげることができる。これらチタン化合物は、単独で用いてもよいし、二種類以上を組み合わせて用いてもよい。 As a titanium compound used for the preparation of the catalyst component (A), for example, the general formula Ti (OR 1 ) a X 4-a (R 1 is a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, and X is a halogen atom. , A represents a number of 0 ≦ a ≦ 4)). Specifically, tetrahalogenated titanium compounds such as titanium tetrachloride; trihalogenated alkoxytitanium compounds such as ethoxytitanium trichloride and butoxytitanium trichloride; dihalogenated dialkoxytitanium such as diethoxytitanium dichloride and dibutoxytitanium dichloride Compounds; monohalogenated trialkoxytitanium compounds such as triethoxytitanium chloride and tributoxytitanium chloride; and tetraalkoxytitanium compounds such as tetraethoxytitanium and tetrabutoxytitanium. These titanium compounds may be used alone or in combination of two or more.
触媒成分(A)の調製に用いられるマグネシウム化合物としては、例えば、マグネシウム−炭素結合やマグネシウム−水素結合を持ち、還元能を有するマグネシウム化合物、あるいは、還元能を有さないマグネシウム化合物等があげられる。還元能を有するマグネシウム化合物の具体例としては、ジメチルマグネシウム、ジエチルマグネシウム、ジブチルマグネシウム、ブチルエチルマグネシウム等のジアルキルマグネシウム化合物;ブチルマグネシウムクロライド等のアルキルマグネシウムハライド化合物;ブチルエトキシマグネシム等のアルキルアルコキシマグネシウム化合物;ブチルマグネシウムハイドライド等のアルキルマグネシウムハイドライド等があげられる。これらの還元能を有するマグネシウム化合物は、有機アルミニウム化合物との錯化合物の形態で用いてもよい。 Examples of the magnesium compound used for the preparation of the catalyst component (A) include a magnesium compound having a magnesium-carbon bond or a magnesium-hydrogen bond and having a reducing ability, or a magnesium compound having no reducing ability. . Specific examples of magnesium compounds having reducing ability include dialkyl magnesium compounds such as dimethyl magnesium, diethyl magnesium, dibutyl magnesium, and butyl ethyl magnesium; alkyl magnesium halide compounds such as butyl magnesium chloride; alkyl alkoxy magnesium compounds such as butyl ethoxy magnesium; Examples thereof include alkyl magnesium hydrides such as butyl magnesium hydride. These magnesium compounds having a reducing ability may be used in the form of a complex compound with an organoaluminum compound.
一方、還元能を有さないマグネシウム化合物の具体例としては、マグネシウムジクロライド等のジハロゲン化マグネシウム化合物;メトキシマグネシウムクロライド、エトキシマグネシウムクロライド、ブトキシマグネシウムクロライド等のアルコキシマグネシウムハライド化合物;ジエトキシマグネシウム、ジブトキシマグネシウム等のジアルコキシマグネシウム化合物;ラウリル酸マグネシウム、ステアリン酸マグネシウム等のマグネシウムのカルボン酸塩等があげられる。これらの還元能を有さないマグネシウム化合物は、予め又は触媒成分(A)の調製時に、還元能を有するマグネシウム化合物から公知の方法で合成したものであってもよい。 On the other hand, specific examples of magnesium compounds having no reducing ability include magnesium halide compounds such as magnesium dichloride; alkoxymagnesium halide compounds such as methoxymagnesium chloride, ethoxymagnesium chloride and butoxymagnesium chloride; diethoxymagnesium and dibutoxymagnesium. Dialkoxymagnesium compounds such as magnesium; carboxylates of magnesium such as magnesium laurate and magnesium stearate; These magnesium compounds not having a reducing ability may be synthesized in advance by a known method from a magnesium compound having a reducing ability at the time of preparing the catalyst component (A).
触媒成分(A)の調製に用いられる電子供与体としては、アルコール類、フェノール類、ケトン類、アルデヒド類、カルボン酸類、有機酸又は無機酸のエステル類、エーテル類、酸アミド類、酸無水物類等の含酸素電子供与体;アンモニア類、アミン類、ニトリル類、イソシアネート類等の含窒素電子供与体;有機酸ハライド類をあげることができる。これらの電子供与体のうち、好ましくは、無機酸のエステル類、有機酸のエステル類及びエーテル類が用いられる。 The electron donor used for the preparation of the catalyst component (A) includes alcohols, phenols, ketones, aldehydes, carboxylic acids, esters of organic acids or inorganic acids, ethers, acid amides, acid anhydrides. Oxygen-containing electron donors such as ammonia; nitrogen-containing electron donors such as ammonia, amines, nitriles and isocyanates; and organic acid halides. Of these electron donors, inorganic acid esters, organic acid esters and ethers are preferably used.
無機酸のエステル類としては好ましくは、一般式R2 nSi(OR3)4−n(R2は炭素数1〜20の炭化水素基又は水素原子を表し、R3は炭素数1〜20の炭化水素基を表す。また、nは0≦n<4の数を表す。)で表されるケイ素化合物があげられる。具体的には、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラブトキシシラン等のテトラアルコキシシラン;メチルトリメトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、ブチルトリメトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、t−ブチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、ブチルトリエトキシシラン、イソブチルトリエトキシシラン、t−ブチルトリエトキシシラン等のアルキルトリアルコキシシラン;ジメチルジメトキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、ジブチルジメトキシシラン、ジイソブチルジメトキシシラン、ジ−t−ブチルジメトキシシラン、ブチルメチルジメトキシシラン、ブチルエチルジメトキシシラン、t−ブチルメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、ジブチルジエトキシシラン、ジイソブチルジエトキシシラン、ジ−t−ブチルジエトキシシラン、ブチルメチルジエトキシシラン、ブチルエチルジエトキシシラン、t−ブチルメチルジエトキシシラン等のジアルキルジアルコキシシラン等があげられる。 The inorganic acid ester is preferably a general formula R 2 n Si (OR 3 ) 4-n (R 2 represents a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or a hydrogen atom, and R 3 has 1 to 20 carbon atoms. And a silicon compound represented by the following formula: n represents a number of 0 ≦ n <4. Specifically, tetraalkoxysilanes such as tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, and tetrabutoxysilane; methyltrimethoxysilane, ethyltrimethoxysilane, butyltrimethoxysilane, isobutyltrimethoxysilane, t-butyltrimethoxysilane, methyl Alkyltrialkoxysilanes such as triethoxysilane, ethyltriethoxysilane, butyltriethoxysilane, isobutyltriethoxysilane, t-butyltriethoxysilane; dimethyldimethoxysilane, diethyldimethoxysilane, dibutyldimethoxysilane, diisobutyldimethoxysilane, di- t-butyldimethoxysilane, butylmethyldimethoxysilane, butylethyldimethoxysilane, t-butylmethyldimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane Dialkyldialkoxy such as diethyldiethoxysilane, dibutyldiethoxysilane, diisobutyldiethoxysilane, di-t-butyldiethoxysilane, butylmethyldiethoxysilane, butylethyldiethoxysilane, t-butylmethyldiethoxysilane Examples thereof include silane.
有機酸のエステル類として好ましくは、モノ及び多価のカルボン酸エステルが用いられ、それらの例として脂肪族カルボン酸エステル、脂環式カルボン酸エステル、芳香族カルボン酸エステルがあげられる。具体例としては、酢酸メチル、酢酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、酪酸エチル、吉草酸エチル、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸メチル、安息香酸エチル、安息香酸ブチル、トルイル酸メチル、トルイル酸エチル、アニス酸エチル、コハク酸ジエチル、コハク酸ジブチル、マロン酸ジエチル、マロン酸ジブチル、マレイン酸ジメチル、マレイン酸ジブチル、イタコン酸ジエチル、イタコン酸ジブチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジ−n−ブチル、フタル酸ジイソブチル等があげられる。好ましくはメタクリル酸エステル等の不飽和脂肪族カルボン酸エステル、マレイン酸エステル及びフタル酸エステルであり、更に好ましくはフタル酸ジエステルである。 As the organic acid esters, mono- and polyvalent carboxylic acid esters are preferably used, and examples thereof include aliphatic carboxylic acid esters, alicyclic carboxylic acid esters, and aromatic carboxylic acid esters. Specific examples include methyl acetate, ethyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, ethyl butyrate, ethyl valerate, methyl acrylate, ethyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl benzoate, butyl benzoate, methyl toluate, Ethyl toluate, ethyl anisate, diethyl succinate, dibutyl succinate, diethyl malonate, dibutyl malonate, dimethyl maleate, dibutyl maleate, diethyl itaconate, dibutyl itaconate, diethyl phthalate, di-n-phthalate Examples thereof include butyl and diisobutyl phthalate. Preferred are unsaturated aliphatic carboxylic acid esters such as methacrylic acid esters, maleic acid esters and phthalic acid esters, and more preferred are phthalic acid diesters.
エーテル類としては、例えば、ジエチルエーテル、ジブチルエーテル、ジイソブチルエーテル、ジアミルエーテル、ジイソアミルエーテル、メチルブチルエーテル、メチルイソアミルエーテル、エチルイソブチルエーテル等のジアルキルエーテルがあげられる。好ましくはジブチルエーテルと、ジイソアミルエーテルである。 Examples of ethers include dialkyl ethers such as diethyl ether, dibutyl ether, diisobutyl ether, diamyl ether, diisoamyl ether, methyl butyl ether, methyl isoamyl ether, and ethyl isobutyl ether. Dibutyl ether and diisoamyl ether are preferred.
有機酸ハライド類としては、モノ及び多価のカルボン酸ハライド等があげられ、例えば、脂肪族カルボン酸ハライド、脂環式カルボン酸ハライド、芳香族カルボン酸ハライド等があげられる。具体例としては、アセチルクロライド、プロピオン酸クロライド、酪酸クロライド、吉草酸クロライド、アクリル酸クロライド、メタクリル酸クロライド、塩化ベンゾイル、トルイル酸クロライド、アニス酸クロライド、コハク酸クロライド、マロン酸クロライド、マレイン酸クロライド、イタコン酸クロライド、フタル酸クロライド等をあげることができる。好ましくは塩化ベンゾイル、トルイル酸クロライド、フタル酸クロライド等の芳香族カルボン酸クロライドであり、更に好ましくはフタル酸クロライドである。 Examples of the organic acid halides include mono- and polyvalent carboxylic acid halides, and examples thereof include aliphatic carboxylic acid halides, alicyclic carboxylic acid halides, and aromatic carboxylic acid halides. Specific examples include acetyl chloride, propionic acid chloride, butyric acid chloride, valeric acid chloride, acrylic acid chloride, methacrylic acid chloride, benzoyl chloride, toluic acid chloride, anisic acid chloride, succinic acid chloride, malonic acid chloride, maleic acid chloride, Examples thereof include itaconic acid chloride and phthalic acid chloride. Aromatic carboxylic acid chlorides such as benzoyl chloride, toluic acid chloride, and phthalic acid chloride are preferable, and phthalic acid chloride is more preferable.
触媒成分(A)の調製方法としては、例えば、下記の方法があげられる。
(1)液状のマグネシウム化合物、あるいはマグネシウム化合物及び電子供与体からなる錯化合物を析出化剤と反応させたのち、チタン化合物、あるいはチタン化合物及び電子供与体で処理する方法。
(2)固体のマグネシウム化合物、あるいは固体のマグネシウム化合物及び電子供与体からなる錯化合物をチタン化合物、あるいはチタン化合物及び電子供与体で処理する方法。
(3)液状のマグネシウム化合物と、液状チタン化合物とを、電子供与体の存在下で反応させて固体状のチタン複合体を析出させる方法。
(4)(1)、(2)あるいは(3)で得られた反応生成物をチタン化合物、あるいは電子供与体及びチタン化合物で更に処理する方法。
(5)Si−O結合を有する有機ケイ素化合物の共存下アルコキシチタン化合物をグリニャール試薬等の有機マグネシウム化合物で還元して得られる固体生成物を、エステル化合物、エーテル化合物及び四塩化チタンで処理する方法。
(6)有機ケイ素化合物又は有機ケイ素化合物及びエステル化合物の存在下、チタン化合物を有機マグネシウム化合物で還元して得られる固体生成物を、エーテル化合物と四塩化チタンの混合物、次いで有機酸ハライド化合物の順で加えて処理したのち、該処理固体をエーテル化合物と四塩化チタンの混合物もしくはエーテル化合物と四塩化チタンとエステル化合物の混合物で処理する方法。
(7)金属酸化物、ジヒドロカルビルマグネシウム及びハロゲン含有アルコ−ルとの接触反応物をハロゲン化剤で処理した後あるいは処理せずに電子供与体及びチタン化合物と接触する方法。
(8)有機酸のマグネシウム塩、アルコキシマグネシウムなどのマグネシウム化合物をハロゲン化剤で処理した後あるいは処理せずに電子供与体及びチタン化合物と接触する方法。
(9)(1)〜(8)で得られる化合物を、ハロゲン、ハロゲン化合物又は芳香族炭化水素のいずれかで処理する方法。
Examples of the method for preparing the catalyst component (A) include the following methods.
(1) A method in which a liquid magnesium compound or a complex compound comprising a magnesium compound and an electron donor is reacted with a precipitating agent and then treated with a titanium compound, or a titanium compound and an electron donor.
(2) A method of treating a solid magnesium compound or a complex compound comprising a solid magnesium compound and an electron donor with a titanium compound, or a titanium compound and an electron donor.
(3) A method in which a liquid magnesium compound and a liquid titanium compound are reacted in the presence of an electron donor to precipitate a solid titanium composite.
(4) A method in which the reaction product obtained in (1), (2) or (3) is further treated with a titanium compound, or an electron donor and a titanium compound.
(5) A method of treating a solid product obtained by reducing an alkoxytitanium compound with an organomagnesium compound such as a Grignard reagent in the presence of an organosilicon compound having a Si—O bond with an ester compound, an ether compound and titanium tetrachloride. .
(6) A solid product obtained by reducing a titanium compound with an organomagnesium compound in the presence of an organosilicon compound or an organosilicon compound and an ester compound is converted into a mixture of an ether compound and titanium tetrachloride, and then an organic acid halide compound. And then treating the treated solid with a mixture of an ether compound and titanium tetrachloride or a mixture of an ether compound, titanium tetrachloride and an ester compound.
(7) A method in which a contact reaction product of a metal oxide, dihydrocarbylmagnesium and a halogen-containing alcohol is contacted with an electron donor and a titanium compound after or without treatment with a halogenating agent.
(8) A method in which a magnesium compound such as a magnesium salt of an organic acid or alkoxymagnesium is contacted with an electron donor and a titanium compound after or without treatment with a halogenating agent.
(9) A method of treating the compound obtained in (1) to (8) with any one of a halogen, a halogen compound and an aromatic hydrocarbon.
これらの触媒成分(A)の調製方法のうち、好ましくは、(1)〜(6)の方法である。これらの調製は通常、全て窒素、アルゴン等の不活性気体雰囲気下で行われる。 Of these methods for preparing the catalyst component (A), the methods (1) to (6) are preferred. All of these preparations are usually performed under an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon.
触媒成分(A)の調製において、チタン化合物、有機ケイ素化合物及びエステル化合物は、適当な溶媒に溶解もしくは希釈して使用するのが好ましい。かかる溶媒としては、例えば、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン等の脂肪族炭化水素;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素;シクロへキサン、メチルシクロヘキサン、デカリン等の脂環式炭化水素;ジエチルエーテル、ジブチルエーテル、ジイソアミルエーテル、テトラヒドロフラン等のエーテル化合物等があげられる。 In the preparation of the catalyst component (A), the titanium compound, the organosilicon compound and the ester compound are preferably used after being dissolved or diluted in a suitable solvent. Examples of the solvent include aliphatic hydrocarbons such as hexane, heptane, octane, and decane; aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene; alicyclic hydrocarbons such as cyclohexane, methylcyclohexane, and decalin; diethyl ether, And ether compounds such as dibutyl ether, diisoamyl ether, and tetrahydrofuran.
触媒成分(A)の調製において、有機マグネシウム化合物を用いる還元反応の温度は、通常、−50〜70℃であり、触媒活性及びコストを高める観点から、好ましくは−30〜50℃、特に好ましくは−25〜35℃である。有機マグネシウム化合物の滴下時間は、特に制限はないが、通常30分〜12時間程度である。また、還元反応終了後、更に20〜120℃の温度で後反応を行ってもよい。 In the preparation of the catalyst component (A), the temperature of the reduction reaction using the organomagnesium compound is usually −50 to 70 ° C., and preferably from −30 to 50 ° C., particularly preferably from the viewpoint of increasing the catalyst activity and cost. -25 to 35 ° C. The dropping time of the organomagnesium compound is not particularly limited, but is usually about 30 minutes to 12 hours. Further, after the reduction reaction, a post-reaction may be performed at a temperature of 20 to 120 ° C.
触媒成分(A)の調製において、還元反応の際に、無機酸化物、有機ポリマー等の多孔質物質を共存させ、固体生成物を多孔質物質に含浸させてもよい。かかる多孔質物質としては、細孔半径20〜200nmにおける細孔容積が0.3ml/g以上であり、平均粒径が5〜300μmであるものが好ましい。該多孔質無機酸化物としては、SiO2、Al2O3、MgO、TiO2、ZrO2又はこれらの複合酸化物等があげられる。また、多孔質ポリマーとしては、ポリスチレン、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体等のポリスチレン系多孔質ポリマー;ポリアクリル酸エチル、アクリル酸メチル−ジビニルベンゼン共重合体、ポリメタクリル酸メチル、メタクリル酸メチル−ジビニルベンゼン共重合体等のポリアクリル酸エステル系多孔質ポリマー;ポリエチレン、エチレン−アクリル酸メチル共重合体、ポリプロピレン等のポリオレフィン系多孔質ポリマーがあげられる。これらの多孔質物質のうち、好ましくはSiO2、Al2O3、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体である。 In the preparation of the catalyst component (A), a porous material such as an inorganic oxide or an organic polymer may coexist in the reduction reaction, and the porous product may be impregnated with the porous product. As such a porous substance, those having a pore volume at a pore radius of 20 to 200 nm of 0.3 ml / g or more and an average particle diameter of 5 to 300 μm are preferable. Examples of the porous inorganic oxide include SiO 2 , Al 2 O 3 , MgO, TiO 2 , ZrO 2 , and composite oxides thereof. In addition, examples of the porous polymer include polystyrene-based porous polymers such as polystyrene and styrene-divinylbenzene copolymer; polyethyl acrylate, methyl acrylate-divinylbenzene copolymer, polymethyl methacrylate, methyl methacrylate-divinyl. Examples thereof include polyacrylic ester porous polymers such as benzene copolymers; polyolefin porous polymers such as polyethylene, ethylene-methyl acrylate copolymers, and polypropylene. Among these porous materials, preferably SiO 2, Al 2 O 3, a styrene - divinylbenzene copolymer.
チーグラー系固体触媒の触媒の調製に用いられる有機アルミニウム化合物成分は、少なくとも分子内に一個のAl−炭素結合を有するものであり、代表的なものを一般式で下記に示す。
R4 mAlY3−m
R5R6Al−O−AlR7R8
(R4〜R8は炭素数が1〜8個の炭化水素基を、Yはハロゲン原子、水素又はアルコキシ基を表す。R4〜R8はそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。また、mは2≦m≦3で表される数である。)
The organoaluminum compound component used for the preparation of the catalyst of the Ziegler-based solid catalyst has at least one Al-carbon bond in the molecule, and a typical one is shown below by a general formula.
R 4 m AlY 3-m
R 5 R 6 Al—O—AlR 7 R 8
(R 4 to R 8 represent a hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms, Y represents a halogen atom, hydrogen or an alkoxy group. R 4 to R 8 may be the same or different. M is a number represented by 2 ≦ m ≦ 3.)
有機アルミニウム化合物成分の具体例としては、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム等のトリアルキルアルミニウム;ジエチルアルミニウムハイドライド、ジイソブチルアルミニウムハイドライド等のジアルキルアルミニウムハイドライド;ジエチルアルミニウムクロライド、ジイソブチルアルミニウムクロライド等のジアルキルアルミニウムハライド;トリエチルアルミニウムとジエチルアルミニウムクロライドの混合物のようなトリアルキルアルミニウムとジアルキルアルミニウムハライドの混合物;テトラエチルジアルモキサン、テトラブチルジアルモキサン等のアルキルアルモキサン等があげられる。これらの有機アルミニウム化合物のうち、好ましくはトリアルキルアルミニウム、トリアルキルアルミニウムとジアルキルアルミニウムハライドの混合物、アルキルアルモキサンであり、更に好ましくはトリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリエチルアルミニウムとジエチルアルミニウムクロライドの混合物、又はテトラエチルジアルモキサンが好ましい。 Specific examples of the organoaluminum compound component include trialkylaluminum such as triethylaluminum and triisobutylaluminum; dialkylaluminum hydride such as diethylaluminum hydride and diisobutylaluminum hydride; dialkylaluminum halide such as diethylaluminum chloride and diisobutylaluminum chloride; triethylaluminum And a mixture of a trialkylaluminum and a dialkylaluminum halide such as a mixture of sodium and diethylaluminum chloride; an alkylalumoxane such as tetraethyldialumoxane and tetrabutyldialumoxane. Among these organoaluminum compounds, preferably trialkylaluminum, a mixture of trialkylaluminum and dialkylaluminum halide, alkylalumoxane, more preferably triethylaluminum, triisobutylaluminum, a mixture of triethylaluminum and diethylaluminum chloride, or Tetraethyl dialumoxane is preferred.
チーグラー系固体触媒の調製に用いられる電子供与体成分としては、アルコール類、フェノール類、ケトン類、アルデヒド類、カルボン酸類、有機酸又は無機酸のエステル類、エーテル類、酸アミド類、酸無水物類等の含酸素電子供与体;アンモニア類、アミン類、ニトリル類、イソシアネート類等の含窒素電子供与体等の一般的に使用されるものをあげることができる。これらの電子供与体成分のうち好ましくは無機酸のエステル類及びエ−テル類である。 The electron donor component used for the preparation of the Ziegler-based solid catalyst includes alcohols, phenols, ketones, aldehydes, carboxylic acids, esters of organic acids or inorganic acids, ethers, acid amides, acid anhydrides Commonly used ones such as oxygen-containing electron donors such as ammonia; nitrogen-containing electron donors such as ammonia, amines, nitriles and isocyanates can be used. Of these electron donor components, esters of inorganic acids and ethers are preferred.
該無機酸のエステル類として好ましくは、一般式R9 nSi(OR10)4−n(式中、R9は炭素数1〜20の炭化水素基又は水素原子、R10は炭素数1〜20の炭化水素基であり、nは0≦n<4である)で表されるケイ素化合物である。具体例としては、テトラブトキシシラン、ブチルトリメトキシシラン、tert−ブチル−n−プロピルジメトキシシラン、ジシクロペンチルジメトキシシラン、シクロヘキシルエチルジメトキシシラン等をあげることができる。 The inorganic acid ester is preferably a general formula R 9 n Si (OR 10 ) 4-n (wherein R 9 is a hydrocarbon group or hydrogen atom having 1 to 20 carbon atoms, and R 10 is 1 to 1 carbon atom). 20 is a silicon compound represented by the following formula: n is 0 ≦ n <4. Specific examples include tetrabutoxysilane, butyltrimethoxysilane, tert-butyl-n-propyldimethoxysilane, dicyclopentyldimethoxysilane, cyclohexylethyldimethoxysilane, and the like.
該エ−テル類として好ましくは、ジアルキルエーテル、一般式
(式中、R11〜R14は炭素数1〜20の線状又は分岐状のアルキル基、脂環式炭化水素基、アリール基、又はアラルキル基であり、R11又はR12は水素原子であってもよい。)で表されるジエーテル化合物があげられる。具体例としては、ジブチルエーテル、ジアミルエーテル、2,2−ジイソブチル−1,3−ジメトキシプロパン、2,2−ジシクロペンチル−1,3−ジメトキシプロパン等をあげることができる。
The ethers are preferably dialkyl ethers, general formula
(Wherein R 11 to R 14 are a linear or branched alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alicyclic hydrocarbon group, an aryl group, or an aralkyl group, and R 11 or R 12 is a hydrogen atom. May be present). Specific examples include dibutyl ether, diamyl ether, 2,2-diisobutyl-1,3-dimethoxypropane, 2,2-dicyclopentyl-1,3-dimethoxypropane, and the like.
これらの電子供与体成分のうち一般式R15R16Si(OR17)2で表される有機ケイ素化合物が特に好ましく用いられる。ここで式中、R15はSiに隣接する炭素原子が2級もしくは3級である炭素数3〜20の炭化水素基であり、具体的には、イソプロピル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、tert−アミル基等の分岐鎖状アルキル基;シクロペンンチル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基;シクロペンテニル基等のシクロアルケニル基;フェニル基、トリル基等のアリール基等があげられる。また式中、R16は炭素数1〜20の炭化水素基であり、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基等の直鎖状アルキル基;イソプロピル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、tert−アミル基、等の分岐鎖状アルキル基;シクロペンンチル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基;シクロペンテニル基等のシクロアルケニル基;フェニル基、トリル基等のアリール基等があげられる。更に式中、R17は炭素数1〜20の炭化水素基であり、好ましくは炭素数1〜5の炭化水素基である。このような電子供与体成分として用いられる有機ケイ素化合物の具体例としては、tert−ブチル−n−プロピルジメトキシシラン、ジシクロペンチルジメトキシシラン、シクロヘキシルエチルジメトキシシラン等をあげることができる。 Among these electron donor components, an organosilicon compound represented by the general formula R 15 R 16 Si (OR 17 ) 2 is particularly preferably used. Here, in the formula, R 15 is a hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms in which the carbon atom adjacent to Si is secondary or tertiary, specifically, isopropyl group, sec-butyl group, tert-butyl. Group, branched alkyl groups such as tert-amyl group; cycloalkyl groups such as cyclopentyl group and cyclohexyl group; cycloalkenyl groups such as cyclopentenyl group; aryl groups such as phenyl group and tolyl group. In the formula, R 16 is a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, specifically, a linear alkyl group such as methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group; isopropyl group, sec -Branched alkyl groups such as butyl group, tert-butyl group, tert-amyl group; cycloalkyl groups such as cyclopentyl group and cyclohexyl group; cycloalkenyl groups such as cyclopentenyl group; aryls such as phenyl group and tolyl group Group and the like. Further, in the formula, R 17 is a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, preferably a hydrocarbon group having 1 to 5 carbon atoms. Specific examples of the organosilicon compound used as such an electron donor component include tert-butyl-n-propyldimethoxysilane, dicyclopentyldimethoxysilane, cyclohexylethyldimethoxysilane, and the like.
チーグラー系固体触媒の調製において、有機アルミニウム化合物成分の使用量は、触媒成分(A)に含まれるチタン原子1モル当たり、通常、1〜1000モルであり、好ましくは5〜800モルである。また、電子供与体成分の使用量は、触媒成分(A)に含まれるチタン原子1モル当たり、通常、0.1〜2000モル、好ましくは0.3〜1000モル、更に好ましくは0.5〜800モルである。 In the preparation of the Ziegler-based solid catalyst, the amount of the organoaluminum compound component used is usually 1-1000 mol, preferably 5-800 mol, per 1 mol of titanium atoms contained in the catalyst component (A). The amount of the electron donor component used is usually 0.1 to 2000 mol, preferably 0.3 to 1000 mol, more preferably 0.5 to 1 mol per mol of titanium atoms contained in the catalyst component (A). 800 moles.
触媒成分(A)、有機アルミニウム化合物成分及び電子供与体成分は、多段重合反応装置に供給する前に予め接触させてもよく、多段重合反応装置に別々に供給して、多段重合反応装置内で接触させてもよい。また、これら成分の内の任意の2つの成分を接触させて、その後にもう1つの成分を接触させてもよく、各成分は、複数回に別けて接触させてもよい。 The catalyst component (A), the organoaluminum compound component, and the electron donor component may be contacted in advance before being supplied to the multistage polymerization reaction apparatus, and separately supplied to the multistage polymerization reaction apparatus. You may make it contact. Further, any two of these components may be brought into contact with each other, and then another component may be brought into contact with each other. Each component may be brought into contact several times.
メタロセン系固体触媒の調製に用いられるメタロセン化合物としては、下記一般式で表される遷移金属化合物があげられる。
LxM
(式中、Mは遷移金属を表す。xは遷移金属Mの原子価を満足する数を表す。Lは遷移金属に配位する配位子であり、Lのうち少なくとも一つはシクロペンタジエニル骨格を有する配位子である。)
Examples of the metallocene compound used for the preparation of the metallocene solid catalyst include transition metal compounds represented by the following general formula.
L x M
(In the formula, M represents a transition metal. X represents a number satisfying the valence of the transition metal M. L is a ligand coordinated to the transition metal, and at least one of L is cyclopentadidi. (It is a ligand having an enyl skeleton.)
上記Mとしては、元素の周期律表(IUPAC1989年)第3〜6族の原子が好ましく、チタン、ジルコニウム、ハフニウムがより好ましい。 The M is preferably a group 3-6 atom of the Periodic Table of Elements (IUPAC 1989), more preferably titanium, zirconium, or hafnium.
Lのシクロペンタジエニル骨格を有する配位子としては、(置換)シクロペンタジエニル基、(置換)インデニル基、(置換)フルオレニル基などであり、具体的には、シクロペンタジエニル基、メチルシクロペンタジエニル基、tert−ブチルシクロペンタジエニル基、ジメチルシクロペンタジエニル基、tert−ブチル−メチルシクロペンタジエニル基、メチル−イソプロピルシクロペンタジエニル基、トリメチルシクロペンタジエニル基、テトラメチルシクロペンタジエニル基、ペンタメチルシクロペンタジエニル基、インデニル基、4,5,6,7−テトラヒドロインデニル基、2−メチルインデニル基、3−メチルインデニル基、4−メチルインデニル基、5−メチルインデニル基、6−メチルインデニル基、7−メチルインデニル基、2−tert−ブチルインデニル基、3−tert−ブチルインデニル基、4−tert−ブチルインデニル基、5−tert−ブチルインデニル基、6−tert−ブチルインデニル基、7−tert−ブチルインデニル基、2,3−ジメチルインデニル基、4,7−ジメチルインデニル基、2,4,7−トリメチルインデニル基、2−メチル−4−イソプロピルインデニル基、4,5−ベンズインデニル基、2−メチル−4,5−ベンズインデニル基、4−フェニルインデニル基、2−メチル−5−フェニルインデニル基、2−メチル−4−フェニルインデニル基、2−メチル−4−ナフチルインデニル基、フルオレニル基、2,7−ジメチルフルオレニル基、2,7−ジ−tert−ブチルフルオレニル基、及びこれらの置換体等があげられる。また、シクロペンタジエニル骨格を有する配位子が複数ある場合、それらは互いに同じであっても異なっていてもよい。 Examples of the ligand having a cyclopentadienyl skeleton of L include a (substituted) cyclopentadienyl group, a (substituted) indenyl group, and a (substituted) fluorenyl group. Specifically, a cyclopentadienyl group, Methylcyclopentadienyl group, tert-butylcyclopentadienyl group, dimethylcyclopentadienyl group, tert-butyl-methylcyclopentadienyl group, methyl-isopropylcyclopentadienyl group, trimethylcyclopentadienyl group, Tetramethylcyclopentadienyl group, pentamethylcyclopentadienyl group, indenyl group, 4,5,6,7-tetrahydroindenyl group, 2-methylindenyl group, 3-methylindenyl group, 4-methylindene Nyl group, 5-methylindenyl group, 6-methylindenyl group, 7-methylin Nyl group, 2-tert-butylindenyl group, 3-tert-butylindenyl group, 4-tert-butylindenyl group, 5-tert-butylindenyl group, 6-tert-butylindenyl group, 7- tert-butylindenyl group, 2,3-dimethylindenyl group, 4,7-dimethylindenyl group, 2,4,7-trimethylindenyl group, 2-methyl-4-isopropylindenyl group, 4,5 -Benzindenyl group, 2-methyl-4,5-benzindenyl group, 4-phenylindenyl group, 2-methyl-5-phenylindenyl group, 2-methyl-4-phenylindenyl group, 2-methyl-4- Naphthylindenyl group, fluorenyl group, 2,7-dimethylfluorenyl group, 2,7-di-tert-butylfluorenyl group, and their positions Body, and the like. Moreover, when there are a plurality of ligands having a cyclopentadienyl skeleton, they may be the same as or different from each other.
Lのうち、シクロペンタジエニル骨格を有する配位子以外の配位子としては、ヘテロ原子を含有する基、ハロゲン原子、炭化水素基(但し、ここではシクロペンタジエン形アニオン骨格を有する基を含まない。)があげられる。 Among L, as a ligand other than a ligand having a cyclopentadienyl skeleton, a group containing a hetero atom, a halogen atom, a hydrocarbon group (here, a group having a cyclopentadiene-type anion skeleton is included) Not).
ヘテロ原子を含有する基におけるヘテロ原子としては、酸素原子、硫黄原子、窒素原子、リン原子等があげられ、かかる基の例としてはアルコキシ基;アリールオキシ基;チオアルコキシ基;チオアリールオキシ基;アルキルアミノ基;アリールアミノ基;アルキルホスフィノ基;アリールホスフィノ基;酸素原子、硫黄原子、窒素原子、リン原子から選ばれる少なくとも一つの原子を環内に有する芳香族もしくは脂肪族複素環基などがあげられる。ハロゲン原子の具体例としてフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子があげられる。また、炭化水素基としてはアルキル基、アラルキル基、アリール基、アルケニル基等があげられる。 Examples of the hetero atom in the group containing a hetero atom include an oxygen atom, a sulfur atom, a nitrogen atom, and a phosphorus atom. Examples of such a group include an alkoxy group; an aryloxy group; a thioalkoxy group; a thioaryloxy group; An alkylamino group; an arylamino group; an alkylphosphino group; an arylphosphino group; an aromatic or aliphatic heterocyclic group having at least one atom selected from an oxygen atom, a sulfur atom, a nitrogen atom and a phosphorus atom in the ring, etc. Can be given. Specific examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom and an iodine atom. Examples of the hydrocarbon group include an alkyl group, an aralkyl group, an aryl group, and an alkenyl group.
二つ以上のLは、直接連結されていてもよく、炭素原子、ケイ素原子、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、リン原子から選ばれる少なくとも1種の原子を含有する残基を介して連結されていてもよい。かかる残基の例としては、メチレン基、エチレン基、プロピレン基等のアルキレン基;ジメチルメチレン基(イソプロピリデン基)、ジフェニルメチレン基などの置換アルキレン基;シリレン基;ジメチルシリレン基、ジエチルシリレン基、ジフェニルシリレン基、テトラメチルジシリレン基、ジメトキシシリレン基などの置換シリレン基;窒素原子、酸素原子、硫黄原子、リン原子などのヘテロ原子などがあげられ、特に好ましくはメチレン基、エチレン基、ジメチルメチレン基(イソプロピリデン基)、ジフェニルメチレン基、ジメチルシリレン基、ジエチルシリレン基、ジフェニルシリレン基又はジメトキシシリレン基などがあげられる。 Two or more Ls may be directly linked and linked via a residue containing at least one atom selected from a carbon atom, a silicon atom, a nitrogen atom, an oxygen atom, a sulfur atom, and a phosphorus atom. It may be. Examples of such residues include alkylene groups such as methylene group, ethylene group, propylene group; substituted alkylene groups such as dimethylmethylene group (isopropylidene group) and diphenylmethylene group; silylene group; dimethylsilylene group, diethylsilylene group, Substituted silylene groups such as diphenylsilylene group, tetramethyldisilylene group, dimethoxysilylene group; heteroatoms such as nitrogen atom, oxygen atom, sulfur atom, phosphorus atom and the like, particularly preferably methylene group, ethylene group, dimethylmethylene Group (isopropylidene group), diphenylmethylene group, dimethylsilylene group, diethylsilylene group, diphenylsilylene group or dimethoxysilylene group.
メタロセン化合物としては、例えば、ビス(シクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロライド、ビス(メチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロライド、ビス(インデニル)ジルコニウムジクロライド、ビス(4,5,6,7−テトラヒドロインデニル)ジルコニウムジクロライド、エチレンビス(インデニル)ジルコニウムジクロライド、ジメチルシリレンビス(トリメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロライド、ジメチルシリレンビス(インデニル)ジルコニウムジクロライド、ジメチルシリル(テトラメチルシクロペンタジエニル)(3,5−ジ−tert−ブチル−2−フェノキシ)チタニウムジクロライド等があげられる。また、ジクロライドをジメトキシドやジフェノキシドといった基に置き換えた化合物も例示することができる。 Examples of metallocene compounds include bis (cyclopentadienyl) zirconium dichloride, bis (methylcyclopentadienyl) zirconium dichloride, bis (indenyl) zirconium dichloride, bis (4,5,6,7-tetrahydroindenyl) zirconium. Dichloride, ethylenebis (indenyl) zirconium dichloride, dimethylsilylenebis (trimethylcyclopentadienyl) zirconium dichloride, dimethylsilylenebis (indenyl) zirconium dichloride, dimethylsilyl (tetramethylcyclopentadienyl) (3,5-di-tert -Butyl-2-phenoxy) titanium dichloride and the like. Moreover, the compound which substituted dichloride with groups, such as dimethoxide and diphenoxide, can also be illustrated.
メタロセン系固体触媒の調製に用いられる助触媒成分としては、有機アルミニウムオキシ化合物、有機アルミニウム化合物、ホウ素化合物などをあげることができる。 Examples of the promoter component used for the preparation of the metallocene-based solid catalyst include organoaluminum oxy compounds, organoaluminum compounds, and boron compounds.
該有機アルミニウムオキシ化合物としては、テトラメチルジアルミノキサン、テトラエチルジアルミノキサン、テトラブチルジアルミノキサン、テトラヘキシルジアルミノキサン、メチルアルミノキサン、エチルアルミノキサン、ブチルアルミノキサン、ヘキシルアルミノキサンなどがあげられる。 Examples of the organoaluminum oxy compound include tetramethyldialuminoxane, tetraethyldialuminoxane, tetrabutyldialuminoxane, tetrahexyldialuminoxane, methylaluminoxane, ethylaluminoxane, butylaluminoxane, hexylaluminoxane and the like.
該有機アルミニウム化合物としては、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリノルマルブチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリノルマルヘキシルアルミニウムなどをあげることができる。 Examples of the organoaluminum compound include trimethylaluminum, triethylaluminum, trinormalbutylaluminum, triisobutylaluminum, and trinormalhexylaluminum.
該ホウ素化合物としては、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン、トリフェニルカルベニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、トリ(n−ブチル)アンモニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、N,N−ジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートなどをあげることができる。 Examples of the boron compound include tris (pentafluorophenyl) borane, triphenylcarbenium tetrakis (pentafluorophenyl) borate, tri (n-butyl) ammonium tetrakis (pentafluorophenyl) borate, N, N-dimethylanilinium tetrakis ( And pentafluorophenyl) borate.
メタロセン系固体触媒の調製に用いられる粒子状担体としては、多孔性の物質が好ましく、SiO2、Al2O3、MgO、ZrO2、TiO2、B2O3、CaO、ZnO、BaO、ThO2等の無機酸化物;スメクタイト、モンモリロナイト、ヘクトライト、ラポナイト、サポナイト等の粘土や粘土鉱物;ポリエチレン、ポリプロピレン、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体などの有機ポリマーなどが使用される。 As the particulate carrier used for the preparation of the metallocene solid catalyst, a porous material is preferable, and SiO 2 , Al 2 O 3 , MgO, ZrO 2 , TiO 2 , B 2 O 3 , CaO, ZnO, BaO, ThO. Inorganic oxides such as 2 ; clays and clay minerals such as smectite, montmorillonite, hectorite, laponite, and saponite; organic polymers such as polyethylene, polypropylene, and styrene-divinylbenzene copolymer are used.
メタロセン系固体触媒としては、例えば、特開昭60−35006号公報、特開昭60−35007号公報、特開昭60−35008号公報、特開昭61−108610号公報、特開昭61−276805号公報、特開昭61−296008号公報、特開昭63−89505号公報、特開平3−234709号公報、特表平5−502906号公報や特開平6−336502号公報、特開平7−224106号公報等に記載されているものを用いることができる。 Examples of the metallocene solid catalyst include JP-A-60-35006, JP-A-60-35007, JP-A-60-35008, JP-A-61-108610, JP-A-61-. 276805, JP-A 61-296008, JP-A 63-89505, JP 3-234709, JP 5-502906, JP 6-336502, JP 7 -224106 gazette etc. can be used.
また、メタロセン系固体触媒は、オレフィンの重合において、必要に応じて、有機アルミニウム化合物、ホウ素化合物などの助触媒成分を併用してもよく、併用する場合、メタロセン系固体触媒及び助触媒成分は、重合反応装置に供給する前に予め接触させてもよく、重合反応装置に別々に供給して、重合反応装置内で接触させてもよい。また、各成分は、複数回に別けて接触させてもよい。 Further, the metallocene-based solid catalyst may be used together with a promoter component such as an organoaluminum compound and a boron compound as necessary in the polymerization of olefin, and when used in combination, the metallocene-based solid catalyst and the promoter component are You may make it contact before supplying to a polymerization reaction apparatus previously, and you may supply separately to a polymerization reaction apparatus and you may make it contact in a polymerization reaction apparatus. In addition, each component may be contacted separately in multiple times.
以上のオレフィン重合用触媒の質量平均粒径は、通常、5〜150μmである。特に気相重合反応装置では、装置外への粒子飛散を抑制する観点から、10μm以上であるものが好ましく用いられ、15μm以上であるものがより好ましく用いられる。なお、本実施形態の重合触媒は、流動化助剤、静電気除去添加剤のような添加剤を含んでいてもよい。また、本実施形態の重合触媒は、重合体の分子量を調整するために水素などの連鎖移動剤を併用することも可能である。 The mass average particle diameter of the above olefin polymerization catalyst is usually 5 to 150 μm. In particular, in the gas phase polymerization reaction apparatus, those having a size of 10 μm or more are preferably used, and those having a size of 15 μm or more are more preferably used from the viewpoint of suppressing particle scattering outside the apparatus. In addition, the polymerization catalyst of this embodiment may contain additives such as fluidization aids and static electricity removal additives. Further, the polymerization catalyst of this embodiment can be used in combination with a chain transfer agent such as hydrogen in order to adjust the molecular weight of the polymer.
以上のオレフィン重合用触媒は、予め少量のオレフィン類で重合させたいわゆる予備重合触媒であってもよい。予備重合において用いられるオレフィン類としては、上述した重合で用いられるオレフィンがあげられる。この場合1種類のオレフィンを単独で用いてもよく、2種類以上のオレフィンを併用してもよい。 The above olefin polymerization catalyst may be a so-called prepolymerization catalyst that is preliminarily polymerized with a small amount of olefins. Examples of the olefins used in the prepolymerization include the olefins used in the above-described polymerization. In this case, one type of olefin may be used alone, or two or more types of olefins may be used in combination.
予備重合触媒の製造方法としては、特に制限されないが、スラリー重合、気相重合等があげられる。この中でも好ましくはスラリー重合である。この場合、製造において経済的に有利となることがある。また、回分式、半回分式、連続式のいずれを用いて製造してもよい。 A method for producing the prepolymerization catalyst is not particularly limited, and examples thereof include slurry polymerization and gas phase polymerization. Of these, slurry polymerization is preferred. In this case, it may be economically advantageous in manufacturing. Moreover, you may manufacture using any of a batch type, a semibatch type, and a continuous type.
予備重合触媒の質量平均粒径は、通常、5〜1000μmである。特に気相重合反応装置では、装置外への飛散を抑制する観点から、10μm以上であるものが好ましく用いられ、15μm以上であるものがより好ましく用いられる。また、粒径が20μm以下、特に10μm以下の予備重合触媒は少ない方が好ましい。 The mass average particle diameter of the prepolymerized catalyst is usually 5 to 1000 μm. In particular, in the gas phase polymerization reaction apparatus, those having a size of 10 μm or more are preferably used, and those having a size of 15 μm or more are more preferably used from the viewpoint of suppressing scattering outside the apparatus. Further, it is preferable that the number of prepolymerization catalysts having a particle size of 20 μm or less, particularly 10 μm or less is small.
なお、重合触媒の反応装置への導入は炭化水素溶媒等に懸濁させて導入してもよく、更にいはモノマーガス、窒素等の不活性ガスに同伴させて導入してもよい。 The polymerization catalyst may be introduced into the reaction apparatus by suspending it in a hydrocarbon solvent, or may be introduced together with an inert gas such as monomer gas or nitrogen.
(ポリオレフィンの製造方法)
続いて、このようなシステムを用いてポリオレフィンを製造する方法について説明する。まず、オレフィン事前重合反応装置5において、公知の方法によりオレフィン重合用触媒を用いて、重合活性のある触媒成分を含むポリオレフィン粒子を生成する。
(Polyolefin production method)
Subsequently, a method for producing polyolefin using such a system will be described. First, in the olefin
一方、オレフィン重合反応装置10AにおいてラインL30を介してノズル38からオレフィンモノマーガスを供給し、重合圧力にまで昇圧すると共に、円筒12内を加温する。重合圧力は、反応装置内でオレフィンが気相として存在し得る範囲内であればよく、通常、常圧〜10MPaG、より好ましくは0.2〜8MPaG、更に好ましくは0.5〜5MPaGである。重合圧力が常圧未満であると、生産性が低下することがあり、反応圧力が10MPaGを超えると、反応装置の設備コストが高くなることがあるためである。重合温度は、モノマーの種類、製品の分子量等によっても異なるが、オレフィン重合体の融点以下、好ましくは融点よりも10℃以上低い温度である。具体的には、0〜120℃が好ましく、20〜100℃がより好ましく、40〜100℃が更に好ましい。また、実質的に水分が存在しない環境下で重合を行うことが好ましい。水分が存在すると、重合触媒の重合活性が低下することがある。また、重合反応系内に酸素、一酸化酸素、二酸化炭素が過剰に存在すると重合活性が低下することがある。
On the other hand, in the olefin
その後、公知の方法により別途得られた粒径0.5〜5.0mm程度のポリオレフィン粒子を、ラインL5に接続された供給ライン(図示せず)を介して円筒12内へと供給する。通常、円筒12内へと供給されるポリオレフィン粒子は重合活性のある触媒成分を含んでいないものを用いる場合が多いが、重合活性のある触媒成分を含んでいても差支えない。
Thereafter, polyolefin particles having a particle size of about 0.5 to 5.0 mm separately obtained by a known method are supplied into the
ノズル38からオレフィンモノマーガスを供給しながら、円筒12内にポリオレフィン粒子を供給すると、図2に示すように、反応領域25内にはポリオレフィン粒子の噴流層が形成される。すなわち、ガス導入用開口からのガスの作用によって、反応領域25における円筒12の中心軸付近に粒子濃度が希薄であり且つこのガスと共に上向きに粒子が流れる噴流が形成される一方、その周囲を粒子が重力の影響で移動層状に下降する環状構造が形成され、反応領域25内で粒子の循環運動が生じる。
When polyolefin particles are supplied into the
各反応領域25内に噴流層が形成された段階で、事前重合反応装置5において生成された重合活性のある触媒成分を含むポリオレフィン粒子を、単位時間あたり一定量でラインL5から円筒12内に供給し、オレフィン重合反応装置10Aの定常運転を開始する。重合活性のある触媒成分を含むポリオレフィン粒子は、各反応領域25内で成長しながら、ダウンカマー管35aを通じて下方の反応領域25内へと順次降下し、最終的にダウンカマー管35bから排出される。
At the stage where the spouted bed is formed in each
他方、オレフィンモノマーを含むガスは、その一部が噴流を形成して粒子層を吹き抜け、残りは環状構造の粒子層の部分に拡散する。このようにオレフィン含有ガスとポリオレフィン粒子とが固気接触することとなり、ポリオレフィン粒子内の触媒の作用によりオレフィン重合反応が進行し、ポリオレフィン粒子が成長することとなる。 On the other hand, part of the gas containing the olefin monomer forms a jet and blows through the particle layer, and the rest diffuses into the part of the particle layer having an annular structure. Thus, the olefin-containing gas and the polyolefin particles come into solid-gas contact, and the olefin polymerization reaction proceeds by the action of the catalyst in the polyolefin particles, and the polyolefin particles grow.
各反応領域25において安定な噴流層を形成するためには、以下の運転条件を満足することが好ましい。すなわち、ガス空塔速度U0が噴流層を形成し得る最小ガス空塔流速Ums以上であることである。最小ガス空塔速度Umsは取扱い粉体やガスの物性に加え、重合反応装置の形状に影響される。最小ガス空塔速度Umsの推算式は各種提案されているが、一例として下記式(1)をあげることができる。
式中、dPは粒径を、ρSは粒子の密度を、ρGは反応領域の圧力・温度条件下におけるガスの密度を、ρAIRは室温条件下における空気の密度を、LSは噴流層高さを、それぞれ示す。
In order to form a stable spouted bed in each
Where d P is the particle size, ρ S is the particle density, ρ G is the gas density under the pressure and temperature conditions in the reaction zone, ρ AIR is the air density at room temperature, and L S is The spouted bed height is shown respectively.
また、反応領域25内における噴流層高さLSは、噴流層を形成し得る最大噴流層高さLsMAXm以下であり、最大噴流層高さLsMAX以下であれば特に制限はない。最大噴流層高さLsMAXの推算式は各種提案されているが、一例として下記式(2)をあげることができる。
式中、utは粒子の終末速度を、umfは最小流動化速度を、それぞれ示す。
In addition, the spouted bed height L S in the
In the formula, u t represents the end velocity of the particles, and u mf represents the minimum fluidization velocity.
なお、噴流層高さLSは、容積効率やより安定な噴流層を形成させる観点から、筒状バッフル30よりも高い方が好ましい。
The spouted bed height L S is preferably higher than the
また、図1に示すように、オレフィン重合反応装置より抜き出したオレフィンを含むガスの全部又は一部を凝縮させて凝縮液を得た後、その凝縮液を円筒12の中段のノズル50から円筒12に供給してもよい。この場合、重合反応により消費されるオレフィンモノマーの補給ができる。これに加え、円筒12内で液状のオレフィンモノマーが蒸発する際に、蒸発潜熱によりポリオレフィン粒子の除熱も可能である。円筒12内の複数の反応領域25にあっては、上方の反応領域25ほど反応熱によって高温となりやすく、下方の反応領域25と温度差が生じる。そこで、円筒12の中段に設けられたノズル50から液状のオレフィンモノマーを供給することによってその温度差を最小限に抑制でき、温度の均一化が図られる。
Further, as shown in FIG. 1, after condensing all or part of the gas containing olefin extracted from the olefin polymerization reaction apparatus to obtain a condensate, the condensate is discharged from the
本実施形態に係るオレフィン重合反応装置10Aによれば、反応領域25内にドラフトチューブT1を配置したことで、噴流層の高い安定性及び圧力損失の低減化の両方を達成できる。更に、ドラフトチューブT1の径、長さ及びクリアランスなどを適宜設定することで、環状粒子層への高いガス拡散性も達成できる。
According to the olefin
オレフィン重合反応装置10Aによれば、円筒12内に多段の噴流層が形成され、粒子の滞留時間分布を狭化させることができる。従って、連続的にオレフィン重合体を製造する際に、重合体構造上の均一性に優れたものを製造できる。また、製造条件を変更するに際し、条件変更前に重合されたポリオレフィン粒子を容器内から容易に排出できるため、規格外品の発生量を十分に削減できる。また、噴流した粒子の飛散を抑制するそらせ板20を具備するため、フリーボードゾーンを短縮することができ、高い容積効率を達成できる。
According to the
なお、本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、上記実施形態では、上流側の反応領域から下流側の反応領域にポリオレフィン粒子を移送する移送手段として、ダウンカマー管35aを採用する場合を例示したが、これの代わりに、エジェクタ方式でポリオレフィン粒子を移送してもよい。図3に示すポリオレフィン製造システム100Bのオレフィン重合反応装置10Bは、エジェクタ方式の移送手段を備える。また、図示しないが、開閉弁を流通路に離間して2つ設けて粉体の移送を行う、ダブルダンパー又はダブルバブルシステムと呼ばれる移送手段を用いてもよい。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment. For example, in the above-described embodiment, the case where the
オレフィン重合反応装置10Bの移送手段は、上流側の反応領域25からポリオレフィン粒子を抜き出す粒子抜出管L31と、この粒子抜出管L31の先端に設けられたエジェクタ32と、エジェクタ32からのポリオレフィン粒子を下流側の反応領域25に供給する粒子供給管L33とを備える。なお、粒子抜出管L31の途中には、開閉弁が配設されている。また、エジェクタ32と気液分離器66とは、途中にコンプレッサ(図示せず)が配設されたラインL36によって連結されており、気液分離器66で分離されたリサイクルガスの一部がエジェクタ作動用のガスとして供給される。なお、図3ではポリオレフィン粒子を上段から下段へと移送することを例示したが、エジェクタで生じる差圧を調整することにより、例示とは鉛直方向逆向きの下段から上段へ移送することも可能である。すなわち、この場合には、上流側の反応領域が下段に、下流側の反応領域が上段にそれぞれ配されることになる。
The transfer means of the olefin
なお、上記実施形態においては、5段の噴流層が鉛直方向に形成されるオレフィン重合反応装置を例示したが、噴流層の段数はこれに限定されず、単段であってもよい。但し、十分なプラグフロー化を実現する観点から、噴流層の段数は、3段以上であることが好ましく、6段以上であることがより好ましい。更に、多段の噴流層は、必ずしも鉛直方向に形成されていなくてもよく、例えば、単段の噴流層が内部に形成される反応装置を水平方向に複数設置し、これらの反応装置を直列に連結してもよい。なお、装置設計や運転制御法については、ポリオレフィン粒子の滞留時間分布が狭くなるように、各段(オレフィン事前重合反応装置5を含む)でのポリオレフィン生成量がより均一となるように、装置各段の容量を設計し、ポリオレフィン粒子のホールドアップや滞留時間を制御することが好ましい。 In the above embodiment, the olefin polymerization reaction apparatus in which the five-stage spouted bed is formed in the vertical direction is illustrated, but the number of spouted bed stages is not limited to this and may be a single stage. However, from the viewpoint of realizing sufficient plug flow, the number of spouted bed stages is preferably 3 or more, and more preferably 6 or more. Furthermore, the multi-stage spouted bed does not necessarily have to be formed in the vertical direction. For example, a plurality of reaction apparatuses in which a single-stage spouted bed is formed are installed in the horizontal direction, and these reaction apparatuses are connected in series. You may connect. Regarding the device design and operation control method, each device (including the olefin prepolymerization reaction device 5) is made more uniform in each stage so that the residence time distribution of the polyolefin particles becomes narrower. It is preferable to design the capacity of the stage and control the hold-up and residence time of the polyolefin particles.
また、上記実施形態においては、液体供給ノズル50を上から2段目の筒状バッフル30のガス導入用開口近傍に配設する場合を例示したが、液体供給ノズル50の配設箇所及び個数は、製造するポリオレフィン粒子の種類等に応じて適宜設定すればよい。例えば、他の手段によって各反応領域25の温度の均一化が図れれば、必ずしも液体供給ノズル50を配設しなくてもよく、あるいは、全ての筒状バッフル30のガス導入用開口近傍に液体供給ノズル50をそれぞれ配設してもよい。
Moreover, in the said embodiment, although the case where the
更に、上記実施形態で例示したダウンカマー管35a,35bは、上端部が筒状バッフル30の上方にまで突出したものであるが、これらのダウンカマー管35a,35bの外面と円筒12の内面又は筒状バッフル30の内面との間のポリオレフィン粒子の流動が阻害されるような場合は、ダウンカマー管35a,35bが各筒状バッフル30の内面よりも上方に突出しないように構成してもよい。この場合、上段の反応領域25から下段の反応領域25に降下させる粒子の量を調整するための機構(例えば、開閉弁)をダウンカマー管に適宜設ければよい。
Further, the
図4を参照しながら、オレフィン事前重合反応装置として塊状重合反応装置を採用すると共に、移送手段としてエジェクタ方式を採用したポリオレフィン製造システムの好適な構成を詳細に説明する。図4に示すポリオレフィン製造システム100Cは、塊状重合反応装置5と、上段及び下段の反応領域25を内部に有するオレフィン重合反応装置10Cとを備える。
With reference to FIG. 4, a preferred configuration of a polyolefin production system that employs a bulk polymerization reactor as the olefin prepolymerization reactor and adopts an ejector system as a transfer means will be described in detail. A
塊状重合反応装置5は、オレフィン重合用触媒を含有する液相においてオレフィンを重合させ、ポリオレフィン粒子を形成する。塊状重合反応装置5で生じたポリオレフィン粒子は液状オレフィンと共にラインL5を通じてオレフィン重合反応装置10Cへと供給される。ノズル68は上段の反応領域25にスラリーを供給するためのものであり、図4に示すように、噴流層の粉面85よりも低い位置に設けられている。粉面85よりも低い位置からスラリーを反応領域25内に供給する場合、スラリーに含まれる液状オレフィンのガス化後の空塔速度が反応領域25内に収容されたポリオレフィン粒子の最小流動化速度(Umf)を超えないように、スラリーの供給量を調節することが好ましい。このようにスラリーの供給量を調節することにより、反応領域25内における液状オレフィンのガス化に伴って噴流層の流動状態が不安定になるのを十分に防止できる。なお、「液状オレフィンのガス化後の空塔速度」とは、オレフィン重合反応装置に供給される液状オレフィンの体積流量をガス化後の体積流量に換算し、これをオレフィン重合反応装置の円筒部の断面積A(A=πDR 2/4、DRは円筒部の内径)で除して算出される値を意味する。
The bulk
なお、ここでは、粉面85よりも低い位置からスラリーを供給する構成を例示したが、スラリーを供給する位置はこれに限定されるものではない。例えば、ノズル68を粉面85よりも高い位置に設けてもよい。この場合、単位時間当たりに供給するスラリー量を比較的多くしても液状オレフィンのガス化に伴って噴流層の流動状態が不安定になるのを抑制できるという利点がある。
In addition, although the structure which supplies a slurry from the position lower than the
図4に示すように、円筒12の下部には、ガス供給ノズル38が設けられており、ラインL30を介して、オレフィンモノマーが円筒12の下部に供給される。一方、円筒12の上部には、ガス排出ノズル61が設けられている。円筒12内を上昇したガスは、ラインL40を介して外部に排出され、必要に応じて設置されるサイクロン62によりガス同伴粒子が排出される。ガスは、コンプレッサ64、熱交換器65を経た後、ラインL35を介してラインL30内に導入されてリサイクルされる。
As shown in FIG. 4, a
オレフィン重合反応装置10Cは、上述の通り、エジェクタ方式の移送手段を備える。この移送手段は、上段の反応領域25からポリオレフィン粒子を抜き出す粒子抜出管L31と、この粒子抜出管L31の先端に設けられたエジェクタ32と、エジェクタ32からのポリオレフィン粒子を下段の反応領域25に供給する粒子供給管L33とを有する。粒子抜出管L31の途中には開閉弁80が設けられている。この開閉弁80の上流側及び下流側において粒子抜出管L31にラインL38がそれぞれ接続されており、ガス供給管L38を通じて粒子抜出管L31内に目詰まり防止用のガスを供給できるようになっている。
As described above, the olefin polymerization reaction apparatus 10 </ b> C includes an ejector-type transfer unit. This transfer means includes a particle extraction tube L31 for extracting polyolefin particles from the
エジェクタ32にはラインL37を通じてコンプレッサ64で昇圧されたガスの一部が供給されるようになっている。このガスがエジェクタ作動用のガスとして使用される。また、開閉弁80の上流側及び下流側の粒子抜出管L31には、コンプレッサ64で昇圧されたガスの一部がラインL38を通じて供給されるようになっている。このガスが開閉弁80及びエジェクタ32の目詰まり防止用のガスとして使用される。
A part of the gas pressurized by the
なお、図4ではポリオレフィン粒子を上段から下段へと移送することを例示したが、エジェクタで生じる差圧を調整することにより、例示とは鉛直方向逆向きの下段から上段へ移送することも可能である。すなわち、この場合には、上流側の反応領域が下段に、下流側の反応領域が上段にそれぞれ配されることになる。 In FIG. 4, the polyolefin particles are illustrated as being transferred from the upper stage to the lower stage. However, by adjusting the differential pressure generated in the ejector, it is also possible to transfer the polyolefin particles from the lower stage to the upper stage in the direction opposite to the vertical direction. is there. That is, in this case, the upstream reaction region is arranged at the lower stage, and the downstream reaction region is arranged at the upper stage.
エジェクタ作動用のガスの流量は、ポリオレフィン粒子を排出可能な量以上であれば特に制限はない。一方、目詰まり防止用のガスは、エジェクタ作動用のガス100体積部に対して10体積部程度であることが好ましい。なお、開閉弁80及びエジェクタ32の目詰まりを確実に防止する観点から、オレフィン重合反応装置10Cで運転している間、開閉弁80の開閉状態に関わらず、ラインL38を通じて開閉弁80の上流側及び下流側にガスを常時供給することが好ましい。
The flow rate of the ejector operating gas is not particularly limited as long as it is greater than the amount capable of discharging polyolefin particles. On the other hand, the clogging preventing gas is preferably about 10 parts by volume with respect to 100 parts by volume of the ejector operating gas. From the viewpoint of reliably preventing the on-off
オレフィン重合反応装置10Cは、噴流層の高さ(粉面85の位置)を測定するための静電容量式レベル計93及び差圧計90を備える。静電容量式レベル計93及び差圧計90を併用することにより、粉面85の変位をより正確に把握することができる。なお、差圧計90の接続ラインの閉塞防止のため、常時又は定期的にラインブローを行なうことが好ましい。
The olefin
図5に示すオレフィン重合反応装置10Dは、反応領域25内のドラフトチューブT1を利用し、ドラフトチューブT1内をドラフトチューブT1外のガス組成と異なるガス組成にできるようになっている。オレフィン重合反応装置10Dは、ドラフトチューブT1内と連通する配管L25を備え、これを通じてドラフトチューブT1内にガス又は液体が供給される。例えば、ドラフトチューブT1内側を外側と比較して水素量が少ないガス組成とすることによって、ドラフトチューブT1内において比較的分子量が大きいポリマーを製造することが可能となる。ガス組成が異なる領域を粒子が繰り返し通過し、粒子を徐々に成長させることによって、重合体の分子量分布を制御できるとともに、重合体構造上の均一性に優れた粒子を製造できる。
The
オレフィン重合反応装置10Dは、単段の噴流層を形成できるように構成されたものであり、主として、鉛直方向に伸びる円筒12A、円筒12Aの上端を閉鎖する閉鎖板15、円筒12A内に配置されたそらせ板20、及び、円筒12Aの下端に設けられた筒状バッフル30を備えている。そらせ板20及び筒状バッフル30は、いずれも円筒12Aの軸と同軸に配置されることが好ましい。閉鎖板15の下面と、円筒12Aの内面と、筒状バッフル30の内面とによって反応領域25が形成されている。筒状バッフル30の下端のガス導入用開口から反応領域25内にガスを供給できるようになっている。なお、ラインL30の途中にはコンプレッサ54及び熱交換器65が配設されている。
The
反応領域25の側壁面をなす円筒12Aには、ガス排出孔70が形成されており、反応領域25内のガスを排出できるようになっている。本実施形態に係るオレフィン重合反応装置10Dにあっては、円筒12Aの円周方向に沿って略等間隔となるように4つのガス排出孔70が形成されている。筒状バッフル30のガス導入用開口から上方に向けて流入したガスを、そのまま反応領域25の上方から排出するのではなく、4つのガス排出孔70から側方に排出することで、噴流層の環状粒子層に拡散するガス量を増大できる。その結果、噴流層の環状粒子層において、粒子とオレフィン含有ガスの固気接触効率が向上する。ガス排出孔70は、反応領域25内のそらせ板20の下端20bよりも上方であることが好ましく、そらせ板20の上端20aよりも上方であることがより好ましい。このような高さにガス排出孔70を設けることで、ガスと共にガス排出孔70から排出される粒子を十分に低減できる。なお、ここではガス排出孔70を4つ設置することを例示したが、ガス排出孔70の設置数はこれに限定されない。ガス排出孔70の設置数は、4を超えても4未満であってもよいが、より均一なガス排出を行うために、2以上であることが好ましい。また、オレフィン重合反応装置10Dは、単段の噴流層を形成するものであるが、多段の噴流層を形成する構成とすることもできる。この場合、少なくとも1つの反応領域内にドラフトチューブT1及びこれに連通する配管L25を設けてもよく、あるいは、各反応領域内にドラフトチューブT1及び配管L25をそれぞれ設けてもよい。
A
上記実施形態においては、直管からなるドラフトチューブT1(図6(a)参照)を採用する場合を例示したが、以下のような構成のドラフトチューブを採用してもよい。例えば、図6(b)に示すドラフトチューブT2は、上端開口から下方に一定の径で伸びる直管部T2aと、この直管部T2aの縁から下方に行くほど径が大きくなる拡径部T2bとを有する。このような構成のドラフトチューブを使用することにより、噴流層の安定性及び環状部へのガス拡散性を向上させてもよい。なお、ガス拡散性をより一層向上させる観点から、ドラフトチューブT1の内側から外側にかけて貫通する貫通孔を複数設けてもよい。また、ドラフトチューブT2に複数の貫通孔を設ける場合、全体に設けてもよいが拡径部T2bのみに設けてもよい。 In the above-described embodiment, the case where the draft tube T1 (see FIG. 6A) made of a straight pipe is employed is exemplified, but a draft tube having the following configuration may be adopted. For example, a draft tube T2 shown in FIG. 6B has a straight pipe portion T2a extending downward from the upper end opening with a constant diameter, and a diameter-expanded portion T2b having a diameter increasing downward from the edge of the straight pipe portion T2a. And have. By using the draft tube having such a configuration, the stability of the spouted bed and the gas diffusibility to the annular portion may be improved. In addition, from the viewpoint of further improving the gas diffusibility, a plurality of through holes penetrating from the inside to the outside of the draft tube T1 may be provided. Moreover, when providing a some through-hole in draft tube T2, you may provide in the whole, but you may provide only in the enlarged diameter part T2b.
また、上記実施形態においては、筒状バッフル30の下端にガス導入用開口が単に形成されている構成の装置を例示したが、噴流層の安定性をより一層向上させる観点から、ガス導入部を以下の構成としてもよい。例えば、筒状バッフル30のガス導入用開口の縁から下方に伸びる延長管(管状部)40を設けてもよい(図7参照)。更に、延長管40の内部に延長管40の長手方向に延在し且つ管路40aを水平方向に区画する隔壁等を設けてもよい。かかる延長管の具体的な態様を図8(a)−(c)に示す。図8(a)−(c)は、それぞれ延長管の長手方向に垂直な断面図を示しており、図8(a)に示す延長管41の隔壁40bは格子構造をなしている。図8(b)に示す延長管42の隔壁40cはハニカム構造をなしている。図8(c)に示す延長管43の隔壁40dは接円構造をなしている。この延長管43は、管路内に複数の円筒管が並行に配置された構造であり、他の構造と比較し、施工しやすいという利点がある。
Moreover, in the said embodiment, although the apparatus of the structure by which the opening for gas introduction was simply formed in the lower end of the
延長管の管路に設ける隔壁は、図8(a)−(c)に示した形態に限定されるものではなく、例えば、図9、10に示すような形態であってもよい。図9(a)及び(b)に示した隔壁40b,40cは、延長管の中心部に開口が形成されるように形成されている。図10(a)及び(b)に示した延長管44,45は、管路内に1つ又は2つの円筒部材が同軸に配置されたものであり、これらによって隔壁40e,40fが形成されている。
The partition provided in the pipe line of the extension pipe is not limited to the form shown in FIGS. 8A to 8C, and may be the form shown in FIGS. The
延長管40の管路40aに隔壁を設ける代わりに、図11に示すように、管路40a内に上端が閉じられた円筒部材46を同軸に配置することによってガス導入部を形成してもよい。管路40a内に円筒部材46を配置することで、円筒部材46の外面と延長管40の内面とによってアニュラス部46aが形成される。かかる構成を採用することにより、管路40aの水平方向の断面をリング形状とすることができる。その結果、アニュラス部46aと断面積が同一であり且つ断面が円形の管路を採用した場合と比較し、ガス導入用開口から下方に落下しそうになった粒子に対する押し上げ効果が向上し、落下する粒子を一層低減できる。アニュラス部46aの開口面積と同一の面積を有する円の直径をDOEとすると、直径DOEの円筒12の内径DRに対する比率(DOE/DR)は0.35以下であることが好ましい。ガス流の乱れを抑制する観点から、図11に示すように、円筒部材46の上側はテーパー状であることが好ましい。なお、円筒部材46は、少なくとも一端が閉じられたものであればよく、下端又は両端が閉じられたものを使用してもよい。
Instead of providing a partition wall in the
また、ガス導入部の構成を図12に示すようなものにしてもよい。図12に示す延長管40は、その下端を閉じる閉鎖板47と、管路40aよりも細い管路48aを有し、閉鎖板47を貫通するように設けられたガス導入管48とを備える。更に、ガス導入管48の上端の直上には円錐バッフル(第2の円錐バッフル)23が配設されている。この円錐バッフル23は、下方に行くほど外径が大きくなると共に上端が閉じられ且つ下端が延長管40の内面から離間されている。かかる構成を採用することにより、円錐バッフル23が粒子の落下防止板としての役割を果たすため、ガスの供給を停止した場合であってもガス導入用開口を通じて粒子が落下するのを十分に防止できる。また、噴流層の流動状態をより一層安定化させる観点から、図13に示すように、円錐バッフル23は、その下端の周縁部から下方に延在する筒状部23cを有することが好ましい。
Further, the configuration of the gas introduction unit may be as shown in FIG. The
また、延長管40〜45の下端部をベルマウス形状としてもよい。図14にベルマウス形状を有する下端部40gを備えた延長管49を示す。上記のような隔壁、アニュラス部及び/又はベルマウス形状の下端部を有する延長管を採用することにより、筒状バッフル30のガス導入用開口から下方に落下しそうになった粒子に対する押し上げ効果が向上し、落下する粒子を一層低減できる。
Moreover, it is good also considering the lower end part of the extension pipes 40-45 as a bell mouth shape. FIG. 14 shows an
本発明においては、ガスと接触させる粒子の特性(平均粒径、比重、形状等)や反応条件(温度、圧力、ガス供給量等)に応じて、適した形状のドラフトチューブ及びガス導入部の構成を適宜組み合わせて使用することができる。 In the present invention, the draft tube and the gas introduction part having a suitable shape are selected according to the characteristics (average particle diameter, specific gravity, shape, etc.) of the particles to be brought into contact with the gas and the reaction conditions (temperature, pressure, gas supply amount, etc.). The configurations can be used in appropriate combinations.
本発明に係るオレフィン重合反応装置の反応領域内に形成される噴流層の安定性、圧力損失及び環状粒子層における粒子とガスとの固気接触効率を評価するため、実施例及び比較例を行った。噴流層の安定性は、圧力変動の平均偏差から評価した。また、粒子とガスとの固気接触効率の評価は、環状粒子層内のガス流速(Ua)を粒子の最小流動化速度(Umf)で除して求めた値(Ua/Umf)を比較することによって行った。 In order to evaluate the stability of the spouted bed formed in the reaction region of the olefin polymerization reactor according to the present invention, the pressure loss, and the solid-gas contact efficiency between the particles and the gas in the annular particle layer, examples and comparative examples were performed. It was. The stability of the spouted bed was evaluated from the average deviation of pressure fluctuations. In addition, the evaluation of the solid-gas contact efficiency between particles and gas is performed by comparing the value (Ua / Umf) obtained by dividing the gas flow velocity (Ua) in the annular particle layer by the minimum fluidization velocity (Umf) of the particles. Was done by.
<実施例1a〜3a及び比較例1a>
(実施例1a)
単段の噴流層を形成できる透明塩化ビニル樹脂製の円筒コールドモデル装置を準備した。この装置は、ガス導入オリフィスを有する逆円錐形状の筒状バッフルと円錐形状のそらせ板(第1の円錐バッフル)とからなる組み合わせ1組が円筒内に配置されている。ガス導入部の構成は、図7に示すものを使用した。
<Examples 1a to 3a and Comparative Example 1a>
Example 1a
A cylindrical cold model device made of transparent vinyl chloride resin capable of forming a single-stage spouted bed was prepared. In this apparatus, a set of a combination of an inverted conical cylindrical baffle having a gas introduction orifice and a conical baffle plate (first conical baffle) is arranged in a cylinder. The configuration of the gas introduction unit was as shown in FIG.
円筒コールドモデル装置の内径DRを500mmとし、筒状バッフル下端のガス導入オリフィスの開口径DOを75mmとした。従って、本実施例においては、ガス導入用オリフィスの開口径DOの円筒の内径DRに対する比率(DO/DR)は、0.15である。また、逆円錐形状の筒状バッフルの内面と水平面とがなす傾斜角、及び、そらせ板の外面と水平面とがなす傾斜角は、いずれも65°とした。また、円錐状のそらせ板は、下端の外径が300mmであり、その内部は空洞となっている。この円筒装置の中心軸に、ガス導入オリフィスの開口径DOと同一となる内径75mm、長さ550mmのドラフトチューブをガス導入オリフィス部から60mm上方の位置に設置した。 The inner diameter D R of the cylindrical cold model apparatus and 500 mm, the opening diameter D O of the gas inlet orifice of the tubular baffle lower end was 75 mm. Accordingly, in the present embodiment, the ratio of the inner diameter D R of the cylinder of the opening diameter D O of the orifice for gas introduction (D O / D R) is 0.15. In addition, the inclination angle formed by the inner surface of the inverted conical cylindrical baffle and the horizontal plane and the inclination angle formed by the outer surface of the baffle plate and the horizontal plane were both 65 °. Further, the conical deflector has an outer diameter of 300 mm at the lower end and is hollow inside. The central axis of the cylindrical device was placed inside diameter 75mm made the same as the opening diameter D O of the gas inlet orifice, a draft tube of length 550mm in the position of 60mm upwardly from the gas inlet orifice.
この装置内に、平均粒径900μmのポリプロピレン粒子30kgを充填させて、上記ガス導入オリフィスからガスを供給して、ポリプロピレン粒子の流動状態を評価した。なお、上記ポリプロピレン粒子の最小流動化速度(Umf)は0.20m/sであった。また、導入するガスは室温の空気であり、毎分5.4m3供給した。 This apparatus was filled with 30 kg of polypropylene particles having an average particle size of 900 μm, and gas was supplied from the gas introduction orifice to evaluate the flow state of the polypropylene particles. The minimum fluidization speed (Umf) of the polypropylene particles was 0.20 m / s. The introduced gas was room temperature air and was supplied at 5.4 m 3 per minute.
本実施例においては、円筒の中心軸に設置したドラフトチューブ内に粒子濃度が希薄で、ガスとともに上向きに粒子が流れる噴流(スパウト)が形成され、その周囲を粒子が環状粒子層を形成して下降する、噴流層の流動状態が観察された。この状態にて、筒状バッフルの上端(円筒と筒状バッフルとの接合部)から下方50mmの位置における円筒内ガス供給部の圧力(噴流層全体の圧力損失に相当)を測定した。圧力は、変動幅も含めて定量的に評価できるように、高性能な差圧変換器((株)共和電業製差圧変換器PD−200GA)を用い、大気圧との差圧から200Hzの頻度で測定した。圧力はその測定値を平均化したものを採用し、圧力変動幅を測定値の平均偏差で評価した。また、筒状バッフルの上端(円筒と筒状バッフルとの接合部)から上方50mmの位置における円筒内(内面近傍)の圧力も同様の方法で測定するとともに、この位置の上方に形成されている粒子層の高さを測定し、環状粒子層における単位高さ当たりの圧力損失を算出した。なお、環状粒子層における単位高さ当たりの圧力損失を算出するに際しては、形成される環状粒子層を粒子充填層と見なし、粒子充填層の圧力損失を推算できるErgunの式を用いた。測定された圧力損失に対応するガス空塔速度を算出し、このガス空塔速度を環状粒子層におけるガス流速(Ua)とした。
In the present embodiment, a jet (spout) is formed in which the particle concentration is dilute and the gas flows upward together with the gas in the draft tube installed on the central axis of the cylinder, and the particles form an annular particle layer around it. A descending flow state of the spouted bed was observed. In this state, the pressure (corresponding to the pressure loss of the entire spouted bed) of the in-cylinder gas supply portion at a
その結果、本実施例においては、噴流層の圧力損失は1.3kPa、圧力変動の平均偏差は0.023kPaであり、形成された噴流層は圧力損失が少なく、圧力変動幅が狭い非常に安定なものであった。また、環状粒子層におけるガス流速は0.023m/sと算出され、最小流動化速度の0.12倍であった。 As a result, in this example, the pressure loss of the spouted bed is 1.3 kPa, and the average deviation of pressure fluctuation is 0.023 kPa. The formed spouted bed has little pressure loss, and the pressure fluctuation width is very stable. It was something. The gas flow rate in the annular particle layer was calculated to be 0.023 m / s, which was 0.12 times the minimum fluidization speed.
(実施例2a)
上端の設置位置は変えずにドラフトチューブの長さを460mmとし、ガス導入オリフィス部から150mm上方の位置に設置したことの他は、実施例1aと同様にして、評価を行った。その結果、噴流層の圧力損失は1.9kPa、圧力変動の平均偏差は0.10kPaであり、実施例1aには劣るものの、形成された噴流層は圧力損失が少なく、圧力変動幅が狭い安定なものであった。また、環状粒子層におけるガス流速は0.046m/sと算出され、最小流動化速度の0.23倍と、この面では実施例1aを上回る性能であった。
Example 2a
Evaluation was performed in the same manner as in Example 1a except that the length of the draft tube was set to 460 mm without changing the installation position of the upper end, and the installation was performed 150 mm above the gas introduction orifice. As a result, the pressure loss of the spouted bed is 1.9 kPa, and the average deviation of the pressure fluctuation is 0.10 kPa, which is inferior to Example 1a, but the formed spouted bed has a small pressure loss and a stable pressure fluctuation range. It was something. Further, the gas flow rate in the annular particle layer was calculated to be 0.046 m / s, 0.23 times the minimum fluidization speed, and in this respect, the performance exceeded that of Example 1a.
(実施例3a)
上端の設置位置は変えずにドラフトチューブの長さを150mmとし、ガス導入オリフィス部から460mm上方の位置に設置したことの他は、実施例1aと同様にして、評価を行った。その結果、噴流層の圧力損失は2.3kPa、圧力変動の平均偏差は0.31kPaであり、実施例1aには劣るものの、形成された噴流層は圧力損失が少なく、圧力変動幅が狭い安定なものであった。また、環状粒子層におけるガス流速は0.080m/sと算出され、最小流動化速度の0.40倍と、この面では実施例1aを上回る性能であった。
(Example 3a)
Evaluation was performed in the same manner as in Example 1a except that the length of the draft tube was set to 150 mm without changing the installation position of the upper end, and the installation was performed at a position 460 mm above the gas introduction orifice. As a result, the pressure loss of the spouted bed is 2.3 kPa, and the average deviation of pressure fluctuation is 0.31 kPa, which is inferior to Example 1a, but the formed spouted bed has little pressure loss and a stable pressure fluctuation range. It was something. Further, the gas flow rate in the annular particle layer was calculated to be 0.080 m / s, 0.40 times the minimum fluidization speed, and in this aspect, the performance exceeded that of Example 1a.
(比較例1a)
反応領域内にドラフトチューブを設置しなかったことの他は、実施例1aと同様にして、評価を行った。その結果、環状部ガス速度は0.110m/sと高い値を示したが、形成された噴流層は圧力損失が大きく、圧力変動幅も広く比較的不安定なものであった。
(Comparative Example 1a)
Evaluation was performed in the same manner as in Example 1a except that no draft tube was installed in the reaction region. As a result, the annular portion gas velocity showed a high value of 0.110 m / s, but the formed spouted bed had a large pressure loss, a wide pressure fluctuation range, and a relatively unstable one.
<実施例1b〜3b及び比較例1b>
ガス空塔速度Uを0.46m/sとする代わりに、0.59m/sとしたことの他は、上記実施例1a〜3a及び比較例1aと同様の条件で実施例1b〜3b及び比較例1bをそれぞれ実施した。表2に結果を示す。
<Examples 1b to 3b and Comparative Example 1b>
Examples 1b to 3b and the comparison were performed under the same conditions as in Examples 1a to 3a and Comparative Example 1a except that the gas superficial velocity U was set to 0.59 m / s instead of 0.46 m / s. Example 1b was carried out respectively. Table 2 shows the results.
<実施例1c〜3c及び比較例1c>
ガス空塔速度Uを0.46m/sとする代わりに、0.34m/sとしたことの他は、上記実施例1a〜3a及び比較例1aと同様の条件で実施例1c〜3c及び比較例1cをそれぞれ実施した。表3に結果を示す。
<Examples 1c to 3c and Comparative Example 1c>
Examples 1c to 3c and the comparison were performed under the same conditions as in Examples 1a to 3a and Comparative Example 1a except that the gas superficial velocity U was set to 0.34 m / s instead of 0.46 m / s. Example 1c was carried out respectively. Table 3 shows the results.
<実施例4a〜7a及び比較例2a>
(実施例4a)
ガス導入部を図11に示す構成としたことの他は、実施例1aで使用したものと同様の構成の円筒コールドモデル装置を準備した。すなわち、筒状バッフル下端のガス導入オリフィス(開口径DO:150mm)の縁から下方に伸びる延長管(長さ:100mm、内径:150mm)を設けた。更に、この延長管内に上端が閉じられた円筒部材(外径:110mm)を装着し、延長管の内面と筒状部材の外面とによって形成されるアニュラス部を通じて装置内に空気が供給されるようにした。
<Examples 4a to 7a and Comparative Example 2a>
Example 4a
A cylindrical cold model device having the same configuration as that used in Example 1a was prepared except that the gas introduction unit was configured as shown in FIG. That is, an extension pipe (length: 100 mm, inner diameter: 150 mm) extending downward from the edge of the gas introduction orifice (opening diameter D O : 150 mm) at the lower end of the cylindrical baffle was provided. Further, a cylindrical member (outer diameter: 110 mm) whose upper end is closed is mounted in the extension pipe, so that air is supplied into the apparatus through an annulus formed by the inner surface of the extension pipe and the outer surface of the cylindrical member. I made it.
円筒コールドモデル装置の内径DRを500mmとし、従って、本実施例においては、ガス導入用オリフィスの開口径DOの円筒の内径DRに対する比率(DO/DR)は、0.30である。なお、ガス導入用オリフィスのアニュラス部開口面積基準の相当直径DOEは102mmであり、直径DOEの円筒の内径DRに対する比率(DOE/DR)は0.20である。また、逆円錐形状の筒状バッフルの内面と水平面とがなす傾斜角、及び、そらせ板の外面と水平面とがなす傾斜角は、いずれも65°とした。また、円錐状のそらせ板は、下端の外径が300mmであり、その内部は空洞となっている。この円筒装置の中心軸に、ガス導入オリフィスの開口径DOと同一となる内径150mm、長さ590mmのドラフトチューブをガス導入オリフィス部から120mm上方の位置に設置した。 The inner diameter D R of the cylindrical cold model apparatus with 500 mm, therefore, in the present embodiment, the ratio of the inner diameter D R of the cylinder of the opening diameter D O of the orifice for gas introduction (D O / D R) is 0.30 is there. Incidentally, the equivalent diameter D OE annulus opening area basis of the orifice for gas introduction is 102 mm, the ratio to the inner diameter D R of the cylinder of diameter D OE (D OE / D R ) is 0.20. In addition, the inclination angle formed by the inner surface of the inverted conical cylindrical baffle and the horizontal plane and the inclination angle formed by the outer surface of the baffle plate and the horizontal plane were both 65 °. Further, the conical deflector has an outer diameter of 300 mm at the lower end and is hollow inside. The central axis of the cylindrical device was placed inside diameter 150mm made the same as the opening diameter D O of the gas inlet orifice, a draft tube of length 590mm in the position of 120mm upward from the gas inlet orifice.
この装置内にポリプロピレン粒子30kgを充填させて、上記ガス導入オリフィスから室温の空気を毎分5.4m3で供給して、ポリプロピレン粒子の流動状態を評価した。なお、ポリプロピレン粒子として、上述の実施例1aと同様、平均粒径が900μmであり且つ最小流動化速度Umfが0.20m/sのものを使用した。 This apparatus was filled with 30 kg of polypropylene particles, and air at room temperature was supplied from the gas introduction orifice at 5.4 m 3 per minute to evaluate the flow state of the polypropylene particles. As the polypropylene particles, those having an average particle diameter of 900 μm and a minimum fluidization speed Umf of 0.20 m / s were used as in Example 1a.
本実施例においては、円筒の中心軸に設置したドラフトチューブ内に粒子濃度が希薄で、ガスとともに上向きに粒子が流れる噴流(スパウト)が形成され、その周囲を粒子が環状粒子層を形成して下降する、噴流層の流動状態が観察された。本実施例においては、噴流層の圧力損失は0.71kPa、圧力変動の平均偏差は0.21kPaであった。また、環状粒子層におけるガス流速は0.015m/sと算出され、最小流動化速度の0.08倍であった。 In the present embodiment, a jet (spout) is formed in which the particle concentration is dilute and the gas flows upward together with the gas in the draft tube installed on the central axis of the cylinder, and the particles form an annular particle layer around it. A descending flow state of the spouted bed was observed. In this example, the pressure loss of the spouted bed was 0.71 kPa, and the average deviation of pressure fluctuation was 0.21 kPa. The gas flow rate in the annular particle layer was calculated to be 0.015 m / s, which was 0.08 times the minimum fluidization rate.
(実施例5a)
下端の設置位置は変えずにドラフトチューブの長さを420mmとしたことの他は、実施例4aと同様にして、評価を行った。その結果、噴流層の圧力損失は0.72kPa、圧力変動の平均偏差は0.15kPaであった。また、環状粒子層におけるガス流速は0.021m/sと算出され、最小流動化速度の0.11倍であった。
(Example 5a)
Evaluation was performed in the same manner as in Example 4a except that the length of the draft tube was set to 420 mm without changing the position of the lower end. As a result, the pressure loss of the spouted bed was 0.72 kPa, and the average deviation of pressure fluctuation was 0.15 kPa. The gas flow rate in the annular particle layer was calculated to be 0.021 m / s, which was 0.11 times the minimum fluidization rate.
(実施例6a)
上端の設置位置は変えずにドラフトチューブの長さを300mmとしたことの他は、実施例5aと同様にして、評価を行った。その結果、噴流層の圧力損失は1.1kPa、圧力変動の平均偏差は0.17kPaであった。また、環状粒子層におけるガス流速は0.044m/sと算出され、最小流動化速度の0.22倍であった。
Example 6a
Evaluation was performed in the same manner as in Example 5a except that the length of the draft tube was set to 300 mm without changing the installation position of the upper end. As a result, the pressure loss of the spouted bed was 1.1 kPa, and the average deviation of pressure fluctuation was 0.17 kPa. The gas flow rate in the annular particle layer was calculated to be 0.044 m / s, which was 0.22 times the minimum fluidization speed.
(実施例7a)
上端の設置位置は変えずにドラフトチューブの長さを150mmとしたことの他は、実施例6aと同様にして、評価を行った。その結果、噴流層の圧力損失は1.7kPa、圧力変動の平均偏差は0.56kPaであった。また、環状粒子層におけるガス流速は0.091m/sと算出され、最小流動化速度の0.46倍であった。
(Example 7a)
Evaluation was performed in the same manner as in Example 6a except that the length of the draft tube was set to 150 mm without changing the installation position of the upper end. As a result, the pressure loss of the spouted bed was 1.7 kPa, and the average deviation of the pressure fluctuation was 0.56 kPa. The gas flow rate in the annular particle layer was calculated to be 0.091 m / s, which was 0.46 times the minimum fluidization speed.
(比較例2a)
反応領域内にドラフトチューブを設置しなかったことの他は、実施例4aと同様にして、評価を行った。その結果、環状部ガス速度は0.120m/sと高い値を示したが、形成された噴流層は圧力損失が大きく、圧力変動幅も広く比較的不安定なものであった。
(Comparative Example 2a)
Evaluation was performed in the same manner as in Example 4a except that no draft tube was installed in the reaction region. As a result, the annular portion gas velocity showed a high value of 0.120 m / s, but the formed spouted bed had a large pressure loss, a wide pressure fluctuation range, and was relatively unstable.
<実施例4b〜7b及び比較例2b>
ガス空塔速度Uを0.46m/sとする代わりに、0.59m/sとしたことの他は、上記実施例4a〜7a及び比較例2aと同様の条件で実施例4b〜7b及び比較例2bをそれぞれ実施した。表5に結果を示す。
<Examples 4b to 7b and Comparative Example 2b>
Instead of setting the gas superficial velocity U to 0.46 m / s, except that it was set to 0.59 m / s, Examples 4b to 7b and Comparative Example were compared under the same conditions as in Examples 4a to 7a and Comparative Example 2a. Example 2b was carried out respectively. Table 5 shows the results.
<実施例4c〜7c及び比較例2c>
ガス空塔速度Uを0.46m/sとする代わりに、0.34m/sとしたことの他は、上記実施例4a〜7a及び比較例2aと同様の条件で実施例4c〜7c及び比較例2cをそれぞれ実施した。表6に結果を示す。
<Examples 4c to 7c and Comparative Example 2c>
Examples 4c to 7c and the comparison were made under the same conditions as in Examples 4a to 7a and Comparative Example 2a except that the gas superficial velocity U was set to 0.34 m / s instead of 0.46 m / s. Example 2c was performed respectively. Table 6 shows the results.
<実施例8a〜11a>
(実施例8a)
直管のドラフトチューブの代わりに、上端から下方に一定の径で伸びる直管部及び当該直管部の縁から下方に行くほど径が大きくなる拡径部を有するドラフトチューブを使用したことの他は、実施例1aで使用したものと同様の構成の円筒コールドモデル装置を準備した(図6(b)及び図7参照)。本実施例においては、円筒装置の中心軸に、表7の実施例8aの欄に示す構成のドラフトチューブをガス導入オリフィスから270mm上方の位置に設置した。
<Examples 8a to 11a>
(Example 8a)
Instead of a straight pipe draft tube, a draft tube having a straight pipe portion extending downward from the upper end with a constant diameter and a diameter-expanding portion whose diameter increases downward from the edge of the straight pipe portion is used. Prepared a cylindrical cold model device having the same configuration as that used in Example 1a (see FIGS. 6B and 7). In this example, a draft tube having the configuration shown in the column of Example 8a in Table 7 was installed at a position 270 mm above the gas introduction orifice on the central axis of the cylindrical device.
この装置内に、平均粒径900μmのポリプロピレン粒子30kgを充填させて、上記ガス導入オリフィスからガスを供給して、ポリプロピレン粒子の流動状態を評価した。なお、上記ポリプロピレン粒子の最小流動化速度(Umf)は0.20m/sであった。また、導入するガスは室温の空気であり、毎分5.4m3供給した。 This apparatus was filled with 30 kg of polypropylene particles having an average particle size of 900 μm, and gas was supplied from the gas introduction orifice to evaluate the flow state of the polypropylene particles. The minimum fluidization speed (Umf) of the polypropylene particles was 0.20 m / s. The introduced gas was room temperature air and was supplied at 5.4 m 3 per minute.
本実施例においては、円筒の中心軸に設置したドラフトチューブ内に粒子濃度が希薄で、ガスとともに上向きに粒子が流れる噴流(スパウト)が形成され、その周囲を粒子が環状粒子層を形成して下降する、噴流層の流動状態が観察された。本実施例においては、噴流層の圧力損失は1.9kPa、圧力変動の平均偏差は0.14kPaであった。また、環状粒子層におけるガス流速は0.059m/sと算出され、最小流動化速度の0.30倍であった。 In the present embodiment, a jet (spout) is formed in which the particle concentration is dilute and the gas flows upward together with the gas in the draft tube installed on the central axis of the cylinder, and the particles form an annular particle layer around it. A descending flow state of the spouted bed was observed. In this example, the pressure loss of the spouted bed was 1.9 kPa, and the average deviation of pressure fluctuation was 0.14 kPa. The gas flow rate in the annular particle layer was calculated to be 0.059 m / s, which was 0.30 times the minimum fluidization speed.
(実施例9a)
直管のドラフトチューブの代わりに、上端から下方に一定の径で伸びる直管部及び当該直管部の縁から下方に行くほど径が大きくなる拡径部を有するドラフトチューブを使用したことの他は、実施例4aで使用したものと同様の構成の円筒コールドモデル装置を準備した(図6(b)及び図11参照)。本実施例においては、円筒装置の中心軸に、表7の実施例9aの欄に示す構成のドラフトチューブをガス導入オリフィスから270mm上方の位置に設置した。
Example 9a
Instead of a straight pipe draft tube, a draft tube having a straight pipe portion extending downward from the upper end with a constant diameter and a diameter-expanding portion whose diameter increases downward from the edge of the straight pipe portion is used. Prepared a cylindrical cold model device having the same configuration as that used in Example 4a (see FIGS. 6B and 11). In this example, a draft tube having the structure shown in the column of Example 9a in Table 7 was installed at a position 270 mm above the gas introduction orifice on the central axis of the cylindrical device.
この装置内に、平均粒径900μmのポリプロピレン粒子30kgを充填させて、上記ガス導入オリフィスからガスを供給して、ポリプロピレン粒子の流動状態を評価した。なお、上記ポリプロピレン粒子の最小流動化速度(Umf)は0.20m/sであった。また、導入するガスは室温の空気であり、毎分5.4m3供給した。 This apparatus was filled with 30 kg of polypropylene particles having an average particle size of 900 μm, and gas was supplied from the gas introduction orifice to evaluate the flow state of the polypropylene particles. The minimum fluidization speed (Umf) of the polypropylene particles was 0.20 m / s. The introduced gas was room temperature air and was supplied at 5.4 m 3 per minute.
本実施例においては、円筒の中心軸に設置したドラフトチューブ内に粒子濃度が希薄で、ガスとともに上向きに粒子が流れる噴流(スパウト)が形成され、その周囲を粒子が環状粒子層を形成して下降する、噴流層の流動状態が観察された。本実施例においては、噴流層の圧力損失は1.2kPa、圧力変動の平均偏差は0.37kPaであった。また、環状粒子層におけるガス流速は0.129m/sと算出され、最小流動化速度の0.65倍であった。 In the present embodiment, a jet (spout) is formed in which the particle concentration is dilute and the gas flows upward together with the gas in the draft tube installed on the central axis of the cylinder, and the particles form an annular particle layer around it. A descending flow state of the spouted bed was observed. In this example, the pressure loss of the spouted bed was 1.2 kPa, and the average deviation of pressure fluctuation was 0.37 kPa. The gas flow rate in the annular particle layer was calculated to be 0.129 m / s, which was 0.65 times the minimum fluidization speed.
(実施例10a)
下端の設置位置は変えずにドラフトチューブの構成を表7の実施例10aの欄に示すものに変更したことの他は、実施例9aと同様にして、評価を行った。その結果、噴流層の圧力損失は1.1kPa、圧力変動の平均偏差は0.36kPaであった。また、環状粒子層におけるガス流速は0.143m/sと算出され、最小流動化速度の0.72倍であった。
Example 10a
Evaluation was performed in the same manner as in Example 9a, except that the configuration of the draft tube was changed to that shown in the column of Example 10a in Table 7 without changing the installation position of the lower end. As a result, the pressure loss of the spouted bed was 1.1 kPa, and the average deviation of pressure fluctuation was 0.36 kPa. The gas flow rate in the annular particle layer was calculated to be 0.143 m / s, which was 0.72 times the minimum fluidization speed.
(実施例11a)
下端の設置位置は変えずにドラフトチューブの構成を表7の実施例11aの欄に示すものに変更したことの他は、実施例9aと同様にして、評価を行った。その結果、噴流層の圧力損失は1.3kPa、圧力変動の平均偏差は0.40kPaであった。また、環状粒子層におけるガス流速は0.152m/sと算出され、最小流動化速度の0.76倍であった。
Example 11a
Evaluation was performed in the same manner as in Example 9a except that the configuration of the draft tube was changed to that shown in the column of Example 11a in Table 7 without changing the installation position of the lower end. As a result, the pressure loss of the spouted bed was 1.3 kPa, and the average deviation of pressure fluctuation was 0.40 kPa. The gas flow rate in the annular particle layer was calculated to be 0.152 m / s, which was 0.76 times the minimum fluidization speed.
<実施例8b〜11b>
ガス空塔速度Uを0.46m/sとする代わりに、0.59m/sとしたことの他は、上記実施例8a〜11aと同様の条件で実施例8b〜11bをそれぞれ実施した。表8に結果を示す。
<Examples 8b to 11b>
Instead of setting the gas superficial velocity U to 0.46 m / s, Examples 8b to 11b were carried out under the same conditions as in Examples 8a to 11a, respectively, except that the gas superficial velocity U was set to 0.59 m / s. Table 8 shows the results.
<実施例8c〜11c>
ガス空塔速度Uを0.46m/sとする代わりに、0.34m/sとしたことの他は、上記実施例8a〜11aと同様の条件で実施例8c〜11cをそれぞれ実施した。表9に結果を示す。
<Examples 8c to 11c>
Instead of setting the gas superficial velocity U to 0.46 m / s, Examples 8c to 11c were carried out under the same conditions as in Examples 8a to 11a, respectively, except that the gas superficial velocity U was set to 0.34 m / s. Table 9 shows the results.
10A,10B,10C,10D…オレフィン重合反応装置、12,12A…円筒(円筒部)、20…そらせ板(第1の円錐バッフル)、23…第2の円錐バッフル、25…反応領域、30…筒状バッフル(縮径部)、L31…粒子抜出管(移送手段)、32…エジェクタ(移送手段)、L33…粒子供給管(移送手段)、35a,35b…ダウンカマー管(移送手段)、L38…ガス供給管、80…開閉弁、100A,100B,100C…ポリオレフィン製造システム、T1,T2…ドラフトチューブ、T2a…ドラフトチューブの直管部、T2b…ドラフトチューブの拡径部。 10A, 10B, 10C, 10D ... Olefin polymerization reactor, 12, 12A ... cylinder (cylindrical part), 20 ... baffle plate (first conical baffle), 23 ... second conical baffle, 25 ... reaction zone, 30 ... Cylindrical baffle (reduced diameter portion), L31 ... particle extraction pipe (transfer means), 32 ... ejector (transfer means), L33 ... particle supply pipe (transfer means), 35a, 35b ... downcomer pipe (transfer means), L38 ... Gas supply pipe, 80 ... Open / close valve, 100A, 100B, 100C ... Polyolefin production system, T1, T2 ... Draft tube, T2a ... Straight pipe portion of the draft tube, T2b ... Diameter expansion portion of the draft tube.
Claims (20)
前記円筒部に形成され、下方に行くほど内径が小さくなると共に下端にガス導入用開口を有する縮径部と、
前記円筒部内に設けられ、前記ガス導入用開口と離隔した位置から上方に伸びるドラフトチューブと、
を備え、
前記縮径部の内面と当該縮径部よりも上方の前記円筒部の内面とによって囲まれた反応領域内に噴流層が形成される噴流層型オレフィン重合反応装置。 A cylindrical portion extending vertically;
A reduced diameter portion formed in the cylindrical portion and having a gas introduction opening at the lower end as the inner diameter decreases toward the bottom,
A draft tube provided in the cylindrical portion and extending upward from a position separated from the gas introduction opening;
With
A spouted olefin polymerization reaction apparatus in which a spouted layer is formed in a reaction region surrounded by an inner surface of the reduced diameter portion and an inner surface of the cylindrical portion above the reduced diameter portion.
抜き出したガスの全部又は一部を冷却し、オレフィンを含む凝縮液を得る工程と、
を備える、請求項15又は16に記載のポリオレフィン製造方法。 Continuously supplying olefin to the olefin polymerization reactor, continuously extracting gas containing unreacted olefin from the olefin polymerization reactor, and returning the extracted gas to the olefin polymerization reactor;
Cooling all or part of the extracted gas to obtain a condensate containing olefin;
The polyolefin manufacturing method of Claim 15 or 16 provided with these.
前記オレフィン事前反応装置の後段に接続された請求項1〜14のいずれか一項に記載のオレフィン重合反応装置と、
を備えるポリオレフィン製造システム。 An olefin prereactor for polymerizing olefins in the presence of an olefin polymerization catalyst to form polyolefin particles;
The olefin polymerization reaction apparatus according to any one of claims 1 to 14, which is connected to a subsequent stage of the olefin pre-reaction apparatus,
A polyolefin production system comprising:
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