JPH03181501A

JPH03181501A - 重合反応の制御方法及び装置

Info

Publication number: JPH03181501A
Application number: JP32060590A
Authority: JP
Inventors: Kelly Ervin Tormaschy; ケリィ　アービン　トーマスキィ; Dale Albert Zellers; デール　アルバート　ゼラーズ; John Douglas Hottovy; ジョン　ダグラス　ホトビィ
Original assignee: Phillips Petroleum Co
Current assignee: Phillips Petroleum Co
Priority date: 1989-11-27
Filing date: 1990-11-22
Publication date: 1991-08-07
Also published as: NO905133L; CA2023745A1; EP0432555A3; EP0432555A2; NO905133D0

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、ポリマー製造に関する。−態様においては、
本発明は重合反応器の操作方法に関する。

池の態様においては、本発明は、スラリー状態の反応混
合物の組成を准論的に制御する方法及び方法に関する。

〔従来の技術及び課題〕

典型的な重合プロセスの場合、モノマー、希釈剤、触媒
、及び必要に応して選択的に−又はそれ以」二のコーモ
ノマーが、ループ式反応器へ供給されるが、この反応器
中ては、ポリマーの固体粒子か反応帯域中で直接的に製
造され、希釈剤中における固体スラリーの形となる。ち
なみに、このボッマーの固体粒子は、以下においては、
単に固体と称するものとする。希釈剤は、反応には与か
らないが、反応混合物中に固体濃度を維持するため、更
には、触媒固体を反応器へ導入するための便利な輸送媒
体とするために用いるのが典型的である。

スラリー重合プロセスの場合、固体は本質的に希釈剤中
には不溶であるのに対し、未反応モノマー及びコーモノ
マーは本質的に可溶性で、重合温度及び重合圧力下では
溶液の形で保たれる。しかし、ポリマー固体は、反応器
中での閉塞を回避するために、全ての運転条件下で希釈
剤中に懸濁された状態で維持する必要かある。ループ式
（つまり、いわゆるループ管式）反応器には、羽根車又
は他の回転手段を有する循環ポンプか付設されており、
反応及び重合期間に高度に乱流の状態を確保するように
なっているのて、ループ式反応器の中で確実に懸濁状態
を保つことかできる固体の量は、循環速度に支配され、
従って、循環ポンプの動力がどの程度使用できるかによ
って制限を受ける。これは、固体濃度か高くなれば高く
なるほど、見掛はスラリー粘度か一丘昇し、ループ式反
応器内のスラリーを循環するに要するポンプ動力が急激
に増大するからである。

従って、スラリー循環速度が不適切であるが故の、反応
器の閉塞を避けるつもりならば、反応スラリー中の固体
分濃度を制御することが肝要である。さらに、高固体濃
度における操作を行うと、付加的な利点、例えば、希釈
剤の供給を少なくし得ること、触媒の活性を高くできる
こと、希釈剤の循環か限られた反応器に対しても生産速
度か向上することなどが得られるので、固体分濃度を制
御することか肝要である。

ループ式重合反応器の固体濃度を制御する場合、反応混
合物の固体重量濃度の計算値を用いて実際値を代表させ
るのが、これまでの典型的なやり方であった。これは、
いままでの測定法を用いると、固体濃度を直接的に測定
するのに４分間から１０分間も要するからであった。過
去において、固体重量濃度に対する計算値を得るには、
いくつかのパラメータに基ついて計算が行われてきた。

例えば、固体濃度計算は、反応スラリーの測定密度、ポ
リマーの密度に対しては一定の予め決められた値、及び
反応スラリー中の液相に対する更に計算された値に基づ
いて行われた。

上記の密度に基づいた、固体濃度制御を行うことにより
、反応総轄効率を増大し、均一かつ所望の品質又は仕様
を有する生成物を生産することになるものの、固体濃度
に対する計算値を使う限りは、実際上可能な最大の固体
濃度でループ式反応器を運転することは、困難である。

これは、プロセス機器に由来するいくつかの制約、例え
ば、循環ポンプの馬力又はポンプ圧力水頭が不足してい
ること、又はスラリーの循環速度か不適切であることな
どに遭遇することかあり得るからである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明を要約する。本発明においては、重合反応スラリ
ー〇固体容量濃度が、重合反応の固体濃度を実際上最高
の濃度に維持することによって最適化される方法及び装
置か開示される。固体濃度の最適化は、スラリー循環速
度、循環ポンプの動力、及び循環ポンプによって付与さ
れる圧力類を包含する三つの関連プロセス変数によって
受ける制約に基づいて行われる。

本発明の好ましい態様においては、固体濃度を制約する
上記プロセス変数は、各々固有のプロセス制御器によっ
て与えられ、最大のアウトプット信号強度（つまり、設
定点から最大の変位）を有する制御器が自動的に選択さ
れ、反応器への希釈原料を操作することになる。態様の
一つにおいては、固体の容量濃度は、連続的に測定する
のは、困難なものであるが、連続測定がしやすい関連変
数を制御することによって連続的に制御するものである
。他の態様にあっては、本発明の選択的制御系を設ける
ことによって、希釈剤の供給の増加が行われ、重合ルー
プ式反応器のポリマー閉塞に対する保護か行われる。

更に、本発明の好ましい態様に従えば、重合は、モータ
ー駆動のポンプ又は循環機、典型的にはインペラー付き
のものを備えたループ式管型反応器にて達成される。こ
の循環機により、反応期間の間、少なくとも予め定めら
れた最小速度を有する高度に乱流の流れが確実に起こる
のである。ループ式反応器においては、反応帯域は、ポ
ンプの力で循環が維持されている連続ループの形になっ
ている。ループ式反応器のスラリ一方式においては、液
相の運転が好ましい。発熱の反応熱の除去が、より容易
に達成されるからである。

本発明の他の利点も、前述の本発明の詳細な説明及び特
許請求の範囲から明らかであろうし、また以下の本発明
の詳細な説明及び後記の簡単な図面の説明によっても明
かであろう。

さて、本発明の好ましい態様を詳細に説明する。

エチレンの重合を例に本発明を説明する。しかしながら
、本発明は、管中にスラリーの循環速度を最低の値以上
に維持することが望ましいとんなプロセスにも適用可能
である。本発明は、固体濃度が推論的に制御されるルー
プ式重合反応器の固体濃度を最適化するのに特に適用可
能である。

第１図には、説明のためにある特定的な制御系の構成を
示す。しかし、この特定的制御構成は、本発明の臨界的
特徴てはないので、本発明は幅広い範囲の制御構成に適
用することか可能てあり、かかる構成をば、本発明の目
的を達成するのに使用することかできる。

図面で一本線で示される線は、好ましい本態様において
は電気又は空気用である。一般に、変換器から供給され
る信号は、形としては電気である。

しかし、センサから供給される信号は、形としてよ空気
である。これらの信号の変換は、簡単化のためにここに
は示さない。空気形式の測定値を、電気形式で伝達する
筈のものならば、電気形式に変換する必要かあることは
、当業界には周知であるからである。又、アナログから
デジタル形式へ又はデジタルからアナログ形式への変換
も示さない。これらの変換ら技術に周知であるからであ
る。

本発明は、機械的、油圧的又は他の情報伝達手段にも適
用可能である。制御系のほとんとすべてこおいて、電気
、空気、又は油圧的信号の組み合わせか用いられる。し
かしなから、信号伝達の他の形式を用いるのも、使用す
るプロセス及び装置に適合するならば、本発明の範囲で
ある。

本発明の好ましい態様にあっては、測定されたプロセス
因子並びに計算機又は制御器に供給された設定点に基づ
いて、デジタル計算機を用いて所要の制御信号を計算し
、選択する。本発明のデジタル計算機は、オクラホマ州
パートレスビュ（Ｂａｒｔｌｅｓｖｉｌｌｅ）のアプラ
イド　オートメーション（Ａｐｐｌｉｅｄ　Ａｕｔｏｍ
ａｔｉｏｎ）社から販売のオプトロール（ＯＰＴＲＯＬ
）　７０００プロセス　コンピュータ　システムか好ま
しい。

信号の線は、デジタル計算機で得られる計算機計算結果
又は他の操作結果を示すのにも使用される。従って、信
号なる述語は、電流又は空気圧力を示すのみならず、計
算値又は測定値を示す二進法値をも示すのに用いられる
。

図示の制御器は、多くのモードの制御、例えば、比例制
御、比例−積分制御、比例−微分制御又は比例−積分一
徹分制御を用いることかできる。この好ま、しい実施態
様では、比例−積分制御器か使用されているが、二つ又
はそれ以上の信号を受は入れ、インプット信号の比較を
代表する、規準化されたアウトプット信号を出力する能
力のある制御器ならばとんな制御器でも、本発明の範囲
のものである。

アウトプット信号の制御器による規準化は、制御系の技
術に周知である。本質的に、制御器のアウトプットは、
とんな所望の因子も変数も代表するように規準化するこ
とか可能である。この例の一つは、所望の温度と実際の
温度か制御器によって比較される場合である。このとき
の制御器信号は、所望の温度と実際の温度とを等しくさ
せるのに必要なあるガスの流量を代表する信号であると
してよい。一方では、同じ制御信号を規準化して、所望
の温度と実際の温度とを等しくさせるのに必要な圧力を
代表させることも可能である。制御器のアウトプットが
ＯからＩＯボルトの範囲にあるものとするならば、制御
器アウトプット信号を規準化して、５ポルトの電圧を有
するアウトプット信号が、ある特定の流量、又は圧力の
５０パーセントに相当すると決めることかできよう。

二個又はそれ以上の信号から最小、平均、又は最大の制
御信号のいずれかを選択する選択デバイスを用い、制御
器アウトプット信号が、二個又はそれ以上の信号から選
択される場合も、そうでない場合も、選択されない制御
器は、開回路状態にある。選択されない制御器か積分作
用を有している場合には、これが一番多いケースである
が、ワインドアップ（ｗｉｎｄｕｐ）に対して保護回路
を設ける必要がある。

プロセスを特性化する因子を測定するのに使用される色
々な変換手段及び変換手段によって発生する色々な信号
は、色々な形式をとり得る。例えば、系の制御要素は、
電気的アナログ、電子的デジタル、空気式、油圧式、機
械式又は他の形式の機器、又はこれらの機器形式を組み
合わせて構成することかできる。

さて、第１図を参照する。ここには、重合反応器ＩＩが
示されている。この反応器１１は、ループ式反応器であ
って、反応混合物を循環させる連続路が形成されている
。このような反応器は、形状は直管部分とこれを繋ぐＬ
字型の部分から成る長方の形状で、連続流回路を形成さ
せることによって形成することかできる。ちなみに、こ
の中には、流れを邪魔するものは入れていない。反応器
１１には、重合反応から熱を除去するために熱交換ジャ
ケット部分（図示せず）を設けるのが典型的である。こ
の反応器には、また好適な循環手段又はプロペラ手段、
例えばプロペラ３３を駆動するモーター３１が設けられ
ている。この形式の反応器においては、反応混合物は、
非常に高度の乱流範囲の速度で反応帯域を流動させられ
る。

エチレンは、導管１３から反応器１１へ供給される。同
様に、希釈剤、例えば、イソブタン、ペンタン、イソペ
ンタン、又はこれらの混合物は、導管１５及び流量制御
バルブ１７を経て反応器１ノＶへ供給される。触媒、例えばシリカ触媒又はソリカー
チタニア触媒に担持された典型的な酸化クロムは、導管
１９を経て重合反応器１１に供給される。導管１９を流
れる反応用触媒は、イソブタン希釈剤及び恐らく共単量
体と一緒に反応器１１へ送られるのであるが、定期的に
反応器１１へ導入される。この定期的もしくは間欠的触
媒導入は、触媒供給バルブ２１を用いて達成される。こ
のバルブは、触媒の流れを制御するために導管１９に位
置している。

反応流出物は、導管２３を経て反応器１１から抜き出さ
れ、フラッシュ　タンク２５へ送られる。

反応器流出物は、ポリエチレン、未反応エチレン及びイ
ソブタンから構成される。触媒は、ポリエチレンに含ま
れるのか一般的である。

ポリエチレンは、未反応エチレン及びイソブタンから成
る蒸発成分からフラッシュ　タンク２５で分離される。

ポリエチレンは、フラッシュ　タンク２５からは導管２
７を経て取り出される。未反応エチレン及びイソブタン
は、フラッシュ　タンク２５からは導管２９を経て抜き
出され、好適な分離用機器（図示せず）へ送られ、希釈
剤から未反応モノマーを分離し、未反応モノマーは次い
で反応系に循環される。

既に述べたように、反応器１１へ導管１５を経て供給さ
れた希釈剤は、反応はしないが、反応混合物中の固体濃
度を制御するのに使用される。希釈剤の流量制御器４３
に対する設定点信号４１は、本発明に従って選択される
ものであるが、これは、反応器を閉塞させずに、実質的
に実際的最高濃度に実際の固体濃度を維持するのに使用
される。このことについては、以下においてより詳細に
説明する。

本明細書のこの点までに記載の重合反応系は、従来的な
ものである。重合反応系が運転される方法、及び反応器
を閉塞させずに実際的最高固体濃度を達成するように固
体濃度を制御する方法こそが、本発明の新規な特徴をな
すものである。重合プロセスのより以上の情報及び詳細
、例えば、好適な反応条件の例、及び他のモノマー、共
単量体、希釈剤などの例、並びに生成速度のような他の
重要な変数に対する好適な制御方式などは、ブス（Ｂｕ
ｓｓ）らの米国特許第３，９９８，９９５号明細書及び
ミラー（Ｍｉ　Ｉ　１ｅｒ）らの米国特許第３．２５７
゜３６３号明細書に見出されるので、これらの特許に開
示されている内容を、本明細−書中に参考文献として引
用する。

依然として第１図を参照し、固体濃度を制御するのに用
いられる要素装置を説明する。モーター３１に供給され
る実電力を代表する循環ポンプ電力信号５１は、モータ
ー３１を監視する電力変換器５３によって発生される。

典型的には、モーター３１は電気モーターであり、電力
変換器５３は、適当な電力信号を発生させるワット計で
ある。信号５１は、コンピュータ１００へのインプット
信号として変換器５３から与えられる。

差圧変換器５５は、ループ式反応器１１の既存エルボに
あるエルボ端部分に取り付けられるが、号５７は、コン
ピュータ１００へのインプット信号として圧力変換器５
５から与えられる。

差圧変換器５８は、インペラー３３に関連する反応管部
分に取り付けられるが、これは、モーター３１とインペ
ラー３３とから構成される循環ポンプ手段によって生ず
る管内圧力から発生する圧角頭を代表するものである。

信号５９は、コンピュータ１００へのインプット信号と
して圧力変換器５８から与えられる。

流量変換器４５は、導管１５に位置して用いられるオリ
フィス４６のような流量検知要素と共に用いて、導管１
５内を流れる希釈剤の流量を代表する流量信号４９を発
生する。信号４９は、希釈剤流量制御器４３へのプロセ
ス変数インプント信号として変換器４５から与えられる
。流量制御器４３には、コンピュータで発生される設定
点信号４１も人力される。流量制ｉ卸器４３は、信号４
１と４９との差に対応する出力信号４４か入る。制御油
信号４４は、導管１５に位置して用いられる制御弁１７
の所要位置を代表するように規準化されるが、その所要
位置とは、導管１５を流れる希釈剤の実際流量を、信号
４１によって示される所望の流量に実質的に等しく維持
するのに必要な位置である。信号４４は制ｉ卸弁１７へ
の制御信号として流量制御器４３から与えられ、制御弁
１７はこれに応答して動かされる。

本発明においては、三つの変数か第２図に図示されてい
るが、各変数は、反応スラリー中の固体容積％に密接に
関連している。これらの変数とは、（１）スラリー濃度
、これは、ポリマー固体を懸濁体に維持するに必要な最
小速度の時、つまり「栓流操作」の時のスラリー速度で
ある。この変数は、デユラン（Ｄｕｒａｎｄ）の式に基
づいて計算される。ちなみに、この式は、１９７７年ト
ランス　チック出版社（Ｔｒａｎｓ　Ｔｅｃｈ　Ｐｕｂ
ｌｉ−ｃａｔｉｏｎｓ）刊行のワスプら（Ｗａｓｐ、　
Ｅ、Ｊ、、　ｅｔ　ａｌ’）の「固／液流スラリーパイ
プライン輸送」という教科書から採録したものである。

この式は、適当に決めた定数を有し、次のように表され
る。

Ｖ１＝２．８６本Ｃｖｔ本、１本（２ｔｇ本Ｄ（１）、
　　−ρＬ　　）／ＤＬ　　）木本、５二二で、Ｖｌ　　＝最小速度（管断面積あたり平均）フィー１−
／秒Ｃｖ　　＝固体の容積分率、ｇ　＝重力の加速度、フィート／秒２Ｄ　＝管の内径、フィート ρ、＝固体の密度、ボンド／フィート３ρ、＝液体の密
度、ボンド／フィート３（２）ポンプ圧力類、これは、
所与の固体濃度を有するスラリーを最小循環速度で循環
するのに必要な管のある点における圧力類である。

（３）　　ポンプ動力、これは、上記の速度及び圧力類
に対応するポンプ動力である。

上記変数は何れも、希釈剤流量を動かし、従ってこれに
対応して固体濃度を制御することによって制ｊ卸するこ
とができるが、各変数に対して一つずつ制御器を与え、
希釈剤流量を動かすためにはこれら三つの制御器に一つ
を自動的に選択することか現在は好ましい。このように
して、上記変数の一つでも所望の値を超えたら希釈剤流
量を増加することによって管ループ式反応器をポリマー
閉塞から守る。例えば、スラリー速度を制（ＩＪするに
よ、希釈剤流量を動かすのか通例であるが、スラリー循
環には不適切な能力であることを示す圧力類か検出され
たら、圧力類信号か希釈剤制ｉ卸弁２１の作動信号とな
り、これか希釈剤流量を増加させる。従って、設定点か
らの最大の正の層粒を有しくつまり、設定点に戻るには
最大の希釈剤流量を必要とする）変数が、自動的に選択
され希釈剤流量を動かすことになる。

前に述べたインプット信号５１．５７、及び５９に応答
して、希釈剤流量制御器４５に対する設定信号４Ｉを選
択するのに使われるロジック図は、第１図に示される。

信号５１は、スラリー循環モーター３１に供給された実
動力を代表するものであるが、これは、プロセス変数イ
ンプットとしてコンピュータ１００の動力制御器６１へ
人力される。動力制ｉ卸器６１へは、所与の固体濃度に
対して所望の速度、又は圧力類を維持するために許容さ
れる最大循環ポンプ動力を代表するものである設定点信
号６３が入力される。信号５１及び６３に応答して、動
力制御器６１は、アウトプット信号６５を出すが、これ
は、信号５１と信号６３との差に応答するものである。

制御信号６５は、これを規準化して、信号５１によって
代表される実ポンプ動力を信号６３によって代表される
ポンプ動力と実質的に等しく維持するに必要な、導管１
５中の希釈剤流量を代表するようにさせる。信号６５は
、コンピュータの高選択ブロック６６への第一インプッ
ト信号として動力制御器６１から入力される。同様に、
信号５７は、実際のスラリー循環速度を代表するもので
あり、信号５９は、ループ式反応器１１における実圧力
頭を代表するものであるが、これらは、それぞれプロセ
ス制御器７１及び８１ヘプロセス変数インプツトとして
入力される。

プロセス制御器７１にも、設定点信号７３か入力される
が、これは、所与の固体濃度を有するスラリー中にポリ
マー固体を懸濁状態に保つ最小スラリー速度を示すもの
である。信号５７及び７３に応答して、スラリー速度制
御器７１は、アウトプット信号７５を出力するが、この
出力信号は、信号５７と信号７３との差に応答するもの
である。

制御信号７５は、これを規準化して、信号５７によって
代表される実スラリー速度を信号７３によって代表され
るスラリー速度と実質的に等しく維持するに必要な、導
管１５中の希釈剤流量を代表するようにさせる。信号７
５は、コンピュータの高選択ブロック６６への第二イン
プット信号としてスラリー速度制御器７１から入力され
る。

同様に、圧力類制御器８１にも、設定点信号８３が入力
されるが、これは、所与の固体濃度を有しつつ、最小猫
環速度でスラリーを循環するのに必要な、管中のある点
における最大圧角頭を代表するものである。信号５９及
び８３に応答して、圧力類制御器８１は、アウトプット
信号８５を出力するが、この出力信号は、信号５９と信
号８３との差に応答するものである。制御信号８５は、
これを規準化して、信号５９によって代表される実圧力
頭を信号８３によって示される圧力類と実質的に等しく
維持するに必要な、導管１５中の希釈剤流量を代表する
ようにさせる。

一般に、設定点信号６３．７３、及び８３は、第２図と
同じような図の助けを得て選んだり、あるいは従来の運
転経験から選ぶ。いずれの方法にしろ、設定点信号６３
．７３、及び８３の多値は、反応スラリーに対する所望
の固体濃度に対応する。

信号６５．７５、及び８５の最高値は、コンピュータの
高選択ブロック６６から信号４１として入力される。

さて、第３図を参照する。曲線Ｃは、反応器を閉塞する
ことなく、ポリエチレン管型ループ式反応器を運転する
に必要な最小スラリー速度を示す。

このグラフには、また反応スラリー中の固体濃度の容積
％の関数として、他の二つの臨界スラリー循環速度を点
綴したものが示される。すなわち、第３図の曲線Ａは、
高容量循環ポンプを用いて達成される循環速度を示し、
曲線Ｂは、低容量ポンプを用いて達成される循環速度を
示す。第３図において、曲線Ａ及びＢが、曲線Ｃと交差
するところは、各ポンプによって達成され得る最大スラ
リー固体濃度を示すものである。

第３図の曲線Ａ及びＢにおいては、固体濃度か約８０容
量％を超えるにつれて循環速度が急激に低下することを
明快に示すために、計算したデータの点を非常に多くし
ている。曲線Ｃは、固体濃度が増加するにつれて所要循
環速度か増加することを示すものであるが、この曲線は
前述のジュランの式に従って計算されたものである。

実施例第１図に示される様なプロセスに対して特定的な実施例
を以下に記載する。この実施例においては、開発研究規
模のプラントの管型ループ式反応器において高固体濃度
実験か行われた。

本重合プロセス（Ａ型と称される樹脂を高固体濃度領域
で使用する）において、定常状態の操作条件のもと、１
，６７５ボンド／時のエチレン、１６ボンド／時のヘキ
セン−１１及び９１６ボンド／時のイソブタンから成り
、６００ｐｓｉｇの圧力を有するオレフィン供給流を、
０．５１ボンド／時の酸化クロム−シリカ　アルミナ触
媒と共に、ループ成骨型反応器へ供給する。触媒は、触
媒単位ボンド当たり３，１９０ボンド／時のポリマー生
産性を有しているものである。反応器そのものは、容量
６００ガロンを有する。抜き出されたポリマーは、１．
．６３５ポンド／時であって、他に９１６ポンド／時の
イソブタン、３９ポンド／時のエチレン、及び１，６ボ
ンド／時のヘキセン−１か存在した。

反応温度は、２３０°Ｆ以下に維持されたが、好ましく
は、反応器の滞留時間が約１．２時間の場合、１５０’
〜２２５°Ｆであった。反応器内の固体容積％は、反応
混合物の代表的採取サンプルを透明ガラス容器中にて飽
和圧力下に沈降させ、その固体沈降高さを目視で決定す
ることによって測定した。この測定法においては、固体
容積％は、透明ガラス容器の中に沈降したポリマー粒子
の高さを測定し、この測定した高さを、反応混合物の全
採取サンプルの高さで割って決定される。この場合、採
取サンプルを含有する透明ガラス容器の断面積は、管型
ループ式反応器の直立管の断面積と同しである。

開発研究プラントの反応器の反応生成物の固体重量％は
、測定した反応器原料流量を用いて物質収支及び流出し
たフラッシュ　ガスの分析に基づいて計算した。

高固体濃度及び低固体濃度を比較する試験結果は、第１
表に示されるが、ここでは異なった三種の樹脂を生産し
た。

第　　１　　表反応器における固体容積％反応流出物における固体重量％生成速度（ボンド／時）０１０７３６３５Ｂ型樹脂反応器における固体容積％反応流出物における固体重量％生成速度（ボンド／時）５７５６７Ｂ型樹脂反応器における固体容積％反応流出物における固体重量％生成速度（ボンド／時）０７５Ａ、Ｂ、及びＣ型樹脂は、管型ループ式反応器にて商業
的に生産される代表的な樹脂の例である。

ちなみに、Ａ型樹脂は、密度、　　９５５　ｇ／ｃｃ、
　Ｂ型樹脂は、密度、　　９６２　ｇ／ｃｃ、及びＣ型
樹脂は、密度、　　９３７　ｇ／ｃｃを有する。

上記の実施例を見れば、高固体濃度条件下の管型ループ
式反応器の操作か成功裏に行われたことか明らかである
。反応器の固体容積％は、９ｏ容積％もの高い値か実証
された。反応器の固体濃度か高いと、次のような利点か
生ずる。

（１）反応流出物の固体濃度か増大し、その結果反応効
率か向上する。

（２）一定のポリマー生成速度に対する固体滞留時間か
増加し、その結果触媒活性か向上する。

（３）イソブタン希釈剤サイクルの所与の容量に対する
ポリマー生成速度か増大する。

本発明の説明は、第１〜３図に示したような好ましい実
施態様に関して行われた。第１図に示されるような本発
明の実際に用いられる特定の構成要素は、その仕様につ
いて本明細書においては記述されていないが、制御弁１
７、流量制御器４３、知のもので、構成要素として市販
されており、内容については、マグロヒル社刊行の「べ
り一化学技術者要覧Ｊ第５版、２２章に詳述されている
。

触媒供給弁２１は、ザイスコア（Ｓｅｉｓｃｏｒｅ）ボ
ールチエツク式供給弁を使用するとよい。

簡単かつ明瞭を旨とするために、従来的付属機器、例え
ば、ポンプ、熱交換器なとのプロセス機器は１本発明の
説明に重要でないので、本明細書中の説明には含めなか
った。また、エチレンの流量及び反応器への触媒の流量
などの他の重要な因子を制御するのに使用される追加的
な測定要素及び制御構成要素も、本発明の説明に重要で
ないので、本明細書中では説明を省いた。

本発明は、現在の時点で好ましい実施態様に基づいて説
明したが、当業者はその合理的変形や改変が可能である
。従って、そのような変形や改変も、前記特許請求の範
囲に記載の本発明の範囲である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の重合反応系及びこれに関連する制御
系の概略系統図である。第２図は、第１図に示される反応系に対して、スラリー
速度、ポンプ圧角頭及びポンプ動力を、固体の容量％の
関数として示すグラフである。第３図は、閉塞を防止する最低速度、低容量のポンプで
達成されるスラリー速度、及び高容量のポンプで達成さ
れるスラリー速度を示すグラフであり、ここでは全ての
変数は反応混合物中の固体の容量％の関数として示され
ている。１１・・・反応器、１３．　１５．　１９．・・・導管
、１７・・・弁、２１・・・希釈剤制御弁、２３・・・
タンク供給流、２５・・・フラッシュ　タンク、２７・
・・反応生成物、２９・・・反応流出流、３１・・・モ
ーター、３３・・・羽根車、４１．４４，４９．５１，
５７．５９・・・信号、４３・・−希釈剤流量制御器、
４５・・・オリフィス変換器、４６・・・オリフィス、
５３・・・動力変換器、５８゜５５・・・差圧変換器、
６１・・・動力制御器、６３，７３．８３・・・設定点
信号、６５．　７５．　８トブット信号、６６・・・選
択ブロック、７リ一速度制御器、８１・・・圧角頭制御
器、コンピュータ。５・・・アラト・・スラ１００・・・

Claims

【特許請求の範囲】

（１）生成ポリマーと希釈液とを本質的に含有する反応
スラリー中に前記固体ポリマー生成物を形成させ、前記
反応スラリーを循環ポンプでループ式重合反応器の周り
に循環させるループ式重合反応器における重合反応実施
方法において、前記ループ式反応器に供給される前記希
釈液の流量を操作する方法が、以下の諸段階、すなわち
、ａ）制御弁を通して前記希釈液を前記ループ式反応器へ
導入すること、ｂ）前記ループ式反応器中の前記スラリーの実際の循環
速度を代表する第一信号を確立すること、ｃ）前記循環ポンプへ供給される実際の動力を代表する
第二信号を確立すること、ｄ）前記ループ式反応器中のある点の圧力頭を代表する
第三信号を確立すること、ｅ）前記第一信号、前記第二信号又は前記第三信号に応
答する第四信号を確立すること、及びｆ）前記ループ式反応器への前記希釈液の流量を前記第
四信号に応答して操作すること、を包含することを特徴とする、重合反応器への希釈液流
量操作方法。
（２）前記第一信号、前記第二信号又は前記第三信号に
応答する第四信号を確立する前記段階が、次の段階、す
なわち、前記ループ式反応器中の所望最小循環速度を代表する第
五信号を確立すること、前記第一信号と前記第五信号とを比較し、前記第一信号
と前記第五信号との差に応答する第六信号を確立し、こ
の際前記第六信号は、これを規準化して、前記第一信号
によって代表されている実スラリー速度を、前記第五信
号によって代表される前記ループ式反応器中の循環速度
に対する前記所望の最小値と実質的に等しく維持するに
必要な、前記ループ式反応器への前記希釈液の流量を代
表するようにすること、前記循環ポンプへ供給される所望の最大動力を代表する
第七信号を確立すること、前記第二信号と前記第七信号とを比較し、前記第二信号
と前記第七信号との差に応答する第八信号を確立し、こ
の際前記第八信号は、これを規準化して、前記第二信号
によって代表されている循環ポンプへ供給される実動力
を、前記第七信号によって代表される前記循環ポンプへ
供給される前記最大動力と実質的に等しく維持するに必
要な、前記ループ式反応器への前記希釈液の流量を代表
するようにするごと、前記ループ式反応器中のある点に、所望の最大圧力頭を
代表する第九信号を確立すること、前記第三信号と前記
第九信号とを比較し、前記第三信号と前記第九信号との
差に応答する第十信号を確立し、この際前記第十信号は
、これを規準化して、前記第三信号によって代表されて
いる実圧力頭を、前記第九信号によって代表される前記
所望最大圧力頭と実質的に等しく維持するに必要な、前
記ループ式反応器への前記希釈液の流量を代表するよう
にすること、及び、前記ループ式反応器へ導入される希釈剤流量を最大とす
る信号を前記第六信号、前記第八信号又は前記第１０信
号から一つ選択し、これを前記第四信号とすること、を包含することを特徴とする請求項１記載の方法。
（３）前記第五信号によって代表される前記所望最小循
環速度が、前記ループ式反応器中の固体濃度に対して予
め定められた値に対応するものであることを特徴とする
請求項２記載の方法。
（４）前記第七信号によって代表される前記循環ポンプ
へ供給される前記最大動力が、前記ループ式反応器中の
固体濃度に対して予め定められた値に対応するものであ
ることを特徴とする請求項３記載の方法。
（５）前記第九信号によって代表される、前記ループ式
反応器中のある点の前記所望最大圧力頭が、前記ループ
式反応器中の固体濃度に対して予め定められた値に対応
するものであることを特徴とする請求項４記載の方法。
（６）前記第四信号に応答して、前記ループ式反応器へ
の前記希釈液の流量を操作するための前記段階が、次の
段階、すなわち、前記ループ式反応器への前記希釈液の実流量を代表する
第十一信号を確立すること、前記第四信号と前記第十一信号とを比較し、前記第四信
号と前記第十一信号との差に応答する第十二信号を確立
し、この際前記第十二信号は、これを規準化して、前記
第十一信号によって代表されている前記希釈液の実流量
を、前記第四信号によって代表される流量と実質的に等
しく維持するに必要な、前記制御弁の位置を代表するよ
うにすること、及び前記制御弁への制御信号として前記第十二信号を入力し
、これの応答して前記制御弁を操作すること、を包含することを特徴とする前記請求項いずれか一つに
記載の方法。
（７）前記ポリマーが、エチレン単量体を包含し、前記
希釈剤が、イソブタンを包含することを特徴とする前記
請求項いずれか一つに記載の方法。
（８）前記ループ式反応器からポリマー包含の反応流出
物を抜き出す工程、フラッシュタンクへの供給液として
ポリマー包含の前記反応流出物を含む工程、前記フラッ
シュタンクから塔頂物流を抜き出す工程、及び前記フラ
ッシュタンクからポリマー生成物を含有する塔底物流を
抜き出す工程を更に包含することを特徴とする前記請求
項いずれか一つに記載の方法。
（９）重合反応プロセスを行わせる装置において、ａ）
重合反応器、ｂ）前記重合反応器へ重合させるためにモノマーを供給
するモノマー供給手段、ｃ）制御弁、ｄ）前記制御弁を通して前記重合反応器へ希釈剤を導入
するための希釈剤供給手段であって、この際反応スラリ
ーが本質的に前記ポリマー生成物を含有し、前記希釈剤
が前記重合反応器中に形成されることを特徴とする希釈
剤供給手段、ｅ）前記重合反応器中にて前記反応スラリーを循環する
ポンプ手段、ｆ）前記反応器から前記固体ポリマー含有反応流出物を
抜き出す生成物抜き出し手段、ｇ）前記重合反応器中に前記スラリーの実際の循環速度
を代表する第一信号を確立する手段、ｈ）前記ポンプへ
供給される実際の動力を代表する第二信号を確立する手
段、ｉ）前記重合反応器のある点の実圧力頭を代表する第三
信号を確立する手段、及びｊ）第一信号、前記第二信号又は前記第三信号に応答し
て前記希釈液の流量を調節する操作手段、を包含することを特徴とする重合反応装置。
（１０）前記操作手段が、次の手段、すなわち、信号選
択手段、前記重合反応器の中の前記スラリーの循環速度に対する
所望の最小値を代表する第四信号を確立する手段、前記第一信号と前記第四信号とを比較し、前記第一信号
と前記第四信号との差に応答する第五信号を確立し、こ
の際前記第五信号は、これを規準化して、前記第一信号
によって代表されている実スラリー速度を、前記第四信
号によって代表される前記重合反応器中の前記スラリー
の循環速度に対する前記所望の最小値と実質的に等しく
維持するに必要な、前記重合反応器への前記希釈液の流
量を代表するようにする手段、前記循環ポンプへの所望最大動力を代表する第六信号を
確立する手段、前記第二信号と前記第六信号とを比較し、前記第二信号
と前記第六信号との差に応答する第七信号を確立し、こ
の際前記第七信号は、これを規準化して、前記第二信号
によって代表されている実ポンプ動力を、前記第六信号
によって代表される前記循環ポンプ手段へ供給される前
記所望最大動力と実質的に等しく維持するに必要な、前
記重合反応器への前記希釈液の流量を代表するようにす
る手段、前記重合反応器中の前記の点に、所望の最大圧力頭を代
表する第八信号を確立する手段、前記第三信号と前記第八信号とを比較し、前記第三信号
と前記第八信号との差に応答する第九信号を確立し、こ
の際前記第九信号は、これを規準化して、前記第三信号
によって代表されている実圧力頭を、前記第八信号によ
って代表される前記所望最大圧力頭と実質的に等しく維
持するに必要な、前記重合反応器への前記希釈液の流量
を代表するようにする手段、前記第五信号、前記第七信号及び前記第九信号を前記選
択手段へ供給し、前記第五信号、前記第七信号及び前記
第九信号の中で最大の信号が第十信号として選択する手
段、及び前記第十信号に応答して前記重合反応器への前
記希釈液の流量を操作する手段、を包含することを特徴とする請求項９記載の装置。
（１１）前記第十信号に応答して、前記重合反応器への
前記希釈液の流量を操作するための前記手段が、次の手
段、すなわち、前記反応器への前記希釈液の実流量を代表する策十一信
号を確立する手段、前記第十信号と前記第十一信号とを比較し、前記第十信
号と前記第十一信号との差に応答する第十二信号を確立
し、この際前記第十二信号は、これを規準化して、前記
第十一信号によって代表される前記重合反応器への前記
希釈液の実流量を、前記第十信号によって代表される流
量と実質的に等しく維持するに必要な、前記制御弁の位
置を代表するようにする手段、及び前記制御弁への制御信号として前記第十二信号を入力し
、前記第十二信号に応答して前記制御弁を操作する手段
、を包含することを特徴とする請求項９又は１０に記載の
装置。
（１２）前記反応生成物抜き出し手段が、フラッシュタンク、前記フラッシュタンクへ供給物としてポリマー含有前記
反応流出物を供給する手段、前記フラッシュタンクから塔頂物流を抜き出す手段、及
び前記フラッシュタンクからポリマー生成物を含有する塔
底物流を抜き出す手段、を包含することを特徴とする請求項９〜１１のいずれか
一つに記載の装置。
（１３）前記重合反応器が、管型ループ式反応器を包含
し、前記ポンプ手段が前記管型ループ式反応器内に羽根
車を包含することを特徴とする請求項９〜１２のいずれ
か一つに記載の装置。
（１４）反応器中にて重合反応条件下にモノマーを反応
させ、重合触媒及び希釈剤の存在下に固体ポリマー粒子
を形成させ、この場合前記モノマーは前記希釈剤の中で
可溶性であり、前記ポリマー粒子は不溶性であり、前記
固体ポリマー粒子と前記希釈剤液を実質的に含有する反
応スラリーが前記反応器中に形成されるポリマー樹脂製
造プロセスにおいて、重合反応条件が、以下の条件、す
なわち、約１５０°Ｆ〜約２２５°Ｆの範囲の温度、及び約７２
容積％〜約９１容量％の前記反応スラリー中の前記固体
ポリマー粒子の濃度、を包含することを特徴とするポリマー樹脂製造プロセス
。
（１５）前記モノマーがエチレンを包含し、前記希釈剤
がイソブタン、ペンタン、イソペンタン、又はこれらの
混合物であることを特徴とする請求項１４記載の方法。
（１６）前記触媒が、クロム酸化物−シリカ触媒を包含
することを特徴とする請求項１４又１５記載の方法。
（１７）前記反応スラリー中の前記固体ポリマー粒子の
濃度が、次の方法、すなわち、前記反応スラリーの代表的サンプルを透明ガラス容器中
に採取すること、前記透明ガラス中に前記固体ポリマー粒子を飽和圧力下
に沈降させること、前記透明ガラス中の沈降固体ポリマー粒子の高さを目視
で決定すること、及び前記固体ポリマー粒子の測定高さを、前記反応スラリー
の全採取サンプルの高さで割ること、によって決定され
ることを特徴とする請求項１４〜１６のいずれか一つに
記載の方法。
（１８）前記透明ガラス容器の断面積が、前記管型ルー
プ式反応器の直立管の断面積と実質的に同じであること
を特徴とする請求項１７記載の方法。