JPH0373565B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は流動床重合反応器の底部排出を達成す
るための装置および方法に関する。

エチレンのようなアルフア−オレフイン、また
はエチレン、プロピレン、ブテン−１のようなア
ルフア−オレフインの混合物は、例えば、(a)元素
の周期表の亜族ａ、ａおよびａの遷移金
属、特にチタニウム、この化合物にはマグネシウ
ムを加えることも可能である、の固体化合物、お
よび(b)周期表の、、または（SIC）族の金
属の有機金属化合物、特に有機−アルミニウム化
合物を含む触媒組成物の存在においてガス状状態
で合成できることは周知である。高められた活性
を有するそのような触媒組成物は特に米国特第
3878124号および第4260709号中に記載された。

上に記載する極めて活性な触媒、または等価の
触媒を使用するアルフア−オレフインの重合およ
び共重合は流動床技法によつて実施できることも
公知である。これらの重合および共重合は従つて
一般に垂直軸を有する反応器において達成されそ
こでは生成したポリマー顆粒が重合されるべきオ
レフインまたはオレフイン類を含有する上昇ガス
流によつて流動状態に保たれる。この種の反応器
は一般にその中に低位部に穴明きのまたは多孔質
プレート−現在流動化プレートと称される−を含
みこれは閉鎖容器内にノズルによつてプレートの
下に導入されたガス流を散布することを可能にし
そしてポリマー顆粒を閉鎖容器内のプレート上に
流動状態に保つ。プレート上に配置した横の排出
管はそこに見出されるポリマーの一部を反応器か
ら絶えすまたは周期的に排出することを可能にす
る。

この型の流動床反応器の使用中にプレートと出
口管の水準の間に含まれる流動床の全部または一
部を排出することが好都合であろう。

例えば製造しているポリマーの品質を変える場
合、異なる品質のポリマーの混合を避けるために
そのような操作を行う必要があるであろう：その
ような場合反応器中に含まれる大部分のポリマー
は出口導管を通して反応器から引き出すことがで
きる、しかし穴明プレートと出口管の間に残存す
るポリマー部分はこの方法では排出させることは
できない。その上反応器の底の部分に、プレート
の水準およびその近くにポリマーが流動状態でな
い帯域が存在することに注意すべきであろう。こ
の現象は、例えばプレートの下の機械的強化材の
存在の結果もたらされるものでありこれはプレー
トの多孔性を所々で減じ；これら帯域において
は、特に、ポリマーは低流動性の塊の形で存在し
これは不動であろう。

また実際の重合操作の過程において、例えば、
この水準におけるポリマーの試料を採るために反
応器の床の部分に含まれる流動床の一部を採るこ
とは都合がよいであろう。

流動床反応が行われる装置においては、例えば
少なくとも一つのガス状化合物と少なくとも一つ
の固体触媒の流動状態間の接触反応において、頂
部の開口部がプレートの水準にありそして底部の
開口部は通常の操業状態では弁によつてふさがれ
ているが装置の下に配置されている垂直排出管を
使うことによる固形粒子の一部または全部の排出
の可能性については既に記載した。流動化粒子に
対する極めて簡単なこの型の装置は本発明の構成
内で行なう重合または共重合反応に対してはまさ
にそのままでは使うことができない。なぜなら触
媒粒子上に形成されたポリマーは必然的に排出管
を詰まらせるであろうから。

本発明に係わる方法と装置は流動床オレフイン
重合または共重合装置のプレートの直ぐ上に位置
する流動粒子の部分的または全体の排出問題の解
決を狙いとしている。

本発明に係わる排出装置はそれが： −その最上部開口がプレートの水準に位置してお
り、そして反応器の外部にあつて底部分の直下
に位置するそれの底部開口が高速度で開くコツ
クによつて塞がれている垂直配管、 −および前記の垂直配管中に入り、そして前記の
コツクのすぐ近くで外に連れ出すガスの入口 を含むことを特徴とする。

「垂直配管」は流動床を形成するポリマーまた
はコポリマーの平均直径の少なくとも10倍そして
好ましくは少なくとも100倍の内部直径を有さね
ばならない。例えば、もしもこれらの粒子が１mm
の平均直径を有するならば管の内径は好ましくは
30と300mmの間で選ばれるであろう；約10mmより
も小さい不十分な内径は目詰まりの危険を含み、
そして大きすぎる直径はコツクの緊密性に関しま
たは流動床の撹流に関する困難を引き起こすであ
ろう。

「垂直配管」はその内径の少なくとも３倍に等
しい長さ、そして好ましくは少なくとも５倍に等
しい長さを有するであろう；この長さはこの管の
内部にガスの進入のおかげで「ピストン効果」と
して知られる希望する型の流れを保証することを
可能にするために必要である。そのような流れは
垂直配管中でポリマー粒子の流動を引起こすであ
ろう最少ガス速度の５と50倍の間そして好ましく
はおよそ10と30倍の間の速度を有するガス流が前
記のガス入口管を経て導入されたときに得られ
る。あまりに遅い速度は目詰まりの原因となりそ
して早すぎる速度は流動床の水準において乱流を
包含するであろう。

前記のコツクは好ましくは例えばコツク弁のよ
うな全面−流れ（full−flow）コツクから成り、
そして極めて短時間に、例えば５秒よりも少な
く、そして好ましくは３秒よりも短かい時間に開
くことができなければならない。

コツクは戸外の大桶中に、即ち大気圧下に直接
導き出すことができるけれども、或る場合には、
特に流動床中に認めうる程の妨害を与えることな
く試料を採ることを望む場合には漏斗中に一定量
を前記のコツクによつて導き出すことが望ましく
その一定量はそれ自身出口装置によつて備えられ
る。この場合試料採取はコツクを急いで開き、漏
斗の出口装置は閉じ、次いで前記のコツクを閉
じ、そしてできるだけ脱ガスした後に、前記の出
口装置を経てポリマーを収集する。

コツクの開口が希望する量の流動化ポリマーの
排出を確実にするためには： −反応器内部の圧力対高速度開口するコツクの外
側、即ち外部の空気中または漏斗内に存在する
圧力の比が５よりも大きく、そして好ましくは
10と25の間から成ることが望ましく、これらの
二つの圧力間の差は、その上、0.4MPaよりも
大きくそして好ましくは0.9と2.4MPaの間から
成ることが望ましく、 −漏斗が存在する場合には、そこには反応器の容
積と漏斗の容積の間には或る比率が存し；この
比率は1000：１と10：１の間から成りそして好
ましくは200：１と30：１の間から成ることが
望ましい。

既して言えば、漏斗の容積は垂直配管の容積よ
りも明瞭に大きいであろう；漏斗の容積は前記の
垂直配管の容積よりも約８倍、そして好ましくは
10倍大きかるべきものと考えられる。

これらの條件の総てを組み合わせるとコツクの
高速度開口は漏斗の容量とほとんど等しい流動床
の容量をほとんど直ちに漏斗中に連行したことを
見出した。

下記の非限定的実施例は本発明を例解する；こ
れらの実施例は装置に関して略図の形で第１，２
および３図中に示される。

第１図は本発明の構成内で使用する流動床反応
器の床の部分の簡単化略図である。

第２図は本発明に係わる装置を含む前記の反応
器（第１図）の底の部分の簡単化略図である。

第３図は本発明に係わる装置を含み、この装置
は漏斗を使用する前記の反応器（第１図）の底の
部分の簡単化略図である。

第１図は： −１に流動床重合反応器を示しこれは底の近く
に； −２に流動化プレートを構成する穴明きのまたは
多孔プレート、 −３に重合ガス入口管（多分不活性ガスおよび付
加ガスを含むモノマーまたはモノマー類）、 −４にプレート２の上に配置した横の配管、これ
は通常の操作中に反応器から連続的にまたは周
期的引き出しを可能にする、 を含む。

流動床重合装置のこれらの種々の要素１、２、
３、４は実際上は本発明の装置と同一である。

第２図中の本発明に係はる装置は従つて流動床
反応器、プレート、ガス吸込管および横に向う出
口を含み；それはまた： −５に垂直配管を含み：この配管は反応器の底部
を経て閉鎖容器内に貫入しそしてプレート２の
水準に、好ましくはこのプレートの中心に向つ
て導き出す。

−６に、この垂直配管の底部で、反応器の外部に
高速度開口を有するコツクを含み、 −そしてこのコツクに隣接して７にガス取入管を
含む。

本発明に係わるいま一つの装置は第３図中に略
図で示されており：この装置が第２図の装置と異
なるところは、高速度開口６を有するコツクの直
ぐ近くに、 −８に漏斗を有することでこれは一定の容量の密
閉容器であつて、 これは出口装置９によつて閉鎖されこれはコツ
ク６と類似する高速度開口を有するコツクが可能
である。

本発明に係わる装置は下記のやり方で利用され
る： 反応器１中に含まれるポリマーは重合すべきア
ルフア−オレフインを含有するガスの管３への導
入によつて流動状態に保たれ、ガスは連続的に管
７中に導入される；このガスは窒素のような不活
性ガスまたは重合させるべきアルフア−オレフイ
ンを含むガス状混合物で、管５中に存在するポリ
マーの重合に対しては実際的には零であるような
十分低い温度である。管５中のガスの上昇速度は
管５中の最少ポリマー流動化速度の５倍と50倍の
間から成るべきである。好ましくは管５中の上昇
速度はこの管５中に存在するであろうポリマーが
ピストン効果として知られる効果によつて上方に
連行されるような速度である。この型の流れ中で
はガスと固体間の熱交換は甚だ強烈であつて、こ
れは管５中に多分存在すべきポリマーを冷却する
ことを可能にする。

反応器１からポリマーを引き出すためには、そ
の中の圧力が反応器１中で支配的な圧力よりも明
らかに低い漏斗８または何等かその他の装置と管
５を連絡させるようにコツク６を開く；コツク６
を開く速度は管５中で頂部から低部へ生じるガス
の流れが管７を経て導入されるガス流によつて妨
害されないように選択する。

反応器１がポリマーの塊を含む場合にはコツク
６のより早い開口によつてプレートの附近のガス
の流れに乱流を引き起こすことが都合よくその際
「乱調（hunting）効果」として知られている効果
を生じる。例えば第３図の別形の場合には漏斗８
を少なくとも部分的にはポリマーで充たすことを
可能にするためにコツク６を数秒間開いたままに
する。コツク６を閉じた後に、漏斗８中に存在す
るポリマーをコツク９を開くことによつて外部に
排出する。コツク９を閉じた後そして希望する圧
力が漏斗８中に再確立されたときに新たな引き出
しを達成することができる。

管７を経る連続的ガスの導入は本発明に係わる
装置の操作を狂わせることなく、一方管５の目詰
まりを避けることを可能にするということが判つ
た。事実、反応器１中に含まれるポリマーが重合
を進行させるのに充分な温度であるときに引き出
しを行う場合には、管５中に含まれるポリマーは
コツク６を閉じた瞬間には重合によつて放出され
た熱の影響下ではつきりと熱くなるであろう。も
しもこの熱がガス流によつて極めて早く運び去ら
れるのでなければ、この現象はポリマー顆粒の少
なくとも表面に溶融をもたらせそして管５の内側
にポリマーの凝固を生じるであろう。

漏斗８に配管１０および１２をそれぞれコツク
１１および１３と共に備えることは好都合であろ
う。

漏斗８の充填およびコツク６の閉鎖の直後に、
漏斗８内の引き続く重合の何等かの危険を避ける
ためにコツク１１を開きそれによつて漏斗８中で
優勢になる圧力を急速に引き下げることが事実望
ましく、そして次にコツク１３を開きそして導管
１２を経て不活性ガスを導入してこの不活性ガス
をポリマー粉末を通して充分な時間循環させて重
合ガス混合物の除去を保証する。

コツク１１および１３は次いでコツク９を開く
ことによつて漏斗８中に含まれる粉末の排出前に
閉鎖する。

数年の操業後に判明したように、本発明に係わ
る装置は優れた操作および安全條件下で反応器へ
の流動化ガスの供給を中断する必要なしに流動床
アルフア−オレフイン重合反応器の全量排出の達
成を可能ならしめる。このようにして装置を汚染
する総ての危険が避けられそして操作を連続させ
または遅滞なく再び開始させることができた。

実施例 反応器の底の部分が本発明に係わる排出装置を
含み、この装置は図面の第１，２，３図と一致し
た漏斗を組み合わせてある流動床反応器を含む設
備によつてエチレン重合を行つた。

直径が40cmの円筒形の反応器１は2000立の全容
量を有する。通常の操業においてはポリマーの出
口を与える横の配管４はプレート２の水準上1.5
ｍに配置してある。

ポリエチレン粉末から成りそして反応器中で流
動状態に保たれる粒子は0.5mmの平均直径を有す
る。

漏斗８の容量は50立である。垂直配管５の長さ
は600mmであり、そしてその内径は100mmである。

コツク６は球状バルブ型のものである。これは
圧搾空気制御によつて作動しそれは約0.5秒の全
開孔を保証する。

内径が37mmであるガス導入管７は導管３を経て
反応器に供給するガスと同一組成および同一温度
でおよそ25m³／時のガス処理量を連続に通過させ
た。

コツク６が閉じているときは垂直配管５中のガ
ス流の速度はおよそ0.8ｍ／秒である、または反
応器中に存在するポリエチレン粉末の最少流動化
速度のおよそ12倍であるという結果である。

反応器を空にするために、まず第一に出口管４
の水準以上に位置するポリマー粉末の全留分をこ
の管によつて排出する。

次に横の配管４の水準の下の反応器の底部に含
まれるポリエチレン粉末の全排出をすすめる。

重合中は反応器中に存在する2.1MPaの圧力を
一定に維持し、そして漏斗中に存在する圧力は
0.2MPaである。

次の手段を実行する： −コツク６を開きそして約10秒間このコツクを開
いたままにする。コツク９およびコツク１１と
１２は閉じたままにし、そして導管７を経て到
着するガス流は一定に保つ。

−コツク６を再び閉じ、そして次に漏斗８中で少
しでも重合が継続する危険を避けるために、管
１０の上に配置してあるコツク１１を、漏斗中
の約2.1MPaの圧力を約0.2MPaまで急速に下げ
るために直ちに開き、 −次に数分間漏斗８中に含まれるポリエチレン粉
末を通して窒素流を循環させる、この流れはコ
ツク１３を開いたときに管１２を経て導入され
る。

−次いでコツク１１および１３を再び閉じそして
コツク９を開いて漏斗の内容物を集める、これ
らはおよそ50立のポリエチレン粉末の量にな
る。漏斗８が空になつたときに、コツク９を再
び閉じそして反応器１が完全に排出されるまで
上掲の手段を繰り返す。

本発明方法に使用する装置を以下に示す。

(1) ガス状アルフア−オレフインの重合または共
重合を実施し、そして特許請求の範囲第１項に
記載の方法の実施を可能にする流動床の部分的
または完全排出のための装置において、それ
が： −前記の垂直配管が流動化ポリマー粒子の平均直
径の少なくとも10倍、好ましくは少なくとも
100倍に等しい内部直径を有しそして前記の
内部直径の少なくともおよそ３倍に等しい長
さを有し、 −前記のガス入口管を高速度で開口する前記のコ
ツクのすぐ近くの前記の垂直配管内に導き、 −前記の漏斗の容量が反応器の容量の0.001と0.1
倍の間から成りそして前記の垂直配管の容量
の少なくとも８倍である ことを特徴とする装置。

【図面の簡単な説明】

添付した図面は本発明の一実施態様を説明する
ための略図であつて、第１図は流動床反応器の底
の部分を示し、第２図は第１図に本発明に係わる
装置を配置して示し、第３図は第２図に付加して
漏斗を使用する装置を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ガス状アルフア−オレフインの重合または共
   重合を固形流動触媒によつて実施する際、流動床
   の部分的または完全排出を可能にする方法におい
   て、前記の重合または共重合を、反応器の底の部
   分にプレート、そのプレートと反応器の間に位置
   するガス入口、流動化粒子を排出するために前記
   のプレートの上に配置した横配管、プレートの水
   準に開口部を有しそして漏戸内に導かれていて高
   速度で開口するコツクによつて閉じられている垂
   直排出配管、およびプレートと前記コツクとの間
   の前記の垂直配管中に導かれるガス入口管を含む
   反応器中で達成し、その方法が： −反応器内に存在する圧力対前記の漏斗内に存在
   する圧力の割合が高速度で開口する前記のコツ
   クが閉じている場合は、５よりも大きくそして
   好ましくは10と25の間から成り、これら二つの
   圧力間の差はその上0.4MPaよりも大で好まし
   くは0.9と2.4MPaの間から成り、 −前記のコツクが閉じているときは垂直配管中の
   ガスの流れは前記の配管中のポリマー粒子の流
   動を引き起こすであろうガスの最小速度のおよ
   そ５倍と50倍の間の速度を有するような量でガ
   スをガス入口管を経て入れ、 −前記の排出は高速度で開口する前記のコツクの
   開口によつて行う ことを特徴とする排出方法。