JPH07506383A - 重合体スラリーから炭化水素を除去する方法 - Google Patents

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】 重合体スラリーから炭化水素を除去する方法本発明は炭化水素の放出を減少させ る方法に関する。特には、エネルギー効率のよい、重合体スラリーから炭化水素 を除去する方法に関する。

ベレット化及び後続の製造工程での使用に適する固体の重合体粒子の製造は重合 反応器中での多くの既知の重合法のいずれか１つによって行われつる。そうした 方法において反応器からの重合体スラリー溶離液は典型的には反応器中で形成さ れた粒状重合体か、重合反応媒質として働く液体炭化水素希釈液中に懸濁したも のである。

例えばイソブタン等の炭化水素希釈液中でエチレンを制御された温度及び圧力条 件下に重合すると重合体固形物と希釈液のスラリーが形成される。この種の方法 は粒子形成重合法として知られている。

この種の方法の欠点として、重合体を溶液中で製造し続いて沈澱させてスラリー を形成するいずれの方法も固体の重合体をスラリーの液体部分から分離しなけれ ばならない。この液体部分は粒状重合法に適して用いられた適宜の溶媒（希釈液 ）（典型的にはＣ，−Ｃ。

炭化水素）及び／又は未重合モノマー又はコモノマーを含んでいる。

これ以降それらの全てを集合的に１炭化水素」と呼ぶ。用語Ｆ炭化水素Ｊは重合 体自体を含まない。

「湿式」法として知られる重合体回収法では反応器を出る重合体スラリーに水を 加え、スラリーを重合体回収装置に送液するのを助ける。そうした方法及び装置 では初めにスラリーに加えた水を後で除（必要があり、追加のエネルギー消費か 必要である。

「乾式ｊ法として知られる別の従来の重合体回収法においては重合体スラリーに 水を加えない。従来の乾式法の例では重合反応器からの重合体スラリーは低い圧 力（１−２ｐｓｉｇ程度）で操作されるフラッシュタンクに供給されて、そこか ら炭化水素の一部分がフラッシュ（ｆｌｕｓｈ）される。フラッシュされた炭化 水素蒸気の回収には典型的には回収前に再圧縮が必要とされる。蒸気の再圧縮は エネルギーを多大に消費し、全体として費用のかかるエネルギー集約工程である 。続いてフラッシュタンクからの重合体粉末は加熱された機械的コンベア乾燥器 に供給されさらに炭化水素を蒸発させる。この乾燥工程は幾らかの付加的炭化水 素を重合体粉末から除去するけれども、かなりの量の炭化水素を粉末中に残す。

次いで重合体は窒素をパージガスとして用いて付加的炭化水素を除去するパージ コンベアに通されて粉末サイロへ移送される。前記の乾燥工程からの重合体はか なりの未蒸発炭化水素を含んでいるので、パージコンベア中の窒素パージガスは かなりの量の炭化水素を吸収しており、後でパージガスからこれらを除去しなけ ればならない。これは圧縮及び濃縮により実行されるが、さらに回収法の全体の エネルギー消費と費用に追加される。

従って当該技術分野においては高いエネルギー効率をもち且つ大気への炭化水素 放出を大いに減少させる重合体回収法が必要とされている。

本発明は望ましくない大気への炭化水素放出を減少させる、重合体スラリーから 炭化水素を除去する改良された「乾式」法に関する。

本方法は高いエネルギー効率をもつさらなる利点を有する。

本発明の方法は重合体が液体の炭化水素−これは以降、溶媒希釈液及び／又は未 反応のモノマー又はコモノマーを含むものと定義される一中に担持されている重 合体スラリーから炭化水素を除去するのに適用しつる。本方法は重合体スラリー へ水を加えることを省いた「乾式ｊ法であるので従来の「湿式」型の方法よりも よりエネルギー効率がよい。さらに記載により明らかになるように、本方法は従 来の「乾式」回収法と比較しても炭化水素の放出をより減少させながらエネルギ ー効率は向上している。好ましい態様において本方法はポリエチレン／イソブタ ン・スラリーからイソブタンを除去する。注目すべきは本発明の方法によれば残 留イソブタン溶媒の減少は重合体重量産物に対して重量で約１１００ｐｐ溶媒以 下となる。

本発明の方法は炭化水素含有の重合体スラリーを、適切な温度と圧力に操作され るフラッシュタンクに供給してスラリーがら炭化水素の一部分をフラツシユさせ る第１の工程を含む。フラッシュタンクの操作圧力は典型的にはスラリーが供給 されてくる重合反応器の圧力よりも実質的に低い。重合体の顕熱及びフラッシュ タンクの操作温度と共にこの圧力差は、好ましくはスラリー中の約８０−９０％ の炭化水素を蒸発させる。その後フラッシュタンクから得たスラリーは、流動床 乾燥器へ供給される。付加的炭化水素はストリッピングガスとして熱炭化水素、 好ましくは重合体から除去される炭化水素と同じ組成物、を用いる流動床乾燥器 中で重合体からストリッピングされる。最後に流動床乾燥器から得た重合体は例 えば粉末サイロ等の容器へ移送されて、そこで粉末サイロ中の重合体とは反対向 きに流れる熱パージガスを用いて付加的炭化水素がそこから除去される。粉末サ イロから出た重合体は次いで押出し等のベレット等を形成するのに好適なさらな る処理に供されてよい。

より特殊には、フラッシュタンク中で重合体スラリーがらフラッシュされた炭化 水素はタンクから排気され、そしてその大部分（８０−９０％）は冷却水濃縮器 等の好適な濃縮器中で回収される。フラッシュされた蒸気の残りは溶媒（炭化水 素）回収圧縮器に供給される。本発明の方法の顕著な利点としてフラツシユされ た蒸気の大部分を冷却水濃縮器中で濃縮することによりエネルギー消費はエネル ギー集約圧縮器を用いるよりも少ない。フラッシュタンクは大気圧と比へて比較 的高圧（約７０７０−１２０ｐｓｉで操作され、そして濃縮器を通る温度降下は 蒸気の８０−９０％程度を濃縮するに十分であるので、フラッシュされた蒸気の 大比率を単に冷却水濃縮器を用いて濃縮することが可能である。

さらに、流動床乾燥器から出た炭化水素はストリッピングガス及び重合体粉末か らストリッピングされた炭化水素を含み、濾過されてそこに含まれる重合体を除 去される。濾過されたガスの一部分は流動床乾燥器でストリッピングガスとして 再使用され、またそれらの一部分はストリッピングガス循環を相対的一定体積に 保つよう排気され、そして好適な濃縮器で回収される。

フラッシュタンクを重合反応器の圧力よりも比較的低い圧力で操作することは重 合体スラリー中の炭化水素の大部分を蒸発させ、また大気圧よりも比較的高い圧 力で操作することはそこから排気された炭化水素の濃縮と回収を助長し、これに より本発明の回収法に必要な全体のエネルギーを減少させる。さらには流動床乾 燥器で重合体から炭化水素をストリッピングするのに熱炭化水素を使用すること は、粉末サイロでの向流パージと相まって、重合体スラリーから炭化水素を除去 する方法を高度にエネルギー効率のよいものにし、また炭化水素の放出を顕著に 減少させる。

当業者には本発明のこれら及び別の特徴及び利点が以下の本発明の詳細な説明を 読むことにより明らかとなるであろう。

概略的に描かれた図面は本発明の好ましい態様の１つを説明するものである。

本発明はエネルギー効率のよい、重合体スラリーから炭化水素を除去する方法に 関する。本発明のある適用においてはポリエチレン重合体スラリーからイソブタ ン溶媒が除去される。ここでは説明と例示の目的のために、除去されるある炭化 水素としてイソブタン溶媒を、またスラリー中の重合体としてポリエチレンを参 照例とするが、しかし本発明の範囲はこれら特定の化合物に制限されるものでは ない。本発明の方法はポリエチレン以外の重合体を含むスラリーからの種々の炭 化水素除去以外にもさらに広い適用可能性をもっており、重合反応器からの残留 スラリーからの過剰のモノマー又はコモノマー除去をも含む。

図示されるように本発明の方法においては、溶媒（炭化水素）を含有する重合体 スラリーは（図示されない）重合反応器から従来の形態で円錐下部をもつフラッ シュタンク１０に供給される。除去される特定の炭化水素又は溶媒及びスラリー 中の重合体の種類に依存してフラッシュタンク１０は適切な温度と圧力で操作さ れ、またスラリーはスラリーからの８０−９０％程度の炭化水素をフラッシュす るために十分なタンク１０内の滞留時間をもつ。重合反応器からフラッシュタン ク１０への顕著な圧力降下のため、この高比率の炭化水素蒸発は少なくとも部分 的に分けて行われる。例えば、重合体スラリーかイソブタン含有のポリエチレン スラリーである場合には重合反応器は圧力的６００ｐｓｉｇ及び温度約９９°Ｃ で操作されてよい。一方でフラッシュタンク１０は好ましくは圧力的７Ｏ−１２ ０ｐｓ　ｉ　ｇの範囲及び温度約４３−５７°Ｃの範囲で操作される。圧力降下 、重合体の顕熱、及び一般に２０で示される従来のスチームジャケット配置によ ってフラッシュタンクｌＯへ移送される熱は全て結合してスラリー中の８０−９ ０％の炭化水素を蒸発させる。好ましくはスラリーは約１５分間のフラッシュタ ンクＩＯ内滞留時間をもつ。

タンク１０内でスラリーからフラッシュされた溶媒はタンク１０から排気されて 、ライン１２を通って従来型の冷却水濃縮器１４へ通される。好ましくは濃縮器 １４はフラッシュされた蒸気の大部分を約３８°Ｃで冷却そして濃縮するよう操 作されてよい。フラッシュタンク１０内の圧力を約７Ｏ−１ＩＯｐｓ　ｉｇの間 で操作することにより、フラッシュされた蒸気の８０−９０％程度が約３８°Ｃ て濃縮器１４内に濃縮される。部分的に濃縮された蒸気は濃縮溶媒ドラム１６で 分離される。蒸気は好適な溶媒回収圧縮器へ流れ、そして液体はポンプ１８によ って溶媒回収塔（図示せず）へ送られる。フラッシュされた蒸気の大比率（８０ −９０％）が濃縮器１４で濃縮されるので、比較的少量（１０−２０％）のみが 圧縮される必要があるだけである。圧縮器を用いて蒸気を液化することは冷却水 濃縮器で蒸気を濃縮することに比べて比較的エネルギー集約的であるから、これ は重要である。この理由はフラッシュされた蒸気の大比率が濃縮器１４中て濃縮 されつるよう大気圧に比べてフラッシュタンクＩＯ内の圧力を比較的高＜　（７ ０−１１０ｐｓ　ｉｇ）操作して、これによって方法全体の全エネルギー効率に 重大な寄与をしている。

フラッシュタンク１０から回収された重合体粉末は付加的溶媒（炭化水素）を含 んでおり、フラッシュタンクｌＯからライン２２を通って流動床乾燥器２４へ、 ロックホッパーとして働く時間バルブ２３等の好適なバルブにより通される。バ ルブ２３は流動床乾燥器２４へ減圧された蒸気のみが重合体粉末無し空間に含ま れるよう操作される。

好ましくは流動床乾燥器２４は一般に２６で示されるスチーム系のスチームコイ ルによって加熱される。ここには約１０４°Ｃの蒸気が供給される。スチーム系 ２６には流動床乾燥器２４中の重合体粉末の温度を監視して所望の重合体温度を 維持するようスチーム流を制御する温度センサー２７を含む。付加的炭化水素を 含有する重合体粉末の流動化及び流動床乾燥器２４中の炭化水素のストリッピン グは熱炭化水素蒸気を用いてなされる。重合体がイソブタン溶媒を含有するポリ エチレン粉末である場合、流動床乾燥器２４は好ましくは圧力的１１−２ｐｓｉ で操作され、そして重合体の流動床乾燥器内滞留時間は約７−１５分間の範囲で ある。さらに流動床乾燥器に用いられる流動化／ストリッピングガスはイソブタ ンであり、好ましくは約１０４°Ｃに加熱される。この工程で実質的に全ての残 留液体炭化水素を重合体粉末から取り除く。

上部ライン２８を通って流動床乾燥器から出る蒸気はストリッピングガス、重合 体粉末からストリッピングされた炭化水素、及び幾らかの粉末からなる。この蒸 気はフィルター３０で濾過される。混入した粉末は集められて回転バルブ３２等 のバルブによりライン３４を通って流動床乾燥器放出ホッパー３６へ流され、そ こで流動床乾燥器２４からの主重合体粉末産物といっしょにされる。

フィルタ−３０上部を出る蒸気は流動床再使用送風器４０及び温度１０４°Ｃに 戻すダクト型スチームヒーター４２により再使用ライン３８を通って再使用及び 循環される。加熱された蒸気は次いで流動床乾燥器３４へ供給されて蒸気循環を 完結する。流動床乾燥器２４内のストリッピング蒸気の流量と圧力を比較的一定 に維持するためには、付加的炭化水素蒸気の体積を乾燥器３４で吸収しているの て流動床乾燥器２４へ再使用する前に、再使用された蒸気の一部分を排気する必 要がある。蒸気の必要な体積はバルブ付排気ライン４４を通って再使用ライン３ ８から排気される。好適な圧力監視／バルブ制御器４６は再使用ライン３８から 過剰蒸気の排気制御に用いられる。排気された蒸気は回収に好適な溶媒（炭化水 素）蒸気圧縮器へ供給される。再使用ライン３８はさらに温度センサー／スチー ムバルブ制御器４８を備えて、これはヒーター４２を出る熱蒸気の温度を監視し 、そこへの蒸気流を所望の蒸気温度（好ましくは約１０４°Ｃ）を達成するよう 調節する。

「乾燥」粉末は流動床乾燥器２４からライン５０を通って放出ホッパー３６へ放 出される。重合体は理想的には完全に無液体炭化水素であるか、幾らかの残留炭 化水素を含んでいてよい。重合体粉末はホッパー３６から粉末移送ライン５２へ 、回転バルブ５４によりライン５６を通って移送される。重合体粉末及び残留炭 化水素は次いで下記のように、ループ中を循環する好ましくは窒素／炭化水素混 合物であるキャリヤガスによって移送ライン５２を通って粉末サイロ６０へ移送 される。

窒素、又は任意の他の好適なパージガス、が粉末サイロ６ｏへ供給されて、重合 体粉末と反対向きの方向でそこを流れる。パージガスは粉末サイロ６０の上流の スチームヒーター６２で約８２−１０４°Ｃに加熱されている。パージガスの所 望温度はヒーター６２から出力されるガスの温度を監視することによりなされる 。ヒーター６２は温度センサー／バルブ制御器６４を備えており、これがヒータ ー６２へのスチーム流量を制御する。熱パージガスはサイロ中の重合体粉末から 残りの炭化水素の実質的に全てをパージするものであって、粉末サイロ６０に存 在し、そして混入固体を濾過する粉末移送フィルター６６を通過する。無粉末の 高温ガス（パージガス＋炭化水素）は次いで粉末移送送風器７０によりライン６ ｏを通って粉末採集点７２へ循環され、ここで放出ホッパー３６からの重合体粉 末が集められ、移送ライン５２を通ってフィルター６６へ運ばれる。

ライン６８を流れる高温ガスは好ましくは送風器７ｏによる圧縮熱を除く冷却器 ７４を通過する。送風器７０の吸引圧力は圧力センサー／バルブ制御器７６によ り監視される。これは排気バルブ７８によるライン６８からの過剰のガスの排気 及び制御バルブ８０によって所望の吸引圧力を維持する、排気されたガスは回収 用の排気圧縮器へ供給される。

重合体粉末はフィルター６６へ運ばれて濾過され、混入していた粉末は前記した ように熱パージガスの向流によりパージするため粉末サイロ６０へ供給される。

好ましくは粉末は粉末サイロ６ｏ内の滞留時間か約３０分間である。粉末サイロ ６０へ供給されるガスの体積は、パージガス＋その空き空間に産出された重合体 粉末を含むガスロットの体積の合計である。乾燥した重合体はバルブ８４によリ ライン８２を通ってサイロ６０からベレット化装置のような後続の処理へ放出さ れる。好ましくは、粉末サイロ６０から放出される重合体粉末の炭化水素含量は 重合体の重量に対して約１００重量ｐｐｍ以下である。

図には流体導管、バルブ、ポンプ、送風器、フィルター、流量計、温度／圧力モ ニター及びバルブ制御器を含む種々の装置が示されているが、これらは全て標準 的な装備部品であり、それ由に詳細は述へない。本発明をポリエチレン重合体ス ラリーからのイソブタン除去を特定の参照例として説明したきたが当業者には本 発明の方法の一般的原則を利用することにより重合体スラリーからのイソブタン 以外の溶媒及び／又は未反応モノマー又はコモノマーの除去がなしえることは明 白であろう。それ由に本発明の範囲はここに示した特定の例に限られて解釈され るのではな（、請求の範囲に従って解釈されるべきである。

手続補正ＩＦ（方式） 平成７年３月２日

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. １．大気圧より十分に高い圧力で操作されるフラッシュタンクに炭化水素含有重 合体スラリーを供給してスラリーから８０％以上の炭化水素をフラッシュさせ； フラッシュタンク操作圧力より実質的に低い圧力で操作される流動床乾燥器にフ ラッシュタンクから得たスラリーを供給し；熱炭化水素をストリッピングガスと して用いる流動床乾燥器内で重合体からさらに炭化水素をストリッピングし；流 動床乾燥器から得た重合体を粉末サイロへ運び、そこで重合体と反対向きに流れ る熱パージガスを用いて重合体からさらに炭化水素を除去し；そして粉末サイロ から炭化水素を実質的に含まない重合体粉末を回収する諸工種を含む、重合体ス ラリーから炭化水素を除去する方法。
2. ２．該炭化水素が溶媒又はモノマーである請求の範囲１項記載の方法。
3. ３．該炭化水素が溶媒であり、そして該重合体スラリーがポリオレフィンスラリ ーである請求の範囲１又は２項のいずれかに記載の方法。
4. ４．該溶媒がイソブタンであり、そして該ポリオレフィンスラリーがポリエチレ ンスラリーである請求の範囲３項記載の方法。
5. ５．粉末サイロから回収された粉末がイソブタン溶媒を実質的に含まないポリエ チレン粉末である請求の範囲１−４項のいずれか１項に記載の方法。
6. ６．該フラッシュタンクが約７０−１２０ｐｓｉｇの範囲の圧力及び約４３−５ ７℃（約１１０−１３５°Ｆ）の範囲の温度で操作される請求の範囲１−５項の いずれか１項に記載の方法。
7. ７．スラリーの該フラッシュタンク内の滞留時間が約１５分間である請求の範囲 １−６項のいずれか１項に記載の方法。
8. ８．流動床乾燥器内で用いられるストリッピングガスが約１０４℃（約２２０° Ｆ）に加熱されたイソブタンガスである請求の範囲１−７項のいずれか１項に記 載の方法。
9. ９．流動床乾燥器が約１−２ｐｓｉｇの圧力で操作される請求の範囲１−８項の いずれか１項に記載の方法。
10. １０．ポリエチレンの該流動床乾燥器内の滞留時間が約７−１５分間である請求 の範囲１−９項のいずれか１項に記載の方法。
11. １１．粉末サイロ中で用いられるパージガスが約８２−１０４℃（約１８０−２ ２０°Ｆ）に加熱された窒素である請求の範囲１−１０項のいずれか１項に記載 の方法。
12. １２．ポリエチレン粉末の粉末サイロ内の滞留時間が約３０分間である請求の範 囲１−１１項のいずれか１項に記載の方法。
13. １３．フラッシュタンクでスラリーからフラッシュされたイソブタンを排気し、 そして冷却水濃縮器で該イソブタンの大部分を回収することを含む請求の範囲５ −１２項のいずれか１項に記載の方法。
14. １４．流動床乾燥器から産出されたイソブタンの一部分を流動床乾燥器でストリ ッピングガスとして再使用し、そして冷却水濃縮器でイソブタンの大部分を回収 することを含む請求の範囲１３項記載の方法。
15. １５．スラリーから除去された炭化水素を含むバージガスを粉末サイロから排気 することを含む請求の範囲１−１４項のいずれか１項に記載の方法。
16. １６．回収されたポリエチレン粉末が約５０−１００ｐｐｍのイソブタン溶媒を 含む請求の範囲１−１５項のいずれか１項に記載の方法。