JPH0775724A - 不均質系の混合方法 - Google Patents
不均質系の混合方法Info
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- JPH0775724A JPH0775724A JP6145995A JP14599594A JPH0775724A JP H0775724 A JPH0775724 A JP H0775724A JP 6145995 A JP6145995 A JP 6145995A JP 14599594 A JP14599594 A JP 14599594A JP H0775724 A JPH0775724 A JP H0775724A
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- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
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- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/18—Stationary reactors having moving elements inside
- B01J19/185—Stationary reactors having moving elements inside of the pulsating type
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- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F31/00—Mixers with shaking, oscillating, or vibrating mechanisms
- B01F31/65—Mixers with shaking, oscillating, or vibrating mechanisms the materials to be mixed being directly submitted to a pulsating movement, e.g. by means of an oscillating piston or air column
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- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/18—Details relating to the spatial orientation of the reactor
- B01J2219/182—Details relating to the spatial orientation of the reactor horizontal
-
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
- Polymerisation Methods In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 連続相と少なくとも固体の分散相とからなる
不均質系もしくは多相系をここに規定する脈動流反応器
（ＰＵＦＲ）にて均一混合する方法を得る。 【構成】 均一混合は連続相を脈動させる作動手段によ
って行われ、ＰＵＦＲはその水平もしくは垂直配向で用
いることができる。
不均質系もしくは多相系をここに規定する脈動流反応器
（ＰＵＦＲ）にて均一混合する方法を得る。 【構成】 均一混合は連続相を脈動させる作動手段によ
って行われ、ＰＵＦＲはその水平もしくは垂直配向で用
いることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、連続相と分散相とを有
するたとえば液体／固体系、固体／気体系または固体／
液体／気体系のような不均質系および多相系を均一混合
する方法に関するものである。
するたとえば液体／固体系、固体／気体系または固体／
液体／気体系のような不均質系および多相系を均一混合
する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】攪拌反応器がモーター駆動パドルの形態
または反応器内の他の可動部分の形態のいずれであって
も、攪拌反応器を使用する混合方法を用いることが当業
界で周知されている。しかしながら、この種の方法はた
とえば固体／気体系または液体／気体系などの混合に特
には適していないという欠点を有する。さらに、これら
は機械的故障の危険があるだけでなく非効率的な混合を
行う可動部品を伴う。この種の機械的混合システムの諸
問題を解消する１つの方法は高処理量を含む乱流反応器
を使用して栓流に近い流動を達成することであり、これ
は不均一な混合もしくは不充分な反応をもたらして混合
される反応器の内容物が化学的に相互作用すると予想さ
れる。
または反応器内の他の可動部分の形態のいずれであって
も、攪拌反応器を使用する混合方法を用いることが当業
界で周知されている。しかしながら、この種の方法はた
とえば固体／気体系または液体／気体系などの混合に特
には適していないという欠点を有する。さらに、これら
は機械的故障の危険があるだけでなく非効率的な混合を
行う可動部品を伴う。この種の機械的混合システムの諸
問題を解消する１つの方法は高処理量を含む乱流反応器
を使用して栓流に近い流動を達成することであり、これ
は不均一な混合もしくは不充分な反応をもたらして混合
される反応器の内容物が化学的に相互作用すると予想さ
れる。
【０００３】最近使用されている他の方法は、本出願人
による公開公報ＥＰ−Ａ−０ ５４０ １８０号に記載
されたようなポリオレフィンを製造するための脈動流反
応器（以下、「ＰＵＦＲ」と称する）である。この公報
は、特にたとえばポリエチレンの製造に際し遭遇するよ
うな種類の固体／液体系、気体／固体系もしくは気体／
スラリー系の間にて反応が所望される場合、不均質系の
混合および／または反応につき開示していない。
による公開公報ＥＰ−Ａ−０ ５４０ １８０号に記載
されたようなポリオレフィンを製造するための脈動流反
応器（以下、「ＰＵＦＲ」と称する）である。この公報
は、特にたとえばポリエチレンの製造に際し遭遇するよ
うな種類の固体／液体系、気体／固体系もしくは気体／
スラリー系の間にて反応が所望される場合、不均質系の
混合および／または反応につき開示していない。
【０００４】今回、従来の方法における諸問題は、不均
質反応を行いうると共に反応器を垂直方式で用いる際に
平均流動が最小流動化速度よりも低いＰＵＦＲを用いて
緩和しうることが突き止められた。
質反応を行いうると共に反応器を垂直方式で用いる際に
平均流動が最小流動化速度よりも低いＰＵＦＲを用いて
緩和しうることが突き止められた。
【０００５】
【発明の要点】したがって本発明は、連続相と少なくと
も固体の分散相とからなる不均質系もしくは多相系を脈
動流反応器（ＰＵＦＲ）にて均一混合するに際し連続相
を脈動させる作動手段により均一混合を行うことを特徴
とする不均質系もしくは多相系の均一混合方法に関す
る。
も固体の分散相とからなる不均質系もしくは多相系を脈
動流反応器（ＰＵＦＲ）にて均一混合するに際し連続相
を脈動させる作動手段により均一混合を行うことを特徴
とする不均質系もしくは多相系の均一混合方法に関す
る。
【０００６】本発明の方法は、垂直方式で用いる際にＰ
ＵＦＲにて不均質系もしくは多相系を均一混合するのに
特に適している。この方式において、均一混合は好適に
は連続相を脈動させる作動手段によって行われ、系の平
均流動がその最小流動化速度より低くなるようにする。
ＵＦＲにて不均質系もしくは多相系を均一混合するのに
特に適している。この方式において、均一混合は好適に
は連続相を脈動させる作動手段によって行われ、系の平
均流動がその最小流動化速度より低くなるようにする。
【０００７】「最小流動化速度」という用語は本明細書
において連続相における粒子の流動化を可能にするのに
要する連続相の最小上昇速度を意味し、すなわち粒子床
に対する連続相の圧力低下が粒子床の重量に等しい。
において連続相における粒子の流動化を可能にするのに
要する連続相の最小上昇速度を意味し、すなわち粒子床
に対する連続相の圧力低下が粒子床の重量に等しい。
【０００８】この方法は、少なくとも１つの相（好まし
くは連続相）が液体もしくは気体である不均質系もしく
は多相系を混合しかつ／または反応させるのに特に適し
ている。他の相の少なくとも１つは固体である。３相系
の反応体を使用する場合は、液体を脈動させて固体を懸
濁状態に保つと共に、存在しうる気体をＰＵＦＲ内で小
気泡まで破壊する。したがって、本発明の方法はたとえ
ばエチレンからのポリエチレンの製造のような気相流動
床反応および気体／スラリー反応、またはたとえばカル
ボニル化のような固体触媒反応に特に用いることができ
る。
くは連続相）が液体もしくは気体である不均質系もしく
は多相系を混合しかつ／または反応させるのに特に適し
ている。他の相の少なくとも１つは固体である。３相系
の反応体を使用する場合は、液体を脈動させて固体を懸
濁状態に保つと共に、存在しうる気体をＰＵＦＲ内で小
気泡まで破壊する。したがって、本発明の方法はたとえ
ばエチレンからのポリエチレンの製造のような気相流動
床反応および気体／スラリー反応、またはたとえばカル
ボニル化のような固体触媒反応に特に用いることができ
る。
【０００９】ＰＵＦＲ混合装置は、好適には円筒断面の
長形容器である。反応体は端部反応容器の長さに沿って
または他の任意の箇所に設けうる入口から容器中へ導入
することができ、ただし一般に入口は１端部（たとえば
容器の底部）に設ける（垂直配向の場合）。相応に容器
には出口を設け、これも対向端部または容器の長さに沿
った任意の箇所に設けうるが、一般には入口から離れた
他端部、すなわち典型的には上端部に設け（その垂直配
向の場合）反応の生成物を除去する。長形容器には所定
の方向（好ましくは流体流動の方向に対し実質的に平行
な方向）に脈振動運動を容器内の反応体に加える手段
と、流体流動の方向に対し実質的に横方向に装着された
複数の固定障害物（すなわち邪魔板）とを設ける。容器
内に含まれる物質に対し振動運動を加えることにより各
反応体を固定邪魔板に通過および再通過させ、これによ
り激しい混合を与える。この種の装置が公開公報ＥＰ−
Ａ−０ ２２９ １３９号および本出願人による公開公
報ＥＰ−Ａ−０ ５４０ １８０号に記載されており、
これら公報の開示を参考のためここに引用する。
長形容器である。反応体は端部反応容器の長さに沿って
または他の任意の箇所に設けうる入口から容器中へ導入
することができ、ただし一般に入口は１端部（たとえば
容器の底部）に設ける（垂直配向の場合）。相応に容器
には出口を設け、これも対向端部または容器の長さに沿
った任意の箇所に設けうるが、一般には入口から離れた
他端部、すなわち典型的には上端部に設け（その垂直配
向の場合）反応の生成物を除去する。長形容器には所定
の方向（好ましくは流体流動の方向に対し実質的に平行
な方向）に脈振動運動を容器内の反応体に加える手段
と、流体流動の方向に対し実質的に横方向に装着された
複数の固定障害物（すなわち邪魔板）とを設ける。容器
内に含まれる物質に対し振動運動を加えることにより各
反応体を固定邪魔板に通過および再通過させ、これによ
り激しい混合を与える。この種の装置が公開公報ＥＰ−
Ａ−０ ２２９ １３９号および本出願人による公開公
報ＥＰ−Ａ−０ ５４０ １８０号に記載されており、
これら公報の開示を参考のためここに引用する。
【００１０】ＰＵＦＲは水平配向もしくは垂直配向にて
使用することができる。水平配向において反応体は反応
器の１端部に流入し、反応器の長さに沿って流動すると
共に他端部から流出する。この場合、反応器における邪
魔板を好適には反応器の底部から離間させて、邪魔板が
反応器の底部に合致する箇所における固体の蓄積を防止
する。すなわち反応器中の流体流動は、反応器の底部と
邪魔板との間の空間を介し蓄積固体を洗浄除去／排除す
る。
使用することができる。水平配向において反応体は反応
器の１端部に流入し、反応器の長さに沿って流動すると
共に他端部から流出する。この場合、反応器における邪
魔板を好適には反応器の底部から離間させて、邪魔板が
反応器の底部に合致する箇所における固体の蓄積を防止
する。すなわち反応器中の流体流動は、反応器の底部と
邪魔板との間の空間を介し蓄積固体を洗浄除去／排除す
る。
【００１１】ＰＵＦＲは好適にはその水平配向にて予備
重合反応に使用され、その際（ｉ）反応器内の粒子（触
媒およびプレポリマー粒子を含む）を懸濁状態（５０〜
２５０μｍ、好ましくは＞７０μｍの範囲の寸法を有す
る触媒／プレポリマー粒子）に維持する脈動作用、およ
び（ｉｉ）粒子の滞留時間を制御する連続相（たとえば
液相）の栓流を使用する。エチレンのスラリー相重合の
場合は、エチレンガスをＰＵＦＲの長さに沿って位置す
る吹込パイプを介し注入して濃度を維持することがで
き、さらに混合作用により連続相へのエチレンの溶解を
可能にする。この場合、反応器圧力を制御して、この圧
力をエチレンの蒸気圧より高く維持することにより、液
体の上方における自由ガス空間を最小化させる。この方
法において、温度制御を達成すると共に必要に応じ反応
器内に軸方向温度分布を与えることも可能である。エチ
レン重合の場合、エチレンを注入する前に溶剤に水素を
溶解させれば、所要の水素／エチレン分圧比を反応器全
体に維持することができ、これには反応器内のエチレン
に対する水素の理論比（−２０ｐｐｍ ｗ／ｗ）を制御
する。栓流の滞留時間を用いることにより、粒子寸法範
囲も制御することができる。何故なら、ＰＵＦＲ内の混
合は粒子摩擦を生ぜしめないからである。ポリエチレン
予備重合にＰＵＦＲを使用する場合、粒子の個数を主た
る重合反応器に流入する８０μｍ未満に減少させること
が望ましければ、予備重合ＰＵＦＲの終了時に連続沈降
を用いて過剰の溶剤流に微細物を除去すると共に、ＰＵ
ＦＲから流出する溶剤／プレポリマースラリーを濃縮し
て、たとえば気相反応器としうる主たる重合反応器に注
入することができる。
重合反応に使用され、その際（ｉ）反応器内の粒子（触
媒およびプレポリマー粒子を含む）を懸濁状態（５０〜
２５０μｍ、好ましくは＞７０μｍの範囲の寸法を有す
る触媒／プレポリマー粒子）に維持する脈動作用、およ
び（ｉｉ）粒子の滞留時間を制御する連続相（たとえば
液相）の栓流を使用する。エチレンのスラリー相重合の
場合は、エチレンガスをＰＵＦＲの長さに沿って位置す
る吹込パイプを介し注入して濃度を維持することがで
き、さらに混合作用により連続相へのエチレンの溶解を
可能にする。この場合、反応器圧力を制御して、この圧
力をエチレンの蒸気圧より高く維持することにより、液
体の上方における自由ガス空間を最小化させる。この方
法において、温度制御を達成すると共に必要に応じ反応
器内に軸方向温度分布を与えることも可能である。エチ
レン重合の場合、エチレンを注入する前に溶剤に水素を
溶解させれば、所要の水素／エチレン分圧比を反応器全
体に維持することができ、これには反応器内のエチレン
に対する水素の理論比（−２０ｐｐｍ ｗ／ｗ）を制御
する。栓流の滞留時間を用いることにより、粒子寸法範
囲も制御することができる。何故なら、ＰＵＦＲ内の混
合は粒子摩擦を生ぜしめないからである。ポリエチレン
予備重合にＰＵＦＲを使用する場合、粒子の個数を主た
る重合反応器に流入する８０μｍ未満に減少させること
が望ましければ、予備重合ＰＵＦＲの終了時に連続沈降
を用いて過剰の溶剤流に微細物を除去すると共に、ＰＵ
ＦＲから流出する溶剤／プレポリマースラリーを濃縮し
て、たとえば気相反応器としうる主たる重合反応器に注
入することができる。
【００１２】本発明の目的で、ＰＵＦＲはその垂直配向
にて反応器の底部に位置せしめた脈動手段と、反応器の
頂部における出口とを備える。反応体の入口は、所望に
応じ便利には反応器の長さに沿って離間させることがで
きる。好ましくは、ＰＵＦＲにはその底部に直径が反応
器の残部よりも狭い（いわゆる「喉」セクションであ
る）非障害領域を設ける。このセクションは反応体の小
粒子成分の滴下を防止すると共に、その大粒子成分の選
択的除去を容易化させうる。
にて反応器の底部に位置せしめた脈動手段と、反応器の
頂部における出口とを備える。反応体の入口は、所望に
応じ便利には反応器の長さに沿って離間させることがで
きる。好ましくは、ＰＵＦＲにはその底部に直径が反応
器の残部よりも狭い（いわゆる「喉」セクションであ
る）非障害領域を設ける。このセクションは反応体の小
粒子成分の滴下を防止すると共に、その大粒子成分の選
択的除去を容易化させうる。
【００１３】さらに、ＰＵＦＲにはその頂部に他の非障
害領域を設けることもでき、この領域にて邪魔板の周囲
で脈動作用により分散もしくは流動化される反応体の粒
子成分を流体から脱着させることができる。何故なら、
邪魔板の不存在下で脈動作用は顕著な混合を生ぜしめな
いからである。このセクションはいわゆる「脱着」セク
ションである。垂直方式で用いられるこの種の試験装置
の図面を図１に示す。
害領域を設けることもでき、この領域にて邪魔板の周囲
で脈動作用により分散もしくは流動化される反応体の粒
子成分を流体から脱着させることができる。何故なら、
邪魔板の不存在下で脈動作用は顕著な混合を生ぜしめな
いからである。このセクションはいわゆる「脱着」セク
ションである。垂直方式で用いられるこの種の試験装置
の図面を図１に示す。
【００１４】本発明で用いるＰＵＦＲは好適には約２５
ｍｍの内径と、約７ｍｍの内径を有する喉セクション
と、約１０００ｍｍの長さと、６０％の封閉をもたらす
約３７ｍｍ離間した環状邪魔板とを有することができ
る。
ｍｍの内径と、約７ｍｍの内径を有する喉セクション
と、約１０００ｍｍの長さと、６０％の封閉をもたらす
約３７ｍｍ離間した環状邪魔板とを有することができ
る。
【００１５】固体反応体の粒子寸法は好適には１００〜
２０００μｍ、好ましくは２００〜１０００μｍの範囲
である。
２０００μｍ、好ましくは２００〜１０００μｍの範囲
である。
【００１６】脈動周波数は反応体とその各成分の密度
と、その流体成分の粘度とに依存する。すなわち連続相
が液体である場合、脈動周波数は好適には２〜１０Ｈ
ｚ、好ましくは３〜８Ｈｚであり、振幅は好適には少な
くとも２ｍｍ、好ましくは４ｍｍであって粒状反応体を
連続液相に完全に分散させる。連続相が気体である場
合、脈動周波数は典型的にはゲージ圧１バールである反
応圧力に依存する。これら条件下で、典型的な脈動周波
数は好適には１５〜３０Ｈｚ、好ましくは２０〜２５Ｈ
ｚであり、振幅は好適には５〜３０ｍｍ、好ましくは１
０〜１５ｍｍの範囲であって粒状反応体を連続気相に完
全に分散させる。
と、その流体成分の粘度とに依存する。すなわち連続相
が液体である場合、脈動周波数は好適には２〜１０Ｈ
ｚ、好ましくは３〜８Ｈｚであり、振幅は好適には少な
くとも２ｍｍ、好ましくは４ｍｍであって粒状反応体を
連続液相に完全に分散させる。連続相が気体である場
合、脈動周波数は典型的にはゲージ圧１バールである反
応圧力に依存する。これら条件下で、典型的な脈動周波
数は好適には１５〜３０Ｈｚ、好ましくは２０〜２５Ｈ
ｚであり、振幅は好適には５〜３０ｍｍ、好ましくは１
０〜１５ｍｍの範囲であって粒状反応体を連続気相に完
全に分散させる。
【００１７】ＰＵＦＲにおける平均流動は、固体反応体
の粒子寸法および連続相の性質に依存する。たとえば連
続液相につき、平均流動は好適には０〜１リットル／ｍ
ｉｎ、好ましくは０．０５〜０．２リットル／ｍｉｎの
範囲として粒子が滴下するのを防止し或いは小粒子反応
体から比較的大寸法の粒子の選択的除去を可能にする。
しかしながら連続相が気体である場合、＜１ｍｍのポリ
エチレン粒子寸法につき、平均流動は好適にはゲージ圧
１バールの圧力下に＞８リットル／ｍｉｎ、好ましくは
＞４リットル／ｍｉｎである。
の粒子寸法および連続相の性質に依存する。たとえば連
続液相につき、平均流動は好適には０〜１リットル／ｍ
ｉｎ、好ましくは０．０５〜０．２リットル／ｍｉｎの
範囲として粒子が滴下するのを防止し或いは小粒子反応
体から比較的大寸法の粒子の選択的除去を可能にする。
しかしながら連続相が気体である場合、＜１ｍｍのポリ
エチレン粒子寸法につき、平均流動は好適にはゲージ圧
１バールの圧力下に＞８リットル／ｍｉｎ、好ましくは
＞４リットル／ｍｉｎである。
【００１８】ＰＵＦＲにおける温度は臨界的でなく、行
われる反応の種類に依存する。反応は室温（たとえば２
０℃）および周囲圧力にて行うことができる。
われる反応の種類に依存する。反応は室温（たとえば２
０℃）および周囲圧力にて行うことができる。
【００１９】流動化された反応体により占められる容積
と反応体が静止した際の容積との比として規定される膨
脹係数Ｅは、最大効率を得るため最大化すべきである。
と反応体が静止した際の容積との比として規定される膨
脹係数Ｅは、最大効率を得るため最大化すべきである。
【００２０】不均質反応系のためのＰＵＦＲの利点を要
約すれば次の通りである： ａ．良好な粒子／液体の熱移動、 ｂ．良好な液体／冷却剤の熱移動、 ｃ．水平配向で用いた際の粒子栓流を達成する能力、 ｄ．滞留時間と共に温度／組成を変化させる能力、 ｅ．粒子分別を用いる能力、 ｆ．連続法で操作する能力、 ｇ．反応体の均一混合を達成する能力、 ｈ．閉鎖系を使用する能力、 ｉ．固体を懸濁状態に維持する能力、 ｊ．粒子に対する剪断を最小化させる能力。
約すれば次の通りである： ａ．良好な粒子／液体の熱移動、 ｂ．良好な液体／冷却剤の熱移動、 ｃ．水平配向で用いた際の粒子栓流を達成する能力、 ｄ．滞留時間と共に温度／組成を変化させる能力、 ｅ．粒子分別を用いる能力、 ｆ．連続法で操作する能力、 ｇ．反応体の均一混合を達成する能力、 ｈ．閉鎖系を使用する能力、 ｉ．固体を懸濁状態に維持する能力、 ｊ．粒子に対する剪断を最小化させる能力。
【００２１】
【実施例】以下、実施例を参照して本発明をさらに説明
する。
する。
【００２２】実施例１：１．３ｋｇ／リットルの密度と
１７０μｍの平均粒子寸法とを有するポリメチルメタク
リレート（以下、ＰＭＭＡ」と称する）につき行った試
験は、このポリマーと水とを含む２０℃の系において
０．０６リットル／ｍｉｎの流動が滴下を防止するのに
丁度足る流動であることを示した。２ｍｍ振幅における
４Ｈｚの脈動周波数においてポリマーの粒子は良好に分
散した。しかしながら、ＰＭＭＡ粒子寸法が７４０μｍ
である場合、これらの７０％が喉セクションを介し１０
分間以内に滴下した。この目的に用いた試験装置を図１
に示す。
１７０μｍの平均粒子寸法とを有するポリメチルメタク
リレート（以下、ＰＭＭＡ」と称する）につき行った試
験は、このポリマーと水とを含む２０℃の系において
０．０６リットル／ｍｉｎの流動が滴下を防止するのに
丁度足る流動であることを示した。２ｍｍ振幅における
４Ｈｚの脈動周波数においてポリマーの粒子は良好に分
散した。しかしながら、ＰＭＭＡ粒子寸法が７４０μｍ
である場合、これらの７０％が喉セクションを介し１０
分間以内に滴下した。この目的に用いた試験装置を図１
に示す。
【００２３】実施例２：スラリー相ポリエチレン法を試
験するモデル試験をヘキサンにおけるリジデックス（登
録商標）級ポリエチレン（下記に示す物理特性を有す
る）を窒素注入（５０ｍｌ／ｍｉｎ）と共に用いて行
い、次の結果を得た： ポリエチレンの密度 ：０．９５ｋｇ／リット
ル 平均粒子寸法 ：１００〜１０００μｍ ポリエチレンの使用量 ：１００ｇ 使用したｎ−ヘキサンの密度 ：０．６６ｋｇ／リット
ル 使用したｎ−ヘキサンの粘度 ：０．３３ｃＰ 平均液体流動 ：ゼロ 上記の成分をＰＵＦＲ中へ導入し、これにはガーゼを設
けてポリエチレンの粒子が反応器の下端部から滴下する
のを防止した。ＰＵＦＲを７Ｈｚおよび４ｍｍの振幅に
て脈動させた。粒子は反応器全体に分散すると共に、窒
素ガスも良好に分散した。この目的に使用した試験装置
を図１に示す。
験するモデル試験をヘキサンにおけるリジデックス（登
録商標）級ポリエチレン（下記に示す物理特性を有す
る）を窒素注入（５０ｍｌ／ｍｉｎ）と共に用いて行
い、次の結果を得た： ポリエチレンの密度 ：０．９５ｋｇ／リット
ル 平均粒子寸法 ：１００〜１０００μｍ ポリエチレンの使用量 ：１００ｇ 使用したｎ−ヘキサンの密度 ：０．６６ｋｇ／リット
ル 使用したｎ−ヘキサンの粘度 ：０．３３ｃＰ 平均液体流動 ：ゼロ 上記の成分をＰＵＦＲ中へ導入し、これにはガーゼを設
けてポリエチレンの粒子が反応器の下端部から滴下する
のを防止した。ＰＵＦＲを７Ｈｚおよび４ｍｍの振幅に
て脈動させた。粒子は反応器全体に分散すると共に、窒
素ガスも良好に分散した。この目的に使用した試験装置
を図１に示す。
【００２４】実施例３：線状低密度ポリエチレン（ＬＬ
ＤＰＥ、イノベックス級）の粒子とゲージ圧１バールに
おける窒素とを用いて上記手順を反復した。反応体の物
理特性および得られた結果を下記に示す： ポリエチレンの粒子寸法：＜１ｍｍ 平均ガス流動（実容積）：４リットル／ｍｉｎ これら条件下で、床移動は生じなかった。試験の条件を
脈動周波数を２０Ｈｚまで上昇させるよう変化させた場
合、５ｍｍ未満の振幅にて床の一般的攪拌が生じた。振
幅を７．５ｍｍ以上に上昇させると混合は良好となり、
床はＥ＝１．５まで膨脹した。＜３リットル／ｍｉｎの
平均流動にて、粒子は７ｍｍの喉セクションを介して滴
下し始めた。この目的に用いた試験装置を図１に示す。
ＤＰＥ、イノベックス級）の粒子とゲージ圧１バールに
おける窒素とを用いて上記手順を反復した。反応体の物
理特性および得られた結果を下記に示す： ポリエチレンの粒子寸法：＜１ｍｍ 平均ガス流動（実容積）：４リットル／ｍｉｎ これら条件下で、床移動は生じなかった。試験の条件を
脈動周波数を２０Ｈｚまで上昇させるよう変化させた場
合、５ｍｍ未満の振幅にて床の一般的攪拌が生じた。振
幅を７．５ｍｍ以上に上昇させると混合は良好となり、
床はＥ＝１．５まで膨脹した。＜３リットル／ｍｉｎの
平均流動にて、粒子は７ｍｍの喉セクションを介して滴
下し始めた。この目的に用いた試験装置を図１に示す。
【００２５】粒子寸法１〜２ｍｍのポリエチレンを用
い、１．３の膨脹係数Ｅにおける良好な混合を達成する
には１０ｍｍの振幅と２０Ｈｚの脈動とが必要であっ
た。２５Ｈｚおよび１０ｍｍの振幅で最良の混合が生じ
たことが肉眼的に観察された。この気体／固体系におけ
る平均流動ゼロにおいて、最小の膨脹および一般に貧弱
な混合が生じた。
い、１．３の膨脹係数Ｅにおける良好な混合を達成する
には１０ｍｍの振幅と２０Ｈｚの脈動とが必要であっ
た。２５Ｈｚおよび１０ｍｍの振幅で最良の混合が生じ
たことが肉眼的に観察された。この気体／固体系におけ
る平均流動ゼロにおいて、最小の膨脹および一般に貧弱
な混合が生じた。
【００２６】実施例４：ＰＵＦＲの水平操作を評価する
ため、水平配置されたＰＵＦＲ（内径２５ｍｍ）におけ
る水中の粒子（７０〜２００μｍ）（密度差３００ｋｇ
／ｍ3 ）を用いて実験を行った。この試験は、肉眼検査
すると粒子が半径方向に良好に混合されて液体の平均流
動によりＰＵＦＲ中に輸送されることを示した（０．１
リットル／ｍｉｎ、平均滞留時間３．５ｍｉｎ）。脈動
振幅は３ｍｍであり、周波数は３Ｈｚであった。この場
合、邪魔板の底部を反応器の底部に隣接させると、邪魔
板の背後に粒子が集まる傾向を示した。邪魔板をその底
部で切欠くことにより改変すると、邪魔板の背後から粒
子が除去されて混合を著しく改善した。
ため、水平配置されたＰＵＦＲ（内径２５ｍｍ）におけ
る水中の粒子（７０〜２００μｍ）（密度差３００ｋｇ
／ｍ3 ）を用いて実験を行った。この試験は、肉眼検査
すると粒子が半径方向に良好に混合されて液体の平均流
動によりＰＵＦＲ中に輸送されることを示した（０．１
リットル／ｍｉｎ、平均滞留時間３．５ｍｉｎ）。脈動
振幅は３ｍｍであり、周波数は３Ｈｚであった。この場
合、邪魔板の底部を反応器の底部に隣接させると、邪魔
板の背後に粒子が集まる傾向を示した。邪魔板をその底
部で切欠くことにより改変すると、邪魔板の背後から粒
子が除去されて混合を著しく改善した。
【００２７】このＰＵＦＲをその水平配向にて一連の従
来の連続攪拌槽反応器（ＣＳＴＲ、各邪魔板間隔につき
１つ）としてモデル化すると共に脈動に等しい前後方向
の混合を行い、形成された理論的２０セル系の滞留時間
を計算すると共に逆混合のない理論的システム（脈動振
幅０）と比較した。その結果は、脈動を用いれば早期の
材料漏出および滞留時間の長い遅延が生ずることを示し
た。これは、或る程度の粒子が平均滞留時間の半分で通
過するが少量は平均値の２倍の滞留時間を有することを
示した試験にて観察された粒子滞留時間の結果とよく一
致した。
来の連続攪拌槽反応器（ＣＳＴＲ、各邪魔板間隔につき
１つ）としてモデル化すると共に脈動に等しい前後方向
の混合を行い、形成された理論的２０セル系の滞留時間
を計算すると共に逆混合のない理論的システム（脈動振
幅０）と比較した。その結果は、脈動を用いれば早期の
材料漏出および滞留時間の長い遅延が生ずることを示し
た。これは、或る程度の粒子が平均滞留時間の半分で通
過するが少量は平均値の２倍の滞留時間を有することを
示した試験にて観察された粒子滞留時間の結果とよく一
致した。
【００２８】このモデルを２００理論邪魔板セルを有す
る系（これは予想される実システムに近い）に拡張した
場合、脈動流はシリーズモデル（振幅０）および栓流に
おけるＣＳＴＲに極めて近い滞留時間分布を所望通り有
することが判明した。
る系（これは予想される実システムに近い）に拡張した
場合、脈動流はシリーズモデル（振幅０）および栓流に
おけるＣＳＴＲに極めて近い滞留時間分布を所望通り有
することが判明した。
【００２９】実施例５：上記実施例４の手順を反復した
が、ここでは２００〜４００μｍの範囲の寸法を有する
粒子と４ｍｍの振幅と３Ｈｚの周波数とを用いた。得ら
れた結果は、実施例４で観察された結果と同じであっ
た。
が、ここでは２００〜４００μｍの範囲の寸法を有する
粒子と４ｍｍの振幅と３Ｈｚの周波数とを用いた。得ら
れた結果は、実施例４で観察された結果と同じであっ
た。
【００３０】これらの結果は、特定した範囲内の粒子寸
法とは無関係に固体分散相の均一混合と懸濁と輸送とが
脈動流反応器の使用により達成されうることを示してい
る。
法とは無関係に固体分散相の均一混合と懸濁と輸送とが
脈動流反応器の使用により達成されうることを示してい
る。
【００３１】
【発明の効果】本発明の方法によれば、連続相と少なく
とも固体の分散相とからなる不均質系もしくは多相系を
脈動流反応器（ＰＵＦＲ）にて均一混合するに際し連続
相を脈動させる作動手段により均一混合を行うことがで
きる。
とも固体の分散相とからなる不均質系もしくは多相系を
脈動流反応器（ＰＵＦＲ）にて均一混合するに際し連続
相を脈動させる作動手段により均一混合を行うことがで
きる。
【図１】本発明の方法を実施する試験装置の略図であ
る。
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウィリアム タリス イギリス国、ケイティー18 ７イーエク ス、サリー、エプソム、ウッドコート パ ーク ロード 40番
Claims (15)
- 【請求項１】 連続相と少なくとも固体の分散相とから
なる不均質系もしくは多相系を脈動流反応器（ＰＵＦ
Ｒ）にて均一混合するに際し、連続相を反応器内で脈動
させる作動手段により均一混合を行うことを特徴とする
不均質系もしくは多相系の均一混合方法。 - 【請求項２】 ＰＵＦＲをその垂直配向にて操作し、反
応体を反応器の底部に流入させると共に生成物を反応器
の頂部から流出させ、さらにＰＵＦＲ内で連続相を脈動
させる作動手段により系の平均流動がその最小流動化速
度より低くなるように均一混合を行う請求項１に記載の
不均質系もしくは多相系の均一混合方法。 - 【請求項３】 固相と液相と気相とからなる反応体の３
相系にて、液相が固体を懸濁状態に保つと共に存在しう
る気体を反応器内で小気泡まで破壊するよう液相を脈動
させる請求項２に記載の方法。 - 【請求項４】 反応器に ａ．流体流動の方向に対し実質的に平行な方向に脈振動
運動を容器内の反応体に加える手段、および ｂ．流体流動の方向に対し実質的に横方向に装着した複
数の固定障害物を設ける請求項２または３に記載の方
法。 - 【請求項５】 垂直方式で用いる際の反応器が ａ．反応器の底部に位置する脈動手段、 ｂ．反応器の長さに沿って離間させた反応体用の入口、
および ｃ．反応器の頂部に位置する出口を有する請求項２〜４
のいずれかに記載の方法。 - 【請求項６】 反応器にはその底部に直径が反応器の残
部よりも狭い非障害領域を設けて「喉」セクションを形
成し、前記喉セクションは反応体の小粒子成分が反応器
底部から滴下するのを防止すると共に前記底部からの大
粒子成分の選択的除去を容易化させる請求項２〜５のい
ずれかに記載の方法。 - 【請求項７】 反応器にはその頂部に非障害領域を設け
て「脱着」セクションを形成し、邪魔板の周囲で脈動作
用により分散または流動化されるような反応体の粒子成
分を前記邪魔板の不存在下に流体から脱着させうる請求
項５または６に記載の方法。 - 【請求項８】 反応器が約２５ｍｍの内径と、約７ｍｍ
の内径を有する喉セクションと、約１０００ｍｍの長さ
と６０％の封鎖を与えるよう約３７ｍｍ離間させた環状
邪魔板とを有する請求項２〜７のいずれかに記載の方
法。 - 【請求項９】 固体反応体の粒子寸法が１００〜２００
０μｍである請求項２〜８のいずれかに記載の方法。 - 【請求項１０】 連続相が液体である場合、脈動周波数
が２〜１０Ｈｚでありかつ振幅が少なくとも２ｍｍであ
って粒状反応体を連続液相中に完全に分散させる請求項
２〜９のいずれかに記載の方法。 - 【請求項１１】 連続相が気体であってゲージ圧１バー
ルの反応圧力を有する場合、脈動周波数が１５〜３０Ｈ
ｚでありかつ５〜３０ｍｍの振幅を有して粒状反応体を
連続気相中に完全に分散させる請求項２に記載の方法。 - 【請求項１２】 連続相が ａ．液体であれば、反応器内の平均流量を０〜１リット
ル／ｍｉｎの範囲として粒子が滴下するのを防止し、ま
たは小粒子反応体からの比較的大寸法の粒子の選択的除
去を可能にし、 ｂ．気体であれば、ゲージ圧１バールの反応圧力下で＞
８リットル／ｍｉｎにする請求項２〜１１のいずれかに
記載の方法。 - 【請求項１３】 流動化させた際に反応体により占めら
れる容積と反応体が静止している際の容積との比として
規定される膨脹係数Ｅを最大化させるよう操作して効率
を最大化させる請求項２〜１２のいずれかに記載の方
法。 - 【請求項１４】 ＰＵＦＲをその水平配向にて操作と、
反応体を反応器の１端部に流入させると共に生成物を反
応体の他端部から流出させ、さらに連続相をＰＵＦＲ内
で脈動させる作動手段により均一混合を行って、系の平
均流動の脈動を固体の分散相を懸濁状態に維持すると共
に前記固体を連続相で輸送するよう充分にする請求項１
に記載の不均質系もしくは多相系の均一混合方法。 - 【請求項１５】 ＰＵＦＲにおける邪魔板を反応器の底
部から離間させて、邪魔板の底部における粒子の蓄積を
防止する請求項１４に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB9313442.7 | 1993-06-30 | ||
| GB939313442A GB9313442D0 (en) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | Method of mixing heterogegeous systems |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0775724A true JPH0775724A (ja) | 1995-03-20 |
Family
ID=10738009
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6145995A Pending JPH0775724A (ja) | 1993-06-30 | 1994-06-28 | 不均質系の混合方法 |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5439991A (ja) |
| EP (1) | EP0631809A1 (ja) |
| JP (1) | JPH0775724A (ja) |
| KR (1) | KR950000206A (ja) |
| CN (1) | CN1100341A (ja) |
| BR (1) | BR9402594A (ja) |
| CA (1) | CA2126419A1 (ja) |
| GB (1) | GB9313442D0 (ja) |
| HU (1) | HUT69413A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005536332A (ja) * | 2002-08-19 | 2005-12-02 | キャタリティック・ディスティレイション・テクノロジーズ | パルス流反応 |
| JP2018531255A (ja) * | 2015-10-09 | 2018-10-25 | サウジ アラビアン オイル カンパニー | 振動バッフル付き反応器を用いたオレフィン水和プロセス |
Families Citing this family (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1076597B1 (en) | 1998-04-28 | 2002-06-26 | Heriot-Watt University | Method and apparatus for phase separated synthesis |
| CA2340004C (en) * | 1998-08-10 | 2007-10-30 | Bp Chemicals Limited | Continuous process for gas phase coating of polymerisation catalyst |
| US6884858B2 (en) | 1999-10-19 | 2005-04-26 | Texas Petrochemicals Lp | Process for preparing polyolefin products |
| MXPA02001334A (es) | 1999-09-16 | 2004-07-16 | Texas Petrochemicals Lp | Procedimiento para la preparacion de productos de poliolefina. |
| US6562913B1 (en) | 1999-09-16 | 2003-05-13 | Texas Petrochemicals Lp | Process for producing high vinylidene polyisobutylene |
| US6858188B2 (en) * | 2003-05-09 | 2005-02-22 | Texas Petrochemicals, Lp | Apparatus for preparing polyolefin products and methodology for using the same |
| US7037999B2 (en) | 2001-03-28 | 2006-05-02 | Texas Petrochemicals Lp | Mid-range vinylidene content polyisobutylene polymer product and process for producing the same |
| US6992152B2 (en) * | 1999-10-19 | 2006-01-31 | Texas Petrochemicals Lp | Apparatus and method for controlling olefin polymerization process |
| EP1095700A1 (de) | 1999-10-29 | 2001-05-02 | Dr. Frische GmbH | Verfahren zur Durchführung einer Mehrphasenreaktion nach dem Gegenstromprinzip einer flüssigen und gasförmigen Phase und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
| WO2002068105A1 (en) * | 2001-02-26 | 2002-09-06 | Pulse, Llc. | Pulse energy transformation |
| JP4087682B2 (ja) * | 2002-11-07 | 2008-05-21 | 株式会社日本触媒 | 吸水性樹脂の製造方法および製造装置 |
| GB0523245D0 (en) * | 2005-11-15 | 2005-12-21 | Nitech Solutions Ltd | Improved apparatus and method for applying oscillatory motion |
| GB0620793D0 (en) | 2006-10-20 | 2006-11-29 | Johnson Matthey Plc | Process |
| GB0806150D0 (en) * | 2008-04-04 | 2008-12-17 | Johnson Matthey Plc | Process for preparing catalysts |
| US20100298507A1 (en) | 2009-05-19 | 2010-11-25 | Menschig Klaus R | Polyisobutylene Production Process With Improved Efficiencies And/Or For Forming Products Having Improved Characteristics And Polyisobutylene Products Produced Thereby |
| US8841495B2 (en) * | 2011-04-18 | 2014-09-23 | Gas Technology Institute | Bubbling bed catalytic hydropyrolysis process utilizing larger catalyst particles and smaller biomass particles featuring an anti-slugging reactor |
| GB2522599B (en) * | 2014-07-27 | 2016-01-27 | Impact Lab Ltd | Process for separating materials |
| CN104258752B (zh) * | 2014-09-30 | 2016-09-28 | 中国瑞林工程技术有限公司 | 一种烟气混合装置及方法 |
| FR3042986B1 (fr) * | 2015-11-04 | 2017-12-15 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif de melange de poudres par fluide cryogenique et generation de vibrations |
| CN106589141B (zh) * | 2016-12-27 | 2019-06-21 | 杭州协合医疗用品有限公司 | 一种新的氧化纤维素的制备方法 |
| BE1026312B1 (nl) | 2018-05-25 | 2019-12-23 | Ajinomoto Omnichem | Doorstroomreactor en gebruik ervan |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB323534A (en) * | 1928-10-04 | 1930-01-06 | Vincent Gregory Walsh | An improved method of and apparatus for making emulsions and mixtures applicable also for other purposes |
| US2847283A (en) * | 1955-11-25 | 1958-08-12 | Warren S Figg | Pulsed mixer-settler solvent extraction contactors |
| SU1389828A1 (ru) * | 1985-01-02 | 1988-04-23 | Белорусский Политехнический Институт | Устройство дл обработки сред |
| GB8516344D0 (en) * | 1985-06-28 | 1985-07-31 | Brunold C R | Mixing apparatus & processes |
| DE69206759T2 (de) * | 1991-10-26 | 1996-05-02 | Bp Chem Int Ltd | Verfahren zur Herstellung von Polyolefinen |
-
1993
- 1993-06-30 GB GB939313442A patent/GB9313442D0/en active Pending
-
1994
- 1994-06-13 EP EP94304239A patent/EP0631809A1/en not_active Withdrawn
- 1994-06-16 US US08/260,892 patent/US5439991A/en not_active Expired - Fee Related
- 1994-06-21 CA CA002126419A patent/CA2126419A1/en not_active Abandoned
- 1994-06-28 JP JP6145995A patent/JPH0775724A/ja active Pending
- 1994-06-29 BR BR9402594A patent/BR9402594A/pt not_active Application Discontinuation
- 1994-06-29 KR KR1019940015274A patent/KR950000206A/ko not_active Application Discontinuation
- 1994-06-29 HU HU9401953A patent/HUT69413A/hu unknown
- 1994-06-30 CN CN94106577A patent/CN1100341A/zh active Pending
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| JP2020164535A (ja) * | 2015-10-09 | 2020-10-08 | サウジ アラビアン オイル カンパニー | 振動バッフル付き反応器を用いたオレフィン水和プロセス |
Also Published As
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|---|---|
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| HU9401953D0 (en) | 1994-09-28 |
| HUT69413A (en) | 1995-09-28 |
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| BR9402594A (pt) | 1995-05-02 |
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