JPH093103A - 気相にてオレフィンを重合させる装置および方法 - Google Patents

気相にてオレフィンを重合させる装置および方法

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JPH093103A
JPH093103A JP8036810A JP3681096A JPH093103A JP H093103 A JPH093103 A JP H093103A JP 8036810 A JP8036810 A JP 8036810A JP 3681096 A JP3681096 A JP 3681096A JP H093103 A JPH093103 A JP H093103A
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conduit
polymer
lock hopper
valve
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JP8036810A
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Jean-Claude Chinh
シン ジャン−クロード
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BP Chemicals Ltd
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    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S526/00Synthetic resins or natural rubbers -- part of the class 520 series
    • Y10S526/901Monomer polymerized in vapor state in presence of transition metal containing catalyst

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 流動床および必要に応じ撹拌床の反応器で製
造されたポリマーを極めて簡単かつ効率的に抜取ると共
にポリマーと一緒に抜取られる反応ガス混合物の比率を
相当に減少させ、さらに抜取システムの閉塞を回避す
る。 【解決手段】 オレフィンの気相重合装置は、実質的に
流動床反応器と遮断弁が設けられて反応器の垂直側壁部
をロックホッパーに接続するポリマーを抜取るための少
なくとも1本の導管とを備え、導管が下方向に指向する
際に反応器の垂直側壁部から離れて導管の各部分が水平
面に対し35〜90°の範囲の角度Aを形成するように
する。さらに、流動床反応器におけるオレフィンの連続
気相重合法は、ポリマーを反応器の垂直側壁部からロッ
クホッパー中へ抜取導管を介し抜取って、抜取導管にお
けるポリマーの全流れを水平面に対し角度Aの傾斜を形
成する下方向に生ぜしめ、角度Aはポリマーの静止角度
βに少なくとも等しくかつ90°を越えない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、流動および必要に
応じ機械撹拌の床にて、特に製造されたポリマーの抜取
りを向上させる手段を備えた、オレフィンを気相重合さ
せるための装置および方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】1種もしくはそれ以上のオレフィンを気
相にて大気圧よりも高い圧力で流動床と垂直側壁部とを
有する反応器内にて重合させることは公知であり、この
場合は形成されつつあるポリマー粒子を、重合させるべ
きオレフィンを含有すると共に上方向流で移動する反応
ガス混合物により流動化グリッドの上方にて流動状態に
保つ。粉末状で製造されたポリマーは一般に反応器の垂
直壁部に沿って流動化グリッドの上方に位置する少なく
とも1本の側部吐出導管により反応器から抜取られ、次
いで圧縮解除および脱ガス段階にかけられる。流動床反
応器の頂部から流出する反応ガス混合物を流動化グリッ
ドの下で反応器の底部に、コンプレッサが設けられた外
部循環導管を介して戻す。戻される際、反応ガス混合物
は一般に外部循環導管に設けられた少なくとも1つの熱
交換器により冷却されて、重合反応により発生した熱を
除去する。重合は、流動床に導入された触媒または触媒
系の存在下に行われる。永年にわたり既に知られている
高活性の触媒および触媒系は多量のポリマーを比較的短
時間で生成してポリマーにおける触媒残渣の除去工程を
回避することができる。
【0003】ポリマーを反応器から抜取る際、反応器内
に圧力下で存在する反応ガス混合物を伴うことが判明し
た。抜取られるポリマーに伴う反応ガス混合物の比率は
一般に高いことが観察されている。これは、抜取られる
ポリマーを圧縮解除および脱ガスするための大寸法の装
置を設けると共に、ポリマーと一緒に抜取られた反応ガ
ス混合物を回収および再圧縮しかつこのガス混合物の大
部分を重合反応器へ循環させるための適する高価な装置
を設けることを必要にする。この種の装置は一般に、遮
断弁が装着された抜取導管により流動床反応器の側壁部
に接続されたポリマー回収用のロックホッパーを備え
る。このロックホッパーは放出導管により圧縮解除およ
び脱ガスチャンバに接続することができ、この放出導管
にも遮断弁を装着する。大抵の場合、抜取導管は反応器
の側壁部から、壁部に対し垂直な方向、すなわち水平面
に対し垂直な方向に離れる。次いで、これは同じ水平面
にまだ残存しながら(米国特許第4 003 712
号、フランス特許第2 642429号またはヨーロッ
パ特許第188 125号に記載)またはエルボを形成
した後に垂直方向に下降しながら(ヨーロッパ特許第7
1 430号に記載)ロックホッパーに到達する。さら
に、抜取導管は下方向に指向すると共に水平面に対し比
較的小さい角度(たとえばフランス特許第2 599
991号の第1図に示されたように18°の角度)を形
成しながら反応器の側壁部を離れ、次いでエルボを形成
した後に垂直方向に下降しながらロックホッパーに達す
ることもできる。全ての場合、抜取られるポリマーに伴
う反応ガス混合物の比率は比較的高く、上記欠点をもた
らすことが観察された。この問題を解決するためヨーロ
ッパ特許第71 430号は、弁を備える排気導管系か
らなるポリマー回収用の分離器を使用し、この分離器を
抜取導管の上方にて流動床の頂部近くに位置する箇所で
流動床反応器に接続することにより、分離器にてポリマ
ーから分離されたガスを反応器まで排気して戻すことを
提案している。同じ提案が、流動触媒熱分解(FCC)
法にて流動床反応器から触媒を抜取るためフランス特許
第2 164500号に開示されている。流体と触媒と
の混合物を反応器のレベルより下に位置する分離器まで
反応器の底部から抜取り、流体を触媒から分離すると共
に分離器から反応器の上部まで流動床の頂部近くにて弁
が設けられた排気導管を介し循環させる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】今回、上記欠点を回避
しうるオレフィンを気相重合刺せるための装置および方
法が見出された。特に、流動および必要に応じ撹拌床の
反応器で製造されたポリマーを極めて簡単かつ効率的に
抜取ると共に、ポリマーと一緒に抜取られた反応ガス混
合物の比率を相当に減少させ、さらに抜取システムの封
鎖を回避すると共に上記各特許に開示された排気導管系
の使用を回避するを課題とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の主題は先ず最初
にオレフィンを気相重合するための装置であり、この装
置は垂直側壁部を有する流動および必要に応じ機械撹拌
床の反応器を備え、その底部には流動化グリッドと、反
応器の頂部を流動化グリッドの下にて反応器の底部に接
続すると共にコンプレッサおよび少なくとも1つの熱交
換器を備える反応ガス混合物を外部循環させるための導
管と遮断弁が設けられて反応器の側壁部を吐出弁が装着
されたロックホッパーに接続するポリマーを抜取るため
の少なくとも1本の導管とを装着してなり、抜取導管は
下方向に指向する間に反応器の垂直側壁部から離れて前
記導管の各部分が水平面に対し35〜90°の範囲の角
度Aを形成することを特徴とする。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明の装置は特にポリマーを抜
取るための導管を備え、この導管を下方向に指向させて
反応器の垂直側壁部をロックホッパーに接続すると共
に、その各部分が水平面に対し35〜90°、好ましく
は40〜90°、特に45〜90°または50〜90℃
の角度Aを形成するようにする。かくして抜取導管は水
平部分を含まず、また水平面に対したとえば35°未満
の角度を形成するような僅かに傾斜した部分をも含まな
い。
【0007】本発明の規定において、角度Aは抜取導管
の長手軸線が水平面に対し形成する鋭角もしくは直角を
意味することを意図し、これは反応器の垂直側壁部から
ロックホッパーまでの範囲における導管の各部分に適用
される。たとえば図4に示したような抜取導管(12
c)の部分が水平面に対し鈍角A′3 を形成する場合
は、本発明によれば角度Aはより小さい角度となり、す
なわち鈍角に対し補角となる鋭角(この場合、鈍角A′
3 に対し補角となる鋭角A3 )になると考えられる。
【0008】たとえば図2に示したような単一の直線的
導管(12)またはたとえば図3および図4に示したよ
うな2個もしくは複数の直線導管(12a、12b、1
2c)の順次の連結により抜取導管を構成することもで
き、2本の直線的導管の間の連結部分を湾曲導管の1つ
もしくはそれ以上の部分にすることが可能である。
【0009】抜取導管が反応器の垂直側壁部から離れる
出発箇所にて、導管が水平面に対し形成する初期角度A
はたとえば上記したような90°を除く任意の数値とす
ることができる。すなわち初期角度Aは90°未満、好
ましくは85°以下、特に80°以下である。35°か
ら90°未満の数値に至る範囲の任意の数値、好ましく
は40〜85、特に45〜80°または50〜80°の
範囲の数値とすることができる。
【0010】流動床は垂直側壁部を有する反応器の全
体、すなわち流動化グリッドから出発して高さHまで上
昇する反応器の部分を占めることができる。この場合、
抜取導管が反応器の垂直側壁部から離れる出発の箇所は
流動化グリッドの上方における前記壁部のレベルに位置
することができる。実際には流動床は一般に流動床反応
器の1部分のみを占めて、流動床の高さhが0.95′
H、好ましくは0.90′H、特に0.85′Hとなる
ようにし、かくして反応器からのポリマー粒子の過度の
同伴を防止する。この場合、抜取導管の出発箇所は流動
化グリッドの上方における反応器の垂直側壁部の任意の
レベルに位置することができ、これは0.95′Hま
で、好ましくは0.90′Hまで、特に0.85′Hま
での範囲とすることができる。実際には、離脱する箇所
はグリッドの上方における反応器の垂直側壁部の任意の
レベル、すなわち0.05′H〜0.95′H、好まし
くは0.05′H〜0.90′H、特に0.1′H〜
0.85′Hの範囲に位置せしめることが好ましい。
【0011】特にたとえば図3に示したような直線的導
管(12a、12b)の2つの連結部分よりなる抜取導
管を用いることが好ましい。この導管の第1部分は上記
したように好ましくは45〜75°、特に50〜70°
の範囲の初期角度Aにて垂直側壁部から離れる。たとえ
ば湾曲部分により第1部分に連結された導管の第2部分
は垂直(A=90°)である。
【0012】抜取導管は、一般に反応器から抜取られる
ポリマー粒子の直径に応じて25〜200mm、好まし
くは50〜150mmの範囲としうる内径を有する。こ
の内径は好ましくは抜取導管の1端部から他端部まで一
定である。抜取導管の内部容積(V1 )はロックホッパ
ー(V2 )の内部容積の1/2〜1/500、好ましく
は1/5〜1/200、特に1/10〜1/100とす
ることができる。
【0013】抜取導管には遮断弁を設け、この遮断弁は
好ましくは球状コアと特に非制限通路とを有する弁であ
って、一般に抜取導管の内径に近い或いはそれと同一の
直径の流動開口部を有する。遮断弁は好ましくはたとえ
ば1秒もしくは2秒未満の開放速度における急速開放型
である。遮断弁は好ましくはロックホッパーの近くに位
置して、反応器の垂直側壁部から遮断弁までの導管部分
の内部容積が実質的にV1 と同一になるようにする。
【0014】ロックホッパーは好ましくは閉鎖容器であ
って、ここに遮断弁を設けた抜取導管がその上部にて好
ましくはその頂部にて開口する。特に、これはその下部
(好ましくは最下部)に開口部を備え、この開口部には
接続導管を介して圧縮解除および脱ガスチャンバに連通
する吐出弁を設ける。ロックホッパーの内部容積は好ま
しくは垂直側壁部を有する反応器の内部容積の1/10
〜1/3000、特に1/100〜1/2000であ
る。
【0015】本発明の利点の1つは、ロックホッパーに
排気導管系を設けてロックホッパーを反応器の上部に接
続する必要がない点である。すなわち、ロックホッパー
は好ましくは前記ロックホッパーを流動床および必要に
応じ撹拌床の反応器の上部へ床の頂部近くで接続する排
気導管を備えない。
【0016】図1はオレフィンを気相重合させるための
本発明による装置を図示している。この装置は: (i)流動床および垂直側壁部を有し、頂部(2)と流
動化グリッド(4)を含む底部とが設けられた円筒状反
応器(1)、(ii)グリッド(4)の下に位置してグ
リッド(4)を介し反応器(1)に連通する反応ガス混
合物のための入口チャンバ(9)、(iii)反応器
(1)の側壁部を介し開口して触媒を導入するための経
路(11)、(iv)反応器の頂部(2)を反応ガス混
合物のための入口チャンバ(9)に接続すると共にコン
プレッサ(8)および少なくとも1つの熱交換器(6、
7)を備えた反応ガス混合物を循環させるための内部導
管(5)、および(v)遮断弁(13)が設けられて反
応器(1)の垂直側壁部をロックホッパー(14)に接
続するポリマーを抜取るための少なくとも1本の導管
(12)(この導管(12)は下方向に指向する間に反
応器(1)の垂直側壁部から離れて前記導管の各部分が
水平面に対し35〜90°、好ましくは40〜90°、
特に45〜90°または50〜90°の範囲の角度Aを
形成する)を備える。
【0017】ロックホッパー(14)はその下部に好ま
しくは放出導管(15)を備え、これに遮断弁(13)
と同一にしうる吐出弁(16)を設ける。
【0018】反応器(1)は有利にはその上方に、反応
器からのポリマー粒子の同伴を減少させうる沈静化もし
くは脱着チャンバ(3)を備えることができ、チャンバ
(3)の頂部は反応器の頂部(2)を形成する。
【0019】たとえば1種もしくはそれ以上のオレフィ
ン(たとえばエチレンもしくはプロピレンまたはC4
10α−オレフィン)と1種もしくはそれ以上の好まし
くは未結合ジエンと水素と1種もしくは複数の不活性ガ
スたとえば窒素もしくは少なくとも1種のC1 〜C
6 (好ましくはC2 〜C5 )アルカンなどの反応ガス混
合物の各成分に関する1本もしくはそれ以上の供給導管
(10)を外部循環導管(5)に突入させることができ
る。
【0020】図2、3および4は、図1に示されたよう
な同じ参照符号を用いる抜取装置の代案を示している。
図2は特に、反応器(1)の垂直側壁部をロックホッパ
ー(14)に接続する単一の直線的導管よりなる抜取導
管(12)を示している。図3において、抜取導管はそ
れぞれ角度A1および直角A2を有する2本の直線的導
管(12a、12b)の順次の連結部よりなっている。
図4において、抜取導管は角度A1、直角A2および角
度A3をそれぞれ有する3本の直線的導管(12a、1
2b、12c)の順次の連結部で構成される。
【0021】図5は、図1に示した同じ参照符号を用い
る装置の好適かつ改良された代案型を示す。これは特に
抜取導管(12)中へ開口するパージガス用の供給導管
(17)を示す。導管(17)はパージを中断するため
の弁(18)を備える。この弁は、前記導管が反応器
(1)の垂直側壁部を離れる出発箇所と遮断弁(13)
との間に位置する任意の導管(12)の箇所で開口す
る。好ましくは弁(13)の近くで開口して、導管(1
2)を任意にパージすることができ、パージガスはポリ
マー粒子の凝集および恐らく溶融に基づき前記導管を部
分的もしくは完全に封鎖させるような過度の時間にわた
る前記導管におけるポリマーの沈着および蓄積を防止す
る。遮断弁(13)は弁(18)の開放時点で閉鎖され
るので、パージガスは導管(12)を介し反応器(1)
まで逃散する。
【0022】図5はさらにロックホッパー(14)から
放出導管(15)を介して圧縮解除および脱ガスチャン
バ(19)までポリマーを移送させうる追加装置を示
す。チャンバ(19)はポリマーをこれと共に抜られた
反応ガス混合物から分離することができる。分離された
ポリマーは好ましくは弁(21)が設けられた導管(2
0)によりチャンバ(19)から放出された後、処理さ
れ或いはたとえば追加の脱ガスにかけ、かつ/または貯
蔵もしくは粒状化される。チャンバ(19)にて分離さ
れた反応ガス混合物はこのチャンバから放出されて、コ
ンプレッサ(23)が設けられた循環導管(22)によ
り外部循環導管(5)まで循環される。
【0023】本発明の他の主題は流動床および必要に応
じ機械攪拌床を備えると共に垂直側壁部を備えた反応器
で大気圧よりも高い絶対圧力P1 にてオレフィンを連続
気相重合する方法であり、この方法は触媒を反応器中へ
連続的または間歇的に導入し、オレフィンを上方向流に
より反応器中へ連続的に通過すると共に反応器の底部ま
で循環される反応ガス混合物に連続導入し、循環反応ガ
ス混合物を冷却して重合の熱を除去し、さらに製造され
たポリマーを吐出弁が設けられて反応器の垂直側壁部に
遮断弁が装着された抜取導管により接続されたロックホ
ッパー中へポリマーを抜取ることからなり、抜取導管に
より反応器の垂直側壁部からロックホッパー中へ抜取ら
れるポリマーの全流れを、下方向に指向すると共に水平
面に対しポリマーの静止角度bに少なくとも等しいが9
0°を越えない角度Aの傾斜を形成する方向に生ぜしめ
ることを特徴とする。
【0024】ポリマーの静止角度bはF.A.ゼンツお
よびD.F.オスマーにより「フルーダイゼーション・
アンド・フルード−パーチクル・システム」、[ライン
ホールド・ケミカル・エンジニアリング・シリーズ、ラ
インホールド・パブリッシング・コーポレーション社、
ニューヨーク(1960)、第85〜88頁]に規定さ
れている。さらにこれはヨーロピアン・ハンドリング・
フィーデレーション、セクションII、「空気圧式コン
ベアにて搬送されるバルク製品の連続取扱い/特殊な特
性」(FEM 2,481)、GB編(1984)、第
9および10頁、並びに図2により「静止角度a」とも
呼ばれる。
【0025】本発明にしたがって製造されたポリマー、
特にポリエチレン、ポリプロピレンまたはエチレンもし
くはプロピレンのコポリマーよりなる粉末の静止角度b
は一般に30°より高くかつ60°未満、好ましくは3
5〜55°の範囲、特に40〜45°の範囲の数値を有
することができる。
【0026】本発明の方法は、特に線状低密度ポリエチ
レンもしくは高密度ポリエチレン、たとえば0.87〜
0.97g/cm3 の範囲の密度を有するポリエチレン
またはポリプロピレンのポリオレフィン粉末に極めて適
している。本発明により製造されるポリマーは、特にB
型およびしばしばA型およびB型に対応する粉末とする
ことができ、これらはD.ゲルダルトにより「ガス・フ
ルーダイゼーション・テクノロジー」、ウィリーインタ
ーサイエンス・パブリケーション、ジョーン・ウィリー
・アンド・サンズ社(1986)、第33〜46頁」に
示された分類にしたがう。ポリマーは、300〜200
0mm、好ましくは500〜1500mmの範囲の質量
平均直径を有する粒子で構成することができる。
【0027】本発明によれば、反応器からロックホッパ
ー中へ抜取られるポリマーの全流れは、水平面に対しポ
リマーの静止角度bに少なくとも等しいが90°を越え
ない、好ましくはb+5°〜90°、特にb+10°〜
90°の範囲の角度Aを形成する下方向傾斜にしたがっ
て生ぜしめる。すなわち、反応器からロックホッパー中
へ抜取られる如何なる時点でも、ポリマー流は水平面に
したがわず或いは水平面に対したとえば前記ポリマーの
静止角度bより小さい角度を形成する小さい傾斜にした
がわない。。
【0028】ポリマーが反応器の垂直側壁部から離れて
ロックホッパーの方向へ流動するポリマー流動の出発の
箇所にて、流動の初期傾斜角度Aはbに等しい或いはそ
れより高い任意の数値、またはb+5°もしくはb+1
0°としうるが、90°未満、たとえば85°を越えな
い、好ましくは80°を越えない角度とすることができ
る。流動の初期傾斜角度Aはしたがってb〜90°未満
の数値の範囲、好ましくはb+5°〜85°の範囲、特
にb+10°〜80°の範囲の任意の数値とすることが
できる。
【0029】大きくかつ永続的に傾斜した流動型によ
り、反応器をロックホッパーに連通させる遮断弁の開放
の時点で、たとえばP1 よりも低い初期絶対圧力P
2 (ロックホッパーの吐出弁は閉鎖される)にて、遮断
弁の上流における抜取導管の部分(すなわち反応器と遮
断弁との間の部分)は実質的にポリマーで満たされ、次
いでこれは圧力差の作用下で直ちに第1段階にての実質
的に緻密相モードによりロックホッパー中へP1 にほぼ
等しい絶対圧がロックホッパー内に得られるまで流入
し、次いで第2段階にて実質的に重力モードによりロッ
クホッパー中へロックホッパーが所望量のポリマーで埋
められるのに充分な時間にわたり流入し続け、前記量の
ポリマーを次いで遮断弁の閉鎖によってロックホッパー
内に隔離し、次いで吐出弁を開放してロックホッパーか
ら回収する。
【0030】かくして、反応器とロックホッパーとの間
のポリマー流動の強力かつ永続的な傾斜により、遮断弁
の上流における抜取導管の部分は静止常態のポリマーで
遮断弁の開放前に満たされ、その結果として遮断弁を開
放すると実質的にポリマーは緻密相となって第1段階に
際しロックホッパーに流入するが、前記公知の方法にお
けるように実質的に反応ガス混合物にならない。さら
に、圧力の均衡が実質的にロックホッパーと反応器との
間で一般に遮断弁の開放後に1秒もしくは2秒で確立さ
れる場合、ポリマー流動の強力かつ永続的な傾斜は第2
段階にて実質的に重力流動モードを促進し、ロックホッ
パーから反応器まで段階的に逃散するガスの対向流にも
拘らず抜取導管内で強度を持続し、ロックホッパーがポ
リマーにより埋められる。
【0031】たとえば緻密相、並流または向流としての
ガスにおける各種の固体流動モードについては、特に
F.A.ゼンツおよびD.F.オスマーにより「フルー
ダイゼーション・アンド・フルード−パーチクル・シス
テムス」[ラインホールド・ケミカル・エンジニアリン
グ・シリーズ、ラインホルド・パブリッシング・コーポ
レーション社、ニューヨーク(1960)、第477〜
487頁]に或いはJ.F.ダビッドソンおよびD.ハ
リソンにより「フルーダイゼーション」[アカデミック
・プレス・インコーポレーション社、ロンドン(197
1)、第1〜9頁]に規定されている。
【0032】本発明によるロックホッパーの平均充填度
は、公知の従来法と比較して少なくとも20%、好まし
くは少なくとも30%向上することが観察された。
【0033】驚くことに本発明の方法はポリマーが遮断
弁の開放の直前に前記導管内で特に静止状態である際に
抜取導管の部分的もしくは完全な封鎖をもたらさず、さ
らに前記弁を開放すると直ちに緻密相として流動するこ
とが判明し、反応器から抜取られたポリマーは活性触媒
物質を含有し、まだ未冷却の反応ガス混合物と接触し、
重合反応は極めて発熱性であることが知られる。
【0034】ポリマーは操作サイクルによって抜取るこ
とができ、このサイクルを重合過程に際し定期的または
不定期的に、好ましくは反応器の床を反応器内でほぼ一
定の高さに維持する目的で反復することができる。例と
して操作サイクルは次の通りである。
【0035】遮断弁および必要に応じ吐出弁が閉鎖され
るサイクルの開始時点で、ポリマーが存在しないロック
ホッパー内には絶対圧P2 が存在し、P2 は反応器圧力
1よりも低い。P1 :P2 の比は5:1〜50:1、
好ましくは10:1〜25:1の範囲とすることができ
る。絶対圧P2 は一般に大気圧よりも若干高く、たとえ
ば0.11〜0.2MPa、好ましくは0.11〜0.
15MPaの範囲とすることができる。
【0036】次いでサイクルは遮断弁の好ましくは高速
度(たとえば1秒もしくは2秒以内)での開放を含み、
ロックホッパーの吐出弁は閉鎖する。遮断弁は、所望量
のポリマーをロックホッパー内に回収するのに充分な時
間、たとえば1〜120秒、好ましくは2〜40秒、特
に3〜20秒にわたり開放状態に保つことができる。遮
断弁の閉鎖は、反応器の絶対圧P1 にほぼ等しい絶対圧
がロックホッパー内で得られた後に行うことができる。
遮断弁を閉鎖した直後に或いは極めて急速に吐出弁を好
ましくは高速度で(たとえば1秒もしくは2秒以内)開
口させてポリマーをロックホッパーから放出させる。ポ
リマーは、たとえば図5に示したように導管(15)を
介し圧縮解除および脱ガスチャンバ(19)中へ放出す
ることができる。絶対圧P2 をチャンバ(19)内に存
在させることができ、このチャンバにはポリマーをロッ
クホッパーからチャンバ中へ放出する時点で弁(21)
を閉鎖位置にて設けることができ、その結果サイクルの
終了時点で絶対圧P2 がロックホッパー内に再び生ず
る。
【0037】ロックホッパーからのポリマーの放出を含
めサイクルの全持続時間はたとえば5〜300秒、好ま
しくは8〜60秒とすることができる。1サイクルの終
了を次サイクルの開始から分離する時間はできるだけ短
くすべきであり、たとえば5〜300秒、好ましくは1
0〜60秒であることが好ましい。
【0038】しかしながら、サイクルの全持続時間およ
び/または1サイクルの終了を次サイクルの開始から分
離する時間が長過ぎて抜取導管の部分的もしくは完全な
封鎖をもたらす危険が発生すれば、パージガスをたとえ
ば遮断弁(13)の上流または好ましくは前記弁の近く
にて図5に示したように抜取導管(12)中へ突入する
導管(17)を介し用いることが好ましい。パージガス
は好ましくは冷却された反応器からの反応ガス混合物と
するこができ、或いはこの混合物の1種もしくはそれ以
上の成分、水素またはたとえば窒素のような不活性ガス
またはたとえば少なくとも1種のC1 〜C6 (好ましく
はC2 〜C5 )アルカンとすることができ、P1 よりも
高い圧力である。パージガス用の供給導管(17)には
弁(18)を設ける。パージガスを遮断弁の上流にて抜
取導管中へ導入して遮断弁を閉鎖した際に前記導管中に
ポリマーが静止状態で停滞するのを防止し、好ましくは
その導入を遮断弁の再開放の前に充分時間にわたり停止
させて、抜取導管を実質的に埋めるのに要する時間をポ
リマーに与える。例として上記した抜取操作のサイクル
にて、弁(18)の取扱いは次のように行うことができ
る。遮断弁(13)の閉鎖直後に弁(18)を開放し
て、遮断弁(13)を開放させる直前の次サイクルの開
始まで開放状態に保つことができる。弁(18)は好ま
しくは遮断弁(13)の開放の直前、たとえば1〜30
秒前、好ましくは2〜20秒前に閉鎖して抜取導管をポ
リマーで満し、かくして、遮断弁(13)の開放後にお
ける前記導管に対する緻密相としてのポリマーの流動を
促進させる。抜取導管におけるパージガスの速度は、ポ
リマーを流動化させる最小速度よりも高くすることがで
き或いは好ましくはポリマーを抜取導管から反応器まで
同伴するような速度とすることができる。
【0039】図6は、ポリマーを反応器(1)からロッ
クホッパー(14)中へ抜取導管(12)と遮断弁(1
3)とを介し抜取るための各段階を図示する。段階6a
において、ポリマーは圧力P1 にて反応器(1)内で流
動化され、ポリマーの1部は弁(13)の上流における
導管(12)の部分に静止し、弁(13)は閉鎖され、
ロックホッパーからP1 より低い圧力P2 にてポリマー
を空にし、弁(16)は開放する。段階6bにて、弁
(16)を閉鎖すると共に弁(13)を開放し、ポリマ
ーは実質的に緻密相として導管(12)をたとえば圧力
差の作用下で流過し、ロックホッパー(14)中に流入
する一方、ロックホッパー内の圧力はP1まで上昇す
る。段階6cにて、ロックホッパー内の圧力はP1 に等
しく、ポリマーは実質的に重力モードで導管(12)中
を流過してロックホッパー(14)を満す一方、ロック
ホッパー内に存在するガスはロックホッパーからポリマ
ーに対し向流的に導管(12)中を移動して反応器に戻
る。段階6dにて、弁(13)を閉鎖し、弁(16)を
開放させ、ロックホッパー内に存在するポリマーはたと
えば圧力差の作用下で導管(15)を介しロックホッパ
ーから離れ、ロックホッパー内の圧力はP2 まで低下
し、反応器(1)からの流動化されたポリマーは弁(1
3)の上流における導管(12)の部分に流入する。次
いで、次サイクルを再開することができる。
【0040】図7は、図6におけると同じ参照符号を用
いた好適代案にしたがいポリマーを反応器(1)からロ
ックホッパー(14)中へ抜取るための段階を図示し、
さらにパージガス用の供給導管(17)および弁(1
8)をも備える。
【0041】段階7aにて、ポリマーは圧力P1 にて反
応器(1)内で流動化され、弁(13)は閉鎖し、弁
(18)は開放され、パージガスが導管(12)を介し
反応器中へ移動してポリマーが導管(12)中へ流入す
るのを防止し、ロックホッパー(14)からP1 よりも
低い圧力P2 にてポリマーを空にし、弁(16)を開放
する。段階7bにて、弁(18)を閉鎖し、ポリマーは
反応器(1)から弁(13)の上流における導管(1
2)の部分に移動し、ここで静止する。段階7cにて、
弁(16)を閉鎖し、弁(13)を開放させ、ポリマー
は実質的に緻密相として圧力差の作用下にて導管(1
2)中を流過してロックホッパー(14)を埋める一
方、ロックホッパー内の圧力はP1 まで上昇する。段階
7dにて、ロックホッパー内の圧力はP1 に等しく、ポ
リマーは実質的に重力モードにしたがい導管(12)中
を流過してロックホッパー(14)を埋める一方、ロッ
クホッパー内に存在するガスはポリマーに対し向流とし
てロックホッパーから導管(12)を介し逃散して反応
器に戻る。段階7eにて、弁(13)を閉鎖し、弁(1
6)を開放させ、ロックホッパー内に存在するポリマー
は導管(15)を介したとえば圧力差の作用下でロック
ホッパーから離れ、ロックホッパー内の圧力はP2 まで
低下し、さらに弁(18)を開放させてパージガスによ
り導管(12)内に存在するポリマーを反応器(1)ま
でフラッシュさせることができる。次いで、次サイクル
を開始することができる。
【0042】遮断弁(13)、吐出弁(16)およびパ
ージ弁(18)は好ましくは球状コアおよび非制限通路
を備えた弁である。これらは非連続的に機能することが
でき、特にたとえば1秒もしくは2秒以内で高速度の開
放および閉鎖を行うことができる。さらに、これらはフ
ランス特許第2 599 991号に記載されたように
連続回転運動により機能することもできる。
【0043】オレフィンの連続気相重合の方法は、流動
床および必要に応じ機械撹拌床を有する反応器にて0.
5〜6MPa、好ましくは1〜4MPaの範囲としうる
絶対圧P1 に維持して行われる。流動床の温度は30〜
130℃、好ましくは50〜110℃の範囲の数値に維
持することができる。反応ガス混合物は反応器中を0.
3〜0.8m/s、好ましくは0.4〜0.7m/sの
範囲としうる上方向速度で通過する。反応ガス混合物は
1種もしくはそれ以上のオレフィン、特にC2〜C10
好ましくはC2 〜C8 、たとえばエチレンもしくはプロ
ピレンまたはエチレンと少なくとも1種のC3 〜C10
好ましくはC3 〜C8 オレフィン、たとえばプロピレ
ン、1−ブテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペン
テンもしくは1−オクテンとの混合物および/またはさ
らに少なくとも1種のジエン、たとえば未結合ジエンと
の混合物を含有することができる。さらに、これは水素
および/またはたとえば窒素のような不活性ガスまたは
たとえば少なくとも1種のC1 〜C6 、好ましくはC2
〜C5 アルカンをも含有することができる。重合過程は
特にPCT特許出願WO No.94/28032号に
記載された方法で行うことができる。これは元素周期律
表[アメリカン・ケミカル・ソサエティの命名委員会に
より承認、たとえば「エンサイクロペジア・オブ・イン
オーガニック・ケミストリー」、R.ブルース・キング
編、ジョン・ウィリー・アンド・サンズ社(199
4)]の第4、5もしくは6族に属する少なくとも1種
の遷移金属を含む触媒の存在下で行うことができる。特
に、たとえば上記したような遷移金属の化合物からなる
固体触媒と元素周期律表の第1、2もしくは3族に属す
る金属の有機金属化合物(たとえば有機アルミニウム化
合物)からなる助触媒とを含んだチーグラー・ナッタ型
の触媒系を用いることができる。高活性の触媒系は永年
にわたり既に公知であり、多量のポリマーを比較的短時
間で生成することができ、その結果ポリマー中に存在す
る触媒残渣の除去過程を回避することができる。これら
高活性の触媒系は一般に遷移金属とマグネシウム原子と
ハロゲン原子とから実質的になる固体触媒を含む。さら
に、実質的に熱処理により活性化されて耐火性酸化物に
基づく粒状支持体と組合せて使用される酸化クロムから
なる高活性の触媒を用いることもできる。重合過程は特
に、たとえばジルコノセン、ハフノセン、チタノセンも
しくはクロモセンのようなメタロセン触媒またはたとえ
ばチタンもしくはバナジウムに基づくシリカ上に支持さ
れたチーグラー触媒と共に用いるのに特に適している。
上記触媒もしくは触媒系はこれらを流動床反応器内に存
在させて直接使用することができ、或いは予め特に触媒
もしくは触媒系を上記したような1種もしくはそれ以上
のオレフィンと接触させる炭化水素液体媒体または気相
における、たとえば非連続的もしくは連続的方法による
予備重合に際しオレフィンプレポリマーまで変換させる
こともできる。
【0044】この方法は特に粉末状のポリオレフィン、
特に線状低密度ポリエチレンまたは0.87〜0.97
g/cm3 の範囲の密度を有する高密度ポリエチレンま
たはポリプロピレン或いはプロピレンとエチレンおよび
/またはC4 〜C8 オレフィンとのコポリマーまたはプ
ロピレンとエチレンと必要に応じ少なくとも1種の未結
合ジエンとの、たとえば0.85〜0.87g/cm3
の範囲の密度を有する弾性コポリマーを製造するのに極
めて適している。
【0045】本発明による装置および方法の利点は、各
抜取操作にてポリマーによるロックホッパーの充填度を
著しく増大させると共に抜取装置の部分的もしくは完全
な封鎖を回避する点である。特に、充填程度は反応器か
らロックホッパー中への各抜取操作に際し移行するポリ
マーの重量によ利特性化することができ、その量はロッ
クホッパーの内部容積1単位当りで現される。この量は
比較的大であって、200〜450kg/cm3 、好ま
しくは250〜400kg/cm3 、特に300〜40
0kg/cm3 の範囲とすることができる。これら数値
は静止ポリマーの嵩密度に著しく依存することが知られ
ている。
【0046】
【実施例】以下、実施例により本発明をさらに説明す
る。
【0047】実施例1 エチレンと1−ブテンとの気相共重合を図1に示したと
同一の装置にて行った。流動床と垂直側壁部とを備えた
円筒状反応器(1)は3mの内径と10mの高さHとを
有すると共に、その上方に沈静チャンバ(3)を有し
た。その底部に反応器は流動化グリッド(4)を備え、
その上方には0.96g/cm3 の密度を有する粉末の
形態のエチレンと1−ブテンとのコポリマー18トンよ
りなる床を流動化させ、この粉末は750mmの質量平
均直径を有する粒子よりなり、これら粒子の90重量%
は300〜1200mmの範囲の直径を有した。流動化
された粉末の嵩密度は300kg/cm3 であった。流
動床の高さhは8.5mである。
【0048】反応ガス混合物は2MPaの絶対圧にて
0.6m/sの上方向速度および92℃の温度にて流動
床を通過した。これは容量で30%のエチレンと1%の
1−ブテンと25%の水素と44%の窒素とを含有し
た。
【0049】チタン原子とマグネシウム原子とハロゲン
原子とからなるチーグラー・ナッタ型の触媒を、フラン
ス特許第2 405 961号の実施例1と同一の方法
でプレポリマーとして作成した。これを反応器中へ入口
経路(11)を介し間歇的に導入した。
【0050】これら条件にて3.8トン/hrのエチレ
ンと1−ブテンとのコポリマーが粉末として製造され、
この粉末は上記の特性を有すると共に特に42°に等し
い静止角度bを有した。
【0051】コポリマーを抜取るための装置は図1に示
したような抜取導管(12)を備え、この導管は1mの
長さと0.05mの内径とを有した。導管(12)は反
応器(1)の垂直側壁部から流動化グリッド(4)の上
方1.5mの高さにて下方向へ60°の初期角度Aにて
離れる。その長さに沿った中間にてエルボーを形成し、
次いで垂直方向(A=90°)で下方向に指向する。下
端部には球状コアと内径0.05mの非制限通路とを有
する遮断弁(13)を備え、次いで105Lの内部容積
2 を有するロックホッパー(14)中に突入する。ロ
ックホッパー(14)の下部には内径0.05mの放出
導管(15)に連通する吐出弁(16)を設けた出口オ
リフィスが存在し、放出導管を圧縮解除および脱ガスチ
ャンバ(19)に接続し、このチャンバに循環導管(2
2)およびコンプレッサ(23)を設け、さらに図5に
示したような導管(20)および弁(21)をも設け
た。
【0052】コポリマーを図6に示したような操作サイ
クルにより反応器(1)から抜取り、この操作は次の工
程を含む:弁(13)を閉鎖し、ロックホッパー(1
4)から0.12MPaの絶対圧P2 にてコポリマーを
空にし、弁(16)を開放させ、弁(13)の上流にお
ける導管(12)を静止状態のコポリマーで満す;弁
(16)を閉鎖すると共に弁(13)を約1秒間開放さ
せ、コポリマーは実質的に導管(12)を緻密相として
流過してロックホッパー(14)中へ流入する一方、ロ
ックホッパー内の絶対圧は2秒以内に0.12MPaか
ら2MPaまで上昇する。コポリマーは2MPaの絶対
圧にて実質的な重力モードでロックホッパー(14)中
へ流入し続ける一方、ロックホッパー内に存在するガス
はコポリマーに対し向流的に導管(12)を通過して反
応器(1)に戻る;弁(13)を8秒間開放させ続け
る;約1秒間にわたり弁(13)を閉鎖すると共に弁
(16)を開放する。コポリマーはロックホッパー(1
4)を離れて導管(15)を介しチャンバ(19)中へ
約3秒間流入する一方、ロックホッパー内の絶対圧は急
速に2MPaから0.12MPaまで低下すると共に、
コポリマーは反応器(1)から導管(12)中へ流入し
て、ここで静止する。
【0053】操作のサイクルを30秒毎に反復した。各
サイクルに際し、反応器からロックホッパーを介し抜取
られたコポリマーの量は32kgであった。コポリマー
によるロックホッパー(14)の充填度は、ロックホッ
パーの内部容積1m3 当り305kgであった。
【0054】このようにして数日間にわたり共重合過程
を行ったが、抜取装置の封鎖は生じなかった。
【0055】実施例2 実施例1と同一であるが、ただし用いた装置を図5に示
したものとして共重合を行った。さらに円筒状反応器
(1)は4.5mの内径と16mの高さHとを有し、実
施例1の場合と同一のエチレンと1−ブテンとのコポリ
マー70トンよりなる床を流動化させた。流動床の高さ
hは14mである。反応器の絶対圧P1 は2.3MPa
である。弁(18)を設けたパージガス供給導管(1
7)を弁(13)の直ぐ上にて導管(12)中へ突入さ
せた。これら条件下で1.7トンのコポリマーが1時間
当りに製造された。
【0056】コポリマーの抜取装置は実施例1の場合と
同一であるが、ただし導管(12)および弁(13)の
内径は0.075mとし、導管(12)は反応器(1)
の垂直側壁部からグリッド(4)の上方1mの高さにて
離れ、ロックホッパー(14)の内部容積(V2 )は2
00Lとし、導管(15)の内径は0.0625mと
し、この種の2つの装置を並列配置してコポリマーを抜
取った。
【0057】コポリマーを、これら2つの装置のそれぞ
れにつき次の段階を含め図7に示したような操作サイク
ルにしたがって前記2つの抜取装置により反応器(1)
から抜取った:弁(13)を閉鎖し、弁(18)を開放
し、反応器(1)の場合と同一である反応ガス混合物を
92℃の温度で2.4MPaの絶対圧にて通過させ、導
管(12)から反応器(1)まで0.6m/sの速度で
移動させ、コポリマーが導管(12)内で静止して停滞
するのを防止し、ロックホッパー(14)からポリマー
を0.12MPaの絶対圧にて空にし、弁(16)を開
放させる;弁(18)を閉鎖し、流動化したコポリマー
を弁(13)の上流にて導管(12)に流入させ、ここ
で静止させる;8秒後、約1秒間にわたり弁(16)を
閉鎖すると共に弁(13)を開放し、コポリマーは実質
的に緻密相として導管(12)を流過してロックホッパ
ー(14)中へ流入する一方、ロックホッパー内の絶対
圧は0.12MPaから2MPaまで約2秒間で上昇し
た。コポリマーは2MPaの絶対圧にて実質的な重力モ
ードでロックホッパー(14)中へ流入し続ける一方、
ロックホッパー内に存在するガスはコポリマーに対し向
流的に導管(12)を介し反応器(1)まで逃散する;
弁(13)を10秒間にわたり開放させ続ける;約1秒
間、弁(13)を閉鎖すると共に弁(16)および(1
8)を開放し、コポリマーはロックホッパー(14)か
ら流出して導管(15)を介しチャンバ(19)中へ約
4秒以内で流入する一方、ロックホッパー内の絶対圧は
2MPaから0.12MPaまで急速に低下し、さらに
導管(12)中に存在するコポリマーを導管(12)か
ら反応器(1)中へパージガスでフラッシュさせた。
【0058】操作のサイクルを各抜取装置につき25秒
毎に反復した。各サイクルに際し、各装置を介し反応器
から抜取られたコポリマーの量は60kgであった。コ
ポリマーによるロックホッパー(14)の充填度は、ロ
ックホッパーの内部容積1m3 当り300kgであっ
た。
【0059】このようにして数日間にわたり共重合過程
を行ったが、抜取装置の封鎖は生じなかった。
【0060】例3(比較) 実施例1と全く同様に操作を行ったが、ただし導管(1
2)の最初の部分は60°でなく18°の角度Aを有し
た。
【0061】抜取操作の各サイクルにて抜取られたコポ
リマーの量は実施例1よりも30%少ないことが判明し
た。ロックホッパー(14)における低い充填程度は、
弁(13)の開放前に弁(13)の上流における導管
(12)の部分が極めて少ないコポリマーしか含有せ
ず、かつ弁(13)を開いた際に実質的に導管(12)
を通過してロックホッパー(14)に流入するのが反応
ガス混合物であるという事実に起因する。さらに、ロッ
クホッパーと反応器との間に圧力平衡が得られた際、導
管(12)に対するコポリマーの流過はゆっくり生じ、
最終的にコポリマーによるロックホッパー(14)の比
較的低い充填が生じた。その結果、コポリマーを抜取る
操作のサイクルを実施例1におけるよりも頻繁に反復し
て、均等な毎時の処理量と反応器における一定の床高さ
とを確保した。さらに抜取られたコポリマーを伴うと共
にコポリマーからチャンバ(19)にて分離された反応
ガス混合物を導管(22)を介し導管(5)中へ循環さ
せる目的のコンプレッサ(23)は実施例1におけるよ
りも一層激しく作動して、ずっと多量のガスの循環を確
保することが観察された。
【図面の簡単な説明】
【図1】特に本発明によるポリマーを抜取るための装置
を備える気相オレフィン重合装置の略図である。
【図2】本発明による装置の代案抜取り装置を示す略図
である。
【図3】本発明による装置の代案抜取り装置を示す略図
である。
【図4】本発明による装置の代案抜取り装置を示す略図
である。
【図5】図1に示した装置と同一であるが或る種の好適
な追加手段を備えた装置の略図である。
【図6】(a)乃至(d)は、本発明の方法によりポリ
マーを抜取るための各段階の略図である。
【図7】(a)乃至(e)は、本発明の代案方法により
ポリマーを抜取るための各段階の略図である。
【符号の説明】
1 円筒状反応器 2 頂部 3 沈静チャンバ 4 流動化グリッド 5 外部導管 6、7 熱交換器 8 コンプレッサ 9 入口チャンバ 13 遮断弁 14 ロックホッパー

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 垂直側壁部を有する流動床反応器を備
    え、その底部に流動化グリッドを設け、反応器の頂部を
    流動化グリッドの下にて反応器の底部に接続すると共に
    コンプレッサおよび少なくとも1個の熱交換器を含む反
    応ガス混合物を外部循環させるための導管と、遮断弁を
    設けると共に吐出弁が装着されたロックホッパーに反応
    器の垂直側壁部を接続するポリマーを抜取るための少な
    くとも1本の導管とを備えてなるオレフィンの気相重合
    装置において、抜取導管は下方向に指向する際に反応器
    の垂直側壁部から離れて前記導管の各部分が水平面に対
    し35〜90°の範囲の角度Aを形成することを特徴と
    するオレフィンの気相重合装置。
  2. 【請求項2】 抜取導管が、45〜75°の範囲の角度
    Aにて反応器の垂直側壁部から離れる第1部分と、この
    第1部分に連結された第2垂直部分とを備えること特徴
    とする請求項1に記載の装置。
  3. 【請求項3】 抜取導管の内部容積がロックホッパーの
    内部容積の1/2〜1/500であることを特徴とする
    請求項1または2に記載の装置。
  4. 【請求項4】 遮断弁がロックホッパーの近くに位置す
    ることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載
    の装置。
  5. 【請求項5】 弁を設けたパージガス用の供給導管が遮
    断弁の近くで抜取導管に突入することを特徴とする請求
    項1〜4のいずれか一項に記載の装置。
  6. 【請求項6】 流動床および垂直側壁部を有する反応器
    にて大気圧よりも高い絶対圧力P1 でオレフィンを連続
    気相重合させるに際し触媒を反応器中へ連続的もしくは
    間歇的に導入し、オレフィンを反応ガス混合物中に連続
    導入して上方向流にしたがい反応器中に連続通過させる
    と共に反応器の底部まで循環させ、循環反応ガス混合物
    を冷却して重合の熱を除去し、さらに製造されたポリマ
    ーを吐出弁が設けられて反応器の垂直側壁部に接続され
    たロックホッパー中へ遮断弁が装着された抜取導管によ
    り抜取ることからなるオレフィンの連続気相重合法にお
    いて、抜取導管により反応器の垂直側壁部からロックホ
    ッパー中へ抜取られるポリマーの全流れを下方向に指向
    して水平面に対し角度Aの傾斜を形成する方向にしたが
    って生成させ、前記角度Aはポリマーの静止角度bに少
    なくとも等しくかつ90°を越えないことを特徴とする
    オレフィンの連続気相重合法。
  7. 【請求項7】 遮断弁を開放させて、反応器をP1 より
    も低い初期絶対圧力P2 でロックホッパーに連通させる
    と共にロックホッパーの吐出弁を閉鎖する時点にて、反
    応器と遮断弁との間に介挿された抜取導管の部分をポリ
    マーで実質的に埋め、次いでポリマーを圧力差の作用下
    にて実質的に緻密相モードにより第1段階でロックホッ
    パー中へP1 に実質的に等しい絶対圧力がロックホッパ
    ー内に得られるまで直ちに流入させ、次いで第2段階に
    て実質的に重力モードによりロックホッパー中へロック
    ホッパーが所望量のポリマーで埋められるのに充分な時
    間にわたり流入させ続け、前記量のポリマーを次いでロ
    ックホッパー内にて遮断弁の閉鎖により分離すると共に
    吐出弁の開放によりロックホッパーから回収することを
    特徴とする請求項6に記載の方法。
  8. 【請求項8】 絶対圧力P1 およびP2 を、P1 :P2
    の比が5:1〜50:1となるようにすることを特徴と
    する請求項7に記載の方法。
  9. 【請求項9】 パージガスを遮断弁の上流にて抜取導管
    中へ導入して、遮断弁が閉鎖された際にポリマーが前記
    導管内に停滞するのを防止し、前記弁を再開放する前に
    導入を充分時間にわたり停止させて抜取導管を実質的に
    埋める時間をポリマーに残すことを特徴とする請求項6
    または7に記載の方法。
  10. 【請求項10】 エチレン、プロピレンまたはエチレン
    と少なくとも1種のC3 〜C10オレフィンおよび/また
    はジエンとを0.5〜6MPAの絶対圧力P1 にて30
    〜130℃の温度で重合させることを特徴とする請求項
    6〜9のいずれか一項に記載の方法。
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