JPS58216735A - 流動床反応器 - 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】 本発明は、気体を粒子の形状の固体物質と接触させてこ
れらの固体物質を流動床の状態に維持させる化学的−物
理的操作用の装置に関する。更に詳細には、本発明は、
流動床に送られる気体を分配させる分配エレメントに関
する。

前記分配エレメントが流動床装置の円滑でしかも規則的
で正確な作動に対して有する重要さは、当業者には周知
である。

事実、流動化の生起、デッドシー：ｙ　（ｄｅａｄ　ｚ
ｏｎｅｓ）の不存在下での床内の気体の均一な分配、固
体の混合およびシステム内での熱と固体との交換にかな
りの影響を有する床内の気泡の頻度および寸法（大きさ
）は、前記エレメントに依存する。

最大限に応用するために、分配器が気体の均一な分配を
保証すること、その作動時並びに停止時に分配器下への
固体の落下を阻止すること、および腐食による負荷の損
失および損傷を最小限にするような形状を有することが
必要である。前記性能を保証１−５そして気体を通過さ
せるが流動床を形成する固体粒子を通過させない多数の
小孔を有するプレートから実質上なる種類の分配器が多
い。

本発明は、前記特性以外に、床内に再循環される気体お
よび蒸気によって同伴される（　ｄｒａｇｇｅｄａｌｏ
ｎｇ）固体により完全にりｏｘできる（　ｃｒｏｓｓａ
ｂｌｅ　）特性を有するであろう、固体粒子の流動床中
への気体および蒸気の分配用の新規装置を捷供する。

本発明の装置は、２個の円錐状エレメントからなる。図
中でエレメント１７と記載されている下部の円錐状エレ
メントは、下方へ鋭くなる頂点を有し、そＩ、て下部の
円錐状エレメントには流体の通過用でかつ頂点から円錐
状エレメントの基端に向けて減少する横断面を有するチ
ャンネル（溝）を形成するようなプロフィルを有する２
個よりも多く、好ましくは６〜２４個のリゾ（図中のエ
レメント１８）が設けられており、チャンネルにおいて
は気体の流速は徐々に増大するであろう。これらのチャ
ンネルを形成するリブまたはひれは互いに軸対称に配置
され、そ（−て流動床の粉末状物質が流動化プロセスの
停止（気体の注入の休止）時に前記チャンネルを下降し
ないような方式で垂直軸に対して傾斜されている。更に
、リブの前記傾斜は。

気体の良好な分配を保証してデッドゾーンの形成を回避
させるであろう接線コンポネントを気体流に付与する。

上方に向けた頂点を有する図中にエレメント加として記
載されている上部の円錐状エレメントは。

すべての点に良好な演台、およびデッドゾーンとよどみ
のない状態を達成するために、流動床への固体の循環を
活性化させる作用を有する。この円錐状エレメントは円
錐台の形状をとることもでき、そしてこの円錐状エレメ
ントには流動床の粉末状物質の排出用の中心ダクトを設
けることができる。

本発明に係る分配器は、第４図に示される同心円状の円
錐形に配置された一連のリブでも実現され得る。

本発明に係る分配器は、直径方向の対向ゾーンに不利に
なるように好ましくは周辺ゾーンへの気体の通過に好都
合であるであろう所定の特定の非対照で配置されている
第５図によって示された回転分配器としても実現され得
る。このことは１分配器を好適な回転数、好ましくは３
〜３Ｑｒｐｍの範囲内で回転させることによって得られ
る。それによって、気体が流動帯域３１を流動化するで
あろう流速が達成され、そして固体は帯域３２に落下す
るであろう。前記帯域の位置は分配器の回転によって連
続的に変化される。

分配器への気体の流入は、固体の排出を側部位置】２で
流動床から行うか、軸方向の排出［１２１で底部から行
うのと同様に、軸方向１５（第２図）または接線方向３
５（第３図）であることができる。分配器は、場合によ
って存在する固体の了グロメレーションの壁からの除去
および温和な攪拌を保証しようとする場合によって設け
られる内部スクレーノその制御のために、回転軸によっ
て軸方向にクロス（ｃｒｏｓｓ　）され得る。

流動床中への気体の流速は、最小流動化速度と等しいか
、より大きくなければならず、そして好ましくは２〜５
０倍であるべきである。とにかく、前記速度は、使用さ
れる特定の物質および固体粒子の大きさおよび形態の関
数である。

機械的に攪拌された床の場合には、気体の速度は最小流
動化よりも低いことさえある。

とにかく、流動床自体のすべての点における迅速な再生
を達成するために、流動床中の有効な混合を保証しなけ
ればならない。その結果１本発明に係る分配器の場合、
固体の流速は、反応器壁の付近の固体の下方流および反
応器の中心軸に相当する上方流を決定する。

高固着性および低流動性の粒状流体の場合にも、反応器
の汚染または気体の有効でない分配の問題に遭偶せずに
操作することが可能である。

反応器壁の円筒状および円錐台伸長部内の汚れ（ｓｏｉ
ｌｉｎｇｓ）が生じるのを回避するために、２つのシス
テムを採用できる。

米国特許第３，２９８，７９２号明細書に既に記載され
ている第一のシステムは、壁自体への固体層の蓄積を阻
止するために削り作用を反応器壁にかけるであろうｌ　
ｒｐｍよりも速く、好ま（、＜は１〜１０ｒｐｍで回転
する回転刃を設けることからなる。

このシステムは、清浄運転に十分に有効であることが証
明されている。

強烈な運転下に保持されている場合に壁用の優秀な脱ス
ケール剤が固体自体であるという観察に基づいている第
二のシステムは、遠心力によって中心から反応器壁に向
けて強烈に押される固体流を発生させ、それによって清
浄作用をかけるであろう回転セ／４レータを反応器の上
部帯域に挿入することからなる。この種の回転上パレー
タ１４は、伊国特許出願第２３．８７５Ａ／８１号明細
書の目的である。

反応器の内面の清浄化の目的は、この特定の場合には流
出気体１６によって同伴される固体の分離も生じさせる
装置で達成される。前記のように、このことは本発明に
係る気体分配器が固体粒子罠よってクロスできるという
特有の特性を有するので必要ではない。（、かじ、得ら
れる分離効果は。

プロセスの要件または汚染防止上の制限または他の狸由
のため、流れ１１にダストを含まないようにしなければ
ならない場合には有利となることがある。

第１図に図示された循環路は、下記装置によって完成さ
れる。

圧縮機２は、かなりの量のダストも含有する気体によっ
てクロスでき、かつ連結ライン４，５および６に沿って
の粉末の沈降を阻止し、固体物質の蓄積によって場合に
よって後に生ずる目詰りな防止するために十分に高速（
５ｍ／秒よりも速く、好ましくは１０〜４０ｍ７秒）１
に循環路内に維持するような流速を保証できるように作
用時に如何なる固体もガスケットおよび遠心羽根車に近
づけないようにするために１羽根車または回１子のうし
ろの軸の７ラクシング（ｆｌｕｘｉｎｇ）用の装置から
なる。

必要ならば、交換器３は管中管型であるべきである。交
換器３中において、特定の場合の事情に応じて熱交換用
流体として水、水蒸気、油または他の物質を使用して、
気体および同伴された粉末をプロセスの要件に応じて加
熱または冷却できる。

熱の受授な容易にするために、前記サービス流体は外部
管をクロスし、一方プロセス気体は気体側に一連の縦リ
ブを適用できる内部管をクロスする。

含まれる熱量が平行な複数の管の設備およびその大きさ
に負う場合には、５ｍ／秒よりも速いクロス速度、好ま
【２くは１０〜４０ｍ／秒の速度を課さなければならな
い。

プロセスが熱の寄与を必要とする場合には、適当に配置
された電熱エレメントによっても熱を供給１−なければ
ならない。

本発明の装置の有効性は、高圧の適用時に特に増大され
る。

一事実、この場合には、循環気体の密度のより高い値の
ため、より小型の装置、熱交換係数のより高い値、ライ
ン中での減少した輸送速度および床中での減少１−だ流
動化ですむであろうし、そして反応の場合には反応性気
体の濃度の増大のため速度論の改善が達成されるであろ
う。

前記のように、循環路の満足な作動のために。

循環路をクロスする気体流は、同伴固体の目詰りのため
のデッドゾーンの回避および汚れに関する絶対的信頼性
を保証するために、各点において５ｍ／秒よりも速い流
速、好ましくは１０〜４０ｍ／秒の流速を有していたこ
とが測定されている。

例示のためであって限定ａ＞ｉ的ではなく、固体粒状触
媒によって接触作用を受ける反応用の装置の作用を説明
する。気体状生成物を流れ１１から流出させ、場合によ
って同伴固体の残渣から濾過または分離させる。

本発明の装置を適用する例と示唆される別の場合は、プ
ラスチック重合体の製造のための線状α−オレフィンの
気相重合の場合である。

この場合、固体および気体反応体を連続的に供給り、そ
して固体粒状生成物を連続的に排出する。

本発明の装置の重要な応用として、伊国％軒出願第２４
，４７５Ａ／８１号明細書に記載の種類のエチレン−プ
ロピレンプラスチック共重合体の製造における使用を記
載できる。

この場合、装置は第１図に示されるように一緒に連結さ
れた反応器ｌ、遠心圧腟機２、熱交換器３からなる循環
路からなる。

この循環路にエチレン単量体７．プロピレン単量体８お
よび場合によって使用される反応活性剤１０および場合
によって希釈剤の分離後に溶液、バルクまたは気相中の
尽応から来る触媒含有単独重合ポリプロピレンペース９
’＆供ｉｆる。

単独重合段階は各触媒粒子に対して最終生成物ω〜％重
ｉｉｒ％を好ましくは！ＩＭ製するような奮で％％より
も多く、好ま１．＜は９５％よりも多いアイソタクチッ
ク性を有するポリプロピレンの立体特異性マトリックス
を調製する。このマトリックス内に、共重合段階におい
て、最終生成物の残りｌＯ〜４０重ｉ１％に対してエチ
レン２５〜７５重量％の間隔内に入り、好ま１−＜は５
０％に最も近い量である組成を有する主とＩ−て無定形
共重合体が生成され、かつ極めて規則的に分布している
。最終生成物は。

加重量％までのエチレン含量を示すであろう。

前記特性は全（特性的であり、とにかく前記生成物は炉
用特許出願第２４，４７５Ａ／８１号明１ｉｌｌＩ書に
記載されている。

反応器１を２〜４０〜／ＣＩ！Ｌ２の範囲内の圧力下で
４０〜１００℃の温度において操作させた。流動重合床
内の重合体の滞留時間ハロ。５〜４時間であり、一方エ
チレンのモル濃度とエチレン＋プロピレンのモル濃度の
和との間の比（Ｃ２／Ｃ２＋０３）で表示された気相中
の単量体の平均組成比は好ま（２くは０．３５〜０．５
５の範囲内である。このパラメーターはとにかく製造す
べき共重合体の品質および反応に使用された特定の高収
率触媒に依存し、そして所望の共重合体の実際の製造を
Ｉ！ＦＦすように制御される。このため、単量体７およ
び８の供給の流速および排気口１１からの排出流速が調
整される。

例 本例はパイロットスケールの試験に基づいており、そし
てエチレン−プロピレンブロック共重合体の生産能力２
５に＃／時を有する連続的プラントにおいて実施された
。第１図に概略的に示された気相共重合装置を使用した
。この装置において反応器の底部に装着された気体分配
器は第２図に図示された種類のものであり、生成物用の
側部の排出口を有していた。

共重合体ペースを２段法に従って液体単量体中で製造し
た。球状の粒子で第６図に示される制限されたグラニュ
ロメトリー（ｇｒａｎｕｌｏｍｅｔｒｙ）の重合体を得
ることを可能とさせる欧州特許第４５，９７７号明細書
の例１に従って調製された触媒を使用ニーたＯ サイクロン中でフラッシュし、次いで流動床反応益に供
給することによって、液体単量体中の懸濁液内の重合体
をプロピレンから分離（−た。

このために％４５ｃＷＬ／秒に等しい流動化速度によっ
て特徴づけられる気相共重合反応器を使用した。

第１図の循環路内を循環する気体−重合体混合′物の循
環速度はライン４で１２ｍ／秒、ライン５および６およ
び交換器３で３Ｑｍ／秒であった。

例の操作条件を表１に示し、得られた共重合体の特性も
表ＩＫ示す。

反応器の内壁の汚れおよび圧縮重合体の閉塞物はいずれ
も検出されず、そ１．て１０００時間よりも長い長期間
の操作後でさえ外部循環路内の重合体の目詰りまたは付
着を生じずに流動化に対して優秀な制御が達成された。

表　　　　１ 温　　度　　　　　　　　”Ｃ７０ 圧　　　力　　　　　　　　気　　　圧　　　平　　衝
滞留時間　　　　　　時　　間　　１．３溶融流速「Ｌ
Ｊ１１／１０分　　　１．８２温　　　度　　　　　　
　　”Ｃ７５ 圧　　　力　　　　　　　　気　　　圧　　平　　衝滞
留時間　　　　　　時　　間　　１．３浴融流速ｒＬＪ
　　　　　Ｉ／ｌＯ分　　　１．５５温　　度　　　　
　　　　℃　　　　　　　７０圧　　　力　　　　　　
　　気　　　圧　　　　８滞留時間　　　　　　時　　
間　　　１結合エチレン　　　　重ｔ％　　　ｒＯ０９
で２／（て２＋Ｃ３）気相　　モル１モル　　０．４３
最終生成物の特性 溶融流速ｒＬＪ　　　　　１１／ｌｏ分　　　１．７２
平均重合体直径　　　　　ミクロン　　　１　、５００
ヨン 見掛注入／圧縮密度　　１１／ｃｃ　　　　　Ｏ，４７
１０，５２流動性　　　秒　　　１６ 曲げ弾性率　　　　　ＭＰ　ａ　　　　　１　、２００
光　　沢　　　　　　　　％　　　　　　　４５ＨＤＴ
（４６Ｎ、ム２で）　　℃　　　　　　７４温１図〜第
５図中の参照番号は以下の部材を意味する。

１・・・流動床反応器 ２・・・気体再循環用遠心圧縮機 ３・・・管を内股１−た熱交換器 ４・・・連結ライン ５・・・連結ライン ６・・・連結ライン ７・・・エチレン単置体（Ｃ２）の供給８・・・プロピ
レン単量体（Ｃ３）の供給９・・・触媒含有共重合体ペ
ースの供給ｌＯ・・・反応活性剤の供給 １１・・・再循環気体の排気口 １２・・・重合体用の側部排出口 １３・・・重合体粉末によってクロスできる流動床用の
気体分配器 １４・・・重合体粒子用の遠心分離機 １５・・・軸方向流で反応器に流入する流れ１６・・・
反応器から流出する流れ １７・・・下方に向いた分配器の円錐体１８・・・傾斜
し曲がった運搬リプ １９・・・減少横断面を有する運搬チャンネル２０・・
・下方に向いた分配器の円錐体２１・・・反応器の底部
からの重合体の軸方向排出口ｎ・・・反応器に供給され
る流れの接線方向の流入口を有する室 ％・・・リブの延長上の傾斜または螺旋状の運搬平面Ｕ
・・・分配器の円柱体 ５・・・フープなしの傾斜運搬リブ あ・・・仮数の環状リブ付きクラウンを有する同心円状
円錐形を有する分配器 ｎ・・・非対称運搬チャンネルを有する回転分配器路・
・・減少横断面を有する非対称運搬チャンネルを有する
回転分配器の側部 四・・・回転分配器の管状軸 加・・・回転軸用の７９ツキン押え ３１・・−重合体の側部流動化帯域 ３２・・・重合体の側部再落下帯域 お・・・装置の軸に泊っての重合体の同伴帯域あ・・・
壁近くの重合体の下方流帯域 謳・・・接線方向流での反応器への流れの流入口

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の分配器を組み込んだ流動床反応器およ
び気体の再循環装置の概略図、第２図〜第５図はそれぞ
れ本発明の分配器の具体例の説明図、第６図は重合体粒
子の直径と累積重量との間の関係を示すグラフである。 １・・・流動床反応器、１３・・、・気体分配器、１７
・・・円錐状エレメント、１８・・・リブ、１９・・・
チャンネル。 加・・・円錐状エレメント、２１・・・重合体の排出口
、５・・・リブ、２６・・・分配器、硝・・・分配器。 出願人代理人　　　猪　　股　　　　　清手続補正書（
方式） 昭和閏年７月７２日 特許庁長官　　若　杉　和　夫　殿 １、事件の表示 昭和閏年特許願第３９９７８号 ２、発明の名称 流動床反応器 ３、補正をする者 事件との関係特許出願人 モンテジンン、ンチェタ、ベル、アツイオ一二昭゛和５
８年６月８日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　（ａ）　　頂点を下方に向けて配置し側面上に２
   個よりも多いリブを設けた下部円錐状エレメント（前記
   リブは気体の速度が徐々にかつ対応１、て増大するよう
   に上方向に減少する横断面を有する流れチャンネルを収
   容殻の壁と一緒になって形成しているようなプロフィル
   を有ｌ−，リブは流入気体流に接線コンポネントを付与
   するように垂直に対して傾きを有しかつ軸対称で互いに
   直径方向に対向して配置され、リブのプロフィルおよび
   傾斜は流入気体によって同伴された固体粒子の通過な許
   １−１かつ気体の供給を中断しようとも流動床の粒子の
   落下を阻止するようなものである）、およびＣｂ）　　
   −Ｅ方に向いた頂点を有１−５下部円錐状エレメント上
   に重ねられ、そして流動床内の固体の循環を活性化する
   作用を有し、デッドまたはよどみ帯域を排除する上部円
   錐状エレメントからなる二重の円錐体を具備することな
   特徴とする流動床反応器用の流動化気体の分配器。 ２、二重円錐体には流動固体物質用の軸方向排出ダクト
   が設けられていることを特徴とする請求３、分配器が装
   置の垂直軸に対して偏心位置に配設され、そ１−て回転
   運動を有することを特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載の分配器。 ４、二重円錐体が各々一連のリブを有する同心円状の円
   錐状エレメントからなることを特徴とする特！ＦＦ請求
   の範囲第１項に記載の分配器。 ５、前記分配器および再循環装置が再循環気体によって
   同伴された流動物質の固体粒子の通過を許すことを特徴
   とする気体の再循環用装置を具備し特ｒｆＭ求の範＠第
   １項〜第４項のいずれかに記載の分配器を設けた流動床
   反応器。 ６、第１図の遠心分離機（Ｍａｌが設けられていること
   を特徴とする特許請求の範囲第５項に記載の流動床反応
   器。 ７、特許請求の範囲第５項または第６項に記載の流動床
   反応器中で実施することを特徴とする触媒含有重合物質
   からなる流動床上で気相中においてα−オレフィンを重
   合および共重合する方法。 ８、特許請求の範囲第５項または第６項に記載の流動床
   反応器中で実施することを特徴とする無定形共重合体を
   得るような処理条件下において、触媒含有重合物質から
   なる流動床上で気相中においてエチレン／プロピレンを
   共重合する方法。