JPS63120703A - 高圧重合反応器で放圧する際に固体放出を減少させる分離装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、開始剤の存在下に５００〜４０００バールの
圧力及び１５０〜３５０℃の温度でエチレンの重合又は
エチレンとエチレン系不飽和コモノマーとの共重合のた
めに使用される管型反応器又はオートクレーブ用の、反
応器又はオートクレーブ中に存在する反応混合物の放圧
の際に固体放出を紘少さ仕る分離装置に関する従来の技
術 エチレンの重合又はエチレンと別のエチレン基の重合性
単量体との共重合は、管型反応器又はオートクレーブ中
で４０００バール以下の圧力及び１５０〜３５０℃の温
度で開始剤（ラジカル開始剤）及び場合により調節剤の
（７，注下に実施される。

発熱重合反応の際には、形成される重合体１にｇ当り約
８００　ｋｃａｌの反応器が発生し、核熱は迅速に除）
にされねばならない。このことは、エチレン及び場合に
よりポリエチレンの炭素、水素及びメタンへの分解を惹
起する反応混合物の過熟を回避するために必要である。

分解反応は同様に激しい発熱的でありかつ以下の反応式
に基づき進行する： １　）　ＣｄＥ＊→Ｃ＋　ＣＩＩ＋＋　３０ｋｃａｌ／
ｍｏ１２　）　ＣｙｌＬ→２　Ｃ＋　２１１ｔ＋　Ｉ　
Ｉ　ｋｃａｌ／ｍｏ１３　）　１／ｎ（ＣｒＯ２）ｎ＝
ｃ　＋　ＣＨａ＋　８　ｋｃａｌ／ｍｏｌ主として（８
５〜９５％）、エチレンの分解は反応式Ｉ）に基づき進
行し、メタン及び炭素を形成する、この際」５５０℃ま
での温度が達成される；僅かに（１０〜１５％）、エチ
レン分解の際に水素及び炭素が発生する。この場合、温
度は６８０℃まで上昇することがある。

従って、管型反応器又はオートクレーブで操作する際に
は重合を制御する、即ち反応器を十分に導出する手段を
講じて実施することが極めて重要である。しかしながら
、このことは実地には常には達成されない。技術的欠陥
、制御もしくは測定装置の故障により、必要な熱導出が
もはや保証されずかつ反応器内に存在する反応混合物の
分解が開始する情況が生じる。このような場合には、常
用の自動制御装置を用いていわゆる緊急プログラムが開
始せしめられる。

反応器へのエチレン、場合によりコモノマー、開始剤及
び調節剤の装入が中断され、反応器の弁が解放され、該
弁を介して反応器内に存在する反応混合物が大気へ放圧
される。オートクレーブ又は前型反応器から反応混合物
を大気へ放圧する際に、熱いガス／生成物混合物の点火
を行うことは公知である。

刊行文献には、発生ずる爆発は“エリアリス（ａｅｒｉ
ａｌｓ）”と称されている。エリアリスを回避するため
に、米国特許第３７８１２５６号明細書に１つの方法が
開示された。該方法は、分解した反応混合物を、それが
反応器を出た後に、水を充填したプラスチック袋が存在
する導管に導き、温度及び反応混合物が流入するいわゆ
るオーバールーフ管内に構成される圧力によってプラス
チック袋を破壊し、この際流出する水によって反応混合
物を、ガスが大気中に流出する際に発火が起こらないま
でに冷却することよりなる。

しかし、この公知手段は、確かに反応混合物が野外に放
圧される際に爆発の危険を紘少さ仕るが、炭化水素及び
固体物質例えば煤、微粒子及び租拉子状ポリエヂレン粉
末の放出は阻止されない。使用される反応器のその都度
の大きさに基づき、放圧］二程で２００に９までの固体
が放出され、このことは環境の極めて著しい汚染を惹起
する。

発明が解決しようとする問題点 従って、本発明の課題は、エチレンの重合のために使用
される管型反応器又はオートクレーブで放圧］−程の際
に発生する固体の放出を減少ないしは有効に排除するこ
とのできる分離装置を開発することであった。

問題点を解決するだめの手段 ［１り記課題は、本発明により、特許請求の範囲第１項
から第６項までに記載の、管型反応器又はオートクレー
ブ中に存在する反応混合物が放圧工程で野外に流出する
前に貫流する分離装置を用いて解決される。

発明の作用及び効果 反応混合物の反応装置（オートクレーブ又は前型反応器
）からの放圧は、多数の理由から実施されるかないしは
実施されねばならない。いわゆる緊急プログラムの開始
は、ボタン押しく手動による）又は、たいていの場合に
おけるように、自動回路によって行われる。後前は市販
の測定及び調節システム（例えばＡＥＧロジステート）
である。反応器の圧力及び温度監視のための上限マーク
の１つが達成されると、自動的に反応器の多数の弁の解
放により反応混合物の放圧が行われる。この動作は例え
ば反応混合物の分解の際、更にまた誤測定の際もしくは
その他の技術的欠陥の際にも行われる。複台の２つの場
合には、いわゆる誤開始と称される。この際、反応器内
に存在する、実際に分解を起こしていない反応混合物も
同様に反応器から野外に放圧される。この際に煤だけで
はなく、ポリエチレン粒子がエチレン及び場合によりそ
の他の炭化水素と一緒に野外に放出される。

ところで、本発明の構成によれば、反応器から到来する
反応混合物は放圧の際に、人気に述する前に分離装置を
貫流しなければならない。

実施例 次に、図示の実施例により本発明の詳細な説明する。

分離装置１〜１１は、下方１／４に水が充填されており
かつ比較的幅広い導管を介して別の分離容器が後続され
た分離容器Ｉからなる。（ｆ利には、分離装置は２又は
３個の分離容器から構成されている。分□離容器１に後
続された分離容器１ａは、固体粒子が野外に直接的に放
出されるのを防１ヒする組込み部材を備えている。

図面には示されていない反応器の放圧弁の放出導管３は
個々に分離容器Ｉに案内されている。その都度の反応器
の大きさに基づき、２個又はそれ以上の放圧弁及び／又
は破裂円板を用いることができる。反応器が破裂円板を
装備している場合には、その放出導管は同様に分離容器
１と接続されている。分離容器Ｉ内への放出導管の侵入
部は接線方向に配置された圧力管によって、これらは下
向きに容器内に充填された水の表面に向かいかつ水面の
上で終わるように構成されている。容器の充填は約１／
４まで行う。分離容器１内の水位を均一に調整すること
ができるように、容器はオーバフロー管（４〜５）を備
えている。オーバフロー管には、容器内が過圧である場
合には閉鎖しかつオーバフロー管を介するガスの流出を
阻止するフラップ４が設けられている。

安全装置として、水位の上に容器壁に放射性の水位表示
器６が装備されており、それにより容器内の場合により
存在する生成物の集合もしくはオーバフロー管の閉塞が
表示される。水位表示器６は分離装置の作動のために推
奨されるが、しかしながらずｊ°効な固体分離のために
は必須要件ではない。

分離容器１内では、熱い反応混合物は容器の下方１／／
Ｉに存在する水に衝突する。その際、熱いガス／生成物
混合物の冷却が行われ、大量の水は蒸発する。この際、
放圧工程で反応器から到来する固体物質の大部分は、分
離容器１内の保留される。しかしながら、固体物質の約
２０〜４０％は分離容器１を出る物質流と共に搬出され
る。該物質流は固体物質の他に放圧されたエチレン、場
合によりその他の炭化水素、蒸気及び連行される水を含
有する。この生成物混合物は分離器容器１の頂部から比
較的幅広い導管２を介して分離容器１ａに導入される。

両者の容器間の導管２は、分離容器１ａに対する人口で
は２００〜１１０００ｚ、（ｆ利には４０〜５００ｍｍ
の直径をａするべきである。

分離容器１ａに対する導管人口は側部にありかつ同様に
接線方向に配置されている。該分離器？＋ｇ　Ｉ　ａに
は水は充填されていず、その蓋に幅２００〜４００ｍｍ
の流出導管２ａが設置されている。

流出導管２ａの前方の分離容器ｆａの内部の、石の下側
に、蓋もしくは容器内壁に対して比較的小さな間隔を置
いて釣鐘形棚段７が組み込まれている。

該釣鐘形棚段７は１００〜２００ｍｍの間隔で設置する
のが有利である、即ちその直径は分離容器１ａよりも２
００〜４００ｘｘだけ小さく選択すべきである。

釣鐘形棚段７を組み込むことにより、放圧された反応混
合物が直接的に容器から流出することが阻止される。物
質流はむしろ制動されかつ釣鐘形棚段７の縁部と容器内
壁もしくは蓋壁との間の比較的狭い通路に向かって転向
せしめられる。流出導管２ａの回りの外部に取付けられ
た環状導管８が出発し、当間隔で相互に配置された４つ
の導管９が、前記容器蓋を貫通案内されている。

１１り記導管９の端部に、それぞれ１つのスペシャルノ
ズル！０が取付けられている。別の形式のノズルを組込
むことも勿論可能でありかつ大きな直径の分離容器を使
用する際には推奨される。使用されるスペシャルノズル
１０は市販されている。レヒラー社（Ｆａ、１、ｃｃｈ
ｌｅｒ１ゲルセンキルヘン在）から市販されている、噴
霧角度６０〜９０°を有す：４Ｔｙｐ　ＳＺ　５〜ＳＺ
　１４　（Ｄ軸方向一完全円錐ノズル（＾ｘｉａｌ−Ｖ
ｏｌｌｋｃｇｅｌｄｕｅｓｅｎ）が有利であることが立
証された。ノズル１０には加圧水又は凝縮液を供給し、
その際環状導管８での予圧は、反応器の放圧の際に分離
容器！内で発生せしめられる最高圧力よりも少なくとも
３バール高いべきである。ノズルＩＯへの加圧水又は凝
縮液の供給は調節弁！１を用いて行う。この際、調節弁
１１はいわゆる反応器の緊急プログラムの発生と同時に
、即ち放圧過程が開始すると即座に開く。ノズルから流
出する加圧水もしくは凝縮液の量は数量的に、容器蓋と
釣鐘形棚段７の上面との間の全横断面に亙って、流出導
管２ａに向かう物質流に反作用する厚い水幕が形成され
るよにＮ整する。

本発明による操作法により、放圧した反応混合物内に存
在する固体物質を実質的に完全に分離装置ｉ〜ＩＩ内に
抑留することができる。流出導管２ａからは、煤及びポ
リエチレン粒子は放出されず、専ら反応器の放圧の際に
到来するエチレン及び場合によりその他のガス状炭化水
素が大気に放出されるにすぎない。

加圧水又は凝縮液の噴射時間は、放圧工程の過程で分離
器ｌｓ　Ｉ　ａ内の圧力が！バール未満に低下すると初
めて中止するように選択すべきである。

慣用の大きさの反応器では、一般に１０〜３００、有利
には１５〜９０秒間継続する。この際、水幕を形成する
ためには、１秒間及びノズル当り３〜２０、有、利には
５〜１（ｌの水量が必要である。最適な分離作用のため
に必要な水量及びその噴射のための時間は、その都度の
分離器容積に合わせるべきである。分離器容積もまた反
応器から到来する反応混合物の量に合わせるべきである
。実地には、２〜２５１３の容積を／ｒする分離４が好
ましいことが判明した。しかしながら、良好な分離効果
のためには、−層大きな容積を（ｆする容器を用いて実
施してら４利ではない。

分離容器の容積と反応器の容積との比は、固体物質のＴ
ｒ効な分離を行うためには２：ｌよりも大きく選択すべ
きであり、４：ｌ−１０：１の範囲内にある容積比を使
用するのが有利である。

実施例１ 分離装置１〜１１の両δの容器は、直径！２００ｚｍで
容積それぞれ４．３１″′を有していた。

分離容器Ｉには水９５０Ｉ２を充填した。容器間の接続
導管２は直径４００１３１をａしていた。分離容器内１
ａに、直径４００ズ１８何する流出導管２ａの前方に、
容器２１の下面に対して１００１１の間隔を置いて、直
径１００（ｌｖを有する釣鐘形棚段７が設置されていた
。説の下面と釣鐘形棚段７の１〜面との間の空間に、ス
ペシャルノズルＩ　Ｏ（Ｆａ、　Ｌｃｃｈｌｅｒ、　Ｔ
ｙｐｅ　ＳＺ　６／４６１．２Ｈ）が取付けられており
、これらのノズルに環状導管８を介して凝縮物を供給し
た。環状導管８での予圧は３０バールであった、凝縮物
の供給は調節弁１１を用いて反応器の放圧弁の開放と同
時に行った。反応器から、反応混合物０．６ｔを放圧さ
せた。

放圧工程中に最高圧力は、分離容器ｌ内で６．９バール
でありかつ分離容器ｌａ内で６．４バールであり、かつ
約　１．５秒後に達成された。

凝縮物供給は２０秒間実施した、この際各ノズル毎に１
秒間以内で凝縮物　５．８Ｑが水幕を形成するために利
用された。凝縮物の噴霧終了後に、分離容器１ａ内の圧
力は　０．３バ一ル未満の値に低下した。

分離容器■内に９５　ｋＶ、分離容器１ａ内に３５ｋｇ
の固体が沈澱した。固体物質の大気への放出は生じなか
った。

例２（比較） 実施例１と同じ反応器で、分離装置を介さずに反応混合
物０．６ｔを大気に放圧した際に、固体物質約１３０ｋ
Ｗが放出された。

容積４．３１′をａし、但し組込み平材及び水幕を形成
するためのノズルを有していない容器に前記反応器の放
圧を実施した場合には、分離効果は同様に不十分であっ
た。

容器内に９５＆ｙの固体が見いだされた、従ってこの場
合には、微粒子ないし粗粒子状のポリエヂレン粒子３５
ｋｇが大気中に放出されたと見なすことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による２つの分離容器を存する分離装置
の側断面図及び第２図は第２の分離容器の流出導管の前
方に設置された組込み部材の詳細断面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、開始剤の存在下に５００〜４０００バールの圧力及
   び１５０〜３５０℃の温度でエチレンの重合又はエチレ
   ンとエチレン系不飽和コモノマーとの共重合のために使
   用される管型反応器又はオートクレーブ用の、反応器又
   はオートクレーブ中に存在する反応混合物の放圧の際に
   固体放出を減少させる分離装置（１〜１１）において、
   放圧された反応混合物を、それが大気に達する前に、直
   列に設置された少なくとも２つの分離容器（１、１ａ）
   を介して移行させることを特徴とする、高圧重合反応器
   で放圧する際に固体放出を減少させる分離装置。 ２、分離容器（１）にその容積の１／４まで水が充填さ
   れておりかつ分離容器（１ａ）が２００〜１０００ｍｍ
   、有利には４００〜５００ｍｍの直径を有する側部の生
   成物流入管（２）を有しかつ水が充填されない、特許請
   求の範囲第１項記載の分離装置。 ３、分離容器（１ａ）がその流出管（２ａ）の前に組込
   み部材（７、１０）を備え、該組込み部材が、放圧され
   た反応混合物を流出管（２ａ）に達する前に偏向させか
   つ水幕を通過せしめる、特許請求の範囲第１項又は第２
   項記載の分離装置。 ４、分離容器（１ａ）の流出管（２ａ）の前の水幕を、
   放圧工程で反応混合物が分離装置（１〜１１）内へ流入
   すると同時に形成する、特許請求の範囲第３項記載の分
   離装置。 ５、水幕をノズル（１０）によって形成し、該ノズルを
   介して１０〜３００、有利には１５〜９０秒間以内、１
   時間及びノズル当り３〜２０、有利には５〜１０ｌの水
   量を貫流させる、特許請求の範囲第３項又は第４項記載
   の分離装置。 ６、分離容器（１、１ａ）の容積と反応器の容積との比
   が、２：１〜２０：１、有利には４：１〜１０：１であ
   る、特許請求の範囲第１項から第５項までのいずれか１
   項に記載の分離装置。