JPS63199203A - 気相重合方法におけるエントレインメント低減方法 - 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】 〔産業上の利用分野） 本発明は気相重合方法におけるエントレインメント低減
方法に関し、特に反応器の型式が横型反応器であり、反
応熱の除去が主として液体冷却剤の気化熱を利用して行
われる気相重合方法におけるエントレインメント低減方
法に関するものである。

〔従来の技術〕

オレフィンの気相重合槽として、以前から水平軸回りに
回転する撹拌機を有する横型円筒状反応器が知られてい
る。

この種の反応器内で発生する反応熱は一般に液体冷却剤
の蒸発潜熱を利用して除去される。すなわち反応器の槽
壁上に間隔をおいて置かれた導入口より液体冷却剤が槽
内へ注入され、撹拌されながらポリマー粒子や原料ガス
と接触し、気化のための熱を吸収し重合反応熱を除去す
る。

この場合に用いられる液体冷部剤は生成ポリマーの量に
比べ数倍の量が必要であり、気化したガスの憬は非常に
多量となる。

気化ガスは反応器の上部槽壁に設置したガス排出管を通
過し、コンデンサーにより凝縮され、再び除熱用の液体
冷却剤として利用される。上記プロセスは比較的容易に
有効に実施できるが、多量の気化ガス発生のため、ガス
排出管系統のガス流速が大きく、ポリマー粒子および触
媒粒子等の細粒が気化ガスに同伴（エントレインメント
現象）され易く、ガス排出管系統のパイプ内やフィルタ
ーに付着したりあるいはこれらを閉塞することがあった
。このために、気化ガスがコンデンサー内に搬送されに
くくなり、またコンデンサー内に細粒が同伴されること
もあり、このよ°うなエントレインメント現象は長期連
続安定運転を防げる原因の一つであった。これらの問題
を解決するために、ガス排出管途中にサイクロンあるい
はバグフィルタ−を設置し同伴される細粒を除去したり
、ガス排出管と反応器との接続口にガス排出管の直径よ
り大きい直径を有する分離室を設け、分離室内の低いガ
ス流速によりエントレインメント現象を低減する方法が
試みられた。

しかしサイクロンを設置した場合は、気化ガスに同伴さ
れた粒子の粒子径が小さいため除塵効率が悪く、またバ
グフィルタ−の場合は有効寿命が極めて短かかった。一
方分離室を設置した場合はエントレインメント量低減の
効果を得るためには分離室の直径を大きくすることが必
要であり、例えば重合活性が大きい場合や生産ペースを
増す場合では気化ガス量が多くなり、はなはだしい場合
、分離室直径が反応器直径に等しい程度のものでない限
りエントレインメントを防止できなくなり、分離室設置
による固定費増加等の問題があった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は上記従来技術における問題点を解決するために
なされたもので、比較的小さい分離室を気相重合反応の
ための横型反応器上部に設け、細粒のエントレインメン
トを効率よく低減する方法を提供することを目的とする
。

〔問題点を解決するための手段〕

内部に水平軸回りに回転する撹拌機を有する横型反応器
内で、生成ポリマーおよび触媒粒子より成る粒子層を撹
拌し、該粒子層と原料ガスを接触させ車台反応を行い、
反応熱を液体冷却剤の気化熱により除去する気相重合方
法において、横型反応器の上部に該横型反応器から排出
される未反応ガスおよび冷却剤蒸気の通過する分離室を
設け、該分離室内に液体冷却剤を噴霧する。

〔作　用〕

連続重合中における反応器内の触媒供給口に近い所では
未成長の５０μｍ以下のポリマー粒子が多数混在し、ポ
リマーの排出口に近い部分では約４００μｍ乃至１００
０μｍの成長したポリマー粒子が多数混在する。

これらの粒子径の異なるポリマー粒子が撹拌翼の作用に
よる遠心力によってガス相部分に飛散され、気化ガスお
よび未反応ガスの排出に伴いエントレインメント現象を
生じる。ストークスの式より粒子の沈降速度を求めると
、直径５０μ卯のポリプロピレン球形粒子の場合プロピ
レンガス（温度７０℃、圧力２２都／ｃｊＧ）中におい
て約６１／　Ｓｅｃであり、分離室中のガスの上昇速度
を粒子の沈降速度以下にしようとすると、気化ガス」が
多い場合、分離室の直径を非常に多きくしなければなら
ない。−力木発明を応用し、分離室内の細粒が通過する
流路を横断するように液体冷却剤を噴霧させると、液体
冷却剤ミストによる細粒の捕捉のための分離室の直径を
あまり大きくしなくてもエントレインメント量を低下さ
せることができる。

すなわち、液体冷却剤の噴霧ノズルから連続的に噴霧さ
れた液体冷却剤ミストと細粒とが衝突し、衝突後細粒を
核とした液体冷却剤ミスト（以後細粒ミストと記す）が
生成される。細粒ミストの粒子径は細粒の粒子径より大
きく、分離室内の下方へついで反応器内の撹拌粒子層中
へ沈降する。粒子層中で細粒ミストの液体冷却剤は気化
ガスになり細粒は重合されエントレインメント現象の生
じない粒子径まで成長する。

ただし、液体冷却剤ミストが細粒と衝突する前に気化す
る状態であると、エントレインメント巳を低減させるよ
りむしろエントレインメント量を増加させる。

また、細粒ミストが粒子層中に戻る前に完全に気化する
状態であるとエントレインメント呈低減の効果は小さい
。

しかし、分離室内の単位体積当りに存在する細粒の数の
多い領域に液体冷却剤ミストを噴霧させた場合、上記の
ごとく衝突前に気化する液体冷却剤ミストの量は全体の
噴霧量に比べ無視できる程度に少い。

また、細粒ミストが粒子層中に戻る前に液体冷却剤が気
化して現れる細粒は多数の粒子の凝集体となっており凝
集体の重量が大きいため粒子層中に戻される。粒子層中
に戻された凝集体は凝集力が小さいため撹拌と共に分散
され塊状物発生の原因とはならない。

一般に分離室内における細粒の濃度は中心からの距離お
よび高さ方向で変化し、特に分離室槽壁下端からの高さ
が分離室直径の３．５倍である点を頂点とし分離室槽壁
下端を含むドーム面で急に変化し前記ドーム面の下方で
濃度が高い。従って液体冷却剤の噴霧ノズルを上記ドー
ム面の頂点より下方に配置し、噴流を上記ドーム内を横
断させるとエントレインメント低減の効果を高めること
ができる。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。

従来知られている横型反応器は例えば第１図に示すよう
に直径り、長さしの円筒状容器１内に円筒状容器と同軸
に撹拌１１４が配置されており、撹拌１４は回転駆動さ
れる回転軸２と回転軸２に取付けられた多数の平バドル
３より構成されている。

（平パドル３は一部のみ図示している）触媒は円筒状容
器１の一端に設けられた触媒注入口５より注入され、生
成ポリマーは円筒状容器１の他端に設けられた製品取出
し口６より取出される。原料ガスは円筒状容器の下部に
複数個設けられている原料ガス注入ロアより導入され、
液体冷却剤は円筒状容器の上部に複数個設けられている
噴霧ノズル８より槽内へ注入される。液体冷却剤の気化
ガスと未反応原料ガスは円筒状容器の上部に設けられた
分離室９を通り、分離室９の頂部からガス排出管１０へ
放出される。

上記のような横型反応器に本発明方法を実施するプロセ
スを第４図に示す。

ここに示すプロセスにおいて液体冷却剤は未反応原料ガ
スを冷却液化したものが用いられている。

分離室９からガス排出管１０へ導かれたガスはサイクロ
ン１１で細粒が除かれ、次にコンデンサー１２で冷却さ
れ一部液化ガスとなる。コンデンサー１２からセパレー
タ１３に導かれたガスはここで気液が分離される。液化
ガスはセパレータ下部より抜出されポンプ１４で送られ
て、液体冷却剤として用いられると共に一部は分離室９
内で噴霧される。セパレータ１３の頂部より虫取られる
ガスは原料ガス補給口１５より補給されるガスと共にブ
ロワ−１６で送られて円筒状容器１内へ注入される。触
媒の注入と生成ポリマーの抜出しは既に説明した通りで
ある。

本発明に用いられる横型反応器の円筒状容器は直径りに
対する長さしの比Ｌ／Ｄが１．０以上のものが好ましく
、フルード数（Ｆ、）はＯ、、０５〜３．０の範囲、特
に０．２〜２．０の範囲となるように撹拌機を回転させ
ることが好ましい。但しＦ、は Ｆ　　−Ｒω２／ｇ　Ｒ＝撹拌翼の半径ω：角速度（ラ
ジアン７秒） ９二重力加速度 で定義される。

また、反応器内のポリマー保有団は１０〜９０容量％で
重合させるのが好ましい。

本発明が適用される気相重合反応は特に限定されないが
炭素数２〜６の末端に２重結合を有するα−オレフィン
を遷移金属化合物を含む触媒を用いて気相重合させるプ
ロセスに有効に適用される。

生成されるポリマーを例示するとエチレンポリマー、プ
ロピレンポリマー、エチレンブロビレンボリマー等が挙
げられる。

液体冷却剤を噴霧するノズルは第３図に示すように噴霧
角θで円錐形を形成するように噴霧する。

噴霧角θは噴霧円錐面が円筒状容器１と分離室９との壁
面の接合する部分に接するようにするのが好ましいが第
３図に示す噴霧角θより大きくても良い。

分離室内で液体冷却剤を噴霧するノズル１８の型式は特
に限定しないが、液体冷却剤ミストの粒径が均一であれ
ばよい。また円筒状容器内に設置された噴霧ノズル８と
同じ型式のものでも良い。

次に本発明の実施により得られたデータを具体的に示す
。

円筒状容器の内径りは３４０ｍ＋、長さしは１２６０Ｉ
ＩＷＩであり、回転軸の径は９０ａｍのものを用いた。

円筒状容器内へ液体冷却剤゛を噴霧するノズルは触媒注
入口側の側板より長手方向に２１０履、６３０履、１０
５０履の位置３ケ所に設置した。このノズルの噴霧角は
液化プロピレン流量１０に！ｇ／ｈｒ以上で１２０°乃
至１４０°であつた。

上記側板より長手方向８４０ａｗ＋の円筒状容器上部壁
面に直径１００ｍ高さ６００ｍの円筒状の分離室を１ケ
所設置し、その頂部にガス排出管を接続した。ガス排出
管の途中に同伴粒子を完全に捕集することのできるフィ
ルターをバイパスラインを設けて設置し、同伴粒子量の
測定時に上記バイパスラインを使用した。

上記分離室の中心軸上で分離室の槽壁の下端からの高さ
くＪ　）が各々２００履、３５０履、４００雌である位
置３ケ所に上記ノズルと同じタイプのノズルを配置し、
その中任意のもの１個を使用できるようにした。

上記の円筒状容器にプロピレンモノマーを触媒と共に導
入し、撹拌機回転数を５０ｒｐｍ（Ｆ。

−０，４８）とし、重合圧力２１ｙ／ｃｄ、ｍ合温度７
０℃で反応させた。液体冷却剤として液化プロピレンを
平均７４Ｋｇ／ｈｒの割合で上記ノズル４個から等量に
噴霧した（ノズル１個当り平均１８．５Ｎｙ／ｈ）。

プロピレンモノマーは１５〜２２Ｎｍ３／ｈｒの割合で
円筒状容器底部より供給し、ポリプロピレンの生成量が
１０〜１１Ｄ／Ｉｌｒとなるように触ｌｌＩ聞を制御し
ながら連続運転した。重合反応が安定した復、上記バイ
パスを使用しフィルターに捕集された粒子ｆｆ１（同伴
粒子量）を測定した。なお定常運転時の気化ガスｍは平
均的４ＯＮｍ３／ｈｒであり、分離室内の平均線速度は
約８．８ａ１／　ｓｅｃであった。この速度に等しい沈
降速度を有するプロピレン粒子の径は約８０μである。

定常状態時の同伴粒子量の測定は５回行なった。

その結果を第１表に示す。

第　　１　　表 〔比較例〕 分離室内の噴霧ノズルを使用せず円筒状容器内のノズル
３個を使用して液化プロピレンを７４　Ｋ９／ｈｒの割
合で噴霧した（ノズル１個当り２４．１ｇ／ｈｒ）他は
実施例と同一条件で運転した。定常状態時の同伴粒子量
を５回測定した。

その結果を第２表に示す。

表に示すごとく比較例では実施例に比べ約７倍乃至１４
０倍同伴粒子ｍが多かった。

〔発明の効果〕

重合反応熱を除去するための液体冷却剤を分離室内で噴
霧させガスに同伴される粒子に衝突させこれを捕捉する
ので、比較的小さい分離室を設けた場合でも気相重合反
応プロセスでのエントレインメントを効率よく低減する
ことができ、装置の長期連続運転を可能とする。

【図面の簡単な説明】

第１図は気相重合方法に用いられる従来公知の横型反応
器を示す！！１断面図、第２図は第１図における△−Ａ
線断面図、第３図は本発明の実施例を示す断面図、第４
図は本発明方法を実施したプロセスを示す系統図である
。 １・・・円筒状容器、２・・・回転軸、３・・・平パド
ル、４・・・撹拌様、５・・・触媒注入口、６・・・製
品取出口、７・・・原料ガス注入口、８・・・噴霧ノズ
ル、９・・・分離室、１０・・・ガス排出管、１１・・
・サイクロン、１２・・・コンデンサー、１３・・・セ
パレータ、１４・・・ポンプ、１５・・・原料ガス補給
口、１６・・・ブロワ−１１８・・・ノズル。 出願人代理人　　藤　　本　　博　　光第　ｆ　図　　
ＬＡ 第　２　図 手続補正書 昭和６３年　４月　８０ 許庁長官　小川邦人　殿 事件の表示 昭和６２年　特許願　第３０４７０号 発明の名称 蕉苗箪ｇ努渓における エントレインメントＴｇ　ｉ　Ｍ　双 補正をする老 事件との関係　　特許出願人 （２０７）チッソ株式会社 代　理　人　（郵便番号　１０５） 補正の対像

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、内部に水平軸回りに回転する撹拌機を有する横型反
   応器内で、生成ポリマーおよび触媒粒子より成る粒子層
   を撹拌し、該粒子層と原料ガスを接触させ重合反応を行
   い、反応熱を液体冷却剤の気化熱により除去する気相重
   合方法において、横型反応器の上部に該横型反応器から
   排出される未反応ガスおよび冷却剤蒸気の通過する分離
   室を設け、該分離室内に液体冷却剤を噴霧させることを
   特徴とするエントレインメント低減方法。 ２、分離室は横型反応器上に立てられた直径ｄの円筒形
   状を成し、前記分離室の中心軸上かつ分離室壁面下端か
   らの高さが３．５ｄ以下となる位置に液体冷却剤噴霧ノ
   ズルを配置した装置を用いる特許請求の範囲第１項記載
   のエントレインメント低減方法。