KR101222359B1 - 올레핀, 특히 에틸렌의 기상 중합용 장치 - Google Patents

올레핀, 특히 에틸렌의 기상 중합용 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 기상 유동층(gas-phase fluidized-bed) 반응기 (1), 중합되지 않은 올레핀을 포함하는 재생 가스 스트림의 배출 및 재순환을 위한, 반응기에 연결된 재생 가스 라인 (2), 및 반응기로부터의 재생 가스에 혼입된 고체 입자의 환원 및 침전을 위한, 재생 가스 라인에 위치하는 사이클론 (3)을 포함하는, 올레핀, 특히 에틸렌 중합용 장치로서, 상기 사이클론이
- 본질적으로 수직인 중앙축을 가지고, 그 벽이 회전방향으로 대칭인 본체를 따라 연장되며, 상기 중앙축에 대하여 편심으로 배열된 사이클론 유입구 (4)가 구비된 상부 구역 (3a),
- 상부 구역 (3a)에 인접하고, 그 벽이, 하부 방향으로 가늘어지는 회전방향으로 대칭인 본체를 따라 연장되는 중간 구역 (3b),
- 중간 구역 (3b)에 인접하고, 그 벽이 회전방향으로 대칭인 본체를 따라 연장되는, 재생 가스로부터 침전된 고체 입자를 배출하기 위한 하부 구역 (3c), 및
- 상부 구역 (3a)을 향해, 적절하다면, 중간 구역 (3b)을 향해 본질적으로 축방향 대칭으로 아래로 연장되는, 입자가 제거된 재생 가스를 배출하기 위한 튜브 (5)
를 포함하고,
여기서, 사이클론을 향해 아래로 연장되는 튜브 (5)의 하부 말단으로부터 하향으로 연장되는 튜브 (5)의 벽의 가상 연장과 중간 구역 (3b)의 벽과의 교차지점 (6)까지의 거리 (hi) 대 하향으로 연장되는 튜브 (5)의 직경 (di)의 비 (Hi)가 3 내지 8, 특히 4 내지 7인, 올레핀 특히 에틸렌 중합용 장치에 관한 것이다.
올레핀, 중합, 장치, 사이클론, 재생 가스

Description

올레핀, 특히 에틸렌의 기상 중합용 장치{APPARATUS FOR THE GAS-PHASE POLYMERIZATION OF OLEFINS, IN PARTICULAR ETHYLENE}
본 발명은, 기상 유동층(gas-phase fluidized-bed) 반응기, 중합되지 않은 올레핀을 포함하는 재생 가스 스트림의 배출 및 재순환을 위한, 반응기에 연결된 재생 가스 라인, 및 반응기로부터의 재생 가스에 혼입된 고체 입자의 환원 및 침전을 위한, 재생 가스 라인에 위치하는 사이클론을 포함하는, 올레핀, 특히 에틸렌 중합용 장치로서, 상기 사이클론이 본질적으로 수직인 중앙축을 가지고, 그 벽이 회전방향으로 대칭인 본체를 따라 연장되며, 상기 중앙축에 대하여 편심으로 배열된 사이클론 유입구가 구비된 상부 구역, 상부 구역에 인접하고, 그 벽이, 하부 방향으로 가늘어지는 회전방향으로 대칭인 본체를 따라 연장되는 중간 구역, 중간 구역에 인접하고, 그 벽이 회전방향으로 대칭인 본체를 따라 연장되는, 재생 가스로부터 침전된 고체 입자를 배출하기 위한 하부 구역, 및 상부 구역을 향해, 적절하다면, 중간 구역을 향해 본질적으로 축방향 대칭으로 아래로 연장되는, 입자가 감소된 재생 가스를 배출하기 위한 튜브 (5)를 포함하는, 올레핀 특히 에틸렌 중합용 장치에 관한 것이다.
기상 중합 방법은 에틸렌 및 프로펜의 중합 또는 에틸렌 또는 프로펜과 C2-C8-α-올레핀과의 공중합을 위한 경제적인 방법이다. 그러한 기상 중합 방법은 기상 유동층 방법으로서 또는 교반 기상 방법으로서 배열될 수 있다. 상기 유형의 방법은, 예를 들면, EP-A-O 475 603, EP-A-O 089 691, EP-A-O 571 826 및 WO 99/29736에 기술되어 있다.
기상 유동층 방법의 특징은 중합되는 중합체 입자를 포함하는 베드(bed)가 하부로부터의 가스 혼합물의 도입에 의하여 유동화된 상태로 유지되는 것이다. 또한, 상기 가스 혼합물은 반응기로부터 빠져나온 중합열을 제거한다. 반응 가스는 반응기 외부에 위치된 열교환기 내에서 냉각되고, 가스 분배기 플레이트를 통하여 반응기로 다시 재순환된다(재생 가스).
그러나, 어느 정도의 양의 미분된 중합체가 순환하는 재생 가스에 의해 반응기로부터 운반되어 재생 가스 시스템으로 들어간다. 이러한 중합체 입자는 활성 촉매를 함유하고, 따라서, 재생 가스 시스템 내에서 중합을 계속한다. 만일 이들 입자가 재생 가스 시스템 내에 침착되면, 이 지점에서 침착물 및 덩어리 물질이 생성될 수 있다. 이들 침착물 그 자체는 첫째로 기능불량(냉각기 막힘, 압축기 상의 유착)을 일으키고, 둘째로 이들 침착물의 일부가 다시 분리될 수 있다. 이는 두 가지 이유로 바람직하지 않다. 분리된 침착물에 의하여 반응기의 가스 분배기 플레이트의 구멍이 신속하게 막힐 수 있고, 이는 가동중지 및 비용이 드는 세정을 필요로 한다. 만일 그러한 침착물 조각이 가스 분배기 플레이트를 통하여 반응기로 들어가면, 생성물 품질은 흠을 만드는 이들 입자에 의해 손상될 수 있다. 특히 필름 용도의 제품의 경우에는, 기준에 맞지 않는 (out-of-specification) 물질이 수득될 수 있다.
올레핀 중합 플랜트 및 그 디자인에서 사이클론의 사용은 원칙적으로 알려져 있다. 그러나, 지금까지는 미세 입자의 만족할 만한 제거를 보증하기 위하여 다수의 사이클론을 직렬로 연결하거나, 재생 가스 라인으로의 미세 더스트의 도입 및 이에 따른 보다 큰 정지시간을 용인하는 것이 필요했었다. 이 주제에 관하여, 예를 들면, 문헌 [Kunii et al., Fluidization Engineering, Butterworth-Heinemann, 1991 , 제391-392면, 및 Matthias Stiess, Mechanische Verfahrenstechnik 2, Springer Verlag 1994, 제8-17면]을 참고할 수 있다.
그러므로, 본 발명의 목적은, 다단계 사이클론을 사용하지 않고도 높은 재생 가스 속도 및 높은 미세 더스트 함량에서도 재생 가스로부터 미세 더스트를 만족스럽게 제거하는 것이 보증되고, 동시에 사이클론 중의 미세 더스트의 응집을 피하는 서두에 언급한 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 사이클론 내로 하향으로 연장되는 튜브의 하부 말단으로부터 하향으로 연장되는 튜브의 벽의 가상 연장과 중간 구역의 벽과의 교차지점까지의 거리(hi) 대 하향으로 연장되는 튜브의 직경(di)의 비(Hi)를 3 내지 8로 함으로써 달성된다. 거리 (hi)는 사이클론의 유효 분리 높이로도 고려될 수 있다.
본 발명에 따른 사이클론은,
- 본질적으로 수직인 중앙축을 가지고, 그 벽이 회전방향으로 대칭인 본체를 따라 연장되며, 상기 중앙축에 대하여 편심으로 배열된 사이클론 유입구가 구비된 상부 구역,
- 상부 구역에 인접하고, 그 벽이, 하부 방향으로 가늘어지는 회전방향으로 대칭인 본체를 따라 연장되는 중간 구역,
- 중간 구역에 인접하고, 그 벽이 회전방향으로 대칭인 본체를 따라 연장되는, 재생 가스로부터 침전된 고체 입자를 배출하기 위한 하부 구역, 및
- 상부 구역을 향해, 적절하다면, 중간 구역을 향해 본질적으로 축방향 대칭으로 아래로 연장되는, 입자가 제거된 재생 가스를 배출하기 위한 튜브를 포함하고,
여기서, 사이클론을 향해 아래로 연장되는 튜브 (5)의 하부 말단으로부터 하향으로 연장되는 튜브 (5)의 벽의 가상 연장과 중간 구역 (3b)의 벽과의 교차지점 (6)까지의 거리 (hi) 대 하향으로 연장되는 튜브 (5)의 직경 (di)의 비 (Hi)는 3 내지 8, 특히 4 내지 7이다.
상기 방식으로, 재생 가스로부터의 미세 입자의 양호한 분리가 달성되고, 동시에 고온 미세 중합체 입자의 응집이 예방된다.
비 Hi가 4 내지 7, 특히 바람직하게는 4.5 내지 6.5, 특히 5 내지 6인 것이 바람직하다.
본 발명의 유리한 실시태양에서, 하부 구역의 높이 hl 대 최대 직경 dl 의 비는 4 내지 12, 바람직하게는 5 내지 11, 특히 바람직하게는 6 내지 10이다.
침전 작용에서 추가의 개선을 달성하기 위하여, 상부 구역 및 중간 구역의 내부벽의 조도는 바람직하게는 0.1 내지 0.4 ㎛이다.
본 발명의 유리한 실시태양에서, 사이클론의 상부 구역은 본질적으로 원통형이다. 사이클론의 하부 구역이 본질적으로 원통형이거나 또는 중간 구역보다 중앙축에 대해 덜 기울어진 잘린 원추형인 것도 유리하다. 사이클론 내로 하향 연장되는 튜브는 바람직하게는 원통형이다. 사이클론의 상부 구역 내로의 유입구는 슬롯 유입구, 나선형 유입구 또는 축형(axial) 유입구으로 형상화될 수 있다. 가스가 접선적으로 유입되는 슬롯 및 나선형 유입구가 바람직하다. 사이클론의 디자인에 대한 추가의 가능한 형상 및 원리가 발견될 수 있다. 예를 들면, 문헌[Matthias Stiess, Mechanische Verfahrenstechnik 2, Springer Verlag 1994, 제8-17면].
사이클론은, 본 발명에 따라, 기상 유동층 반응기 내의 올레핀 중합 장치의 일부이다. 일반적으로, 유동층 반응기의 모든 유형 및 작동 모드는 예를 들면, EP-A-O 475 603, EP-A-O 089 691 , EP-A-O 571 826 및 WO 99/29736에 상세히 기재되어 있는 바와 같이 본 발명에 따라 형상화된 사이클론과 함께 작동될 수 있다. 기상 유동층 반응기는 일반적으로 순환된 반응기 가스가 통과하여 유동하는 다소 긴 튜브이다. 일반적으로, 순환된 반응기 가스는 기상 유동층 반응기의 하부 말단에서 공급되어 유입되고, 그 상부 말단에서 다시 배기된다. 반응기가 α-올레핀의 중합용으로 사용되는 경우, 순환된 반응기 가스는, 필요한 경우 수소와 같은 분자량 조절제와 함께, 각각의 α-올레핀 또는 α-올레핀과 불활성 가스 예컨대 질소 및(또는) 포화 탄화수소 예컨대 에탄, 프로판, 부탄, 펜탄 또는 헥산과의 혼합물인 것이 바람직하다. 서두에서 언급한 바와 같이, 순환된 반응기 가스의 속도는 튜브 중에 존재하는 미분된 중합체의 혼합된 느슨한 베드를 유동화시키고, 중합 대역으로 작용하며 중합열을 유효하게 제거하기에 충분히 높아야 한다.
불변 반응 조건을 정하기 위하여, 반응기 가스의 구성성분이 기상 유동층 반응기 내로 직접 또는 순환된 반응기 가스를 통하여 공급될 수 있다. 본 발명의 방법에서, 촉매를 직접 유동층 내로 도입하는 것이 유리하다. 이 경우에, 질소, 아르곤 또는 프로판의 도움을 받아 느슨한 물질의 베드 내로 한번에 조금씩 촉매를 계량하는 것이 특히 유리하다는 것이 밝혀졌다.
기상 유동층 반응기는 일반적으로 반응기 체임버의 상부에서 진정(calming) 대역을 갖는다. 반응기 체임버의 상부에서 반응기 직경의 확대의 결과, 유동화 가스의 유동 속도가 감소되고, 이 결과 중합체 입자가 더 이상 상향으로 운반될 수 없다. 상기 진정 대역은 그러므로 반응기 체임버로부터 중합체 입자의 배출을 감소시키는 효과가 있다. 진정 대역은 상당한 자본 비용과 관련되어 있다. 본 발명의 장치는 혼입된 중합체 입자가 사이클론 내에서 효과적으로 분리될 수 있기 때문에 진정 대역을 사용하지 않는 것을 가능하게 한다. 그러므로, 본 발명의 방법의 유리한 실시태양은 진정 대역을 갖지 않는 반응기를 제공한다.
본 발명은 또한,
중합 반응기의 중합 대역 내에서 촉매 존재하에 0.1 내지 15 MPa의 압력 및 30 내지 15O℃의 온도에서 미분된 중합체 층(bed)의 기상에서 올레핀 또는 올레핀(들)이 중합되고,
여기서, 반응기 가스는 중합열을 제거하기 위하여 순환되고, 먼저 반응기를 빠져나가는 순환된 반응기 가스는 사이클론을 통해 운반되며, 사이클론은
- 본질적으로 수직인 중앙축을 가지고, 그 벽이 회전방향으로 대칭인 본체를 따라 연장되며, 상기 중앙축에 대하여 편심으로 배열된 사이클론 유입구가 구비된 상부 구역,
- 상부 구역에 인접하고, 그 벽이, 하부 방향으로 가늘어지는 회전방향으로 대칭인 본체를 따라 연장되는 중간 구역,
- 중간 구역에 인접하고, 그 벽이 회전방향으로 대칭인 본체를 따라 연장되는, 재생 가스로부터 침전된 고체 입자를 배출하기 위한 하부 구역, 및
- 상부 구역을 향해, 적절하다면, 중간 구역을 향해 본질적으로 축방향 대칭으로 아래로 연장되는, 입자가 제거된 재생 가스를 배출하기 위한 튜브를 포함하고,
여기서, 사이클론을 향해 아래로 연장되는 튜브 (5)의 하부 말단으로부터 하향으로 연장되는 튜브 (5)의 벽의 가상 연장과 중간 구역 (3b)의 벽과의 교차지점 (6)까지의 거리 (hi) 대 하향으로 연장되는 튜브 (5)의 직경 (di)의 비 (Hi)는 3 내지 8, 특히 4 내지 7인, 올레핀 단독중합체 및 공중합체를 제조하기 위한 연속 기상 중합 방법을 제공한다.
올레핀은 임의로 추가의 C2-C8-단량체 존재하에 바람직하게는 에틸렌, 프로펜 또는 부텐이다. 특히 바람직한 것은 적절하다면 부텐 또는 헥센을 공단량체로 함께 하여 에틸렌을 중합하는 것이다.
가능한 촉매는 에틸렌 및 프로펜 또는 부텐의 (공)중합에 통상적으로 사용되는 모든 공지된 촉매, 즉, 예를 들면, 지글러-나타(Ziegler-Natta) 촉매, 크롬 촉매 또는 단일점(single-site) 촉매, 특히 메탈로센 촉매이다. 필요한 또는 유리한 공촉매 및 활성화제를 포함하여 이들 촉매는 당업자에게 공지되어 있다. 또한, 이들 촉매를 공촉매 및(또는) 불순물에 대한 스카벤저로 작용하는 금속 알킬, 특히 알루미늄 알킬과 함께 사용하는 것도 가능하다. 일반적으로, 이들 촉매는 예를 들면 지지 물질 상에, 예컨대 무기 산화물 (예: MgO 또는 실리카 겔) 또는 유기 중합체 (예: 폴리에틸렌 입자) 상에 담지된 형태로 사용된다. 그러나, 촉매는 담지되지 않은 형태로 반응기 내로 공급될 수도 있다.
본 발명의 다른 바람직한 변형에서, 촉매 독은 기상 유동층 반응기와 사이클론 사이의 재생 가스 라인 내로 계량된다. 따라서 액상형으로 존재하는 촉매 독은 고도로 촉매적으로 활성인 미세 더스트 입자를 습윤시키는 기회를 갖는다. 습윤된 미세 더스트 입자는 이어서 사이클론 내의 재생 가스로부터 제거된다. 상기 공정 단계는 재생 가스로부터 미세 더스트 뿐 아니라 촉매 독을 제거하거나 또는 적어도 재생 가스 내에서의 그 농도를 현저히 감소시킨다. 이는 촉매독이 중합반응에 불리한 경향을 가질 수 있는 경우 반응기내로 촉매독이 덜 유입되도록 한다. 한편, 비교적 다량의 촉매 독을 가하여 중합-활성 미세 더스트 입자의 보다 유효한 불활성화가 달성될 수 있도록 하는 것도 가능하다. 사이클론 내에서 침전되지 않은 미세 더스트도 촉매 독에 의해 습윤되며, 이 결과, 재생 가스 시스템 내에서의 바람직하지 않은 중합 및 침적물 형성이 더욱 감소된다.
바람직한 촉매 독은 재생 가스 시스템 내의 최대 온도 이상의 비점을 갖는 모든 화합물이다. 촉매 독은 완전히 상이한 화학적 성질을 가질 수 있다. 첫째로, 이들이 재생 가스 시스템내의 우세한 온도에서 낮은 증기압을 갖는 것이 중요하다. 둘째로, 이들 촉매 독은 촉매 금속 원자의 활성 자리에 대하여 에틸렌 보다 강하게 배위하는 작용기를 가지고, 따라서, 촉매를 고도로 비가역적으로 저해해야 한다. 제1 요건, 즉 낮은 증기압은 첫째로 그리고 가장 중요하게는 분자량에 의존하여, 예를 들면, 적합한 작용기를 갖는 올리고머 및 중합성 물질이 양호한 유효성을 나타내도록 한다. 본 발명의 목적에 잘 맞는 촉매 독은 일반적으로 100 이상, 바람직하게는 150 이상, 특히 바람직하게는 200 이상의 분자량을 갖는다.
바람직한 것은 2O℃에서 10 000 Pa 미만, 특히 바람직하게는 2000 Pa 미만 및 매우 특히 바람직하게는 1000 Pa 미만의 증기압을 갖는 촉매 독을 이용하는 것이다.
적합한 작용기와 관련하여, 바람직한 것은 -NR2, -NR-, -OR, -O-, =0, -OS, -S- 및 =S (여기서, R은 수소 또는 1 내지 8 탄소 원자를 갖는 알킬 라디칼이다)의 작용기의 하나 이상을 함유하는 화합물 또는 화합물의 혼합물을 촉매 독으로서 도입하는 방법이다. 다수의 상기 작용기를 포함하는 화합물이 특히 유용하며, 이 경우에, 작용기는 동일 또는 상이할 수 있다.
수소가 라디칼 R로서 바람직하나, 알킬 라디칼 예컨대 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필 및 부틸 및 또한 다양한 C5-C8-알킬 라디칼도 바람직하며, 메틸 및 에틸이 바람직하다.
본 발명의 방법에서, 특히 바람직한 것은 히드록시에틸아미노기를 함유하는 촉매 독, 특히 디(히드록시에틸)아미노기를 갖는 촉매 독이다. 특별히 언급할 것은, 예를 들면, 상업적으로 입수가능한 알킬아미노 에톡실레이트 애트머(Atmer) 163 (예를 들면, Uniqema 제조, 독일 Ciba Spezialitatenchemie Lambertheim GmbH 판매 )이다.
첨가되는 촉매 독의 양은 촉매 독, 촉매 또는 공촉매 시스템, 형성되는 미세 더스트의 양 및 반응 조건에 따라 달라지지 때문에 일반적인 조건으로 나타낼 수 없다. 최적의 양은 시험적으로 결정하는 것이 필요하다. 유리한 절차는, 촉매 생산성에 대한 영향이 검출가능하게 될 때까지 촉매 독의 양을 점진적으로 증가시킨 후, 그 양을 다시 작은 정도로 감소시키는 것이다. 불활성화되는 미세 더스트의 정확한 양이 공지되어 있지 않기 때문에, 촉매 독을 재생 가스 라인에 결과 생성물을 기준으로 근사치로서 약 0.1-10 ppm, 바람직하게는 0.5-3.0 ppm, 특히 바람직하게는 0.5-1.0 ppm의 양으로 도입하는 것이 가능하다.
촉매 독은 재생 가스 라인에 순수한 형태 또는 바람직하게는, 희석된 형태, 가장 유리하게는 용해된 형태로 도입될 수 있다. 특히 효과적인 첨가 방법은 촉매 독을 희석제와 함께 미세 에어로졸로서 재생 가스 라인으로 스프레이 노즐을 통하여 스프레이 하는 것이다. 가능한 희석제는 중합 방법와 혼화성이 있는 모든 매질이다. 촉매 독이 C3-C8-α-모노올레핀과의 혼합물로서, 바람직하게는 용해된 형태로 재생 가스 라인으로 공급되는 방법이, 특히 유리한 것으로 밝혀졌다. 당연히, 각각의 공단량체가 이 경우에 일반적으로 사용된다. 촉매 독을 불활성 탄화수소 예컨대 헥산 중의 용액 또는 혼합물 형태로 도입하는 것이 유리한 것 같다. 그러면, 촉매 독의 농도는 상기 혼합물 또는 상기 용액의 총량을 기준으로 바람직하게는 0.1 내지 1.0중량%이다.
본 발명의 방법의 바람직한 실시태양에서, 촉매 독은 표면-활성 화합물과 함께 재생 가스 라인 내로 공급된다. 표면-활성 물질로서, 예를 들면, 지방 알콜 에톡실레이트, 폴리알킬렌 글리콜 또는 에틸렌 옥사이드- 프로필렌 옥사이드 블록 공중합체를 사용하는 것이 가능하다. 추가의 적합한 화합물은 당업자에게 공지된 것이다. 표면-활성 물질은 촉매 독 액체에 의한 미세 더스트의 습윤성을 증가시키고, 따라서, 촉매 독의 유효성을 증가시킨다.
당업자에게 공지된 다른 첨가제도 본 발명의 중합 방법에 사용될 수 있다. 반응기 내에서 중합체 입자의 정전기 하전을 감소시키는 첨가제를 사용하는 것이 특히 유리한 것으로 밝혀졌다. 정전기 방지제 예컨대 Costelan AS 100 (제조사: H. Costenoble GmbH & Co. KG, 독일)을 사용하는 것이 특히 유용한 것으로 밝혀졌다.
본 발명의 방법의 더욱 유리한 실시태양에서, 사이클론 내에서 침전된 미세 더스트는 사이클론과 감압 용기 사이에서 우세한 압력 구배를 통하여 사이클론으로부터 배출되고, 감압 용기 내의 생성물에 첨가된다. 상기 방식으로, 분리된 미세 더스트가 관찰되는 중합체 상에 불리한 영향을 주지 않으면서 경제적인 방식으로 사용된다. 상기 실시태양은 반응기와 감압 용기 사이의 압력 구배를 통하여 사이클론으로부터 사이클론에 의하여 분리된 미세 더스트의 배출을 가능하게 한다. 상기 통상적으로는 상당한 압력 구배는 사이클론을 효과적으로 비우는 것을 보증하며, 사이클론 내에서의 침적물 형성을 감소시킨다.
본 발명은 이하에서 도면을 참고로 설명되지만, 본 발명이 이로 제한되는 것은 아니다.
도면에서,
도 1은 기상 유동층 반응기의 모식도를 나타내고,
도 2는 사이클론의 본 발명에 따른 실시태양의 모식도를 나타낸다.
도 1은 기상 유동층 반응기의 구성을 나타낸다. 실제 반응기 (1)는 원통형 튜브를 포함한다. 유동층 (1b)은 통상적으로 가스 분배기 플레이트 (1a)에 의해 바닥에 결합된다. 원통형 구역은 반응기로부터의 입자의 배출을 감소시키는 진정 대역 (1c)을 넓힘으로써 상부에서 연결된다. 다른 실시태양에서, 진정 대역은 양호한 분리 작용 때문에, 특히 촉매 독이 추가로 사이클론의 상향스트림 중에 공급되는 경우에 생략될 수 있다. 반응 가스는 진정 대역의 상부 말단에서 반응기를 빠져나가고, 사이클론 (3)을 통하여 재생 가스 라인 (2)에서 열교환기 (10)로 운반되고, 여기서 재생 가스가 냉각되며, 이로부터 압축기 (11)을 통하여 반응기로 되돌아간다. 촉매 독의 도입을 허용하는 첨가 라인 (2a)은 반응기 (1)과 사이클론 (3) 사이의 재생 가스 라인 (2)에 제공된다. 중합체는 배출 라인 (13)을 통하여 연속적으로 또는 불연속적으로 배출된다. 감압 용기 (12) 중에서 중합체와 함게 배출된 가스의 대부분은 중합체로부터 제거되며, 중합체는 추가의 가공 유닛으로 이동한다.
도 2는 수직 중앙축을 갖는 원통형 상부 구역 (3a)을 구비한 사이클론 (3)을 모식적으로 나타낸다. 상부 구역 (3a)의 벽은 회전방향으로 대칭인 본체, 바람직하게는 실린더를 따라 연장되고, 중앙축에 대하여 편심형으로 이 경우에는 접선적으로 배열된 사이클론 유입구가 제공된다. 사이클론 유입구는 반응기로부터 입자-부하된 재생 가스를 중합 플랜트 내의 사이클론 (3)으로 운반하는 재생 가스 라인 (2)의 일부와 연결된다.
사이클론 (3)의 상부 구역 (3a)은, 하부 방향으로 가늘어지는 절단된 원추형을 따라 그 벽이 연장되는 중간 구역 (3b)에 의해 연결된다. 중간 구역 (3b)의 상부 직경은 상부 구역 (3a)에서와 동일한 직경을 갖는다. 벽의 기울어진 각도 α는 바람직하게는 8° 내지 20°, 특히 바람직하게는 10°내지 15°이다.
중간 구역 (3b)은 차례로 재생된 가스로부터 침전된 고체 입자를 배출하는 작용을 하는 하부 구역 (3c)에 의해 연결된다. 그의 벽은 실린더 형태를 갖는다. 바람직한 대안에서와 같이, 벽은 하부 방향으로 가늘어지는 절단된 원추형일 수 있으며, 여기서 사이클론으로부터의 입자의 배출을 보증하기 위하여 중앙축에 대해 기울어진 각도는, 중앙축에 대해 중간 구역 (3b)의 벽의 기울어진 각도 β 보다 작다. 기울어진 각도 β는 바람직하게는 0° 내지 10°, 특히 바람직하게는 2° 내지 7°이다. 하부 구역 (3c)의 하부 직경은 침전된 입자에 의한 막힘 현상을 배제할 수 있도록 되어야 한다.
사이클론 (3)과 감압 용기 (12) 사이에 우세한 압력 구배를 통하여 사이클론을 이용하여 분리된 미세 더스트는 용기 (12) 중의 생성물에 첨가된다(도 1 참조)
상부 구역의 내부 및 중간 구역의 일부에서, 사이클론 내로 하향으로 연장되고 입자-감소된 재생 가스를 배출하는 작용을 하는 수직 원통형 튜브 (5)가 중합 플랜트 내에서 재생 가스 라인 부분에 연결되어, 정제된 재생 가스가 냉각 후에 반응기로 복귀된다. 사이클론 내로 하향으로 연장되는 튜브 (5)의 하부 말단으로부터 하향으로 연장되는 튜브 (5)의 벽의 가상 연장과 중간 구역 (3b)의 벽과의 교차지점 (6)까지의 거리 (hi) 대 하향으로 연장되는 튜브 (5)의 직경 (di)의 비(Hi) (Hi=hi/di)는 5 내지 6이다. 본 발명의 경우에, 하부 구역 (3c)의 높이 (Hl) 대 최대 직경 (dl)의 비는 6 내지 10 이다.

Claims (10)

  1. 기상 유동층(gas-phase fluidized-bed) 반응기 (1), 중합되지 않은 올레핀을 포함하는 재생 가스 스트림의 배출 및 재순환을 위한, 반응기에 연결된 재생 가스 라인 (2), 및 반응기로부터의 재생 가스에 혼입된 고체 입자의 환원 및 침전을 위한, 재생 가스 라인에 위치하는 사이클론 (3)을 포함하는, 올레핀 중합용 장치로서, 상기 사이클론이
    - 수직인 중앙축을 가지고, 그 벽이 회전방향으로 대칭인 본체를 따라 연장되며, 상기 중앙축에 대하여 편심으로 배열된 사이클론 유입구 (4)가 구비된 상부 구역 (3a),
    - 상부 구역 (3a)에 인접하고, 그 벽이, 하부 방향으로 가늘어지는 회전방향으로 대칭인 본체를 따라 연장되는 중간 구역 (3b),
    - 중간 구역 (3b)에 인접하고, 그 벽이 회전방향으로 대칭인 본체를 따라 연장되는, 재생 가스로부터 침전된 고체 입자를 배출하기 위한 하부 구역 (3c), 및
    - 상부 구역 (3a)을 향해, 또는 상부 구역 (3a) 및 중간 구역 (3b)을 향해 축방향 대칭으로 아래로 연장되는, 입자가 제거된 재생 가스를 배출하기 위한 튜브 (5)를 포함하고,
    여기서, 사이클론을 향해 아래로 연장되는 튜브 (5)의 하부 말단으로부터 하향으로 연장되는 튜브 (5)의 벽의 가상 연장과 중간 구역 (3b)의 벽과의 교차지점 (6)까지의 거리 (hi) 대 하향으로 연장되는 튜브 (5)의 직경 (di)의 비 (Hi)가 4.5 내지 6.5인 장치.
  2. 제1항에 있어서, 하부 구역 (3c)의 높이 (Hl) 대 최대 직경 (dl)의 비가 4 내지 12인 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상부 구역 (3a) 및 중간 구역 (3b)의 내부 벽의 조도가 0.1 내지 0.4 ㎛인 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 사이클론의 상부 구역 (3a)이 원통형인 장치.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 사이클론의 하부 구역 (3c)이 원통형이거나 중간 구역 (3b) 보다 중앙축에 대하여 보다 적게 기울어지면서 하부 방향으로 원추형으로 가늘어지는 장치.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 촉매 독을 도입하기 위한 첨가 라인 (2a)이 반응기 (1)와 사이클론 (3) 사이의 재생 가스 라인 (2)에 구비되는 장치.
  7. 중합 반응기 (1)의 중합 대역 내에서 촉매 존재하에 0.1 내지 15 MPa의 압력 및 30 내지 15O℃의 온도에서 미분된 중합체 층(bed)의 기상에서 올레핀 또는 올레핀(들)이 중합되고,
    여기서, 반응기 가스는 중합열을 제거하기 위하여 순환되고, 먼저 반응기를 빠져나가는 순환된 반응기 가스는 사이클론 (3)을 통해 운반되며, 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 장치가 사용되는, 올레핀 단독중합체 및 공중합체를 제조하기 위한 연속 기상 중합 방법.
  8. 제7항에 있어서, 촉매 독이 기상 유동층 반응기 (1)와 사이클론 (3) 사이의 재생 가스 라인 (2) 내로 계량되는 방법.
  9. 제7항에 있어서, 촉매 독이 재생 가스 내의 최대 온도보다 높은 비점을 갖는 것인 방법.
  10. 제7항에 있어서, 중합 생성물이 반응기 (1)로부터 감압 용기 (12) 내로 배출되고, 사이클론 (3) 내에서 침전된 미세 더스트는 사이클론 (3)과 감압 용기 (12) 사이에 존재하는 압력 구배를 통하여 사이클론 (3)으로부터 배출되어 감압 용기 (12) 중의 생성물에 첨가되는 방법.
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