KR20050104334A - 폴리올레핀 생성물의 제조용 장치 및 그것의 사용법 - Google Patents

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다니엘 헌돈
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레셀 이. 시니어 레이드
길버트 발데즈
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Abstract

올레핀 중합용 장치(202)는 다수의 원통관 올레핀 중합 반응기(202a, 202b)를 포함하는데, 각각의 반응기는 올레핀 중합 반응 혼합물 입구 이음부 및 조 폴리올레핀 생성물 출구 이음부(55a, 55b)를 포함한다. 각각의 반응기(202a, 202b)에는 반응기(202a, 202b)의 관 측부를 통하여, 반응기(202a, 202b)로의 올레핀 중합 반응혼합물 도입과는 독립적으로, 반응 혼합물을 순환시키기 위해 배열된 펌프 (25a, 25b)를 포함하는 재순환 시스템에 설치되어 있다. 장치(202)는 또한, 평행으로 조작을 위해 반응기(202a, 202b)들을 상호연결하는, 입구 반응 혼합물 분배 다기관(manifold)(215, 15a, 15b)과 출구 중합 반응혼합물 수집 다기관(255, 55a, 55b)을 포함한다. 장치(202)는 또한 촉매 개질제가 촉매 조성물의 도입과 독립적인 속도로 각각의 반응기(202a, 202b)로 도입될 수 있도록 배열된 각각의 반응기(202a, 202b)를 위한 촉매조성물 및 촉매 개질제 입구(16a, 16b, 30a, 30b)를 포함한다. 장치(202)는 추가로 배관과 관련된 다수의 침강 용기(302, 306, 308) 및 촉매 사멸제의 입구(318)을 포함하는 조 폴리올레핀 생성물 촉매 제거 및 세척 시스템을 포함한다. 이러한 조 폴리올레핀 생성물 촉매 제거 및 세척 시스템은 조 폴리올레핀 생성물 출구(255)로부터 조 폴리올레핀 생성물을 수용하고 그것으로부터 잔여 촉매를 제거하는 것을 조절한다.

Description

폴리올레핀 생성물의 제조용 장치 및 그것의 사용법{Apparatus for Preparing Polyolefin Products and Methodology for Using the Same}
본 발명은 액상 올레핀 중합, 폴리올레핀 생성물의 제조, 및 폴리올레핀 생성물의 제조에 유용한 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 액상 중합법을 사용하여 다양한 폴리올레핀 생성물의 제조를 위한 장치 및 장비와, 이와 같은 장치 및 장비의 조작을 사용되는 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 폴리올레핀 반응기의 조절과 조작을 향상시키는 방법과 장치에 관한 것이다.
"고 비닐리덴 폴리이소부틸렌 제조를 위한 방법"이라는 발명의 명칭으로 2000년 2월 29일 출원되어 현재 출원중인 미국특허출원 제09/515,790호(이후 '790 출원이라 함)는 저 분자량의 고 반응성의 폴리이소부틸렌을 제조하기 위한 액상 중합 방법에 관한 것이다. '790 출원의 개시에 따르면, BF3와 메탄올 복합체, 및 이소부틸렌을 포함하는 공급스톡으로 바람직하게 구성될 수 있는 촉매 조성물은 반응 영역으로 각각 도입되고 잔여 반응 혼합물과 세밀하게 혼합되어 반응 영역에서 세밀하게 서로 혼합된 반응혼합물이 존재하게 한다. 세밀하게 서로 혼합된 반응혼합물은, 반응혼합물이 반응 영역내에 있는 동안, 이것의 세밀하게 혼합된 조건과 적어도 약 0℃의 비교적 일정한 온도에서 유지됨에 의해서, 그 안의 이소부틸렌은 중합되어서 고도(high degree)의 말단 불포화를 가지는 폴리이소부틸렌(PIB)을 형성한다. 그리고 나서 잔여 촉매 조성물, 비반응성의 이소부틸렌, 및 폴리이소부틸렌으로 이루어진 조(crude) 생성물 스트림은 반응 영역으로부터 회수된다. 반응 영역내로 공급스톡을 도입하는 것과 반응 영역으로부터 생성물 스트림을 회수하는 것은 반응 영역내에서 중합과정이 수행되고 있는 이소부틸렌의 체류시간은 약 4분보다 더 크지 않도록 각각 조절되어서, 생성물 스트림은 매우 반응성이 큰 폴리이소부틸렌 생성물을 함유한다. 바람직하게는, 반응 영역은 원통관 교환기(shell-and-tube exchanger)의 관 측부(side)일 수 있는데, 여기서 냉각제는 원통 측부 상에 순환된다. 재순환 루프는 바람직하게는 발열 중합 반응에 의해 발생한 열을 제거하고 혼합물내의 세밀하게 서로 혼합된 상태를 수립하고 유지하기 위한 충분한 선속도로 측부 반응 영역을 통해 반응 혼합물을 순환시키기 위해 사용될 수 있다.
2003년 2월 25일에 특허되고 "폴리올레핀 생성물을 제조하기 위한 방법"이라는 발명의 명칭을 갖는 미국특허 제6,525,149호(이하 '149 특허라 함)는 미리 선택된 비율을 가진 폴리올레핀 생성물을 제조하기 위한 신규한 액상 중합 방법에 관한 것이다. '149 특허의 방법은 BF3의 안정한 복합체와 복합체화제로 이루어진 촉매 조성물과 올레핀 구성 성분을 포함하는 액체 공급스톡을 제공하는 단계를 포함한다. 공급스톡은 이소부틸렌, C3-C15 선형 알파(alpha) 올렌핀, 및 C4-C15 반응성의 비알파(non-alpha) 올레핀 같은 분지쇄 올레핀을 포함하는, 수 많은 올레핀중 하나 이상을 포함할 수 있다. 공급스톡과 촉매 조성물은 바람직하게는, 잔여 반응 혼합물, 첨가된 공급스톡 및 촉매 조성물의 세밀한 혼합을 유발하기에 충분한 재순환 속도로 원통관 열교환기의 관 측부에 제공되어 있는 루프 반응기 반응 영역내에서 재순환중인 잔여 반응 혼합물내에 도입될 수 있다. 중합 반응열은 반응 혼합물이 반응 영역내에서 재순환하는 동안, 반응 혼합물 내에 실질적으로 일정한 반응 온도를 제공하기 위해 계산된 속도로 제공된 세밀하게 서로 혼합된 반응 혼합물을 재순환함으로써 제거된다. 반응기 내의 조건은 공급스톡 내에 도입된 올레핀 구성성분들이 촉매 조성물의 존재하에 원하는 폴리올레핀 생성물을 형성하기 위한 중합을 겪게 하기에 적절하다. 원하는 폴리올레핀 생성물, 비반응성의 올레핀, 및 잔여 촉매 조성물을 포함하는 조 생성물 스트림은 반응 영역으로부터 회수된다. 반응영역 내에서 중합이 진행중인 올레핀 구성성분의 체류시간이 원하는 폴리올레핀 생성물의 생산에 적합하도록 반응 영역내로 공급스톡을 도입하는 것과 반응 영역으로부터 생성물 스트림을 회수하는 것이 제어된다.
2003년 2월 27일 특허되고, "중간-범위 비닐리덴 함량 폴리이소부틸렌 폴리머 생성물 및 그것을 제조하기 위한 방법"이라는 발명의 명칭을 갖는 미국특허출원 공보 2003-0040587 A1(이하 '587 공보라 함)은 중간-범위 비닐리덴 함량 PIB 폴리머 생성물과 그것을 제조하기 위한 방법을 기재하고 있다. '587 공보의 개시에 따르면, PIB 분자의 적어도 약 90%는 알파 또는 베타 위치의 이성질체로 이루어진 생성물로 존재한다. 생성물의 알파(비닐리덴) 이성질체 함량은 그것의 20% 내지 70%의 범위일 수 있고, 테트라-치환된 내부 이중결합의 함량은 바람직하게는 약 5% 미만이고 이상적이게는 약 1~2% 미만으로 매우 낮다. 중간-범위 비닐리덴 함량 PIB 고분자 생성물은 바람직하게는 약 60℉의 온도에서 '790 출원과 '587 특허에서 나타난 반응기와 비슷한 루프 반응기내에서 행해지는 액상 중합 방법 또는 더 높은 수준의 BF3/메탄올 촉매 복합체와 약 4분이 넘지 않는 접촉 시간을 이용하여 제조된다.
'790 출원, '587 공보, 및 '149 특허는 각각 본 발명의 양수인에게 양도되었고, 그것의 각각의 설명서의 전체는 그것의 기준(Reference)에 의해 여기에서 명확하게 구체화된다.
상기 언급된 반응을 수행하는 중에, 매우 특화된 장비가 중합 반응기의 작동과 조정을 향상시키기 위해 종종 사용될 수 있다. 예를 들어, 반응기를 떠나는 조 생성물은 모노머의 중합 반응이 더 진행되는 것과 적절한 냉각없이 저 분자량의 올리고머 및/또는 남아있는 이중 결합의 위치가 이동해서 생기는 이성질체화를 막기 위해 빠르게 소멸되어야 하거나 사멸되어야만 하는 잔여 촉매로 오염될 수 있다. 촉매 조성물은 중합 반응의 수행중에 반응 혼합물과 재순환하는 잔여 물질에 의해 오염될 수도 있다. 더욱이, 여러 산업 활동중에, 수용량과 작업 처리량을 증가시키기 위한 방법론 및/또는 장비는 끊임없이 요구된다.
도 1은 본 발명과 관련하여 유용한 다중-패스 원통관 열교환기 및 재순환 시스템을 포함하는 반응기 시스템의 개략도이고;
도 2는 본 발명의 개념과 원리를 구현하고 도 1에 도시된 종류의 두 개 반응기를 조작을 위해 배치하여 채용하고 있는 장치를 예시하는 흐름도이고; 그리고
도 3은 예를 들어 도 1과 도 2의 장치로부터 조 폴리올레핀 생성물을 수용하고, 상기 조 생성물을 세척하고 그로부터 잔여 촉매를 제거하기 위한 처리를 하는 시스템을 예시하는 흐름도이다.
액상 중합 폴리올레핀의 수행에 유용성을 갖는 많은 유력히 가치있는 반응기들이 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 알려져 있다. 그러나 본 발명의 하나의 바람직한 구현예의 목적으로, 반응기는 바람직하게는 도 1에서 도시된 바와 같이 (도면부호 10으로 나타낸) 2-패스 원통관 열교환기를 포함할 수 있다. 반응기(10)은 예를들면, 388개의 0.035"의 벽두께를 갖고, 각각이 0.305"의 내부 튜브 직경을 제공하는 0.375" 튜브를 포함할 수 있다. 반응기는 12피트 길이일 수 있고, 패스 마다 194 튜브를 갖는 2 패스를 제공하는 내부 배플링 및 파티션을 가질 수 있다. 패스는 도 1에서 도면 부호 50, 51로 확인되고, 그리고 각각의 패스의 194 튜브는 각각 단일 튜브 부분 (52, 53)에 의해 표시된다. 그러한 구조는 상기 열 교환기 및 반응기 기술에서 잘 알려져 있으므로 추가 설명은 필요하지 않다고 여겨진다.
작동 중에, 올레핀 (예를 들면, 이소부틸렌, 1-부탄, 2-부탄) 함유 공급스톡은 펌프(14) 및 파이프(15)를 통하여 반응시 시스템으로 들어간다. 파이프(15)의 하류은 바람직하게는 순환 펌프(25)의 흡입 라인(20)으로 공급스톡을 향하게 하도록 위치될 수 있다. 촉매 조성물은 펌프(29) 및 펌프(25)로부터 하류 위치에 그리고 도 1에 도시된 바와 같이 제1 패스에 인접한 파이프(30)를 경유하여 반응기 순환 시스템으로 주입될 수 있다. 촉매 조성물은 적절하게는 메탄올 대 BF3의 질량비가 약 1.9:1 이하인 메탄올/BF3 복합체일 수 있고 바람직하게는 메탄올 대 BF3의 질량비가 약 1.7:1 이하인 메탄올/BF3 복합체일 수 있다. 몇몇 적용을 위해서는 적절하게는 메탄올 대 BF3의 질량비가 약 1.1:1 이하일 수 있다.
순환 펌프(25)는 반응혼합물을 라인(35), 조절 밸브 (40, 45)를 통하여 반응기(10)의 바닥 헤드(11)로 민다. 흐름 계측기(46)는 도시된 바와 같이 라인(45)에 위치될 수 있다. 적절한 온도 지시자 TI 및 압력 지시자 PI는 시스템을 모니터하기 위해 위치될 수 있다. 반응혼합물은 패스(50)의 튜브(52)를 통하여 위로 그리고 패스(51)의 튜브(53)을 통하여 아래로 이동한다. 따라서 반응 시스템은 때때로 루프 반응기로 언급되는 타입이다. 당업자에게 자명할 수 있는 많은 다른 배치가 있으므로 이 시스템은 오직 바람직한 시스템이고, 반응기에서 반응물 혼합물의 흐름 속도는 촉매 조성물과 반응물의 철저한 혼합과 적절한 온도 조절을 달성하기 위하여 공급스톡 도입 및 생성물 제거 속도와 독립적으로 맞춰지고 최적화될 수 있다.
이미 설명된 바와 같이 각각의 패스 (50, 51)은 바람직하게는 194개의 분리된 튜브를 포함할 수 있다. 그러나 명확히 하기 위해서, 단일 튜브의 단지 한 부분만이 도 1의 각각의 패스에서 개략적으로 예시되어 있다. 이들 튜브는 각각의 참조번호 (52 및 53)에 의해 확인된다. 비록 각각의 대표 튜브 (52 및 53)의 단지 일부분만이 도시되어 있을지라도, 이들 튜브 각각이 상부 헤드(12)와 하부 헤드(11) 사이의 전체 거리로 뻗어있고 헤드(11 및 12)의 안쪽 내부와 액체 유통된다는 것은 당업자에 의해 이해되어야 한다.
여기서 반응혼합물은 바람직하게는 난류를 유발하기에 충분한 흐름 속도로 반응기의 튜브(53, 53)를 통하여 순환되어야만 하고 이에 의해서 촉매 조성물과 반응물 간의 철저한 상호혼합 및 적절한 냉각을 제공하기에 적절한 열전달 계수를 달성한다는 것이 주지되어야 한다. 이에 관하여, 흐름 속도, 반응혼합물 성질, 반응조건 및 반응기 배치는 반응기의 튜브(52, 53)에서 약 2000 내지 3000 범위의 레이놀드 수(Re) 및 약50 내지 약15 Btu/min ft2 범위의 열전달 계수(U)를 생성하기에 적합해야만 한다. 그러한 파라미터들은, 내부 직경이 0.331인치인 튜브를 통하여 전형적인 반응혼합물의 선형 흐름 속도가 초당 약6 내지 9피트의 범위 내일때 일반적으로 얻어질 수 있다.
생성물 배출구 라인(55)은 바람직하게는 펌프 흡입 라인(20)과 액체 유통되도록 연결될 수 있다. 그러나 당업자에게 용이하게 이해될 수 있듯이, 적어도 이론적 관점으로부터, 그리고 하기에서 설명되는 바와 같이, 반응기의 조건들은 바람직하게는 온도 및 조성 둘 모두 반응기를 떠나는 생성물 스트림의 조성이 반응기에서 재순환하는 반응혼합물의 조성과 동일하도록 일정하게 유지되는 연속교반 탱크반응기 (CSTR)의 조건들에 접근할 수 있으므로, 출구 라인은 시스템의 거의 어디에도 위치될 수 있다. 마찬가지로, 공급스톡 도입 라인(15)은, 비록, 시스템의 거의 어디에도 위치될 수 있어도, 실제로, 라인(15)는 재순환 시스템으로, 라인(15)를 통하여 도입되는 모노머들이 라인(55)를 만나기 전에 중합할 기회를 최대로 갖도록 보장하게 라인(55)로부터 가능한 먼 상류 위치에 연결되는 것이 바람직하다.
냉각수는 바람직하게는 반응열을 제거하고 반응기에서 적절한 온도를 유지하는 속도로 반응기의 쉘(shell) 측부상에서 순환될 수 있다.
촉매 복합체화제는 바람직하게는 상부 헤드(12)에 위치된 펌프(18) 및 라인(16)을 통하여 순환하는 반응 혼합물에 첨가될 수 있다. 이 특징은 특히 바림직한 생성물이 매우 반응성인 폴리이소부티렌(HR PIB)이고 촉매 조성물이 BF3 촉매와 메탄올 복합체화제를 포함하는 경우에 가치가 있다. 메탄올의 이용성에 따라서, 메탄올을 갖는 BF3 복합체는 두가지 다른 형태 즉, 단일-복합체(BF3 1몰 대 메탄올 1몰) 및 이중-복합체 (BF3 1몰 대 메탄올 2몰)을 갖는다. 단일-복합체는 진정한 촉매적 종들인 반면에, 이중-복합체는 단일-복합체 부재시에는 어떠한 특정의 촉매 활성도 갖지 않는다. 분율 복합체의 참조(references to fractional complexes)는 단일-복합체와 이중-복합체의 실제 평균이다. 이러한 점에서, 메탄올 몰당 BF3 0.59 내지 0.62몰로 조정된 촉매 조성물이 HR PIB의 생산에 특히 유용하다고 결정되었다. 그러나, 이러한 조성물이 시스템 내로 유입될 때, 탄화수소 공급물 내 변형체와 오염물은 적절한 반응기 조절 보다 적게 생성될 것이다. 이는 적어도 부분적으로는 조성물 내의 메탄올 대 촉매의 명목상 비율을 효과적으로 증가시키는 많은 오염물의 성향에 의한 결과일 것이라고 믿어진다. 또한, 어떤 공급 스톡의 정확한 오염 수준을 미리 결정하는 것이 항상 가능한 것은 아니다.
그러나, 본 발명의 개념과 원리에 따르면, 이들 문제가 해결될 수 있고, 어떤 목적을 위해서 바람직하기는 라인(30)을 통하여 반응기(10)로 단일-착물의 적정한 원하는 농도 이상을 함유하고 그리고 바람직하기는 라인(16)과 같은 라인(30)으로부터 떨어져 있을 수 있는 라인을 통하여 비교적 순수한 메탄올을 별도로 첨가한 것 등의 메탄올 저급 조성물이 될 수 있는 촉매 조성물을 단순히 도입하는 것만으로 적절한 결과가 얻어질 수 있다는 것이 발견되었다. 펌프(18)가 파이프(16)를 통과한 메탄올을 밀어내기 위하여 제공되는 것이 바람직하다. 또는, 첨가된 메탄올과 촉매 조성물을 시스템으로 함께 유입하고, 라인(도시되지 않음)을 거쳐 라인(30)으로 촉매 조성물 흐름으로 직접 별도의 메탄올 흐름을 유입함으로써 본질적으로 같은 효과가 얻어질 수 있다. 어느 경우에도, 원하는 메탄올 대 BF3의 비가 반응기(10) 내에서 얻어져 유지될 수 있도록 추가 메탄올이 촉매 조성물을 조정하는데 유용하다.
본 발명의 개념과 원리에 따르면 또한, 바람직하기는 첨가되는 메탄올 함량이 순환 반응 혼합물 내 메탄올 몰 당 BF3의 바람직한 비를 만들어내고 유지하기 충분해야만 한다. 어떤 응용에서는, 예를 들면 매우 반응성이 높은 폴리이소부틸렌이 바람직한 생성물인 경우, 바람직하기는 라인(30)을 통하여 첨가된 촉매 조성물이 약 0.59:1 내지 0.62:1의 범위 내의 BF3와 메탄올의 몰비를 포함할 수 있고, 이상적으로는 약 0.61:1이 될 수 있다. 또는, 다른 응용에서, 예를 들면 비닐리덴 함량이 그렇게 중요하지 않은 경우 원하는 생성물이 폴리이소부틸렌이라면 이상적으로는 라인(30)을 통하여 첨가된 촉매 조성물이 약 1:1의 BF3와 메탄올 몰비를 포함할 수 있다.
라인(55)를 통하여 시스템을 나오는 생성물은 수산화암모늄과 같은 촉매의 활성을 없앨 수 있는 물질(촉매 사멸제)로 빠르게 급냉하여, 진행되는 발열 중합반응이 즉시 정지되도록 하여야 한다. 따라서, 중합체 분자의 재배열이나 냉각 부족 (그리고 보다 높은 온도 때문에 저분자량 중합체의 부수적 제조) 때문에 어떤 바람직하지 못한 온도 증가가 최소화될 수 있다. 그러면 본 발명의 폴리올레핀 생성물은 미반응 모노머, 다이머, 올리고머, 및 희석물 등과 같은 다른 바람직하지 않은 부수물로부터 폴리올레핀 생성물이 분리될 수 있는 정제와 분리 시스템(도시되지 않음)과, 촉매 염이 제거될 수 있는 하기한 바와 같은 세척 시스템을 포함하는 작동 시스템으로 향할 수 있다. 이들 후자 물질은 공지된 방법을 사용하는 다른 용도로 재사용되거나 전환될 수 있다.
기재된 재순환 시스템에서, 반응 혼합물로의 공급스톡 유입속도 및 생성물 제거율은 각각 순환율에 무관하다. 당업자에게 이해될 수 있는 바와 같이 반응기를 통과하는 수 및 후자의 배열과 크기는 단순한 선택의 문제이다. 도 1에 도시된 바와 같은 단일 반응기 시스템을 위하여, 공급스톡 및 생성물 제거 흐름 속도는 공급스톡과 함께 반응기로 유입되는 순수 모노머의 체류 시간이 4분 또는 그 미만, 바람직하기는 3분 또는 그 미만, 더 바람직하기는 2분 또는 그 미만, 보다 더 바람직하기는 1분 또는 그 미만, 및 가장 이상적으로는 1분 미만일 정도로 선택될 수 있다. 상기한 바와 관련하여, 체류 시간은 파이프(15)를 통하여 시스템으로 들어가는 공급스톡의 용적 흐름 속도로 나눈 총 반응기 시스템 용적으로 정의된다.
재순환 펌프(25)에 의하여 유도되는 시스템 내 반응 혼합물의 흐름 속도인 재순환 흐름 속도는 상기한 바와 같이 적절한 교란 및/또는 열 전달 특성을 얻기 위하여 조절된다. 이 재순환 흐름 속도는 종종 시스템 그 자체와 다른 원하는 공정 조건의 함수이다. 상기한 시스템을 위하여, 재순환 흐름 속도 대 유입 공급물스톡 흐름 속도의 비(재순환 비)는 일반적으로 약 20:1 내지 50:1의 범위, 바람직하기는 약 25:1 내지 40:1의 범위, 이상적으로는 약 28:1 내지 35:1의 범위내에서 유지되어야만 한다. 특히, 교란을 유발하고 적절한 열 전달 상수를 제공하는 것에 추가하여, 반응 혼합물의 재순환 흐름 속도는 내부의 성분 농도를 본질적으로 일정하게 유지시키고 순환하는 반응 혼합물 내의 온도 구배를 최소화하는데 충분해야만 하는 반면, 본질적으로 등온 조건이 반응기 내에 확립되고 유지된다.
상기한 바와 같이, 재순환 비는 일반적으로 약 20:1 내지 50:1의 범위에 있어야만 한다. 더 높은 재순환 비율은 혼합 정도를 증가시키고, 반응기는 좁은 중합체 분포를 이끄는 등온 작동에 접근한다. 그러나, 더 높은 재순환 비는 더 높은 전력 소모를 이끌기도 한다. 낮은 재순환 비는 반응기내 혼합 함량을 감소시키고, 그 결과 온도 프로파일에 더 큰 불일치가 있다. 재순환 비가 0에 근접할 때, 반응기를 위한 디자인 오차가 플러그 흐름 반응기 모델을 위한 값의 오차로 감소된다. 반면, 재순환 비가 무한대에 접근할 때, 모델 오차는 CSTR의 값으로 감소된다. CSTR 조건이 달성될 때, 온도와 조성물은 일정하게 남고, 반응기를 떠난 생성물 스트림의 조성물은 반응기 내에서 재순환하는 반응 혼합물의 조성물과 동일하다. 물론 평형이 이루어진 후, 공급스톡은 시스템으로 들어가고, 생성물의 동일 질량이 반응기 루프 밖으로 밀려나온다. 따라서, CSTR 조건 하에서 생성물 흐름이 방출되는 지점은 반응기 구조와 무관하다.
라인(15)을 통하여 시스템으로 들어가는 공급스톡은 모든 올레핀 함유 스트림이 될 수 있다. 폴리이소부틸렌이 바람직한 생성물인 경우, 공급스톡은 이소부틸렌 농축물, 디하이드로 유출물, 또는 전형적 라프(raff)-1 흐름 등이 될 수 있다. 이들 공급스톡 재료는 아래의 표 1, 2, 및 3에 각각 기재된다.
이소부틸렌 농축물
성분 중량%
C3s 0.00
I-부탄 6.41
n-부탄 1.68
1-부텐 1.30
I-부텐 89.19
트란스-2-부텐 0.83
시스-2-부텐 0.38
1,3-부타디엔 0.21
디하이드로 유출물
성분 중량%
C3s 0.38
I-부탄 43.07
n-부탄 1.29
1-부텐 0.81
I-부텐 52.58
트란스-2-부텐 0.98
시스-2-부텐 0.69
1,3-부타디엔 0.20
라프-1
성분 중량%
C3s 0.57
I-부탄 4.42
n-부탄 16.15
1-부텐 37.22
I-부텐 30.01
트란스-2-부텐 8.38
시스-2-부텐 2.27
1,3-부타디엔 0.37
MTBE 0.61
반면, 폴리올레핀의 제조를 위한 적절한 스트림은 일반적으로 표 4 및 5에 개시된 바와 같은 공급스톡 재료를 포함한다.
부텐 풍부 스트림
성분 중량%
I-부탄 2.19
n-부탄 61.50
1-부텐 0.64
트란스-2-부텐 28.18
시스-2-부텐 7.49
데센 풍부 스트림
성분 중량%
1-데센 94.00
C10 이성질체 6.00
도 2와 관련하여, 본 발명의 개념 및 원리에 따르면 또한, 동시에 작동되도록 배열된 다수의 반응기를 삽입한 작동 시스템이 동일한 전체 생산율을 위하여 만들어진 단일의 더 큰 반응기 보다 상당히 더 큰 작동 유연성을 제공한다는 것이 예상치 못하게 발견되었다. 사실, 본 발명의 다중 반응기 개념은 작동에서 더 낮은 위험, 공정의 수행에서 더 큰 유연성, 더 낮은 공급율(더 높은 전환율), 향상된 반응기 디자인, 및 시간 유니트 당 증가된 생산 능력을 제공한다. 또한, 본 발명의 다중 반응기 개념은 예를 들면 더 큰 반응기로 40:1 정률 증가 보다는 시스템이 두 개의 반응기를 포함할 때 파일럿 설비 작동으로부터 20:1의 정률 증가가 가능하게 한다. 이는 정률 증가 파일럿 설비 데이타와 관련된 불확실성을 현저히 감소시킨다.
본 발명의 개념 및 원리를 포함하는 다중 반응기 시스템이 도 2에 도시되어 있는데, 참조 번호 200으로 광범위하게 정의된다. 시스템(200)은 도시된 바와 같이 반응면 및 냉각 유체면 양쪽에 병렬 작동을 위하여 연결된 두 반응기(202a, 202b)를 포함한다. 또한, 각 반응기(202a, 202b)는 각각의 재순환 시스템(204a, 204b)을 가지는 것이 바람직하다. 이상적으로, 반응기(202a, 202b)가 동일할 수 있다. 그러나, 본 발명의 광의 개념에 따르면, 동일한 반응기가 본 발명의 중요한 특징은 아니다.
이상적으로, 반응기(202a 202b)는 도 1에 도시된 반응기(100)와 본질적으로 각각 동일할 수 있다. 즉, 반응기(202a, 202b) 각각은 각 패스가 상기한 바와 같이 194개의 3/8″ 튜브를 포함하는 2-패스 반응기일 수 있다. 도 1에 도시한 상응하는 장치와 본질적으로 동일한 도 2에 도시된 다른 장치가 이 경우에서 "a" 또는 "b" 중 하나가 붙은 유사한 참조 번호로 정해진다. 따라서, 반응기(202a, 202b) 각각은 공급스톡 입구 라인(15a, 15b), 재순환 펌프(25a, 25b), 재순환 펌프 흡입 라인(20a, 20b), 생성물 출구 라인(55a, 55b), 촉매조성물 입구 라인(30a, 30b), 및 메탄올 입구 라인(16a, 16b)을 포함한다. 도 2에서, 다중 반응기 시스템(200)을 위한 일반적인 공급스톡 주입 라인은 참조 번호(215)로 나타나고, 다중 반응기 시스템(200)을 위한 일반적인 생성물 출구 라인은 참조 번호(255)로 나타난다.
본 발명의 다중 반응기 시스템은 전환 및 중합체 다분산도에 장점을 제공한다. 본 발명의 다중 반응기 시스템은 평형때문에 유니트 당 초기 동작 동안 발생된 오프-스펙 재료의 함량을 감소시키는 것이 용이하기도 하고, 특정 생성물에 필요한 작동 변수가 더 신속하게 달성된다.
본 발명의 다중 반응기 시스템(200)의 각 반응기를 위한 적절한 주입 공급스톡 흐름속도는 적절한 냉장 성능 및 후-단부 가공 성능을 갖는 약 15 내지 17gal/min이다. 즉, 본 발명의 다중 반응기 시스템(200)에서, 더 높은 흐름 속도(반응기 당 20gal/min＜)보다 더 높은 전환율(70~75%)이 이 흐름 속도에서 가능하다. 이는 약 120 내지 135초 범위 내로 증가된 체류 시간의 결과이다. 더 높은 전환율이 다분산성의 향상(감소)을 이끌며, 약 1.7의 다분산성이 약 950의 수평균 분자량(MN)을 갖는 PIB 생성물의 제조를 위한 본 발명의 다중 반응기 시스템(200)의 사용을 통하여 달성될 수 있고, 약 2.2의 다분산도가 약 2300의 MN을 갖는 PIB의 제조를 위한 본 발명의 다중 반응기 시스템(200)의 사용을 통하여 얻을 수 있다. 동일한 분자량 생성물을 제조하기 위하여 단일 반응기를 사용할 때, 얻어질 수 있는 최고의 다분산도는 각각 1.9 및 2.3이었다.
상기한 바와 같은 이중 반응기에서, 바람직하기는 각 반응기 내 반응 혼합물의 체류 시간이 예를 들면, 약 4분 또는 그 미만, 약 3분 또는 그 미만, 이상적으로는 약 120 내지 135초, 아마도 약 2분 미만, 그리고 가능하게는 약 1분 또는 그 미만 만큼 낮을 정도로 공급스톡과 생성물 배출 흐름 속도가 선택될 수 있다.
본 발명의 다중 반응기 시스템(200)이 더 효율적인 에너지 사용을 이끄는 향상된 압력 강하 특성을 갖는 더 작은 반응기의 사용을 용이하게 하기도 한다. 이는 더 큰 반응기가 유사한 재순환 선형 흐름 속도를 갖는 더 긴 반응기 튜브를 요구할 수 있다는 사실에 적어도 부분적으로는 기인할 수 있다.
발명의 요약
상기 토론된 요구사항들을 만족시키는 것이 본 발명의 중요한 목표이다. 이런 점에서, 본 발명의 하나의 매우 중요한 관점 중 하나로, 본 발명은 다수의 반응기를 포함하는 올레핀 중합을 위한 장치를 제공한다. 본 발명의 개념과 원리에 따르면, 이들 각각의 반응기들은 바람직하게는 반응 영역을 정의하는 구조, 올레핀 중합 반응 혼합물 입구 이음부(connection), 및 올레핀 반응 혼합물 출구 이음부를 포함할 수 있다. 이들 이음부는 바람직하게는 반응 영역과 함께 액체가 유통된다. 반응기들은 각각 반응 영역내의 발열 올레핀 중합 반응의 수행을 용이하게 하기 위해 적용되고 배치된다.
본 발명의 개념과 원리에 따르면, 각각의 반응기들은 반응기로의 올레핀 함유 공급스톡의 도입과 독립적으로 반응 영역내에서 반응 혼합물을 순환하도록 배열되고 적용된 펌프를 포함한 재순환 시스템 또한 포함할 수 있다.
본 발명의 장치는 또한 바람직하게는 올레핀 함유 공급스톡의 입구 및 올레핀 함유 공급스톡의 다수의 출구를 포함하는 올레핀 함유 공급스톡 분배 어셈블리를 포함한다. 이 분배 어셈블리의 배치는 각각의 공급스톡 출구가 각각의 반응기의 반응 영역과 액체가 유통되도록 연결되게 한다. 본 발명의 장치는 또한 바람직하게는, 다수의 조 폴리올레핀 생성물 입구 및 조 폴리올레핀 생성물 출구를 포함하는 생성물 수집 어셈블리를 포함하고, 여기서 수집 어셈블리의 배치는 각각의 조 폴리올레핀 생성물 입구가 각각의 반응기의 반응 영역과 액체가 유통되도록 연결되게 한다.
넓게는, 본 발명의 장치는 두개 이상, 예를들어 셋 또는 넷 또는 다섯 또는 여섯 그 이상의 반응기를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 중요한 관점으로, 본 발명은 올레핀 중합을 위한 방법을 제공한다. 본 발명에 따르면, 이 방법은 다수의 반응기를 제공하는 것을 포함하는데, 각각은 내부의 반응 영역을 규정한다. 이 방법은 또한 올레핀 함유 공급스톡을 공급하고, 이러한 공급스톡을 다수(2, 3, 4, 5, 6 이상)의 분리된 공급스톡 스트림으로 분할하고, 반응기의 각각 하나의 반응 영역내를 순환하는 반응 혼합물로 공급스톡 스트림의 각각을 도입하고, 그리고 반응 영역의 각각 내에서 발열 올레핀 중합 반응을 수행하는 것을 포함한다.
본 발명의 이 관점의 방법은 또한 반응 혼합물로 공급스톡의 각각의 스트림의 도입과는 독립적으로 각각 반응기내에서 반응 혼합물을 별도로 순환시키고, 반응기들의 각각에 순환하는 반응 혼합물로부터 각각의 조 폴리올레핀 생성물 스트림을 제거하고, 그리고 단일 조 생성물 스트림을 형성하기 위해 조 폴리올레핀 생성물 스트림을 혼합하는 단계들을 포함한다.
또 다른 관점으로, 본 발명은 반응 영역을 규정하는 적어도 하나의 반응기를 포함하고 올레핀 중합 반응 혼합물 입구 이음부 및 올레핀 중합 반응 혼합물 출구 이음부를 포함하는 올레핀 중합용 반응기 장치를 제공한다. 이들 이음부는 바람직하게는 반응 영역과 액체가 유통될 수 있다. 반응기는 촉매와 촉매 개질제(modifier)를 포함하는 촉매 조성물의 존재하에 반응 혼합물상에 발열 올레핀 중합 반응의 반응 영역내에서 수행을 촉진하도록 적용되고 배치된다. 본 발명의 이 관점에 따라서, 반응 장치는 공급스톡 입구, 조 생성물 출구, 및 상기 공급스톡 입구를 통해 반응 혼합물내로의 공급스톡 도입과는 독립적으로 영역내에 반응 혼합물을 순환하기 위해 적용되고 배치된 펌프를 포함한 재순환 시스템을 더 포함한다. 이 관점의 반응 장치는 또한 올레핀 중합 반응 혼합물에 촉매 조성물의 첨가를 촉진하는 영역과 액체가 유통되는 촉매 조성물 입구 및 촉매 조성물의 첨가 속도와 관계없는 속도로 올레핀 중합 반응 혼합물에 촉매 개질제의 첨가를 촉진하는 영역과 액체가 유통되는 적어도 하나의 촉매 개질제 입구를 포함한다.
본 발명의 또 다른 중요한 특징은 올레핀 중합 반응기를 작동하기 위한 방법의 제공을 포함한다. 이 방법은 반응 영역을 갖는 올레핀 중합 반응기를 제공하고, 상기 영역에서 올레핀 중합 반응혼합물을 순환시키고, 상기 반응혼합물로 올레핀 함유 공급스톡을 도입하고, 여기서 상기 중합 반응혼합물은 재순환하는 올레핀 중합 반응혼합물로 공급스톡의 도입속도와는 독립적인 흐름 속도로 재순환되고, 촉매 및 촉매 개질제를 포함하는 촉매 조성물을 재순환하는 올레핀 중합 반응혼합물로 도입하고, 중합 반응혼합물을 촉매 조성물의 존재하에 영역에서 발열 올레핀 중합 반응 조건에 있게 하고, 그리고 촉매 조성물의 도입 속도와 독립적인 속도로 재순환하는 올레핀 중합 반응혼합물로 촉매 개질제를 도입하는 단계들을 포함한다.
본 발명의 개념과 원리에 따라서, 상기의 시스템과 방법은 단지 하나의 반응 용기를 포함하거나 또는 상기에서 언급된 바와 같이 평행하게 배열된 다수의 반응기 용기들을 포함하는 시스템 및/또는 방법에 관련하여 사용될 수 있다. 이에 관하여, 본 발명에 따라서, 본 발명은 촉매 조성물의 도입 속도와 독립적인 속도로 재순환하는 반응혼합물로 촉매 개질제를 도입하기 위한 언급된 시스템과 조합하여 상기에서 언급된 바와 같이 다-반응기 시스템을 포함하는 장치 및/또는 방법을 추가로 제공한다.
본 발명의 추가적 측면은 조 올레핀 생성물 촉매 제거 및 세척 시스템을 제공하는 것이다. 본 발명의 이 측면에 따라서, 촉매 제거 및 세척 시스템은 조 폴리올레핀 생성물과 수성 세척 배지의 혼합물을 수용하고 중력 영향하에 그 안에서 생성물과 배지가 분리되도록 적응시켜 배치된 내부 침강 챔버를 규정하는 상류(upstream) 침강 용기를 포함한다. 이 시스템은 추가로 상류 침강 용기의 챔버와 액체 유통되는 조, 촉매 함유 올레핀 중합 생성물 입구 라인, 상류 침강 용기의 챔버와 액체 유통되는 촉매 사멸제 입구 도관, 및 상류 침강 용기의 챔버와 액체 유통되는 제1 보충수 입구 통로를 추가로 포함한다.
상기에 더하여, 촉매 제거 및 세척 시스템은 바람직하게는, 부분적으로 세척된 조 폴리올레핀 생성물 및 수성 세척 배지의 혼합물을 수용하고 중력 영향하에 그 안에서 생성물과 배지가 분리되도록 적응시켜 배치된 내부 침강 챔버를 규정하는 적어도 하나의 하류(downstream) 침강 용기를 포함하는 하류 침강기 시스템; 하류 침강기 시스템을 갖는 상류 침강 용기의 챔버와 상호 통하는 오버헤드, 부분적으로 세척된 폴리올레핀 생성물 라인; 하류 침강기 시스템과 액체 유통되는 세척된 조 올레핀 중합 생성물 출구 라인; 및 하류 침강기 시스템과 액체 유통되는 제1 보충수 입구 통로를 포함한다. 마지막으로, 이 시스템은 폐수 수용시스템과 연결된 입구를 갖는 상류 침강 용기의 챔버와 서로 통하는 제1 배수 라인 및 상기 폐수 수용 시스템에 연결된 입구를 갖는 하류 침강기 시스템과 서로 통하는 제2 배수 라인을 포함한다. 따라서, 시스템의 상류 및 하류 부분으로부터 사용된 세척수는 시스템으로부터 분리되어 제거될 수 있다.
본 발명의 상기 측면에 따라서, 하류 침강기 시스템은 2 또는 3 이상의 분리된 침강 용기를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 중요한 특징은 생성물에서 추가의 반응을 피하고 잔여 촉매를 제거하기 위하여 촉매적으로 형성된, 잔여 촉매를 함유하는 조 폴리올레핀 생성물을 처리하는 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 이 측면에 따라서, 상기 방법은 조 잔여 촉매 함유 폴리올레핀 생성물과 촉매 사멸제를 함유하는 제1 수성 배지를 세밀하게 혼합하여서 제1의 세밀히 혼합된 2상(phase)의 중력 분리가능한 혼합물을 형성하고, 상기 제1의 2상 혼합물을 제1 침강 영역으로 도입하고 중력 영향하에 제1 영역에서 침강하게 하여 상부의 부분적으로 세척된 조 폴리올레핀 생성물 상 및 용해된 촉매염을 함유하는 제1 저 수성상을 존재하게 하고, 제1 저 수성상을 제1 침강 영역으로부터 회수하고 그것의 제1 부분을 재순환시키고 제1 수성 배지의 부분으로서 포함을 위한 제1의 2상 혼합물로 도입하고, 제1 저 수성상의 제1 부분을 제거 또는 재생을 위한 배수관으로 보내고, 보충수의 제1 양을 제1 수성 배지의 부분으로서 포함을 위한 제1의 2상 혼합물로 도입하고, 상기 부분적으로 세척된 조 폴리올레핀 생성물상을 제1 침강 영역으로부터 회수하고 제2 수성 배지와 세밀하게 혼합함에 의하여 제2의 세밀히 혼합된 2상의, 중력 분리가능한 혼합물을 형성하고, 상기 제2의 2상 혼합물을 제2 침강 영역으로 도입하고 중력 영향하에 제2 영역에서 침강하도록 하여 상부의 더 충분히 세척된 조 폴리올레핀 생성물 상 및 제2 하부 수성상을 존재하게 하고, 상기 제2 하부 수성상의 제2의 상을 제거 또는 재생을 위한 배수관으로 보내고, 상기 제2 침강 영역으로부터 상기 더 충분히 세척된 조 폴리올레핀 생성물 상을 제거하고, 그리고 보충수의 제1 분리된 양을 제2 수성 배지의 부분으로서 포함을 위해 제2의 2상 혼합물로 도입하는 것을 포함한다.
상기에서 언급된 촉매 제거 및 세척 시스템 및/또는 방법은 단지 단일 반응기를 포함하는 시스템 뿐만 아니라 상기에서 언급된 다수의 반응기를 포함하는 시스템과 관련하여 사용에도 적합하다. 따라서, 상에서 언급된 바와 같이 다-반응기 시스템 및 촉매 제거와 세척 시스템 및/또는 방법 둘 다를 포함하는 시스템 및/또는 방법을 제공하는 것이 본 발명의 중요한 측면이다. 또한, 그러한 조합된 시스템은 또한 순환하는 반응 혼합물에서 촉매 개질제의 양을 맞추기 위한 언급된 시스템을 포함할 수 있다.
병렬로 작동하는 두 개의 유사한 반응기를 사용하는 경우, 다중 반응기 시스템의 사용을 통하여 얻을 수 있는 작동적 특성의 향상을 결정하기 위하여 시험이 실시되었다. 시험 프로토콜에 따라, 3가지 상의 시험이 실시되었다. 이들 상에서, 특별하게 쓰여진 것 이외의 다른 작동 변수는 일정하게 유지되었다. 제1 상에서, 단일 반응기는 약 1600의 MN 및 70%를 넘는 말단 이중 결합 함량을 갖는 매우 반응성이 높은 폴리이소부틸렌을 제조하는 방식으로 작동되었다. 공급스톡은 이소부틸렌 농축물이었고, 재순환 속도는 적절한 냉각을 제공하기에 적합한 열 전달 상수와 반응물과 촉매 조성물 사이의 세밀한 상호 혼합을 얻는 수준에서 유지되었다. 단일 반응기는 27gpm의 공급스톡 주입 속도로 초기에 작동되었다. 나중에 이것이 32gpm으로 증가되었다. 제2 상에서, 두 반응기는 병렬로 작동되었다. 이들 병렬 반응기는 제1 상 동안 사용된 반응기와 본질적으로 동일한 것이었다. 이 상 동안, 각 반응기로의 공급스톡 주입 속도는 15gpm이었다. 그리고, 다시 재순환 속도가 적절한 냉각을 제공하기 적합한 열전달 상수와 반응물과 촉매 조성물 사이의 세밀한 상호 혼합을 달성하기 위한 수준으로 유지되었다. 제3 상에서, 장치는 제2 상과 동일하였다. 이 제3 상의 초기 단계로서, 각 반응기로의 공급스톡 주입속도가 15gpm으로 유지되는 동안 전환율이 증가되었고, 그 다음 반응기 쉘 면으로의 냉각수 공급은 전환율을 증가시키기 위하여 감소되었다. 그 후, 각 반응기로의 공급스톡 주입속도는 17gpm으로 증가하였다. 이 시험의 결과는 표 6에 요약하였다.
속도 시험 결과의 요약
시험상a 시험 시간 반응기 탄화수소 공급흐름(gpm) 반응기온도℉(℃) 열균형 전환율(%) 반응기제조속도 lb/min(Kg/min) 냉장 데이타
흐름(gpm) 공급 온도℉(℃) 요구 톤량
1 22시간 A 31.7 70(21.1) 62 89.6(40.6) 593 29.4(-1.4) 164
2 45시간 AB 151530 64.5(18.1)64.5(18.1) 6767 45.9(20.8)45.9(20.8)91.8(41.6) 257252509 38.8(3.8)38.8(3.8) 8687173
3.1 22시간40분 AB 151530 64(17.8)64(17.8) 7373 49.9(22.6)49.9(22.6)99.8(45.2) 244 249493 29.8(-1.2)29.8(-1.2) 9595189
3.2 3시간10분 AB 171734 64(17.8)64(17.8) 6868 52.6(23.9)52.6(23.9)105.2(47.8) 244249493 31.3(-0.4)31.3(-0.4) 9999198
a상 1: 반응기 제조속도를 최대화하기 위하여 공급속도를 증가시킨 하나의 반응기
a상 2: 38.8℉(3.8℃) 냉각수, 15gpm의 기준 공급속도의 두 반응기
a상 3.1: 전환율을 최대화하기 위해 냉각수 온도를 낮춘 15gpm의 두 반응기
a상 3.2: 반응기 제조속도를 최대화하기 위하여 공급속도를 증가시킨 두 반응기
표 6은 각 시험 상, 공급 흐름 속도, 반응 온도, 열 균형 전환율, 반응기 제조속도, 및 냉장 시스템 데이타의 수치를 나타낸다. 열 균형 전환율은 공급 흐름, 반응열, 및 냉각수 흐름과 반응기를 통과한 온도 증가에 기초하여 평가되었다. 냉각수 흐름과 온도 증가는 반응에 의하여 발생한 열의 양으로 결정되고, 반응열과 공급물 흐름이 PIB와 올리고머로 전환되는 공급물의 비율을 계산하는데 사용된다. 분당 파운드(lb/min: kg/min로도 표시됨)의 반응기 제조속도는 공급속도 및 열 균형 전환율로부터 계산된다.
단일 반응기 작동 중, 반응기 제조속도는 31.7 gpm의 공급 속도를 갖는 88 lb/min로 최대화되었다. 공급 속도가 32gpm으로 증가될 때, 반응기 제조속도는 낮아지기 시작하므로, 공급 속도는 더 이상 증가하지 않았다. 17gpm의 각 반응기로의 공급 속도에서 두 반응기를 작동하는 동안 최고의 반응기 제조속도가 얻어졌다. 각 반응기에 15gpm으로 공급되는 동안, 냉각수 공급 온도를 38℉(3.3℃)에서 30℉(-1.1℃)로 감소시킴으로써 반응기 제조속도는 반응기 당 45.9 lb/min(전체로는 91.8 lb/min)에서 반응기당 49.9 lb/min(전체로는 99.8 lb/min)로 증가되었다. 각 반응기로의 공급속도를 15gpm에서 17gpm으로 증가시킴으로써 반응기 제조속도는 반응기 당 52.6 lb/min(전체로는 105.2 lb/min)로 더 증가되었다.
시험 프로그램의 상 1 동안, 공급 속도는 약 8시간 동안 30.5gpm으로 유지되었다. 이 기간 동안의 전환율과 상 3.1 동안 얻어진 전환율을 비교함으로써 하나의 반응기와 두개의 반응기 사이의 직접적인 비교가 이루어질 수 있다. 상 1 동안, 공급 속도는 약간 더 높지만(30.5 대 30gpm), 냉각수 공급 온도는 약간 더 낮았다(상 3.1의 28℉(-2.2℃)에 비하여 30℉(-1.1℃)). 반응기 온도가 두 반응기를 작동할 때보다 5℉ 더 낮게 작동되었음에도 불구하고(64℉ 대 69℉), 두 반응기 작동에서, 열 균형 전환율은 하나의 반응기를 작동할 경우인 64%에 비하여 73%였다. 두 반응기 작동의 경우, 단일 반응기 경우와 비교하여 열을 제거하기 위하여 표면적 두배와 체류시간 두배이다. 추가적 체류 시간은 왜 반응기 온도가 낮아져야만 하는가를 설명하고, 추가적인 표면적은 왜 전환율이 더 낮은 반응 온도에서 조차 더 높은지를 설명한다.
상기한 점에서, 두 반응기가 병렬로 사용될 때 전환율이 증가되고, 다분산도가 단일 반응기에 비하여 낮아진다는 것을 쉽게 알 수 있다. 다중 반응기 개념은 체류 시간의 동반 증가로 각 반응기로의 더 낮은 공급 속도를 촉진하기 때문에 이와 같은 결과가 얻어진다.
상기한 바와 같이, 라인(55)(도 1)이나 라인(255)(도 2)을 통하여 중합반응 반응기 시스템으로부터 방출되는 생성물은 수산화암모늄과 같은 촉매 사멸제에 즉각 냉침되어야 한다. 따라서, 일어날 수 있는 분자량의 원하지 않는 감소와 중합체 분자의 재배열이 최소화될 수 있다. 본 발명의 폴리올레핀 생성물은 촉매 염이 제거될 수 있는 하기 세척 시스템을 포함하는 작동 시스템으로 향할 수 있다.
도 3에서, 본 발명의 다른 면의 개념 및 원리를 포함하는 세척 시스템이 참조 번호(300)에 의하여 광범위하게 정의된다. 나타난 바와 같이, 시스템(300)은 도 3에 도시된 본 발명의 이러한 면의 바람직한 구체예에서 두 하류 침강 용기(306, 308)를 포함하는 하류 침강 용기 시스템(304)과 상류 침강 용기(302)를 포함한다. 대안으로, 하류 침강기 시스템(304)은 이로부터 제거될 잔여 촉매 재료의 특성과 생성물의 특성에 따라 단일 침강 용기나 셋 또는 그 이상의 침강 용기만을 포함할 수 있다는 것이 여기에서 주목된다.
경우에 따라서는, 시스템(300)이 라인(314)을 통하여 침강 용기(302) 안으로 이와 상호 혼합되는 조 생성물과 재료를 밀어내는 펌프(312)의 흡입관(311)과 라인(55)이나 라인(255)을 상호 연결하는 입구 라인(310)을 더 포함한다. 라인(310)을 통한 조생성물 유입 시스템(300) 내 모든 잔여 촉매 사멸제가 펌프(316)를 거쳐 라인(310)과 라인(318)으로 유입된다. 수용액 중 NH4OH가 폴리올레핀 생성물 내 모든 잔여 BF3/메탄올 착물의 활성을 없애는 특히 우수한 시약이다. 그러나, 본 발명은 결코 NH4OH의 사용에만 한정되는 것은 아니다. 오히려, 촉매 사멸제의 정확한 특성은 생성물 흐름 내 생성물의 특성 및/또는 촉매 그 자체의 특성에 전적으로 의존할 것이다.
세척수는 라인(320)을 거쳐 라인(316)으로 유입되어 조 생성물과 혼합된다. 잔여 촉매 조성물, 촉매 사멸제, 및 세척수를 함유하는 조 생성물의 혼합물은 흡입라인(311)을 거쳐 펌프(312)로 유입된다. 바람직하기는, 물, 촉매 사멸제와 촉매 사이의 상호작용으로부터 얻어지는 촉매 염, 및 조 폴리올레핀 생성물이 완전한 세척이 이루어질 정도로 세밀하게 상호 혼합되는 것을 임펠러의 회전이 보증하는, 펌프(312)는 원심력을 이용하는 펌프일 수 있다. 또한, 펌프(312)는 추가 혼합을 위한 펌프 흡입관으로 혼합물의 일부를 되돌리기 위하여 흐름 조절 장치(324)를 포함하는 재순환 라인(322)이 펌프(312)에 공급될 수 있다.
탄화수소 생성물, 활성이 없어진 촉매염, 및 물의 혼합물이 알려진 방식 그 자체로 중력의 영향 하에서 수성상으로부터 탄화수소상이 분리되는 침강 용기(302)의 내부 침강 챔버로 라인(314)을 통하여 유입된다. 바람직하게는 후자의 경우 촉매 사멸제 및 촉매 사이의 상호 작용이 이러한 염의 벌크가 수성상에 존재할 정도로 수용성 염을 형성한다.
상부의, 부분적으로 세척된 조 폴리올레핀 생성물 상이 상부 라인(326)을 통하여 용기(302)로부터 제거되고, 수성상은 라인(328)을 통하여 용기(302)를 떠난다. 제거된 수성상 일부는 회수 라인(330)과 흐름 조절기(332)를 통하여 세척수 입구 라인(320)으로 재순환된다. 제거된 수성상의 나머지 부분은 용기(302) 내 수성상의 수준을 조절하는 레벨 조절기(336)와 배수 라인(334)을 거쳐 시스템으로부터 제거된다. 배수 라인(334)은 사용되고 오염된 세척수의 처리 또는 정화를 위하여 시스템(도시되지 않음)에 연결된다.
바람직하게는 물을 탈염화할 수 있는 용기(302)용 보충 세척수가 라인(321)을 거쳐 라인(320) 내 재순환 배출수에 첨가된다. 이와 관련하여, 시스템으로 들어가는 촉매 사멸제의 함량이 조 생성물 내 잔여 촉매의 함량에 비하여 항상 과량이라는 것을 보증하기 위하여 보충 세척수, 유입된 촉매 사멸제, 및 정화된 수성상의 각 함량이 조절되어야만 한다는 것이 주목된다.
라인(326) 내 부분적으로 세척된 조 폴리올레핀 생성물 상이 라인(340)을 통하여 전달된 추가 세척수와 함께 펌프(338)의 흡입관(336)으로 유입된다. 바람직하기는 혼합물이 용기(306)로 라인(342)을 거쳐 전달되기 전 수성상과 탄화수소상 사이의 혼합이 완전한 혼합임을 보증하기 위하여, 펌프(338)는 펌프(312)와 같은 원심성 펌프가 될 수 있다. 펌프(338)에는 추가 혼합을 위하여 펌프 흡입관(336)으로 혼합물 일부를 되돌리기 위하여 재순환 라인(344)과 흐름 조절 장치(346)가 장치될 수 있다. 용기(306) 내 두 상 혼합물이 상부 탄화수소상과 저부 수성상을 형성하기 위하여 중력의 영향 하에서 분리되는 것이 가능하다.
상부의 더 완전하게 세척된 조 폴리올레핀 생성물 상이 다른 상부 라인(348)을 거쳐 용기(306)로부터 제거되고, 저부 침강된 수성상이 라인(350)을 거쳐 용기(306)를 떠난다. 제거된 수성상 일부는 회수 라인(352)를 거쳐 세척수 입구 라인(340)으로 재순환되고, 제거된 수성상의 나머지 부분은 용기(306) 내 수성상의 수준을 조절하는 레벨 조절기(356)와 배수 라인(354)를 거쳐 시스템으로부터 제거된다. 배수 라인(354)은 배수 라인(334)와 연결된다.
라인(348) 내 더 철저하게 세척된 조 폴리올레핀 생성물 상이 라인(358)을 거쳐 유입되는 추가의 세척수와 혼합된다. 조 폴리올레핀 생성물 상과 추가 세척수 혼합물은 두 상 혼합물이 다시 중력의 영향 하에서 분리될 수 있도록 라인(359)를 거쳐 침강 용기(308)로 유입된다. 저부 수성상은 저부 라인(360)을 거쳐 펌프(362)의 영향으로 용기(308)로부터 제거되고, 이의 일부는 흐름 조절 장치(364), 회수 라인(366) 및 라인(358)을 거쳐 라인(348)으로 재순환된다. 용기(308)를 떠난 수성상의 다른 일부는 라인(367)과 흐름 조절기(369)를 거쳐 재순환되고, 용기(306) 내 보충 세척수로서 사용되기 위하여 라인(340)으로 유입된다.
완전히 세척된 조 폴리올레핀 생성물이 상부 라인(374)를 거쳐 용기(308)로부터 제거되고, 희석제, 미반응 모노머, 및 다이머, 트라이머, 올리고머 등과 같은 원하지 않는 경 단부의 제거를 위하여 하류 정제 시스템(도시되지 않음)으로 전달된다.
바람직하기는 다시 탈염화된 물일 수 있는 용기(308)용 새로운 보충 세척수가 라인(368)을 통하여 유입된다. 보충수는 펌프(370)와 라인(372)을 거쳐 시스템으로 유입된다. 이러한 점에서, 라인(372)은 하류 침강기 시스템(304)에 신선한 보충수를 독립적이고 별도로 제공하기 위하여 라인(368) 및 그리고 상류 용기(302)용 신선한 보충수를 제공하는 라인(321)과 연결된다는 것이 주목된다. 따라서, 과잉의 보충수는 상류 침강 용기(302)에 필요한 촉매 사멸제(NH4OH)를 불필요하게 희석함없이 하류 침강기 시스템(304)으로 유입될 수 있다. 하류 용기용 세척 시스템이 하류 침강기 시스템(304)용 세척 시스템과 완전 독립적으로 작동되기 때문에 이러한 결과가 얻어진다. 상류 침강 용기(302)의 수성상 내의 촉매 사멸제의 농도가 잔여 촉매의 함량에 비하여 항상 과량이 되어야만 한다는 것을 또한 주목해야 한다. 또한, 수성상 내 촉매 염의 농도가 항상 침강을 피할 정도로 충분히 낮아야 한다. 따라서, 상류 침강용기(302)로 유입된 신선한 보충수의 양이 면밀하게 조절될 필요가 있는 반면, 하류 침강기 시스템으로 유입된 신선한 보충수의 양이 최종 생성물로부터 가능한한 많은 오염물을 제거할 필요에 의하여서만 결정되고 그리고 풍부해야 한다. 따라서, 신선한 보충수의 저부 흐름은 촉매 사멸제의 사용을 최소화하기 위하여 상류 침강 용기에 사용되는 반면, 신선한 보충수의 훨씬 더 많은 흐름이 더 나은 세척을 제공하는 하류 침강기 시스템에 사용된다
.

Claims (38)

  1. 올레핀 중합용 장치로, 상기 장치는
    공급스톡 입구와 다수의 공급스톡 출구를 포함하는 올레핀 함유 공급스톡 분배 어셈블리, 여기서 상기 분배 어샘블리는 공급스톡 입구를 통해 공급스톡을 수용하고 상기 공급스톡을 다수의 분리된 스트림으로 분할하고 상기 스트림 각각을 상기 출구 각각의 것으로 운반하도록 적응시켜 배열되어 있고;
    다수의 반응기, 여기서 상기 반응기 각각은 (1) 반응영역에서 올레핀 중합 반응혼합물 상에서 발열 올레핀 중합반응의 수행을 촉진하도록 적응시켜 배열된 반응영역을 규정하는 구조물, 및 (2) 상기 영역에서 상기 반응혼합물을 순환시키도록 적응시켜 배열된 펌프를 포함하는 재순환 시스템을 포함하고, 상기 구조물은 상기 영역과 액체 유통되게 배열된 입구 및 출구 이음부들을 포함하고, 상기 공급스톡 출구 각각은 각각의 반응기의 입구 이음부와 액체 유통되게 연결되어 있고, 상기 재순환 시스템 각각은 각각의 입구 이음부를 통하여 상기 영역으로 공급스톡의 도입과는 독립적으로 그것의 각각의 영역에서 반응혼합물을 순환시키도록 적응시켜 배열되어 있고; 그리고
    다수의 조 폴리올레핀 생성물 입구 및 조 폴리올레핀 생성물 출구를 포함하는 조 폴리올레핀 생성물 수집 어샘블리를 포함하고, 여기서 상기 조 폴리올레핀 생성물 입구 각각은 각각의 반응기의 출구 이음부와 액체 유통되게 연결되어 있는 올레핀 중합용 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 반응기 두 개를 포함하는 올레핀 중합용 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 반응기 세 개 이상을 포함하는 올레핀 중합용 장치.
  4. 제 1항에 있어서, 각각 반응 영역과 액체 유통되는 각각의 촉매 조성물 입구 및 각각의 반응 영역과 액체 유통되는 각각의 촉매 개질제 입구를 포함하고, 여기서 상기 촉매 조성물 입구 각각은 상기 영역에서 상기 재순환하는 올레핀 중합 반응혼합물로 촉매 조성물을 도입하도록 적응시켜 배열되어 있고, 상기 촉매 개질제 입구 각각은 촉매 조성물의 도입의 속도와 독립적인 속도로 상기 재순환 올레핀 중합 반응혼합물로 촉매 개질제를 도입하도록 적응시켜 배열되어 있는 올레핀 중합용 장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 촉매 개질제 입구 각각은 그것의 대응하는 촉매 조성물 입구로부터 공간적으로 떨어져 있는 올레핀 중합용 장치.
  6. 제 1항 또는 제 4항에 있어서, 배관에 관련된, 다수의 침강 용기를 포함하는 조 폴리올레핀 생성물 촉매 제거 및 세척시스템 및 촉매 사멸제를 위한 입구를 포함하고, 상기 조 폴리올레핀 생성물 촉매 및 세척 시스템은 상기 조 폴리올레핀 생성물 출구로부터 조 폴리올레핀 생성물을 수용하고 그로부터 잔여 촉매를 제거하도록 적응시켜 배열되어 있는 폴리올레핀 중합용 장치.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 조 폴리올레핀 생성물 촉매 제거 및 세척 시스템은:
    조 폴리올레핀 생성물 및 수성 세척 배지의 혼합물을 수용하고 중력 영향하에 그 안에서 상기 생성물과 상기 배지가 분리되도록 적응시켜 배열된 내부 침강 챔버를 규정하는 상류 침강 용기;
    상기 조 폴리올레핀 생성물 출구에 연결되고 상기 상류 침강 용기의 챔버와 액체 유통하게 배열된 조, 촉매 함유 올레핀 중합 생성물 입구 라인;
    상기 상류 침강 용기의 챔버와 액체 유통되는 촉매 사멸제 입구 도관;
    상기 상류 침강 용기의 챔버와 액체 유통되는 제1 보충수 입구 통로;
    부분적으로 세척된 조 폴리올레핀 생성물과 수성 세척 배지의 혼합물을 수용하고 그리고 중력 영향하에 상기 생성물과 상기 배지가 그 안에서 분리되게 하도록 적응시켜 배열된 내부 침강 챔버를 규정하는 적어도 하나의 하류 침강 용기를 포함하는 하류 침강 시스템;
    상기 하류 침강 시스템과 상기 상류 침강 용기의 챔버와 서로 통하는 오버헤드, 부분적으로 세척된 폴리올레핀 생성물 라인;
    상기 하류 침강 시스템과 액체 유통되는 세척된 조 올레핀 중합 생성물 출구 라인;
    상기 하류 침강 시스템과 액체 유통되는 제2 보충수 입구 통로;
    폐수 수용 시스템으로 입구 이음부와 상기 상류 침강 용기의 챔버를 상호연결하는 제1 배수 라인; 및
    상기 입구 이음부와 상기 하류 침강 시스템을 상호연결하는 제2 배수 라인을 포함하는 올레핀 중합용 장치.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 반응기 각각이, 상기 반응 영역이 원통관 열교환기의 관 측부 위에 있도록 배치되고 배열된 원통관 열교환기를 포함하는 올레핀 중합용 장치.
  9. 올레핀 중합 방법으로,
    다수의 반응기를 포함하는 반응기 시스템을 제공하고, 상기 각각의 반응기는 내부 반응 영역을 규정하고;
    각각의 반응 영역에서 올레핀 중합 반응 혼합물 상에서 발열 올레핀 중합 반응을 수행하고;
    올레핀 함유 공급스톡을 공급하고 다수의 분리된 공급스톡 스트림으로 분할하고;
    상기 올레핀 함유 공급스톡 스트림의 분리된 스트림을 각각의 반응기의 반응 영역으로 도입하고;
    반응 영역내로 공급스톡의 각각의 스트림의 도입 속도와는 독립적인 흐름 속도로 각 반응기에서 반응 혼합물을 별도로 순환하고;
    상기 반응기 각각으로부터 조 폴리올레핀 생성물 스트림을 제거하고; 그리고
    상기 조 폴리올레핀 생성물 스트림을 조합하여 단일 조 생성물 스트림을 형성하는 것으로 이루어지는 방법.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 시스템은 상기 반응기 두개를 포함하고 상기 올레핀 중합 반응혼합물은 두개의 분리된 스트림으로 분할되는 방법.
  11. 제 9항에 있어서, 상기 시스템은 세개 이상의 상기 반응기를 포함하고, 상기 올레핀 중합 반응혼합물은 세개 이상의 분리된 스트림으로 분할되는 방법.
  12. 올레핀 중합용 반응기 장치로,
    반응 영역을 규정하고 올레핀 중합 반응혼합물 입구 이음부 및 올레핀 중합 반응혼합물 출구 이음부를 포함하는 반응기, 여기서 이음부들은 상기 영역과 액체 유통되고, 상기 반응기는 촉매와 촉매 개질제를 포함하는 촉매 조성물의 존재하에 상기 올레핀 중합 반응 혼합물 상에서 발열 올레핀 중합 반응의 상기 영역에서 수행을 촉진하도록 적응시켜 배열되고;
    상기 영역에서 반응 혼합물로 올레핀 함유 공급스톡을 도입하기 위한 입구;
    상기 영역으로 올레핀 함유 공급스톡의 도입 속도와 독립적인 흐름 속도로 상기 영역에서 상기 반응혼합물을 순환하도록 적응시켜 배열된 펌프를 포함하는 재순환 시스템;
    상기 영역에서 반응혼합물로 촉매 조성물의 도입을 위한 상기 영역과 액체 유통되는 촉매 조성물 입구; 및
    상기 영역에서 반응혼합물로 촉매 조성물의 도입 속도와 독립적인 속도로 상기 영역에서 반응혼합물로 촉매 개질제의 도입을 위한 상기 영역과 액체 유통되는 하나 이상의 촉매 개질제 입구를 포함하는 반응기 장치.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 촉매 조성물 입구는 상기 촉매 개질제 입구와 공간적으로 떨어져 있는 반응기 장치.
  14. 제 12항에 있어서, 상기 촉매 조성물 입구는 상기 재순환 시스템의 일부인 파이프에 연결되어 있는 반응기 장치.
  15. 올레핀 중합 반응을 수행하는 방법으로,
    올레핀 중합 반응기의 반응 영역에서 올레핀 중합 반응 혼합물을 재순환하고;
    상기 재순환된 올레핀 중합 반응혼합물로 올레핀 함유 공급스톡을 도입하고, 여기서 상기 올레핀 중합 반응혼합물은 상기 공급스톡의 상기 영역으로의 도입 속도에 독립적인 흐름 속도로 재순환되고;
    상기 반응혼합물로 촉매 및 촉매 개질제를 포함하는 촉매 조성물을 도입하고;
    상기 촉매 조성물의 존재하에 상기 영역에서 발열 올레핀 중합 반응 조건을 상기 중합 반응혼합물이 겪게 하고; 그리고
    상기 영역으로의 상기 촉매 조성물의 도입 속도와는 독립적인 속도로 상기 재순환 올레핀 중합 반응혼합물로 촉매 개질제를 도입하는 것으로 이루어지는 방법.
  16. 폴리이소부틸렌의 제조를 위한 액상 중합 방법으로,
    이소부틸렌을 포함하는 공급스톡을 제공하고;
    BF3와 복합체화제의 복합체를 포함하는 촉매 조성물을 제공하고;
    반응 영역에서 반응 혼합물로 상기 공급스톡과 상기 촉매 조성물을 도입하고;
    상기 반응혼합물을 철저히 상호혼합하고, 여기서 상기 공급스톡 및 상기 촉매 조성물은 상기 반응 영역에서 철저히 상호혼합된 혼합물로 존재하고;
    철저히 상호혼합된 반응혼합물이 상기 반응영역에 있는 동안 철저히 상호혼합된 상태로 유지하여 그 안의 이소부틸렌이 중합을 겪어 폴리이소부틸렌을 형성하게 하고;
    상기 촉매 조성물의 도입 속도와는 독립적인 속도로 상기 철저히 상호혼합된 반응 혼합물로 상기 복합체화제의 추가량을 도입하고; 그리고
    상기 반응 영역으로부터 폴리이소부틸렌을 포함하는 생성물 스트림을 회수하는 것으로 이루어지는 방법.
  17. 제 16항에 있어서, 상기 반응 영역은 루프 반응기를 포함하고, 여기서 상기 반응 혼합물은 제1 부피측정(volumetric) 흐름속도로 연속적으로 재순환되고, 그리고 상기 공급스톡 및 상기 촉매 조성물은 조합된 제2 부피측정 흐름속도로 연속적으로 도입되는 방법.
  18. 제 17항에 있어서, 상기 복합체화제는 메탄올을 포함하는 방법.
  19. 제 18항에 있어서, 생성물은 매우 반응성인 폴리이소부틸렌이고 상기 촉매 조성물에서 메탄올에 대한 BF3의 비는 약 0.59:1 이상인 방법.
  20. 제 18항에 있어서, 생성물은 높은 반응성 폴리이소부틸렌이고 상기 촉매 조성물에서 메탄올에 대한 BF3의 비는 약 0.59:1 내지 0.62:1의 범위인 방법.
  21. 제 19항에 있어서, 생성물은 높은 반응성 폴리이소부틸렌이고 상기 철저히 상호혼합된 반응 혼합물 촉매 조성물에서 반응과정 중에 메탄올에 대한 BF3의 비가 약 0.59:1 내지 0.60:1의 범위로 유지되도록 충분한 양의 메탄올이 독립적으로 도입되는 방법.
  22. 제 20항에 있어서, 상기 철저히 상호혼합된 반응 혼합물 촉매 조성물에서 반응과정 중에 메탄올에 대한 BF3의 비가 약 0.59:1 내지 0.62:1의 범위로 유지되도록 충분한 양의 메탄올이 독립적으로 도입되는 방법.
  23. 제 17항에 있어서, 상기 철저히 상호혼합된 반응 혼합물 촉매 조성물이 상기 반응 영역에 있는 동안 적어도 약 0℃의 온도로 유지되는 방법.
  24. 제 17항에 있어서, 반응 영역에서 중합을 겪고 있는 이소부틸렌의 체류 시간이 최대 약 4분이도록 반응 영역으로 상기 공급스톡의 도입과 상기 반응 영역으로부터 상기 생성물 스트림의 회수를 조절하는 것을 포함하는 방법.
  25. 제 23항에 있어서, 반응 영역에서 중합을 겪고 있는 이소부틸렌의 체류 시간이 최대 약 4분이도록 반응 영역으로 상기 공급스톡의 도입과 상기 반응 영역으로부터 상기 생성물 스트림의 회수를 조절하는 것을 포함하는 방법.
  26. 제 24항 또는 제 25항에 있어서, 반응 영역에서 중합을 겪고 있는 이소부틸렌의 체류 시간이 최대 약 3분이도록 반응 영역으로 상기 공급스톡의 도입과 상기 반응 영역으로부터 상기 생성물 스트림의 회수가 조절되는 것을 포함하는 방법.
  27. 제 24항 또는 제 25항에 있어서, 반응 영역에서 중합을 겪고 있는 이소부틸렌의 체류 시간이 최대 200초이도록 반응 영역으로 상기 공급스톡의 도입과 상기 반응 영역으로부터 상기 생성물 스트림의 회수가 조절되는 것을 포함하는 방법.
  28. 조 폴리올레핀 생성물 촉매 제거 및 세척 시스템으로,
    조 폴리올레핀 생성물 및 수성 세척 배지의 혼합물을 수용하고 중력 영향하에 그 안에서 상기 생성물과 상기 배지가 분리되게 하도록 적응시켜 배열된 내부 침강 챔버를 규정하는 상류 침강 용기;
    상기 상류 침강 용기의 챔버와 액체 유통하는 조, 촉매 함유 올레핀 중합 생성물 입구 라인;
    상기 상류 침강 용기의 챔버와 액체 유통되는 촉매 사멸제 입구 도관;
    상기 상류 침강 용기의 챔버와 액체 유통되는 제1 보충수 입구 통로;
    부분적으로 세척된 조 폴리올레핀 생성물과 수성 세척 배지의 혼합물을 수용하고 그리고 중력 영향하에 상기 생성물과 상기 배지가 그 안에서 분리되게 하도록 적응시켜 배열된 내부 침강 챔버를 규정하는 적어도 하나의 하류 침강 용기를 포함하는 하류 침강 시스템;
    상기 하류 침강 시스템과 상기 상류 침강 용기의 챔버와 서로 통하는 오버헤드, 부분적으로 세척된 폴리올레핀 생성물 라인;
    상기 하류 침강 시스템과 액체 유통되는 세척된 조 올레핀 중합 생성물 출구 라인;
    상기 하류 침강 시스템과 액체 유통되는 제2 보충수 입구 통로;
    폐수 수용 시스템으로 입구 이음부와 상기 상류 침강 용기의 챔버를 상호연결하는 제1 배수 라인; 및
    상기 입구 이음부와 상기 하류 침강 시스템을 상호연결하는 제2 배수 라인을 포함하는 조 폴리올레핀 생성물 촉매 제거 및 세척 시스템.
  29. 제 28항에 있어서, 상기 하류 침강 시스템은 제1 및 제2 하류 침강 용기를 포함하고, 하류 침강 용기의 각각은 부분적으로 세척된 조 폴리올레핀 생성물과 수성 세척 배지의 혼합물을 수용하고 중력 영향하에서 그 안에서 상기 생성물과 상기 배지가 분리될 수 있도록 하기 위하여 적응시켜 배열된 각각의 내부 침강 챔버를 규정하고, 여기서 상기 오버헤드, 부분적으로 세척된 폴리올레핀 생성물 라인은 상기 제1 하류 침강 용기의 챔버와 상기 제1 침강 용기의 챔버를 서로 통하게 하고, 상기 제2 하류 침강 용기의 챔버와 상기 제1 하류 침강 용기의 챔버가 서로 통하게 하는 제2 오버헤드 생성물 라인이 포함되어 있고, 여기서 상기 제2 배수 라인은 상기 입구 이음부와 상기 제1 하류 침강 용기의 챔버를 상호 연결하는 조 폴리올레핀 생성물 촉매 제거 및 세척 시스템.
  30. 제 29항에 있어서, 상기 조, 촉매 함유 올레핀 중합 생성물 입구 라인에 위치된 제1 원심분리 펌프 및 상기 오버헤드, 부분적으로 세척된 폴리올레핀 생성물 라인에 위치된 제2 원심분리 펌프가 포함되어 있고, 여기서 상기 촉매 사멸제 입구 도관 및 상기 제1 보충수 입구 통로는 상기 제1 펌프의 흡입 측부로부터 상류의 하나 이상의 점에 있는 상기 조, 촉매 함유 올레핀 중합 생성물 입구 라인에 연결되어 있고, 상기 제2 펌프는 조 올레핀 중합 생성물 및 수성 세척 배지를 철저히 혼합하게 작동되는 조 폴리올레핀 생성물 촉매 제거 및 세척 시스템.
  31. 생성물에서 추가의 반응을 피하고 그로부터 잔여 촉매를 제거하기 위한 잔여 촉매를 함유하는 촉매적으로 형성된 조 폴리올레핀 생성물을 처리하는 방법으로, 상기 방법은:
    조 잔여 촉매 함유 폴리올레핀 생성물과 촉매 사멸제 함유 제1 수성 배지를 철저히 혼합함에 의해 제1 철저히 혼합된 두개의 상, 중력 분리가능한 혼합물을 형성하고;
    상기 제1 두개의 상 혼합물을 제1 침강 영역으로 도입하고 중력 영향하에 상기 제1 영역에서 침강하게 하여 상부 부분적으로 세척된 조 폴리올레핀 생성물 상 및 용해된 촉매염을 함유하는 제1 하부 수성상을 존재하게 하고;
    상기 제1 침강 영역으로부터 상기 제1 하부 수성상을 회수하고 그것의 제1 부분을 재순환시키고 이것을 상기 제1 수성 배지의 부분으로서 포함을 위한 상기 제1 두개의 상 혼합물로 도입하고;
    상기 제1 수성상의 제2 부분을 처분 또는 재생을 위한 배수관으로 보내고;
    보충수의 제1 분량을 상기 제1 수성 배지의 부분으로서 포함을 위한 상기 제1 두개의 상 혼합물로 도입하고;
    상기 제1 침강 영역으로부터 상기 부분적으로 세척된 조 폴리올레핀 생성물 상을 회수하고 이것을 제2 수성 배지와 철저히 혼합함에 의해 제2의 철저히 혼합된 두개의 상, 중력 분리가능한 혼합물을 형상하고;
    상기 제2 두개의 상 혼합물을 제2 침강 영역으로 도입하고 중력 영향하에 상기 제2 영역에서 침강하게 하여 상부 더 충분히 세척된 조 폴리올레핀 생성물 상 및 제2 하부 수성상을 존재하게 하고;
    상기 제2 침강 영역으로부터 상기 제2 하부 수성상을 회수하고 그것의 제1 부분을 재순환시키고 그것을 상기 제2 수성 배지의 부분으로서 포함을 위한 상기 제2 두개의 상 혼합물로 도입하고;
    상기 제2 하부 수성상의 제2 부분을 처분 또는 재생을 위한 배수관으로 보내고;
    상기 제2 침강 영역으로부터 상기 더 충분히 세척된 조 폴리올레핀 생성물 상을 제거하고; 그리고
    보충수의 제2 분리된 양을 상기 제2 수성 배지의 부분으로서 포함하기 위한 상기 제2 두개의 상 혼합물로 도입하는 것을 포함하는 방법.
  32. 제 31항에 있어서, 상기 촉매는 BF3를 포함하고 상기 촉매 사멸제는 NH4OH를 포함하는 방법.
  33. 제 31항에 있어서, 상기 철저히 혼합하는 조작은 원심분리 펌프를 사용하여 행해지는 방법.
  34. 제 31항에 있어서, 상기 보충수는 탈이온수를 포함하는 방법.
  35. 제 31항에 있어서, 상기 촉매 사멸제는 완전히 촉매를 사멸시키기에 요구되는 양에 비하여 과량의 수준으로 상기 제1 수성 배지에 유지되는 방법.
  36. 조 폴리올레핀 생성물을 세척하여 그로부터 잔여 촉매를 제거하는 방법으로, 상기 방법은:
    잔여 촉매를 함유하는 조 올레핀 중합 생성물 및 촉매 사멸제를 함유하는 제1 수성 배지를 포함하는 제1의 철저히 혼합된 두개의 상 혼합물을 형성하고;
    상기 제1 두개의 상 혼합물을 제1 침강 영역으로 도입하고 중력 영향하에 상기 영역에서 침강하게 하여 상부 부분적으로 세척된 조 폴리올레핀 생성물 상 및 용해된 촉매염을 함유하는 제1 하부 수성상을 존재하게 하고;
    상기 제1 침강 영역으로부터 상기 제1 하부 수성상을 제거하고 그것의 제1 부분을 상기 제1 수성 배지의 부분으로서 상기 제1 두개의 상 혼합물에서 포함을 위해서 재순환시키고;
    상기 제1 하부 수성상의 제2 부분을 처분 또는 재생을 위한 배수관으로 보내고;
    상기 제1 침강 영역으로부터 상기 부분적으로 세척된 조 폴리올레핀 생성물 상을 제거하고 이것을 제2 수성 배지와 철저히 혼합함에 의해 제2의 두개의 상 혼합물을 형성하고;
    상기 제2 두개의 상 혼합물을 제2 침강 영역으로 도입하고 중력 영향하에 여기서 침강하게 하여 상부 철저히 세척된 조 폴리올레핀 생성물 상 및 제2 하부 수성상을 존재하게 하고;
    상기 제2 침강 영역으로부터 상기 제2 하부 수성상을 제거하고 그것의 제1 부분을 상기 제2 수성 배지의 부분으로서 상기 제2 두개의 상 혼합물에서 포함을 위해서 재순환시키고;
    상기 제2 하부 수성상의 제2 부분을 처분 또는 재생을 위한 배수관으로 보내고;
    상기 제2 침강 영역으로부터 상기 철저히 세척된 조 폴리올레핀 생성물 상을 제거하고 그것을 제3의 수성 배지와 혼합함에 의해서 제3의 두개 상 혼합물을 형성하고;
    상기 제3의 두개의 상 혼합물을 제3의 침강 영역으로 도입하고 중력 영향하에 그 안에서 상기 제3의 두개의 상 혼합물을 침강하게 하여 상부 더 충분히 세척된 조 폴리올레핀 생성물 상 및 제3의 하부 수성상을 존재하게 하고;
    상기 제3 침강 영역으로부터 상기 제3 하부 수성상을 제거하고 그것의 제1 부분을 상기 제3 수성 배지의 부분으로서 상기 제3의 두개의 상 혼합물에 포함을 위해서 재순환시키고;
    상기 제3의 하부 수성상의 제2 부분을 상기 제2 수성 배지의 부분으로서 상기 제2의 철저히 혼합된 두개의 상 혼합물에 포함을 위해서 재순환시키고;
    상기 보충수의 제1의 분량을 상기 제1 수성 배지의 부분으로서 포함을 위한 상기 제1의 철저히 혼합된 두개의 상 혼합물로 도입하고; 그리고
    보충수의 제2의 분리된 양을 상기 제3 수성 배지의 부분으로서 포함을 위한 상기 제3의 철저히 혼합된 두개의 상 혼합물로 도입하는 것을 포함하는 방법.
  37. 제 18항에 있어서, 생성물은 중간-범위 비닐리덴 함량 폴리이소부틸렌이고 상기 촉매 조성물에서 메탄올에 대한 BF3의 비는 약 1:1인 방법.
  38. 제 19항에 있어서, 생성물은 중간-범위 비닐리덴 함량 폴리이소부틸렌이고 상기 철저히 상호혼합된 반응 혼합물 촉매 조성물에서 반응과정 중에 메탄올에 대한 BF3의 비가 약 1:1의 범위로 유지되도록 충분한 양의 메탄올이 독립적으로 도입되는 방법.
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