(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体状重合触媒を用いて気相で重合反応させることにより粉状のポリマーを生成する気相重合器と、この気相重合器内で重合反応に供されなかった未反応モノマーおよびその他の気相を前記気相重合器から抜き出し前記気相重合器に再度供給して循環させる気相循環系と、前記気相重合器内で重合反応により生成される前記粉状のポリマーを前記気相重合器から排出するためのポリマー排出管と、このポリマー排出管に接続され、前記ポリマー排出管から排出されて来る前記粉状のポリマーを沈降させる沈降設備と、この沈降設備に前記ポリマー排出管を経由して前記粉状のポリマーと共に入って来る気相の少なくとも一部を前記沈降設備から抜き出すために、前記気相循環系のうち前記沈降設備内の圧力よりも低圧の部分に前記沈降設備を接続するガス抜き用接続管とを備え、前記気相循環系は、重合時の反応熱を除去する冷却設備および前記気相を前記気相循環系内で循環させる気相循環設備を有し、前記冷却設備を前記気相重合器の気相排出側に設置した状態で前記ガス抜き用接続管を前記気相循環系のうち前記冷却設備と前記気相循環設備との間の部位で接続したことを特徴とする気相重合装置。
【請求項２】
前記気相循環系における前記ガス抜き用接続管との接続箇所は、前記気相循環系において循環ガス線速が５ｍ／ｓｅｃ以上の部位であることを特徴とする請求項１に記載の気相重合装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は気相重合装置、詳しくはポリマーの原料でかつ気相状態にある、モノマーまたは／およびコモノマーを、固体状重合触媒およびその他の重合に必要な気相と重合反応させることによって、粉状のポリマー（以下「粉状ポリマー」という。）を生成する気相重合装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最も一般的な気相重合装置としては、気相重合器にガス分散板を有する流動床型がある。
【０００３】
この流動床型気相重合装置では、モノマーまたはモノマーを含有するガス（以下特に断わりのない限り、これらを総称して単に「ガス」という。）をコンプレッサまたはブロアにより導入管を用いて気相重合器の下部に導入し、次で気相重合器の下部に配置されかつ多数の孔を有するガス分散板により前記導入されたガスを気相重合器内で均一に分散する。
【０００４】
この均一に分散されたガスは、気相重合器内を上昇し、このときのガス上昇流によってすでに重合体となっている粉状ポリマー等の粉体を流動化させつつ重合する。
【０００５】
この流動化された粉体は、一定の流動層を形成し、その厚さはガスの流動等によってコントロールすることができる。この流動層域においてモノマーと触媒粒子（固体状重合触媒）とを接触させて流動化させつつ重合するのである。
【０００６】
また、気相重合器の上部には、気相重合器からガスを排出するガス排出管が接続されている。
ガス導入管およびガス排出管は、気相重合器に対してガスを循環させるための気相循環系（例えば環状管路）を形成する。
【０００７】
この気相循環系には、例えばブロア等のガス循環機が備えられている。
ガス循環機は、気相循環系を介してガスを流動させる装置であって、気相重合器において未反応の状態にあってそこから抜き出された抜き出しガスや必要に応じて新たに供給されるガスを気相重合器に送る装置である。
【０００８】
ガス循環機によって気相重合器に送り込まれたガスは、前述の通り重合反応をして粉状ポリマーを生成する。気相重合器内で重合反応に供されなかったガスは、ガス排出管を介して気相重合器から排出され、その後ガス導入管を介して再度気相重合器に送り込まれ、再び重合反応に供されて粉状ポリマーの生成を繰り返す。  なお、ポリマーの原料であるモノマー，コモノマー，固体状重合触媒等は、当然ながら気相循環系に補給され、重合反応による減少分が補われるようになっている。
【０００９】
ここで供給されるモノマー，コモノマーを含有するガスや循環ガスは、流動層を形成できればよく、一部液相を含有していてもよい。
特に反応熱が大なる場合は、プロパン，プタン等の重合には不活性ではあるが、易揮発，凝縮性の媒体を含んでいてもよい。
【００１０】
また、気相重合器には、ポリマー排出管に接続される沈降設備が設置されている。これは、タンク，ドラム等、種々の呼称があるが、以後総称して沈降タンクと称する。
【００１１】
沈降タンクとは、気相重合器内で既に重合反応して生成された粉状ポリマーが、気相重合器から移送されてくるタンクのことである。粉状ポリマーの気相重合器から沈降タンクへの移送は、ポリマー排出管を介してなされる。この粉状ポリマーの移送には、未反応モノマーや重合触媒等を含む重合反応に供されなかったガスが同伴される。このため、沈降タンクには、粉状ポリマーの他に、未反応モノマーや重合触媒等のガスが入る。
【００１２】
そして、これらのガスは、沈降タンクの上部に溜るため沈降タンクの上部に設けたガス抜き用接続管を介して沈降タンクから抜かれるようになっており、抜かれたガスは、ガス抜き用接続管を経由して気相重合器に戻されて、重合反応に再利用されるようになっている。ガス抜き用接続管は、気相重合器の上部空間部と接続されている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、沈降タンクからガス抜き用接続管を経由して気相重合器に戻されるガスには、量は少ないが粉状ポリマーを伴う。そして、この粉状ポリマーが、ガス抜き用接続管のうち、気相重合器内に臨む端部に付着する場合がある。すると、そこで成長して大きな塊となり、ガス抜き用接続管の端部開口を塞いでしまう虞れがある。
【００１４】
また、この塊がガス抜き用接続管の前記端部開口から剥がれ落ちると、これが気相重合器内を沈下して行き、やがてガス分配板の前記微細穴を塞ぎ、ガス分配板が目詰まりを起こす虞れがある。
【００１５】
このように、ガス抜き用接続管やガス分配板が詰まった場合には、それらを洗浄しなければならないが面倒である。しかも、洗浄中は、装置の稼働を停止しなければならず、したがって、生産性の低下を招く。
【００１６】
本発明は、かかる従来の問題点を解決するためのものであって、気相重合器と沈降タンクとを結ぶガス抜き用接続管に粉状ポリマーの塊ができないようにすることを技術的課題とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、ガス抜き用接続管のうち気相重合器内に臨む端部開口で粉状ポリマーが成長してしまうのは、ガス抜き用接続管が気相重合器と接続されている気相重合器の上部空間部におけるガス流速が遅いことに起因すること、また、前記気相循環系には、ガス流速が気相重合器の上部空間部におけるそれよりも速い部位があることに気付いた。
【００１８】
これらに着目して鋭意検討した結果、本発明者は、極めて簡単にガス抜き用接続管に粉体が成長しないようにすることができる技術を見い出した。
すなわち、本発明の気相重合装置は、固体状重合触媒を用いて気相で重合反応させることにより粉状のポリマーを生成する気相重合器と、この気相重合器内で重合反応に供されなかった未反応モノマーおよびその他の気相を前記気相重合器から抜き出し前記気相重合器に再度供給して循環させる気相循環系と、前記気相重合器内で重合反応により生成される前記粉状のポリマーを前記気相重合器から排出するためのポリマー排出管と、このポリマー排出管に接続され、前記ポリマー排出管から排出されて来る前記粉状のポリマーを沈降させる沈降設備と、この沈降設備に前記ポリマー排出管を経由して前記粉状のポリマーと共に入って来る気相の少なくとも一部を前記沈降設備から抜き出すために、前記気相循環系のうち前記沈降設備内の圧力よりも低圧の部分に前記沈降設備を接続するガス抜き用接続管と、を備えている。
【００１９】
ここでの循環系とは、気相重合器のガス排出口、冷却設備、ブロアまたはコンプレッサ、気相重合器のガス導入口およびこれらを直接または間接に接合する配管よりなるものをいう。これらガス排出口からガス導入口までの間の部分に前記以外の設備、例えばドレーンポット等を加えてもよい。また、前記設備の配置や数は、必要に応じて自由に設定することもできる。
【００２０】
このように構成された本発明の気相重合装置は、ポリマー排出管を経由して気相重合器から沈降タンクに粉状ポリマーと共に入って来る気相を前記沈降タンクから抜くことを目的として、気相重合器の外部と内部との間で気相を循環させる気相循環系のうち沈降タンク内の圧力よりも低圧の部分と沈降タンクとをガス抜き用接続管で接続するようにしたので、沈降タンク内の気相は、ガス抜き用接続管を経由して気相循環系に導かれる。
【００２１】
また、気相循環系における前記ガス抜き用接続管との接続箇所は、いずれでもよいが、気相循環系のうち、例えば配管の断面における循環ガス線速が５ｍ／ｓｅｃ以上の部位であることが望ましく、特には１０ｍ／ｓｅｃ以上の部位であることが好ましい。循環ガス線速の上限は特にはないが、圧力損失の増大や配管の振動防止の観点から考えて、通常１００ｍ／ｓｅｃ以下、好ましくは５０ｍ／ｓｅｃ以下である。
【００２２】
さらに、気相循環系に、重合時の反応熱を除去する冷却設備および前記気相を前記気相循環系内で循環させる気相循環設備を備え、前記冷却設備を前記気相重合器の気相排出側に設置した状態で前記ガス抜き用接続管を前記気相循環系のうち前記冷却設備と前記気相循環設備との間の部位で接続するようにすることが望ましい。具体的には、気相循環系において、気相重合器のガス排出口、除熱器、ブロアまたはコンプレッサ、気相重合器のガス導入口の順で配置した場合には、沈降タンクからのガス抜き用接続管は、除熱器と、ブロアまたはコンプレッサとの間に接続することが望ましい。
【００２３】
そして、ガス抜き用接続管におけるガス流によって粉体が吹き飛ばされる程の圧力差が循環器系と沈降タンクとの間にあるように予め設定しておけば、ガス抜き用接続管内のガス流速は、ガス抜き用接続管を従来のように気相重合器の上部空間部と接続した場合に比べて速くなる。したがって、ガス抜き用接続管に粉状ポリマーによる塊ができないようになる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の気相重合装置を図示した実施の形態に基づいて詳細に説明する。  図１は、本発明に係る気相重合装置を説明するための概略図である。
【００２５】
気相重合装置１は、内部にガス分配板２を有する気相重合器３を備えている。
気相重合器３は、ポリマーの原料でありかつ気相状態にあるモノマーを、固体状重合触媒、必要に応じてコモノマーと重合反応させることによって、粉状ポリマーを生成する容器である。
【００２６】
気相重合器３の下部にはガス導入管５が、また上部にはガス排出管７が備えられ、これらガス排出管７とガス導入管５とは接続されている。そして、これらガス排出管７とガス導入管５とを含み、かつ気相重合器３内で重合反応に供されなかった未反応モノマーを循環させる系が、気相循環系９である。
【００２７】
この循環ガスおよび新たに供給されたモノマーを含むガスによって流動床が気相重合器３内に形成される。
気相循環系９には、ガス導入管５とガス排出管７との間に設置された、冷却設備としての除熱器９ａと気相循環設備としての循環ガスブロア（またはコンプレッサ）９ｂが含まれる。除熱器９ａによって重合反応で発生した反応熱を外部に放出し、循環ガスブロア９ｂによって気相循環系９内をガスが繰り返し循環する。
【００２８】
なお、モノマー，その他の重合に必要な気相（ガス）の供給は、気相循環系９の適所（例えば、図１の○付き数字１で示す箇所。なお、図面における○付き数字１は、本書においては〈１〉とする。また、図面における他の○付き数字についても同様とする。）から行われる。固体状重合触媒の供給は、例えば前記図１の〈１〉で示す箇所から為され、また、必要に応じて供給されるコモノマーの供給にあっては、例えば前記図１の〈１〉または〈２〉で示す箇所から為される。
【００２９】
また、気相重合器３の下方では、気相重合器３の下部に設けた、例えばボール弁１１を備えたポリマー排出管１２を介して沈降設備としての沈降タンク１３が接続されている。
【００３０】
ポリマー排出管１２は、気相重合器３内で重合反応によって生成される粉状ポリマーを気相重合器３の外部に排出するためのものである。
沈降タンク１３は、ポリマー排出管１２から排出されて来る粉状ポリマーをタンク内に沈降させるためのものである。
【００３１】
そして、沈降タンク１３には、ボール弁１１を開くとポリマー排出管１２を経由して、気相重合器３から粉状ポリマーと前記ガスが入る。このまま次工程にガスを同伴させると、モノマー等のロスになったり、再度循環させるのが煩雑となったりしがちである。これらのガスを沈降タンク１３から抜くために、沈降タンク１３の上部には、ガス抜き用接続管１５の一端１５ａが取付けられている。また、ガス抜き用接続管１５の他端１５ｂは、気相循環系９のうち沈降タンク１３内の圧力よりも低圧の部分に接続されている。すなわち、この実施の形態では、気相循環系９の経路のうち、ガスの循環方向に沿った部分でありかつ除熱器９ａと循環ガスブロア９ｂとの間の部分が沈降タンク１３内の圧力よりも低圧の部分であり、そこで接続されている。具体的には、気相循環系９に含まれる除熱器９ａを過ぎて直後の部分で接続されている。なお、ガス抜き用接続管１５の中央にはガス抜き弁１５ｃが設けられている。ガス抜き弁１５ｃは、ガス抜き用接続管１５を流れるガス量調整用のものであって、通常は、開いた状態にある。
【００３２】
また、沈降タンク１３の下端には、移送タンク１７が、例えばボール弁１８を備えた接続管１９を介して接続されている。移送タンク１７とは、沈降タンク１３に溜った粉状ポリマーを図示しない別の処理装置に移送する最終タンクのことであり、形態的には沈降タンク１３と同等であっても異なっていてもよい。また、ボール弁１８は、沈降タンク１３にある粉状ポリマーを移送タンク１７に導入するためのものである。
【００３３】
また、移送タンク１７の下部には、移送管２３が吐出弁２５を介して接続されている。この吐出弁２５は常に開状態にある。
次に、気相重合器３からの粉状ポリマーおよびガスの排出のしかたについて述べる。
【００３４】
ボール弁１１を開いて、気相を伴う粉状ポリマーを気相重合器３からポリマー排出管１２を経由させて沈降タンク１３に送る。このとき、ガス抜き弁１５ｃは開いており、ボール弁１８は閉じている。
【００３５】
ガス抜き弁１５ｃが開いており、ボール弁１８が閉じているので、気相を伴う粉状ポリマーを前記のように沈降タンク１３に送ると、沈降タンク１３には所定量の粉状ポリマーが堆積するようになる。同時に沈降タンク１３に送られた気相は、ガス抜き用接続管１５を経由して気相循環系９に導かれる。
【００３６】
沈降タンク１３に所定量の粉状ポリマーが溜ったら、ボール弁１１を閉じて、気相重合器３からの粉状ポリマーと気相の流出を止める。
次にボール弁１８を開くと、粉状ポリマーが、接続管１９を経由して沈降タンク１３の下端から移送タンク１７に流入するようになる。なお、ガス抜き弁１５ｃは、通常、開状態のままであるので、粉状ポリマーの流れはスムーズである。また、移送タンク１７に流入する粉状ポリマーにも多少のガスが伴うため、移送タンク１７の上部空間部に溜るガスを抜くように設定してもよい。
【００３７】
粉状ポリマーを移送タンク１７に流し終えたら、ボール弁１８を閉じる。吐出弁２５は、前記のように常に開状態にあるので、移送タンク１７の粉状ポリマーは、移送管２３を経由して前記別の処理装置に常時移送される。なお、移送タンク１７内に粉状ポリマーがなくなって前記別の処理装置への粉状ポリマーの供給が途絶えないようにボール弁１１およびボール弁１８の開閉制御が適宜なされるようになっている。
【００３８】
このように構成された気相重合装置１では、沈降タンク１３に気相重合器３から粉状ポリマーと共にポリマー排出管１２を経由して入って来る気相は、ガス抜き用接続管１５を経由して気相循環系９における除熱器９ａと循環ガスブロア９ｂとの間の部分に導かれる。
【００３９】
そして、気相循環系９を流れるガス流によって粉状ポリマーが吹き飛ばされる程の圧力差が、気相循環系９と沈降タンク１３との間にあるように予め設定しておけば、ガス抜き用接続管内のガス流速は、ガス抜き用接続管を従来のように気相重合器の上部空間部と接続した場合に比べて速くなる。したがって、ガス抜き用接続管１５には、粉状ポリマーによる塊ができないようになる。
【００４０】
その結果、粉状ポリマーの塊によってガス抜き用接続管１５やガス分配板２が詰まってしまわないようにすることができるので、従来は必要であった、ガス抜き用接続管やガス分配板の洗浄が不要になる。このため、気相重合装置１の稼働を停止する必要もなく、それ故、生産性の低下を招くこともない。
【００４１】
一方、図２に示す気相重合装置１の変形例である気相重合装置１Ａは、沈降タンク１３およびそれに付随するボール弁１８を備えた接続管１９がなく、ボール弁１１を備えたポリマー排出管１２に移送タンク１７以降の構成部材が直接接続された点が、気相重合装置１との構造上の相違点である。
【００４２】
ただし、気相重合装置１Ａにあっては、沈降タンク１３およびそれに付随するボール弁１８を備えた接続管１９がないので、粉状ポリマーは気相重合器３から移送タンク１７に常時連続的に抜き出され、常に開状態にある吐出弁２５を備えた移送管２３を経由して連続的に前記別の処理装置に移送される。
【００４３】
この気相重合装置１Ａにあっても、気相重合器３−ポリマー排出管１２−移送タンク１７−ガス抜き用接続管１５を経由して、移送タンク１７が気相循環系９のうち移送タンク１７内の圧力よりも低圧の部分に接続されており、タンク１７には、内挿管を入れる事によって粉面を生成させる。または、放射線液面計等によってレベルを測定し、ボール弁１１によりレベルを調整する。この時、移送タンク１７で分離された気相を移送タンク１７から抜いて、気相循環系９へ導くことができる。その結果、粉状ポリマーの塊によってガス抜き用接続管１５やガス分配板２が詰まってしまわないようにできるので、この気相重合装置１Ａにあっても、気相重合装置１と同様、ガス抜き用接続管やガス分配板の洗浄を不要にできる。
【００４４】
なお、変形装置１Ａのうち、気相重合装置１と同じ部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００４５】
【発明の効果】
本発明の気相重合装置によれば、気相循環系のうち沈降タンク内の圧力よりも低圧の部分に沈降タンクを接続するガス抜き用接続管を備えたので、ガス抜き用接続管内のガス流速は、ガス抜き用接続管を従来のように気相重合器の上部空間部と接続した場合に比べて速くなる。
【００４６】
その結果、ガス抜き用接続管に粉体による塊ができないようにすることができるので、従来必要であった、ガス抜き用接続管やガス分配板の洗浄が不要になる。したがって、気相重合装置の稼働を停止する必要もなく、それ故、生産性の低下を招くこともない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る気相重合装置を説明するための概略図である。
【図２】  本発明に係る気相重合装置の変形例を説明するための概略図である。
【符号の説明】
１  気相重合装置
２  ガス分配板
３  気相重合器
５  ガス導入管
７  ガス排出管
９  気相循環系
９ａ  除熱器（冷却設備）
９ｂ  循環ガスブロア（気相循環設備）
１１  ボール弁
１２  ポリマー排出管
１３  沈降タンク（沈降設備）
１５  ガス抜き用接続管
１５ａ  ガス抜き用接続管の一端
１５ｂ  ガス抜き用接続管の他端
１７  移送タンク
１８  ボール弁
１９  接続管
２３  移送管
２５  弁
２７  管
２９  弁
１Ａ  気相重合装置（変形例）
【図１】
0003710247.tif 000002
【図２】
0003710247.tif 000003