(57)【要約】【課題】大きな圧力差をもってポリマー粒子を含むガスを導入しても、フィルタが落下および破損することなくポリマー粒子とガスとを分離可能な気体固体分離装置を提供する。【解決手段】ガス供給管１１がガス導入室１４に接続されている方向は、ガス導入部１２におけるガス導入室１４の接線方向に対して略平行であり、ガス導入室１４の内側側壁に設置されるバッフル（ガス流制御部）１５は、ポリマー粒子を含むガスの少なくとも一部をフィルタから遠ざける方向へ制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリマー粒子を含むガスを供給するためのガス供給管と、
上記ガス供給管が接続されているガス導入部、ガス流制御部およびポリマー粒子抽出部を備えるガス導入室と、
ガス排出部を備えるガス排出室と、
上記ガス導入室と上記ガス排出室とを隔て、かつ、着脱可能なフィルタを備える分離壁とを備え、
上記ガス供給管が上記ガス導入室に接続されている方向は、上記ガス導入部における上記ガス導入室の接線方向に対して略平行であり、
上記ガス流制御部は、上記ガス導入部から導入される上記ポリマー粒子を含むガスの流路上、かつ、上記ガス導入室の内側の側壁に設置され、上記ポリマー粒子を含むガスの少なくとも一部を上記フィルタから遠ざける気体固体分離装置。
【請求項２】
上記ガス流制御部を、上記ガス流制御部が配置されている上記側壁の法線方向から見た際に、
上記ガス導入部から導入される上記ポリマー粒子を含むガスの流路と、上記ガス導入室の内側の側壁に接する上記ガス流制御部の辺であって、上記ポリマー粒子を含むガスの上記流路上に位置する辺とが形成する角度のうち、ガスの流路の上方かつ上記ガス導入部側に形成される角度αは、０°＜α＜９０°の範囲内である請求項１に記載の気体固体分離装置。
【請求項３】
上記ガス流制御部の上記ガス導入室の側壁からの高さの最大値であるＤは、上記ガス供給管の内径をｄとしたときにＤ≧ｄであり、かつ、
上記ガス導入室の内側の側壁に接するガス流制御部の辺であって、上記ポリマー粒子を含むガスの上記流路上に位置する辺を上記ガス導入室の上下方向に投影した長さをｈとしたときに、ｈ≧ｄである請求項１または２に記載の気体固体分離装置。
【請求項４】
上記ポリマー粒子を含むガスの流路とガス導入室の内側の側壁に接するガス流制御部の辺のうちガス導入部側に位置するものとの交点と、上記ガス導入部から導入される上記ポリマー粒子を含むガスの上記流路上にある上記ガス導入部の先端との距離であるｘは、上記ガス供給管の内径をｄとしたときに、０＜ｘ≦１０ｄの範囲内である請求項１〜３のいずれか一項に記載の気体固体分離装置。
【請求項５】
上記ガス流制御部は、上記ガス導入部から導入される上記ポリマー粒子を含むガスが分布する幅を上下方向へ広げる請求項１〜４のいずれか一項に記載の気体固体分離装置。
【請求項６】
上記ガス流制御部の形状は、断面が略半円形である筒状である請求項１〜５のいずれか一項に記載の気体固体分離装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の気体固体分離装置と、
上記ガス供給管を介して上記気体固体分離装置と直結された気相重合槽と、
上記ガス供給管に設けられたバルブと
上記気体固体分離装置から排出されるガスを上記気相重合槽に再循環するリサイクル経路とを備える気相重合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気相重合槽から導入されるポリマー粒子を含んだガスを、ポリマー粒子とポリマー粒子を含まないガスとに分離する気体固体分離装置、および当該気体固体分離装置を備えた気相重合装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
気相重合プロセスにおいて、重合により得られたポリマー粒子はガス中に分散して存在している。したがって、反応器（以下では気相重合槽とする）からポリマー粒子を抽出する際には、ポリマー粒子と共に多量のガスが排出される。この多量のガスをポリマー粒子と分離して気相重合槽に再循環させるプロセスが、環境へ与える影響およびコストの観点から見て実用的なプロセスとして知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、減圧容器、および、減圧容器に連結されていてガスから随伴微粒子（ポリマー粒子）を取り除くためのフィルタ媒体を有するリサイクルガスフィルタ（気体固体分離装置）を備えたオレフィン類の製造装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００８−５１９１５０号公報（２００８年６月５日公表）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、気相重合後のポリマー粒子を含むガスを、ポリマー粒子とガス成分とに分離する際に、当該ガスを気体固体分離装置へ導入する方法によっては、フィルタ媒体が落下する等の不具合が発生する場合がある。
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、気相重合後のポリマー粒子を含むガスを導入するに際して、フィルタの落下および破損が抑制された気体固体分離装置、および当該気体固体分離装置を備えた気相重合装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る気体固体分離装置は、上記の課題を解決するために、ポリマー粒子を含むガスを供給するためのガス供給管と、上記ガス供給管が接続されているガス導入部、ガス流制御部およびポリマー粒子抽出部を備えるガス導入室と、ガス排出部を備えるガス排出室と、上記ガス導入室と上記ガス排出室とを隔て、かつ、着脱可能なフィルタを備える分離壁とを備え、上記ガス供給管が上記ガス導入室に接続されている方向は、上記ガス導入部における上記ガス導入室の接線方向に対して略平行であり、上記ガス流制御部は、上記ガス導入部から導入される上記ポリマー粒子を含むガスの流路上、かつ、上記ガス導入室の内側の側壁に設置され、上記ポリマー粒子を含むガスの少なくとも一部を上記フィルタから遠ざける。
【０００８】
本発明に係る気体固体分離装置において、上記ガス流制御部を、上記ガス流制御部が配置されている上記側壁の法線方向から見た際に、上記ガス導入部から導入される上記ポリマー粒子を含むガスの流路と、上記ガス導入室の内側の側壁に接する上記ガス流制御部の辺であって、上記ポリマー粒子を含むガスの上記流路上に位置する辺とが形成する角度のうち、ガスの流路の上方かつ上記ガス導入部側に形成される角度αは、０°＜α＜９０°の範囲内であることが好ましい。
【０００９】
本発明に係る気体固体分離装置において、上記ガス流制御部の上記ガス導入室の側壁からの高さの最大値であるＤは、上記ガス供給管の内径をｄとしたときにＤ≧ｄであり、かつ、上記ガス導入室の内側の側壁に接するガス流制御部の辺であって、上記ポリマー粒子を含むガスの上記流路上に位置する辺を上記ガス導入室の上下方向に投影した長さをｈとしたときに、ｈ≧ｄであることが好ましい。
【００１０】
本発明に係る気体固体分離装置において、上記ポリマー粒子を含むガスの流路とガス導入室の内側の側壁に接するガス流制御部の辺のうちガス導入部側に位置するものとの交点と、上記ガス導入部から導入される上記ポリマー粒子を含むガスの上記流路上にある上記ガス導入部の先端との距離であるｘは、上記ガス供給管の内径をｄとしたときに、０＜ｘ≦１０ｄの範囲内であることが好ましい。
【００１１】
ここで、上記ガス導入部から導入される上記ポリマー粒子を含むガスの流路とは、ガス導入室に接続されるガス供給管の中心線をガス導入室の側壁に沿って延長した線のことである。
【００１２】
本発明に係る気体固体分離装置において、上記ガス流制御部は、上記ガス導入部から導入される上記ポリマー粒子を含むガスが分布する幅を上下方向へ広げることが好ましい。
【００１３】
本発明に係る気体固体分離装置において、上記ガス流制御部の形状は、断面が略半円形である筒状であることが好ましい。
【００１４】
本発明に係る気相重合装置は、上記の課題を解決するために、上記何れかの気体固体分離装置と、上記ガス供給管を介して上記気体固体分離装置と直結された気相重合槽と、上記ガス供給菅に設けられたバルブと上記気体固体分離装置から排出されるガスを上記気相重合槽に再循環するリサイクル経路とを備える。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る気体固体分離装置は、気体固体分離装置に導入されたポリマー粒子を含むガスの一部を、ガス流制御部によりフィルタから遠ざけることで、フィルタの落下および破損を抑制しつつ、ポリマー粒子を含むガスをポリマー粒子とガス成分とに分離することを可能にするという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る気固分離ドラム（気体固体分離装置）の概略を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る気相重合装置の構成を示す概略図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る気固分離ドラム（気体固体分離装置）のガス導入部およびバッフル（ガス流制御部）の周辺領域を拡大した模式図である。
【図４】本発明の一実施例において、ポリマー粒子を含むガスの流れがガス流制御部によって制御される様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
〔実施の形態１〕
本発明の一実施形態について、図１〜図３を参照しながら説明する。本発明の一実施形態に係る気固分離ドラム１０（気体固体分離装置）は、図２に示す気相重合装置１の一部を構成する装置である。
【００１８】
（気固分離ドラム１０の概要）
気固分離ドラム１０の構成を、図１に基づいて説明する。図１は、気固分離ドラム１０の概略を示す断面図である。気固分離ドラム１０は、サイクロン式の粉体分離器を応用したものである。気固分離ドラム１０は、ガス供給管１１、ガス導入部１２、ポリマー粒子抽出部１３、ガス導入室１４、バッフル１５（ガス流制御部）、ガス排出部１６、ガス排出室１７、分離壁１８、バグフィルタ１９（フィルタ）を備えている。
【００１９】
気固分離ドラム１０は、ガス導入部１２を備え気相重合槽５０からポリマー粒子を含むガスを導入されるガス導入室１４と、リサイクルコンプレッサー５１へガスを排出するガス排出部１６を備えるガス排出室１７とを備えている。また、ガス導入室１４は分離後のポリマー粒子をポリマー粒子後処理設備へ抽出するためのポリマー粒子抽出部１３を備えている。
【００２０】
ガス導入室１４とガス排出室１７との間には、それぞれを隔てる分離壁１８が設置されている。分離壁１８は複数の開口部を有しており、当該開口部には着脱可能なバグフィルタ１９が上下方向に伸びるように設置されている。
【００２１】
気固分離ドラム１０の形状は、円筒形状と円錐台形状とを組み合わせた形状である。ガス排出室１７およびガス導入室１４の上側部分は円筒形状であり、ガス導入室１４の下側部分は円錐台形状である。円錐台形状の頂点に対応するガス導入室１４の最下部に、ポリマー粒子抽出部１３が設けられている。
【００２２】
気固分離ドラム１０と気相重合槽５０とは、ガス供給管１１および流量制御バルブ２０のみを介して接続（直結）されている。なお、本実施形態では、気固分離ドラム１０と気相重合槽５０との間に減圧容器を設けない構成に基づいて説明を行う。当該構成は気相重合装置をよりコンパクトにできる反面、気相重合槽から気固分離ドラムへのガスの導入制御がより必要となるため、本実施形態に係る気固分離ドラム１０を採用する利点がより大きい。ただし、気固分離ドラム１０と気相重合槽５０との間に減圧容器等を設ける構成としてもよい。
【００２３】
気相重合槽５０の内部において、重合により得られたポリマー粒子は重合反応に用いられるガス中に分散した状態で存在している。気相重合槽５０内の圧力は、気固分離ドラム１０内の圧力より高くなっており、両者の圧力差は例えば２〜１００倍の範囲内に設定される。
【００２４】
リサイクルコンプレッサー５１は、気固分離ドラム１０のガス排出部１６に接続されている。リサイクルコンプレッサー５１は、ガス排出室１７からガスを吸引および圧縮した後に気相重合プロセスに再循環させる。
【００２５】
流量制御バルブ２０を開けると、気相重合槽５０とガス導入室１４との圧力差によってポリマー粒子を含むガスが、気固分離ドラム１０が備えるガス導入室１４の内側の側壁に沿って流れるように導入される。詳細については後述するが、気固分離ドラム１０はポリマー粒子を含むガスを、ポリマー粒子とガス成分（ポリマー粒子を含まないガス）とに分離するための装置である。
【００２６】
質量がある程度大きなポリマー粒子は、重力によってガス導入室１４の内部において落下する。よって、質量がある程度大きなポリマー粒子は、気固分離ドラム１０の中央かつ下方に集められ、ポリマー粒子抽出部１３より抽出される。抽出されたポリマー粒子は、ポリマー粒子後処理設備へ送られる。質量の小さなポリマー微粒子は、質量が軽いためにガスとともにガス導入室１４の内部を運動し続ける。したがって、質量の小さなポリマー微粒子はポリマー粒子抽出部１３より抽出されずに、ガスの流れと共にガス導入室１４の内部にとどまる。以下では、質量が軽いために抽出されないポリマー粒子を、抽出されるポリマー粒子と区別が必要な場合に、特にポリマー微粒子と称する。
【００２７】
気固分離ドラム１０に存在するポリマー微粒子を含むガスは、ガス導入室１４からガス排出室１７を経てリサイクルコンプレッサー５１に吸引される。ガス導入室１４からガス排出室１７に至る過程において、ポリマー微粒子を含むガスは、分離壁１８に設置されているバグフィルタ１９を透過する。バグフィルタ１９を透過することによって、ガスに含まれるポリマー微粒子はバグフィルタ１９に捕獲される。したがって、リサイクルコンプレッサー５１に吸引されるガスは、ポリマー粒子およびポリマー微粒子を実質的に含まないガスである。
【００２８】
なお、本発明の一実施形態に係る気固分離ドラム１０は、気相重合プロセスを用いて製造するポリマー粒子の抽出方法として、ポリマー粒子の種類に依存せずに幅広く利用することができる。
【００２９】
（ガス供給管１１およびガス導入部１２）
ガス供給管１１は流量制御バルブ２０を備えており、気相重合槽５０と気固分離ドラム１０とを接続する配管である。ガス供給管１１の内径であるｄは気相重合装置１の規模に応じて決定されるが、例えば１〜４インチである。
【００３０】
ガス供給管１１がガス導入室１４に接続されている部分を、ガス導入部１２とする。図３の上図は、ガス供給管１１、ガス導入部１２およびバッフル１５を、気固分離ドラム１０の上方から見た場合の概略図である。図３の下図は、ガス導入部１２およびバッフル１５を、バッフル１５が配置されているガス導入室１４の内側の側壁の法線方向から見た場合の概略図である。
【００３１】
ガス供給管１１は、ガス導入部１２におけるガス導入室１４の接線方向に対して略平行な方向に接続されている（図３の上図参照）。より詳しくは、ガス導入部先端１２ａにおける接線方向と、ガス供給管１１がガス導入室１４に接続されている方向とが略平行である。また、ガス供給管１１がガス導入室１４に接続されている方向は、ガス導入部１２での水平面におけるガス導入室１４の接線方向に対して略平行であることが好ましい。より好ましくは、ガス導入部先端１２ａにおける接線方向に沿って、ガス供給管１１がガス導入室１４に接続されている。
【００３２】
ガス供給管１１が、ガス導入部１２におけるガス導入室１４の接線方向と略平行であることによって、ガス導入室１４に導入されたポリマー粒子を含むガスはガス導入室１４の内側の側壁に沿って流れる。したがって、ガス導入室１４の内部には、ポリマー粒子を含むガスの渦流が生じる。
【００３３】
（バッフル１５）
バッフル１５は、ポリマー粒子を含むガスの流路を制御するためのガス流制御部として機能する。バッフル１５は、ガス導入部１２から導入されるガスの流路上であって、かつ、ガス導入室１４の内側の側壁に設置されている（図３参照）。バッフル１５をガス導入室１４の側壁に固定するためには、例えば、溶接またはボルトによる固定などの固定方法を用いることができる。
【００３４】
ガス導入部１２から導入されるガスの流路とは、ガス供給管１１の中心線をガス導入室１４の内側の側壁に沿って延長した線を意味する。当該ガスの流路は、ポリマー粒子を含むガスの流れにおいて、最もポリマー粒子およびガスの密度が高い部分に対応する。
【００３５】
本実施形態では、バッフル１５として、パイプを中心軸を含む面で二等分することで得られるハーフパイプを用いている。そして、パイプの中心軸を含む面をガス導入室１４の内側の壁面に対して固定している。ハーフパイプの形状を換言すると、断面が略半円形である筒状と言える。なお、バッフル１５の形状は、例えば断面が略四辺形である筒状等であってもよい。
【００３６】
バッフル１５は、ガス導入部１２から導入されるガスの流路上に、半円筒状の外側面がガスの流路に対して所定の角度（後述する角度αに相当）で下方に傾斜するように設置されている。バッフル１５は、ガスの流路上に位置し、下方に傾斜する外面を有することで、ポリマー粒子を含むガスの少なくとも一部を、バグフィルタ１９から遠ざける方向に制御できる。バグフィルタ１９は分離壁１８に設置されており、ガス導入部１２の上方に配置されている。したがって、本実施形態においてバグフィルタ１９から遠ざける方向とは、ガス導入室１４の下方向を意味する。したがって、バグフィルタ１９が、ポリマー粒子を含むガスの流れから受ける力を低減して、バグフィルタ１９の落下および破損を抑制することができる。また、バグフィルタ１９がポリマー粒子を含むガスの流れから受ける力が低減されることから、バグフィルタ１９をよりガス導入部１２に近づけることが可能となる。すなわち、よりコンパクトな設計の気固分離ドラム１０を実現することができる。
【００３７】
バッフル１５は、ポリマー粒子を含むガスの少なくとも一部を、バグフィルタ１９から遠ざける方向に制御することに加えて、ポリマー粒子を含むガスが分布する幅をガス導入室１４の上下方向へ広げることが好ましい。以下において、ガス導入室１４の上下方向のことを、単に上下方向とも表現する。ポリマー粒子を含むガスが、ハーフパイプ形状のバッフル１５に衝突すると、ポリマー粒子を含むガスの一部はバッフル１５の半円状の断面に対して垂直な方向、すなわちバッフル１５の中心軸と平行な方向に流れを制御される。
【００３８】
一方、残りのポリマー粒子を含むガスはバッフル１５が備える曲面に沿う方向に流れる。ポリマー粒子を含むガスが曲面に沿って流れることによって、バッフル１５は、ポリマー粒子を含むガスが分布する幅を上下方向へ広げる。したがって、ポリマー粒子およびガスをガス導入室１４の広範囲に分布させることができ、ポリマー粒子およびガスの密度分布が局所的に高くなることを防ぐことができる。すなわち、ポリマー粒子およびガスをより均一に分布させることができる。
【００３９】
ポリマー粒子およびガスをより均一に分布させることによって、複数あるバグフィルタ１９の表面に堆積するポリマー粒子の量を均一にすることができ、それぞれのバグフィルタ１９にかかる通気抵抗をより均一にすることができる。
【００４０】
（バッフル１５の好ましいサイズ）
バッフル１５のサイズと、ガス供給管１１の内径ｄは、以下の関係（１）及び（２）の双方を満たすように設計されることが好ましい（図３参照）。
【００４１】
（１）バッフル１５のガス導入室１４の内側の側壁からの高さの最大値であるＤと、ガス供給管１１の内径であるｄとは、Ｄ≧ｄの関係を満たす。
【００４２】
（２）ガス導入室１４の内側の側壁に接するバッフル１５の辺であって、ポリマー粒子を含むガスの流路上に位置する辺をガス導入室１４の上下方向に投影した長さをｈとしたときに、ｈ≧ｄを満たす。
【００４３】
ガス供給管１１の内径ｄとバッフル１５のサイズとを上記のように設計すれば、バッフル１５を、気固分離ドラム１０の上方から見た場合、および、ガス導入部先端１２ａの法線方向から見た場合のいずれにおいてもバッフル１５の大きさはガス供給管１１の内径であるｄ以上である。すなわち、ガス導入室１４に導入されるポリマー粒子を含むガスの実質的に全てが、バッフル１５によって流路を制御される。
【００４４】
（バッフル１５の好ましい配置）
ポリマー粒子を含むガスの流路とガス導入室１４の内側の側壁に接するバッフル１５の辺との交点と、ガス導入部１２から導入されるポリマー粒子を含むガスの流路上にあるガス導入部１２の先端との距離をｘと定義する（図３参照）。より確実にバッフル１５によってガス流を制御するという観点では、ｘは、ガス供給管１１の内径ｄに対して、０＜ｘ≦１０ｄの範囲内であることが好ましく、０＜ｘ≦５ｄの範囲内であることがより好ましい。
【００４５】
バッフル１５を、バッフル１５が配置されているガス導入室１４の内側の側壁の法線方向から見た際に、ガス導入部１２から導入されるポリマー粒子を含むガスの流路と、ガス導入室１４の内側の側壁に接するバッフル１５の辺であって、ポリマー粒子を含むガスの流路上に位置する辺とが形成する角度のうち、ガスの流路の上方かつ上記ガス導入部側に形成される角度を、角度αと定義する。角度αを形成するバッフル１５の辺は、曲線であってもよい。当該辺が曲線である場合、ガスの流路と当該辺との交点における当該辺の接線と、ガスの流路とが形成する角度のうち、ガスの流路の上方かつ上記ガス導入部側に形成される角度を、角度αと定義する。ガスの流れをバッフル１５によって下方向（バッフル１５の長手に沿った方向）に制御する観点では、角度αは、０°＜α＜９０°の範囲内であることが好ましく、５°≦α≦８５°の範囲内であることがより好ましく、１０°＜α≦８０°の範囲内であることがさらに好ましい。
【００４６】
角度αは小さいほどガスの流れをバッフル１５の長手に沿った方向に制御しやすくなる反面、バッフル１５の辺をガス導入室１４の上下方向に投影した上記長さｈが短くなる。そこで、両者のバランスを考慮して、好ましくは５°≦α≦８５°、より好ましくは１０°＜α≦８０°の関係を満たす角度にバッフル１５が設置すれば、ポリマー粒子を含むガスのうちガス導入室１４の下方向へ向かうように制御されるポリマー粒子を含むガスの割合をより適切に設定可能となる。
【００４７】
なお、α＝９０°となった場合でも、バッフル１５によるガス流制御の効果は得られる。α＝９０°の場合、ガス導入部１２から導入されるポリマー粒子を含むガスのほぼ全てがバッフル１５の曲面を沿って流れ、上下方向にガスの流れの幅を広げるように流路を制御される。
【００４８】
（分離壁１８およびバグフィルタ１９）
ガス導入室１４とガス排出室１７との間には、それぞれを隔てる分離壁１８が設置されている。分離壁１８は複数の開口部を有しており、上記開口部には着脱可能なバグフィルタ１９が設置されている。換言すると、ガス導入室１４とガス排出室１７との間では、分離壁１８が備えるバグフィルタ１９を介してのみ、ガスの流通が可能である。
【００４９】
ガス排出室１７は、ガス排出部１６を介してリサイクルコンプレッサー５１と接続されている。リサイクルコンプレッサー５１がガス排出室１７のガスを吸引するため、ガス排出室１７の圧力はガス導入室１４の圧力より低くなっている。ガス排出室１７とガス導入室１４との間に圧力差が生じていることにより、ガス導入室１４に導入されるガスの大半がバグフィルタ１９を透過してガス排出室にいたる。
【００５０】
バグフィルタ１９を透過するガスは、ガス導入室１４において落下しない質量の小さいポリマー微粒子を含んでいる。当該ポリマー微粒子は、バグフィルタ１９を透過する際に、バグフィルタ１９が備える濾布によって捕獲されガス中から除去される。したがって、ガス排出室１７に存在するガスは、ガス中にポリマー微粒子などの固体物を含まないガスである。
【００５１】
リサイクルコンプレッサー５１は、ガス排出室１７に存在する清浄なガスを吸引および圧縮した後に、気相重合プロセスに当該ガスを再循環させる。
【００５２】
バグフィルタ１９を用いて連続運転し、濾布の表面にポリマー微粒子が堆積した場合、必要に応じて、堆積したポリマー微粒子を除去する。濾布表面の堆積物を除去する方法として、濾布に機械的な振動を与える、通常とは逆方向にパルス状の気流を流す、などの方法が挙げられる。
【００５３】
（気相重合装置）
気相重合装置１は、気固分離ドラム１０、流量制御バルブ（バルブ）２０、気相重合槽５０、リサイクルコンプレッサー５１（リサイクル経路の１構成）、粉体分離器５２、熱交換器５３およびコンプレッサー５４を備えている。
【００５４】
気相重合槽５０は、例えば、気体状のオレフィン類を含む反応ガスが供給されて、オレフィン類の気相重合を行う。オレフィン類は、例えば、エチレン、プロピレン、１−ブテン、１−ヘキセン、４−メチル−１−ペンテン、１−オクテン等である。以下では、上記反応ガスのことを単にガスとする。
【００５５】
気相重合槽５０において、重合により得られたポリマーはガス中に分散している状態で存在している。気相重合槽５０と気固分離ドラム１０とは、ガス供給管１１および流量制御バルブ２０を介して直結されている。言い換えると、気相重合槽５０と気固分離ドラム１０との間には、気相重合槽５０内部の圧力と気固分離ドラム１０内部の圧力との差を緩和するための減圧容器が設けられておらず、気固分離ドラム１０内にポリマーを含むガスが比較的速い流速で導入されうる構成である。
【００５６】
流量制御バルブ２０は、気固分離ドラム１０が備えるガス導入室１４に導入するポリマー粒子を含むガスの量を制御するためのバルブである。
【００５７】
流量制御バルブ２０を開いてガス導入室１４に導入されたポリマー粒子を含むガスが、気固分離ドラム１０においてポリマー粒子とポリマー粒子を含まないガスとに分離されるプロセスは、気固分離ドラム１０の説明において記載したとおりである。気固分離ドラム１０において分離されたポリマー粒子は、ポリマー粒子後処理設備へ送られる。一方、気固分離ドラム１０において分離および排出されたガスは、リサイクルコンプレッサー５１によって吸引および圧縮された後に気相重合プロセスへ再循環される。具体的には、リサイクルコンプレッサー５１からの配管は、コンプレッサー５４および熱交換器５３を経て気相重合槽５０に接続されており、これら構成は全てリサイクル経路の１構成をなしている（図２参照）。
【００５８】
一方、重合反応の制御等の目的で、気相重合槽５０の上部から直接排出されるガスは、リサイクルコンプレッサー５１とコンプレッサー５４との間に接続され、気相重合プロセスにおいて循環するように設計されている。気相重合槽５０から排出されるガスはダストを含んでいる虞がある。そのため、気相重合槽５０とコンプレッサー５４との間には粉体分離器５２が設けられている。粉体分離器５２はサイクロン式の粉体分離器であり、気相重合槽５０から導入されるガスからダストを分離した後に、当該ガスをコンプレッサー５４に排出する。
【００５９】
コンプレッサー５４は、リサイクルコンプレッサー５１および粉体分離器５２から排出されたガスを吸引および圧縮した後に熱交換器５３へ排出する。コンプレッサー５４から排出されるガスは高温であるため、熱交換器５３において所定の温度に冷却される。熱交換器５３において冷却されたガスが、気相重合槽５０に導入される。
【実施例】
【００６０】
以下、実施例および比較例により、本発明をより詳細に説明する。
【００６１】
〔実施例１〜３〕
実施の形態１に記載のバッフル１５を備える気固分離ドラム１０を作製した（図１および図３参照）。実施例１〜３に係る気固分離ドラム１０は、それぞれ設計寸法が異なる気固分離ドラム１０である。そして、それぞれの気固分離ドラム１０において、気相重合槽５０（図２参照）から、重合により得たポリエチレン粒子を含むガスを気固分離ドラム１０に導入し、ポリエチレン粒子とガスとを分離した。
【００６２】
（気固分離ドラム１０）
実施例１〜３に係る気固分離ドラム１０の設計寸法を、ガス供給管１１の内径であるｄを単位として表１に示す。
【００６３】
表１において、分離壁１８からガス排出室１７の上面までの距離を、ガス排出室１７の高さと表記している。ガス導入室１４の中央下部から分離壁１８までの高さを、分離壁１８の高さと表記している。ガス供給管１１の中心線と、分離壁１８との距離を、ガス供給管１１の設置位置と表記している。ガス供給管１１の中心線からバグフィルタ１９の下端までの距離を、バグフィルタ１９下端の高さと表記している。
【００６４】
分離壁１８に設置されるバグフィルタ１９には、スーパージェットフィルター（日本アルミニウム株式会社製）を用いた。
【００６５】
【表１】
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【００６６】
（バッフル１５）
円筒型のステンレス製パイプを、当該パイプの中心線を含む面で２等分したハーフパイプをバッフル１５として使用した。バッフル１５を溶接することによって、ガス導入室１４の内側の側壁に設置した。バッフル１５の高さＤ（図３参照）は、ガス供給管１１の内径をｄとしたときに約４ｄ（実施例１および３）、３．３ｄ（実施例２）である。バッフル１５の所定の辺をガス導入室１４の上下方向に投影した長さｈ（図３参照）は、ガス供給管１１の内径をｄとしたときに、８．９ｄ（実施例１および３）、７．４ｄ（実施例２）である。
【００６７】
ポリエチレン粒子を含むガスの流路上におけるガス導入部先端１２ａとバッフル１５との距離ｘは、ガス供給管１１の内径をｄとしたときに０．７９ｄ（実施例１および３）、０．６６ｄ（実施例２）とした。ポリエチレン粒子を含むガスの流路とバッフル１５とが形成する角度αは４５°とした（図３参照）。
【００６８】
（気相重合槽５０から気固分離ドラム１０へのガスの導入）
流量制御バルブ２０を全開にし、気相重合槽５０からガス導入室１４に対して、圧力差を利用してポリエチレン粒子を含むガスを導入した。なお、気相重合槽５０の圧力は２．０ＭＰａ、ガス導入室１４の圧力は表１に記載の通りとした。
【００６９】
（バッフル１５の効果）
図４は、バッフル１５を備えるガス導入室１４にポリエチレン粒子を含むガスを導入した際の、ガス導入部１２およびバッフル１５の周囲の様子を示す。図４において、ガス導入室１４の側壁およびバッフル１５が黒く示され、ポリエチレン粒子が白く示されている。
【００７０】
波線で囲った領域２１には、ガス導入部１２から導入されているポリエチレン粒子が示されている。ポリエチレン粒子は、水平方向にガス導入室１４の内側に導入され、バッフル１５の曲面左側に衝突している。
【００７１】
波線で囲った領域２２には、バッフル１５の曲面左側に衝突した後にバグフィルタ１９から遠ざかる方向、すなわちガス導入室の下方向に流れていくポリエチレン粒子が示されている。
【００７２】
波線で囲った領域２３には、バッフル１５の曲面に沿う方向に流れを制御されたポリエチレン粒子が、ガス導入室１４の上下方向に対して広がりながら、ガス導入室１４の側壁に沿って流れている様子が示されている。
【００７３】
（結果）
実施例１〜３に示した気固分離ドラム１０を用いて、ポリエチレン粒子を含むガスをポリエチレン粒子とガスとに分離する処理を連続して行った。連続処理を行った期間は、いずれの実施例についても３ヶ月間（約２２００時間）である。結果として、いずれの気固分離ドラム１０においてもバグフィルタ１９の落下および破損などの障害が生じることはなかった。
【００７４】
〔比較例１〕
実施例１に係る気固分離ドラム１０と同形状の気固分離ドラムを用いて、比較試験を行った。ただし、比較例１に係る気固分離ドラムには、ガス導入室１４にバッフル１５が設置されていない。バッフル１５が設置されていないこと以外の条件は、実施例１と同じ条件のもと、ポリエチレン粒子を含むガスをポリエチレン粒子とガスとに分離する処理を連続して行った。ガス導入室１４にバッフル１５が設置されていない場合、運転を始めてから約２００時間経過した時にバグフィルタ１９が落下し、分離処理を続けることが不可能となった。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明は、気相重合プロセスによってポリマーを重合する気相重合装置において、気相重合槽から抽出されるポリマー粒子を含むガスを、ポリマー粒子とポリマー粒子を含まないガスとに分離するための気体固体分離装置として利用できる。
【符号の説明】
【００７６】
１０  気固分離ドラム（気体固体分離装置）
１１  ガス供給管
１２  ガス導入部
１３  ポリマー粒子抽出部
１４  ガス導入室
１５  バッフル（ガス流制御部）
１６  ガス排出部
１７  ガス排出室
１８  分離壁
１９  バグフィルタ（フィルタ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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