(57)【要約】【課題】気相重合反応器を用いたポリオレフィン気相重合プロセスであって、低コストかつ高効率に未反応モノマーを回収することができるという優れた特徴を有するポリオレフィン気相重合プロセスを提供する。【解決手段】下記第１工程から第３工程を有することを特徴とするポリオレフィン気相重合プロセス。第１工程：気相重合反応器から排出され、同伴するポリオレフィン粒子が分離された混合ガス中の未反応モノマーを凝縮器で凝縮させて未反応モノマーを回収する工程第２工程：第１工程で凝縮しない未反応モノマーを含む混合ガスを、ガス分離膜を有するガス分離器に供給し、該ガス分離膜を透過する未反応モノマーを高濃度に含む混合ガスと該ガス分離膜を透過しない混合ガスとに分離する工程第３工程：第２工程で分離された未反応モノマーを高濃度に含む混合ガスを第１工程に循環する工程【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記第１工程から第３工程を有することを特徴とするポリオレフィン気相重合プロセス。
第１工程：気相重合反応器から排出され、同伴するポリオレフィン粒子が分離された混合ガス中の未反応モノマーを凝縮器で凝縮させて未反応モノマーを回収する工程
第２工程：第１工程で凝縮しない未反応モノマーを含む混合ガスを、ガス分離膜を有するガス分離器に供給し、該ガス分離膜を透過する未反応モノマーを高濃度に含む混合ガスと該ガス分離膜を透過しない混合ガスとに分離する工程
第３工程：第２工程で分離された未反応モノマーを高濃度に含む混合ガスを第１工程に循環する工程
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリオレフィン気相重合プロセスに関するものである。更に詳しくは、ポリオレフィン気相重合プロセスであって、低コストかつ高効率に未反応モノマーを回収するという優れた特徴を有するポリオレフィン気相重合プロセスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
流動床式気相重合反応器を用いたポリオレフィンの製造において、未反応モノマーを回収する技術は公知である。たとえば、ポリオレフィンの製造において蒸留塔を用いて未反応モノマーを回収する方法（特許文献１参照）、重合生成系から蒸発分離された混合ガスをガス分離膜を用いて分離する方法（特許文献２参照）、水素分離膜を用いて重合系が必要とする濃度以上の水素を含有する回収ガスを重合系にリサイクルする方法（特許文献３参照）等が開示されている。しかしながら、これらの従来の方法においては、蒸留塔を必要としたり、ポリマー溶液から混合ガスを蒸発分離する設備を必要としたり、ガス分離膜の必要面積が大きい等、建設コストまたは運転コストが高いという問題があった。
【０００３】
【特許文献１】
特表平１１−５０１３１７号公報（第２頁−第２８頁）
【特許文献２】
特開平７−２３２０２６号公報（第２頁−第３頁）
【特許文献３】
特開平８−１５１４１０号公報（第２頁−第３頁）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
かかる状況において、本発明が解決しようとする課題は、気相重合反応器を用いたポリオレフィン気相重合プロセスであって、低コストかつ高効率に未反応モノマーを回収することができるという優れた特徴を有するポリオレフィン気相重合プロセスを提供する点にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、下記第１工程から第３工程を有することを特徴とするポリオレフィン気相重合プロセスに係るものである。
第１工程：気相重合反応器から排出され、同伴するポリオレフィン粒子が分離された混合ガス中の未反応モノマーを凝縮器で凝縮させて未反応モノマーを回収する工程
第２工程：第１工程で凝縮しない未反応モノマーを含む混合ガスを、ガス分離膜を有するガス分離器に供給し、該ガス分離膜を透過する未反応モノマーを高濃度に含む混合ガスと該ガス分離膜を透過しない混合ガスとに分離する工程
第３工程：第２工程で分離された未反応モノマーを高濃度に含む混合ガスを第１工程に循環する工程
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明のポリオレフィン気相重合プロセスの例を示す図１によって、本発明を説明する。
【０００７】
本発明における混合ガスとは、通常、エチレン、プロピレン、ブテン等のモノマーガスとエタン、プロパン、水素、窒素等の重合しないガスとの混合ガスである。第１工程は、気相重合反応器から排出され、同伴するポリオレフィン粒子が分離された混合ガス中の未反応モノマーを凝縮器で凝縮させて未反応モノマーを回収する工程である。すなわち、気相重合反応器１からポリオレフィン粒子と共に排出された未反応モノマーを含む混合ガスは、粒子・ガス分離ホッパー２でポリオレフィン粒子と分離され、バッファードラム３を経て圧縮機４に供給される。
【０００８】
圧縮機３では、通常、１〜３ＭＰａＧまで昇圧してスクラバー５で触媒成分等を除去して凝縮器６に供給する。昇圧しないと、凝縮器による回収効率が低下する場合がある。凝縮器６では、供給されるガス組成及び圧力により決定される露点より通常１０〜３０℃低い温度まで冷却することにより未反応モノマーを凝縮させ、モノマー回収ドラムに回収する。回収されたモノマーは、モノマー精製装置（図示しない）で精製され、流動床式反応器１の原料として再利用される。水素は、重合系では極限粘度調節剤として作用するため、回収されたモノマーに高濃度で含まれることは好ましくない。本発明では凝縮によりモノマーを回収するため、液化モノマーに対して溶解した分だけであり、回収モノマー中の水素濃度は充分低い。
【０００９】
第２工程は、第１工程で凝縮しない未反応モノマーを含む混合ガスを、ガス分離膜を有するガス分離器に供給し、該ガス分離膜を透過する未反応モノマーを高濃度に含む混合ガスと該ガス分離膜を透過しない混合ガスとに分離する工程である。すなわち、凝縮器６で凝縮しなかったモノマーを含む混合ガスは、ガス分離膜を有するガス分離器９に供給される。ガス分離器に供給される混合ガスは、回収ガス加熱器８により、ガス組成及び圧力により決定される露点より５〜１０℃高い一定温度に加熱しておくことが好ましい。ガス分離器に供給するガス温度が低すぎると、ガスがガス分離膜近傍で凝縮し分離効率が著しく低下する場合があり、一方ガス温度が高すぎても分離効率は低下する場合があるからである。ガス分離膜は、エチレン、プロピレン等の低分子量モノマーガスが透過し易く、これらのモノマー成分と窒素及び水素などの重合しないガス成分を分離できるものであれば特に制限はないが、例えば、活性膜ポリジメチルシロキサンと支持膜ポリフッ化ビニリデンからなるガス分離膜が用いられる。ガス分離器９のガス分離膜を透過せず、モノマーガス濃度の低下した混合ガス１０は、フレアー等を経由して排気される。
【００１０】
第３工程は、第２工程で分離された未反応モノマーを高濃度に含む混合ガスを第１工程に循環する工程である。すなわち、ガス分離器９で分離された混合ガスは、気相重合反応器から排出されるポリオレフィン粒子を除去した混合ガスと合流し、バッファードラム３を経て圧縮機４で圧縮されて、再び凝縮器６に供給され、未反応モノマーガスが回収される。
【００１１】
【実施例】
以下に実施例を挙げるが、本発明はこれに限定されるものではない。
実施例１
気相重合反応器から排出され、ポリオレフィン粒子が除去された流量３３８０ｋｇ／ｈの混合ガスを圧縮機により圧力２．１ＭＰａＧまで昇圧し、凝縮器で３℃まで冷却した。凝縮器で凝縮しなかった流量１７８ｋｇ／ｈの混合ガスを加熱器で約５０℃まで昇温後、活性膜ポリジメチルシロキサンと支持膜ポリフッ化ビニリデンから成るガス分離膜を有するガス分離器に供給し、膜を透過したガスについては圧縮機の吸込部に戻したところ、膜を透過しなかった混合ガス流量は５１ｋｇ／ｈであった。気相重合反応器から取り出された混合ガス中のモノマー２９１７ｋｇ／ｈに対し、ガス分離膜を透過せず回収できなかったモノマーは４ｋｇ／ｈであり、モノマーロス率は０．１５ｗｔ％であった。実験結果を表１に示す。
【００１２】
比較例１
気相重合反応器から排出され、ポリオレフィン粒子が除去された圧力２０ｋＰａＧ、流量２７９６ｋｇ／ｈの混合ガスを圧縮機により圧力２．１ＭＰａＧまで昇圧し、凝縮器で３℃まで冷却した。凝縮器で凝縮しなかった混合ガス流量は９５ｋｇ／ｈであった。気相重合反応器から取り出された混合ガス中のモノマー２４１５ｋｇ／ｈに対し、凝縮器で回収できなかったモノマーは４７ｋｇ／ｈであり、モノマーロス率は２．０ｗｔ％であった。実験結果を表２に示す。
【００１３】
前記ガス分離器を用いた実施例１は、ガス分離器を用いなかった比較例１に対して、モノマーロス率の９３％低減が実現されている。
【００１４】
【表１】
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１）モノマー流量はエチレンとプロピレンの合計量
２）モノマーロス率＝４÷２９１７×１００≒０．１５ｗｔ％
【００１５】
【表２】
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１）モノマー流量はエチレンとプロピレンの合計量
２）モノマーロス率＝４７÷２４１５×１００≒２．０ｗｔ％
【００１６】
【発明の効果】
本発明により、気相重合反応器を用いたポリオレフィン気相重合プロセスであって、低コストかつ高効率に未反応モノマーを回収することができるという優れた特徴を有するポリオレフィン気相重合プロセスを提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のポリオレフィン気相重合プロセスの例を示すフロー図である。
【符号の説明】
１  気相重合反応器
２  粒子・ガス分離ホッパー
３  バッファードラム
４  圧縮機
５  スクラバー
６  凝縮器
７  モノマー回収ドラム
８  加熱器
９  ガス分離器
10  排気
11  モノマー精製装置へのライン
【図１】
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