(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体分散板を通して反応器に気体を供給することを含む、開口を有する気体分散板によって底部で区画された流動床反応器において１以上のオレフィン性モノマーを重合する方法において、気体が反応器に供給される平均速度が、その面積が気体分散板の面積の半分に等しいところの気体分散板の第一部分において、該第一部分の外にある気体分散板の領域を覆う第二部分において気体が供給される平均速度よりも高いことを特徴とする方法。
【請求項２】
反応器に液体を供給することをさらに含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
供給された気体の少なくとも一部が反応器から排出され、そして該気体の少なくとも一部が凝縮する程度に冷却され、その後、該冷却された気体および得られた凝縮物の少なくとも一部が反応器に戻される、請求項２記載の方法。
【請求項４】
得られた凝縮物が、気体分散板の開口を介して反応器に供給される、請求項３記載の方法。
【請求項５】
得られた凝縮物が、冷却された気体から分離され、そして反応器に別個に戻される、請求項３記載の方法。
【請求項６】
第一部分が、気体分散板の重心を含む中央部分であり、第二部分が、気体分散板の中央部分の外の表面積を含む周辺部分である、請求項１〜５のいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
第一部分および第二部分が、気体分散板の重心を通る中心線の両側に位置する、請求項１〜５のいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
中心線が直線である、請求項７記載の方法。
【請求項９】
気体が第一部分に供給される平均速度と第二部分に供給される平均速度との比が１０：１〜１．１：１である、請求項１〜８のいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
気体が第一部分に供給される平均速度と第二部分に供給される平均速度との比が４：１〜１．２：１である、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
反応器の軸を含む垂直のチューブまたはスリーブが反応器中に存在する、請求項６記載の方法。
【請求項１２】
垂直の仕切り壁が反応器中に存在する、請求項７記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、開口を通して反応器に気体を供給することを含む、開口を含む気体分散板によって底部で区画された流動床反応器において１以上のオレフィン性モノマーを気相重合する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
流動床でのオレフィンの気相重合は、例えば、国際特許出願公開第９４／２８０３２および米国特許第４，５４３，３９９号から自体公知であり、重合されるべき気体状モノマーを少なくとも含有する気体の上昇流によってポリマー粒子床が流動状態で維持されるところの、長い、一般には垂直に取り付けられた反応器において行われる。気体流は、反応器の底部を反応ゾーンから適切に分離する気体分散板を介して供給される。このプレートは、公知の反応器において、供給された気体流を必要に応じて反応ゾーンの領域にわたってできるだけ均一に分散させる開口を含む。入ってくる気体流の分散のための、またはポリマーが上から下へ落ちる危険性を防止するための構造が、開口の上に存在し得る。そのような構造は、気体分散板にわたって開口を分布させるのに適切な方法および開口の適切なサイズと同様に自体公知である。にもかかわらず、プレートを通る比較的低い気体流速で、ある一定の圧力低下を実現することができるように、反応器の底部が気体分散板の上に円錐形の断面を有し、または気体分散板の周辺部分が、閉じた設計を有し得る。そのような周辺部分の上にポリマー粒子が蓄積する危険性を防止するために、シーリングは好ましくは、気体分散板から反応器壁へ伸びる斜めの壁の形状である。斜めの壁または壁の円錐形部分とプレートとの間の角度は、反応器中でのポリマー粒子の静止の角度を超えなければならず、さらには、少なくとも３０°、好ましくは少なくとも４０°、より好ましくは４５°〜８５°である。そのような斜めの壁が存在するならば、「気体分散板」は以降、流動気体のための、開口を有する反応器の床の部分であると理解される。
【０００３】
上昇する気体流はまた、所望により、１以上の不活性気体および例えば水素を鎖長調節剤として含み得る。不活性気体の添加の重要な目的は、気体混合物の露点を制御することである。適する不活性気体は、例えば、不活性な炭化水素、例えば（イソ）ブタン、（イソ）ペンタンおよび（イソ）ヘキサンであるが、窒素も適する。それらは、気体として、または凝縮された形状で液体として、気体流に添加され得る。
【０００４】
気体流は、反応器の頂部を介して排出され、いくつかの処理を受けた後、新しいモノマーが添加されて、重合で消費されたモノマーに取って代わる。その後、床を維持するための上昇気体流（の一部）として反応器に戻される。さらに、触媒が床に添加される。そのプロセスの間、新しいポリマーが、存在する触媒の影響下で絶えず形成され、同時に、形成されたポリマーのいくらかが床から回収され、これは、床の体積が多かれ少なかれ一定のままであることを確実にする。転化されたモノマーに取って代わる新しいモノマーは一般に、床を維持する気体流を介して気体または液体の形状で供給される。
【０００５】
公知の反応器において適用される方法は、流動床のある一定の直径で、床の高さがその直径の高々３〜５培に制限されるという欠点を示す。これは、反応器の容量を非常に制限する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、公知反応器よりも大きい高さ／直径比を有する流動床が安定して維持され得るところの方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的は、その面積が気体分散板の面積の半分に等しいところの気体分散板の第一部分において気体が反応器に供給される平均速度が、該第一部分の外にある気体分散板の領域を含む第二部分において気体が供給される平均速度より大きいので、達成される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
驚いたことに、気体分散板を横切って供給された気体の新しい分散のおかげで流動床の高さがより高くあり得ることが分かった。公知の方法では、流動床の高さと直径との比が、高々３〜５に制限される。本発明に従う方法では、この比が、公知の方法におけるよりも、５０％以上まで高くあるように選択され得る。生成されたポリマーの同量が反応器から回収されるとき、触媒の滞在時間はしたがって同じ割合だけ増加し、その結果、それはより有効に使用される。したがって、触媒の単位重量当たりの収率が増加し、生成されたポリマーの触媒含量は、その結果として、より低い。これは、より低い触媒コストおよびより純粋なポリマーをもたらす。
【０００９】
さらに、この利点は、より細い反応容器の適用を可能にし、このことは、重合反応器のための主要な工学的利点を意味する。なぜならば、これらは圧力容器であるからである。
【００１０】
本発明に従う方法に伴う更なる利点は、反応器からその頂部の上に出る気体流中の小さいポリマー粒子（「微粒子（fines）」の飛沫同伴の減少である。
【００１１】
さらに、本発明に従う方法では、均一な気体分散を伴う公知方法におけるよりも大きい、直径が２ｍｍまでのおよび３ｍｍですらある粒子を流動状態で保持することができることが分かった。
【００１２】
重合は発熱反応である。反応器中の温度を必要なレベルに保持するために、熱を絶えず放散させなければならない。これは、気体流が反応器を出るときの温度が、反応器に供給されたときの温度よりも高いところの気体流を介して行われる。反応器における気体の流速は、任意に高く選択され得ないので、所望の量の熱を放散させることができない。気体の最小の局所流速は、床の全部分が流動状態に保持されなければならないという要件によって制限される。ポリマー粉末が気体分散板上に保持されるという危険性は防止されなければならない。したがって、開口は、気体分散板の全領域に亘って等しく分布される。他方、気体の平均流速は、ポリマー粒子が反応器の頂部から外へ吹き飛ばされるほど大きくてはいけない。上記の制限は、床に存在するポリマー粒子の寸法および密度によって、および床を通る気体流の密度および粘度によって、多いに支配され、実験的に決定され得る。流動床の任意の点における気体の流速の下限としては一般に５ｃｍ／秒が採用され、流動床全体を横切る気体の平均流速の上限としては１００ｃｍ／秒が採用される。後者の値は、局所的に超えられ得る。実際、２０〜８０ｃｍ／秒の平均流速がしばしば使用される。気体分散板のある一定面積における気体の流速または供給速度は、その面積（ｍ2で表す）に供給される気体の量（ｍ3／秒で表す）の比率として定義される。気体が開口を出るときの速度が、上記で定義される、それが供給されるときの速度よりも実質的に高くあり得ることが追加される。これは、開口の全有効面積が、気体分散板の面積の１０％未満、もしくは５％未満ですらあるという事実と関連する。
【００１３】
上記の要件は、反応器の所与の寸法における気体の最大流速を制限し、したがって、放散され得る熱の最大量を制限する。それはまた、生じ得る反応熱の最大量をも制限し、したがって、製造されるべきポリマーの最大量をも制限する。
【００１４】
オレフィンモノマーを重合するための流動床反応器の詳細な設計および運転ならびに関連する好適なプロセス条件は自体公知であり、例えば、国際特許出願公開第０４／２８０３２号および米国特許第４，５４３，３９９号に詳細に記載されている。
【００１５】
この同じ米国特許第４，５４３，３９９号からは、反応器から排出された気体流に新しいモノマーを添加すること、および該気体流を部分的に凝縮させる程度に冷却することが公知である。得られる２相流は、凝縮物として形成された液体部分の潜在的蒸発熱故に、もっぱら気体から成る流れよりも実質的に大きい熱放散容量、したがって冷却容量を有し、これは次いで、反応器の底面に供給される。そのような方法を、「凝縮モード」という。２相流の露点は、液体が反応ゾーンの中で蒸発できるように、反応ゾーンにおける温度よりも低くなければならない。こうして、流動床反応器の生産容量は、その他は同じ寸法を有する公知の反応器と比較して、実質的に増加することが分かる。公知の方法によれば、２相流における凝縮物−液体の最大量は２０重量％である。実施例は１１．５重量％に及ぶ。以降、「気体」が参照されるときはいつでも、この分野では「蒸気」としても知られるところの、気体および液体から成る上記の２相流を包含すると理解される。
【００１６】
公知の方法では、反応器容量も制限される。これは、供給される液体の量を、塊の形成の危険性および他の望ましくない効果を伴うことなしには所望のように増加させることができないという事実故である。
【００１７】
全く予期しなかったことに、本発明に従う方法で特徴付けられるように気体分散板の領域を横切って気体供給を単に分散させるだけで、供給された液体の冷却効果の有効性が、公知の方法と比較して高められることが分かった。これは、例えば、供給された液体の一定量においてより多くの触媒を床に投入することを可能にする。そのとき、流動床においてより多量のポリマーが形成され、一方、それにもかかわらず、生じたより多量の反応熱を中和することができることが分かる。上記した本発明に従う方法の利点は、凝縮モード法においても達成され得る。
【００１８】
本発明に従う方法の別の利点は、床の安定性が悪影響を受ける危険性を伴うことなく、公知方法におけるよりも多量の液体が流動床に供給され得るという事実にある。上記の利点は全て、凝縮モードで運転される流動床装置の生産容量を高める方向に寄与する。
【００１９】
新規方法は、気体分散板における気体供給が、要求される分散を有するところの何らかの反応器において使用され得る。要求される気体供給分散を実現する最も簡単で、従って好ましい方法は、第一部分における開口の全表面積が、第二部分における開口の表面積より大きいことを確実にすることである。これは、例えば、第一部分のために、第二部分よりも多い開口および／または大きい開口を選択することにより実現され得る。開口の数および大きさのこの分布は、新規反応器の構築中に実現され得、または実現されているが、要求される特性を有することが確実にされるように既存の反応器における気体分散板を改変することも可能である。本発明に従う方法の利点は、従って、既存の反応器を改変することにより、比較的低いコストで得ることもできる。従って、本発明は、上記した分散板を横切る気体供給の要求される分散が得られるように開口の分布を与えることによる、既存の流動床反応器の改変にも関する。
【００２０】
気体が気体分散板の第一部分において反応器に供給される平均速度は、気体分散板の第二部分において気体が反応器に供給される平均速度より大きい。流動床反応器は一般に円筒形である。気体分散板の第一および第二部分が選択されるところの２つの主な実施態様は、第一部分が中央部分であり、第二部分が周辺部分であるところの実施態様、および第一部分および第二部分が気体分散板の中心または重心を通る直線の両側に位置するところの実施態様である。前者の場合、「中央部分」は、中心を含み、かつその面積が気体分散板の面積の半分に等しい部分であると理解される。気体分散板が異なる形状を有する場合、中央部分は、その重心を含む。周辺部分は、中央部分の周囲と気体分散板の周囲との間にある部分である。この周辺部分の面積も、気体分散板の面積の半分に等しい。中央部分は、好ましくは、そして一般的には、その中心が反応器の中心であるところの円である。中央部分は例えば、異なる形状をも有し得るが、好ましくは、高程度の対称性を有し、そのとき、例えば、その重心が反応器の中心または重心と一致するところの正多角形である。すなわち、気体が対称パターンで供給され、それは、反応器の安定性のために有益である。
【００２１】
反応器が円筒形状を有する場合、第二の実施態様にいて言及された直線が、気体分散板の直径である。反応器部分が別の形状であるならば、該直線は、重心を通る直線である。中心または重心を通る該直線を、以下では、一緒にして「中心線」と言う。
【００２２】
すでに上記したように、気体の平均供給速度を選択することができるところの範囲の限界値は、床に存在するポリマー粒子の寸法および密度、ならびに床を通って流れる気体流の密度および粘度に大いに依存する。それらは実験的に決定され得、上記ですでに言及されている。該限界値は、本発明に従う方法において区別される気体分散板の両部分の各々において守られなくてはならない。
【００２３】
本発明に従う方法では、気体の平均供給速度が、気体分散板のある一定面積（ｍ2で表す）を通って流れる１秒当たりの気体の量（ｍ3／秒で表す）の比率として定義される。気体が第一部分に供給される平均速度と、第二部分に供給される平均速度との比は、４０：１〜１．１：１であり得る。最も安定な運転は、１０：１〜１．１：１の比で得られる。好ましくは、この比が４：１〜１．２：１である。この比は好ましくは、気体分散板の各部分に供給される気体の量に影響を及ぼす方法を介して、例えば第一部分における開口の全面積を第二部分におけるよりも大きくすることにより、制御される。これは、例えば、第一部分においてより多くの開口および／またはより大きい開口を付与することにより達成され得る。あるいは、開口は、異なる部分で異なる形状を有し得る。第一部分における開口の全面積は、好ましくは、気体分散板における開口の全面積の少なくとも５５％であり、かつ高々９０％である。より好ましくは、高々８０％である。
【００２４】
気体が供給されるときの速度は、気体分散板の上記した部分の全面積にわたって同じである必要はない。しかし、上記で定義された、２つの部分の各々に気体が供給されるときの供給速度の比がいつも満たされることが必須である。しかし、反応器の中心に近いところに位置する気体分散板の部分、または分割線の片側に気体が供給されるときの速度が、各々、反応器壁近くに位置する隣接部分または分割線の片側における速度をあらゆる点で超える必要はない。中央部分および周辺部分を有する好適な実施態様では、気体が供給されるときの速度が、気体分散板の中心から壁に向かって、絶え間なくまたは１段階以上で低下する。中心線を有する好適な実施態様では、気体供給は、第一部分の中央における方が、壁に最も近い部分におけるよりも大きい。壁に最も近いこの部分は、壁から伸びており、反応器の半径の少なくとも０．２倍、より好ましくは少なくとも０．２５倍であり、かつ高々０．７５倍に等しく、より好ましくは０．５倍の幅を有する。国際特許出願公開第９４／２８０３２号から、凝縮モード法において冷却後に再循環されるべき気体流から得られる２相流から液体を分離すること、およびこの液体を、気体流から分離された反応器に供給することも公知である。上記特許公開に記載されている、液体を反応器に供給するための種々の実施態様および装置が本発明に従う反応器において使用され得る。同じことが、上記特許公開から分かりうる寸法、流速および割合に当てはまる。液体は、気体分散板のすぐ下の領域から生じて、気体分散板の上で終わる供給通過を介して、所望により推進体の助けによって、流動床に注入され、またはその中で蒸発させられる。こうして、供給される気体の量に対してより多い量の液体を供給することが可能である。これは、より一層多い量の熱を放散させることを可能にし、その結果、より多い量のポリマーおよび対応するより多い量の熱が産生され得る。国際特許出願公開第９４／２８０３２号は、模擬実験において決定されるとき、供給される液体の質量と供給される気体の総量の質量との許容最大比として１．２１を特定している。
【００２５】
本発明の利点は、本発明に従う方法の特徴が、国際特許出願公開第９４／２８０３２号から公知の技術と組み合わせて使用されるときにも得られる。
【００２６】
気体分散板の上にある個所から末端表面の下、すなわち流動床の頂部の下にある個所まで伸びる実質的に垂直の仕切りによって反応ゾーンが２つの部屋に分けられている反応器において本発明に従う方法を使用することが有利であることが分かった。
【００２７】
本発明に従う反応器において、気体分散板の領域を横切って供給された気体の選択された分散と組み合わせて仕切りが存在することの利点は今、高さと直径との比が公知の反応器の場合よりも１．５倍、３倍または４倍すら大きいところの安定な流動床を維持することができることである。これは、そのとき、反応器がいずれであっても、直径は同じままでありながら反応体積が拡大され得、それは、圧力容器の場合には構造上の主要な利点を意味するので有利である。また、仕切り壁がなく、しかし上記したように、気体供給が気体分散板にわたって均一に分散しない場合、１．３倍または１．５倍まですら大きい、流動床の高さと直径との比を選択することが可能であると思われる。
【００２８】
気体分散板が中央および周辺部分に分けられる場合、特に適する仕切りは、好ましくは反応器に対して同心である、垂直に置かれたチューブまたはスリーブである。チューブまたはスリーブの断面積と気体分散板の中央部分の面積との比は好ましくは、１．８：１〜１：５である。そのようなチューブまたはスリーブは、全体が流動床中に沈められているので、チューブ壁を横切る圧力において認められ得る相違はなく、後者は軽い構造を有し得る。チューブまたはスリーブは、反応器の比較的高い部分から容易に吊り下げられ、底部によって支持され、または反応器壁に取り付けられ得る。この文脈では、スリーブは、断面の形状においてチューブと異なる。チューブの場合は丸い形状、例えば円または楕円形であり、スリーブの場合はより角張っており、例えば三角形、四角形、八角形または多角形であり、それらは等辺等角であってもなくてもよい。スリーブまたはチューブの壁は反応器の軸に平行であり得るが、いくつかの場合は、わずかに円錐形状であることが有利であることが分かった。チューブまたはスリーブの壁によって形成される頂点は、高々５°であり、好ましくは高々２．５°である。非常に適するのは、０°〜２°の頂点である。チューブまたはスリーブの半径方向の断面の面積と、反応器の面積との比は、１：９〜９：１０であり、ありうる最大の安定性を達成するためには、好ましくは１：４〜３：４である。円錐形チューブまたはスリーブの場合には、これがその平均断面に当てはまる。チューブまたはスリーブの底部は、気体分散板の上の反応ゾーンの直径の少なくとも０．０５倍、好ましくは少なくとも０．１倍であり、好ましくは高々３倍である。垂直な仕切りの存在の好ましい効果は、寸法を逸脱すると減少することがわかった。頂部は、反応ゾーンの終わりのすぐ下の反応ゾーンの直径の少なくとも０．０５倍、好ましくは少なくとも０．１倍であり、好ましくは高々２倍である。床は、底部においてよりも頂部において仕切りを越えてさらに突き出る可能性があることが分かった。反応ゾーンの高さが高いほど、仕切りの頂部は低く位置し得る。
【００２９】
そのような仕切りの存在の利点は、（反応器に供給される液体）：（反応器に供給される気体の量）の質量比が２：１より上、または４：１より上ですらあるときですら、所与の反応器を安定して運転することができるという事実にある。該比は、どんな場合でも、塊の形成または他の望ましくない副作用を何ら伴うことなく、仕切りを有しない対応の反応器においてその方法を行うときよりも少なくとも１０％高く、さらには５０％より多く高く、さらには１００％より多く高い。液体の供給量と、気体分散板を横切って供給される気体の新規分散の結果としての本発明に従う方法において達成され得る反応器容量とのより好ましい比を組み合わると、非常に改善された収率が達成され得る。
【００３０】
気体分散板が中心線によって２つの部分に分けられている場合、反応ゾーンに存在する垂直の仕切り壁が、実質的に軸方向に平らであり、湾曲しておりまたはクランク状に曲げられた形状を有するならば、非常に好適である。そのような仕切り壁は、反応器の内壁と両側で連結し得るが、仕切り壁の側面と上記内壁との間に１０ｃｍまでの中間空間をも許容できる。こうして、反応ゾーンが、大きさが異なり得る２つの部屋に分けられる。第一の実施態様では、気体分散板上の仕切り壁の突出が中心線と一致する。この突出が、気体分散板の第一部分内にあってもよい。その場合、中心線と仕切り壁の突出との間の表面積は、第一部分の表面積の高々５０％、好ましくは高々２０％に等しい。該突出が、全体としてまたは部分的に、気体分散板の第二部分にあるならば、突出と中心線との間に位置する第二部分の表面積は、好ましくは第二部分の表面積の高々２５％に等しい。これらの範囲が守られるならば、反応の安定な運転が確実である。
【００３１】
実質的に軸方向の壁は、本質的に垂直の位置にあるべきである。これによって、反応器の軸に平行であるが、同時に、その軸に対して５°以下、好ましくは２．５°以下だけ垂直でないと解される。
【００３２】
流動床におけるチューブまたはスリーブ形状の仕切りの位置に関する上記要件および選好は、プレート形状の仕切り壁にも等しく当てはまる。
【００３３】
中心線によって第一部分および第二部分に分けられる気体分散板の好適な実施態様は、図面において表される。図１は、円形の気体分散板を上から見た図であり、図２は、図１をＡ−Ａ’に沿って切断した断面図である。
【００３４】
図１において、２は円形の気体分散板であり、中心線４によって第一半分６および第二半分８に分けられている。第二半分８では、開口（図示せず）が表面積の平均１％を占める。第一半分６は、破線を境界とする中央部分１０（開口が表面積の平均３％を占める）および半輪状周辺部分１２（開口が表面積の平均２％を占める）にさらに分けられる。周辺部分１２の幅は、気体分散板の半径Ｒの０．２倍に等しい。また、例えば気体分散板の半径の０．２〜０．５倍までの幅にわたる、中心線４に隣接し、点線を境界とする、中央部分１０の部分１４のために、中央部分１０の残りにおけるよりも低い割合の開口（この場合は、例えば周辺部分１２と同様の２％）を選択することができる。
【００３５】
図２では、図１のために記載された実施態様に対応する、中心線Ａ−Ａ’に沿った開口の平均割当（％）をグラフで示す。図１の対応する領域の数字が、括弧内に示されている。
【００３６】
本発明に従う方法は、１以上のオレフィン性モノマーを重合することによる気相でのポリオレフィンの製造に適する。該モノマーの少なくとも１は、好ましくはエチレンまたはプロピレンである。本発明に従う方法において好ましく使用されるオレフィンは２〜８個の炭素原子を含むものである。しかし、８より多くの炭素原子、例えば９〜１８個の炭素原子を含むオレフィンをも所望により少量使用することができる。
【００３７】
したがって、好ましい実施態様では、エチレンまたはプロピレンのホモポリマー、エチレンおよびプロピレンのコポリマー、ならびに１以上のＣ2〜Ｃ8α−オレフィンを含有するエチレンおよび／またはプロピレンのコポリマーを製造することができる。
【００３８】
好ましいα−オレフィンは、エチレン、プロピレン、ブテン−１、ペンテン−１、ヘキセン−１、４−メチルペンテン−１およびオクテン−１である。主たるエチレンまたはプロピレンモノマーと共重合され得る、またはＣ2〜Ｃ8モノマーに部分的に取って代わり得るより高次のオレフィンの例は、デセン−１である。ジエン、例えば１，４−ブタジエン、１，６−ヘキサジエン、ジシクロペンタジエン、エチリデン−ノルボルネンおよびビニルノルボルネンを使用することもできる。
【００３９】
エチレンまたはプロピレンホモポリマーのほかに、本発明に従う方法によってこれら２つのモノマーのコポリマー、およびこれらモノマーのコモノマーの両方または個々と１以上のより高次のオレフィンおよび／またはジエンとのコポリマーを製造することも可能である。これらのプロセスにおける触媒として、チーグラー−ナッタ触媒および他のマルチサイト触媒を使用することができるが、シングルサイトまたはマルチサイト触媒、例えばメタロセン触媒も使用できる。自体公知である、流動床反応器における該ポリマーの製造のための方法を、本発明に従う反応器において、本発明の上記利点の達成を伴って使用することができる。
【００４０】
本発明はまた、オレフィンを重合するための流動床反応器のための、開口を有する気体分散板にも関する。ここでは、互いに重複しない第一部分および第二部分が区別され得、各部分は気体分散板の面積の半分の面積を有し、第一部分における開口の総面積が気体分散板における開口の総面積の少なくとも５５％でありかつ高々９１％である。
【００４１】
上記したように、そのような気体分散板は、ある一定の流動床反応器においてその存在の予期せぬ効果を有する。すなわち、開口が気体分散板にわたって表面積に関して等しく分布されている場合よりも、反応器にある一定の量の液体を供給した後に、より高いポリマー収率を得ることを可能にする。また、本発明に従う気体分散板の存在は、より多量の液体を反応器に供給すること、および／または、より大きい高さ／直径比を有する反応器を使用し、そしてそれを安定して運転することをも可能にする。
【００４２】
気体分散板の他の特徴および実施態様は、上記した通りである。
【００４３】
本発明はさらに、開口を含む気体分散板によって底部で区画された、反応器室を含む流動床反応器に関する。ここで、その面積が気体分散板の半分に等しいところの、気体分散板の第一部分における開口の総面積が、気体分散板における開口の総面積の少なくとも５５％でありかつ高々９０％である。
【００４４】
【実施例】
次に、本発明を、下記実施例を参照して説明するが、本発明はそれらに限定されない。
【００４５】
実施例Ｉ
直径０．８５ｍおよび高さ（＝気体分散板から気体出口までの距離）８．５ｍの円筒形反応器において、気体分散板から４．２ｍの高さを有する流動床を保持する。気体分散板は、直径５ｍｍの丸い開口を有する。これらの開口の、気体分散板の総面積に対する割合は、気体分散板の中心から反応器の壁に向かって段階的に減少する。その中心が反応器の軸に沿ってあり、その面積が気体分散板の面積の１／３に等しいところの円形を有する第一セグメントにおける開口の相対割合は２．２５％であり、この外側にある、その円に隣接する同じ面積を有する輪状の第二セグメントでは、この割合が１．５％であり、第二セグメントに隣接する輪状の第三セグメントでは、この割合が０．７５％である。したがって、３つのセグメントは気体分散板の面積全体を覆い、それらは等しい表面積を有する。開口は、各場合において、セグメントにわたって等しく分布され、セグメントごとの開口の数は、中心から端に向かって減少する。
【００４６】
中央部分および周辺部分に基づいて転化されると、各々は、気体分散板の面積の５０％を覆い、２つの部分における開口の面積の比は２：１である。
【００４７】
プロピレン（２．１６ＭＰａ）、水素（０．０４ＭＰａ）および窒素（０．３ＭＰａ）の混合物を、気体分散板を介して反応器に供給する。反応器温度は７０℃に保持される。反応器圧力は２．５ＭＰａである。気体分散板の上記３つのセグメントにおける気体の流速は、各々、０．４、０．６および０．８ｍ／ｓである。気体分散板全体にわたる平均気体流速は０．６ｍ／ｓである。
【００４８】
プロピレンの重合に好適なチーグラー−ナッタ触媒が、反応器壁を介して流動床に導入される。
【００４９】
反応しなかった気体が、反応器の頂部における気体出口を介して排出され、主としてプロピレンが凝縮する温度に冷却する。冷却された気体−液体混合物を、底部を介して戻し、反応において消費された気体を上記分圧まで補うために補給される。気体の組成は、ガスクロマトグラフィーによって確認される。冷却温度が低いほど、多量の凝縮物が生成される。反応器温度は、凝縮物の供給が増加するとき、触媒をさらに添加することにより、必要とされるレベルに保持される。その結果、より多くの反応熱も放出される。ホットスポットおよびコールドスポットが形成される結果として反応器が不安定になる前に、オフガスを４４℃に冷却することができ、３４％の凝縮物が、反応器に供給される混合物中に存在する。
【００５０】
達成され得る最大生産速度は、４．３２トン／ｍ2．ｈである。
【００５１】
比較例Ａ
実施例Iを繰り返した。ただし、気体分散板中の開口の相対割合は、その面積全体にわたって同じであり、１．５％である。
ホットスポットおよびコールドスポットが形成される結果として反応器が不安定になる前に、オフガスを４８℃に冷却することができるにすぎないことが分かり、２２％の凝縮物が、反応器に供給される混合物中に存在する。
達成され得る最大生産速度は、２．６４トン／ｍ2．ｈである。
【００５２】
実施例IIおよび比較例Ｂ
実施例Ｉおよび比較例Ａを繰り返した。ただし、実施例Ｉで特定された部分気体圧の各々を０．９２だけ下げることにより、反応器圧を２．３Ｍｐａで保持する。
それらによって達成され得る許容最低冷却温度（Ｔmin）、反応器全圧（Ｐtotal）、凝縮物の割合、熱放散容量／ｍ2ベース面積、ならびに１時間当たりのアウトプット／ｍ2反応器ベース面積を表１に示す。
【００５３】
実施例IIIおよびＩＶ
実施例IIIおよびＩＶは、各々、実施例ＩおよびIIに対応する。ただし、各々、Ｎ2の１／３および３／４が、各々、イソブタン（実施例III）およびイソペンタン（実施例ＩＶ）で置き換えられた。
実施例IIで言及されたものに対応する結果を表１に示す。
【００５４】
【表１】
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【００５５】
実施例ＩおよびIIを各々比較例ＡおよびＢと比較すると、気体分散板を横切る気体供給の分散の改変が、反応器において達成され得る、凝縮物の許容最大量およびしたがって生産を実質的に高めることが分かる。
【００５６】
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、円形の気体分散板を上から見た図である
【図２】  図２は、図１をＡ−Ａ’に沿って切断した断面図である。
【符号の説明】
２：気体分散板
４：中心線
６：第一半分
８：第二半分
１０：中央部分
１２：周辺部分
【図１】
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【図２】
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