(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流動床反応器内に重合用固体触媒を供給するとともに、前記流動床反応器の底部から分散板を介してガス状単量体を流動床反応器内に供給して、該流動床内での気相重合反応によって重合体もしくは共重合体を製造するとともに、前記流動床反応器を構成する壁面であって、前記分散板から該分散板近傍における流動床反応器の直径の０．５倍以下の位置と、前記流動床反応器の上方減速領域の位置とに、気体の通過を許容しかつ粉体の通過を規制する網状体を少なくともダイアフラムの受圧側の外面に配置した第一のダイアフラム型圧力検出装置と第二のダイアフラム型圧力検出装置とをそれぞれ取り付けし、この流動床反応器内の第一のダイアフラム型圧力検出装置と第二のダイアフラム型圧力検出装置との差圧を検出し、この差圧を一定になるように制御することにより、触媒供給の開閉動作および重合体の排出量を制御し、前記圧力検出器が後述する網状体３０がダイアフラムの前面に設置されたダイアフラム型検出器であることを特徴とする、気相重合装置における触媒供給量および重合体排出量の制御装置；
網状体３０は、受圧側の開口部幅が圧力空間に対向しない開口部の幅よりも狭く、
受圧側の開口部幅が０．０２５〜６．０ｍｍである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気相重合装置における触媒供給量および重合体排出量の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えばポリエチレンなどのポリオレフィンを得る場合に、エチレンなどのオレフィン単重体などをチタン系固体状触媒、メタロセン系触媒などの存在下で気相重合させる気相重合法が知られている。
このような気相重合法では、例えば、図５に示すように、固体状触媒Ａを供給ライン１１２を介して流動床反応器１１０内に供給すると共に、供給ライン１１３を介して流動床反応器１１０の底部から、流動床反応器１１０底部近傍に配設した多孔板などからなるガス分散板１１１を介してガス状のオレフィンを吹き込んで、流動床（反応系）１１４を流動状態に維持しつつ、流動床１１４内で重合反応を行っている。そして、流動床１１４内で重合反応して生成されたポリマー粒子は、ライン１１５を介して流動床反応器１１０から、連続的に抜き出されるようになっている。また、流動床反応器１１０の流動床１１４を通過した未反応のガス状のオレフィンなどは、流動床反応器１１０の上方部分に設けられた減速領域１１６にて流速が低減されて、流動床反応器１１０の上部に設けられたガス出口１１０Ａを介して流動床反応器１１０外に排出される。一方、流動床反応器１１０より排出された未反応のガス状のオレフィンなどは、循環ライン１１７上に配設された熱交換器（冷却装置）１１９を通り冷却され、再び流動床反応器１１０内の流動床１１４内に吹き込まれるようになっている。なお、ガス状のオレフィンは、循環ライン１１７に合流する供給ライン１２０を介して新たな未反応ガスとともにブロワー１１８に供給され、ブロワー１１８により連続的に流動床反応器１１０に供給されるようになっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、オレフィン重合用に流動床反応器１１０に導入される触媒は、ガス状オレフィンと接触し、重合反応を進めていく課程で粒子を形成し、帯電し、反応器１１０内の壁に付着することがある。このような粒子は他の粒子と融着し、成長して小塊になり、この小塊が流動床のガスの流れや反応中の粒子の動きを阻害するため、反応環境の悪化を導く虞がある。
【０００４】
また、重合している環境の温度と、この粒子同士が互いに融着する温度とが非常に近いことが知られている。このため、反応器１１０内壁に付着した粒子が他の粒子と融着し、成長して小塊になり、この小塊が流動床のガスの流れや反応中の粒子の動きを阻害するため、反応環境の悪化を導く虞がある。
【０００５】
このような重合装置の粉体レベルの検出には、粉体層上下に、圧力を検出する装置としてダイアフラムを使用したダイアフラム型圧力検出装置を使用し、その差圧から粉体レベルを測定する方法が使用される。
【０００６】
しかしながら、通常のダイアフラム型圧力検出装置により、粉体を含んだ圧力室の圧力を測定しようとすると、膜板であるダイアフラムに粉体等の小塊が頻繁に衝突するため、ダイアフラムの表面に傷が付きやすく、また衝突によって誤作動を起こしやすいという問題があった。
【０００７】
本発明は、このような問題に鑑み、ダイアフラムの損傷を防止しかつ固体粒子の衝突が生じても誤作動を生じさせず、正確に流動床内の、特に圧力差を測ることができ、これに
より、触媒供給と流動床からの重合体の排出量とを正しく制御することが可能な、気相重合装置における触媒供給量および重合体排出量の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明に係る気相重合装置における触媒供給量および重合体排出量の制御装置は、
流動床反応器内に重合用固体触媒を供給するとともに、前記流動床反応器の底部から分散板を介してガス状単量体を流動床反応器内に供給して、該流動床内での気相重合反応によって重合体もしくは共重合体を製造するとともに、前記流動床反応器を構成する壁面であって、前記分散板から該分散板近傍における流動床反応器の直径の０．５倍以下の位置と、前記流動床反応器の上方減速領域の位置とに、気体の通過を許容しかつ粉体の通過を規制する網状体を少なくともダイアフラムの受圧側の外面に配置した第一のダイアフラム型圧力検出装置と第二のダイアフラム型圧力検出装置とをそれぞれ取り付けし、この流動床反応器内の第一のダイアフラム型圧力検出装置と第二のダイアフラム型圧力検出装置との差圧を検出し、この差圧を一定になるように制御することにより、触媒供給の開閉動作および重合体の排出量を制御し、前記圧力検出器が後述する網状体３０がダイアフラムの前面に設置されたダイアフラム型検出器であることを特徴としている；
網状体３０は、受圧側の開口部幅が圧力空間に対向しない開口部の幅よりも狭く、
受圧側の開口部幅が０．０２５〜６．０ｍｍである。
【０００９】
このようにすれば、気相重合器装置で使用されるダイアフラム型圧力検出装置におけるダイアフラムの損傷を防止しつつ、流動床反応器内の差圧を正確に測定することができ、これにより、触媒供給および重合体の排出量を正確に制御することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る気相重合装置における触媒供給量および重合体排出量の制御装置によれば、圧力空間内に気体と粉体が混在する場合であっても、ダイアフラムの少なくとも受圧側の外面に、気体の通過を許容し、粉体の通過を規制する網状体が設置されているので、大きな粒子の粉体がダイアフラムに衝突することが防止される。これにより、ダイアフラムの損傷を防止することができる。
【００１１】
また、ダイアフラム型圧力検出装置にこのような構成を採用することにより、流動床内の流動床内の差圧を一定に制御することができ、結果として、触媒供給量と重合体排出量とを正確に制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明に係る気相重合装置における触媒供給量および重合体排出量の制御装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は本発明に採用されたダイアフラム型圧力計を示したものである。この圧力計２０は、膜板すなわちダイアフラム２８の両面に働く圧力の差による変異を、表示部２２で拡大表示するもので、例えば、測定すべき限られた空間内の圧力流体が矢印Ｘ側からダイアフラム２８を押圧することで、その圧力が表示部２２に表示される。ここで、ダイアフラム２８は、例えば合成ゴムから形成されている。
【００１３】
ダイアフラム２８の前面側、すなわち圧力流体の受圧側には、多数の孔が形成された網状体３０が設置されている。
この網状体３０は、例えば金属からなるもので、図２に拡大して示したように、表面にＶ字状の孔２９が連続的に形成されている。すなわち、孔２９の受圧側の開口端の幅ａは、圧力空間に対向しない開口端の幅ｂより、狭く形成されている。
【００１４】
このような孔２９が形成された網状体３０がダイアフラム２８の受圧側に配置されると、例えば、図２において矢印で示したように、粒径の大きい粉体Ｂがここを通ろうとする
と、その粉体Ｂは幅ａを通過することができない。したがって、粒径の大きい粉体Ｂは網状体３０を越えてダイアフラム２８に至ることはない。よって、粒径の小さい粉体Ｃと気体のみが網状体３０を通過することになる。これにより、網状体３０を通過した気体と粒径の小さい粉体Ｃは、ダイアフラム２８に到達し、このダイアフラム２８を押圧し、これに基づいて、表示部２２で圧力を表示することになる。進行が阻止された粒径の大きい粉体Ｂは、網状体３０に付着することなくその近傍で落下する。
【００１５】
なお、本明細書において、網状体３０が通過を規制することのできる「粉体」とは、この粒径の大きい粉体を示している。本施例によれば、このように粒径の大きい粉体Ｂの侵入を網状体３０で阻止することができるので、ダイアフラム２８が粉体Ｂの衝突により損傷を受けることはない。なお、網状体３０に形成されたＶ字状の孔２９の径は、適宜設定することができる。例えば、開口端の幅ａは、０．０２５ｍｍ〜６．０ｍｍ程度の範囲であり、これにより、孔２９でふるい分ける粒子の大きさを適宜設定することができる。また、網状体３０をステンレスなどの耐食性の高い材質で形成すれば、メンテナンスが不要となり、網状体３０を半永久的に使用することができる。
【００１６】
さらに、ダイアフラム２８と網状体３０とは、５ｍｍ程度離反して配置されることが好ましい。このように離間して配置すれば、ダイアフラム２８が流体圧力で若干変動しても、その動きが遮られることはなく、常に適正な圧力を測定することができる。
【００１７】
本発明によれば、孔２９の受圧側から小さい粉体粒子および気体は通過することができるので、圧力測定に何ら問題はない。
次に、上記のダイアフラム型圧力計が採用された本発明による気相重合装置における触媒供給量および重合体排出量の制御装置について説明する。
【００１８】
なお、本発明において、「重合」という語は単独重合のみならず、共重合を包含した意味で用いられることがあり、また「重合体」という語は、単独重合体のみならず、共重合体を包含した意味で用いられることがある。また、共重合を行なう場合のガス状単量体は、複数のガス単量体の混合物をいう。
【００１９】
図３は、本発明に係る気相重合装置における触媒供給量および重合体排出量の制御装置の概略図である。図３に示すように、気相重合装置は、流動床反応器１内に重合用固体触媒Ａを供給するとともに、ブロワー８により流動床反応器１の底部からガス分散板１１を介してガス状単量体を流動床反応器１内に吹き込んで、流動床反応器１内に流動床４を形成し、該流動床４内での気相重合反応によって重合体もしくは共重合体を得るように構成されている。
【００２０】
すなわち、上記気相重合装置では、固体状触媒Ａを供給ライン２を通して流動床反応器１内に供給する一方、ガス状のオレフィンなどの単量体を、供給ライン３を通して流動床反応器１の底部から流動床反応器１底部近傍に配設した多孔板などからなるガス分散板１１を介して吹き込んで、流動床（反応系）４を流動状態に維持しつつ、流動床４内で重合反応が行なわれる。なお、ガス状単量体は、循環ライン７に合流する供給ライン２０を介して連続的に供給されるようになっている。なお、供給ライン２０には、分子量調整剤としての水素、あるいは不活性ガス等をオレフィンガスとともに供給することもできる。
【００２１】
そして、流動床４内で重合反応して生成されたポリマー粒子は、ライン５を介して流動床反応器１から連続的に抜き出されるようになっている。一方、流動床４を通過した未反応のガス状単量体は、流動床反応器１の上方部分に設けられた減速領域６にて流速が低減されて、流動床反応器１の上部に設けられたガス出口１０Ａを介して流動床反応器１外に排出されるようになっている。
【００２２】
ところで、流動床反応器１より排出された未反応の単量体は、再び流動床反応器１内の流動床４内に吹き込む前にその重合反応熱を除去する必要があるため、循環ライン７の上流側に接続された熱交換器（冷却装置）９に導入され冷却されるようになっている。
【００２３】
熱交換器９によって冷却された単量体のガスは、続いて、循環ライン７の下流側に配設されたブロワー８および供給ライン３を介し、流動床反応器１の底部からガス分散板１１へと供給され、再び流動床反応器１内の流動床４内に吹き込まれるように構成されている。
【００２４】
さらに、ブロワー８が接続している供給ライン３には、触媒の活性を失活させ、重合反応を停止させる作用のある失活剤を供給するための失活剤供給ライン２３が失活剤用弁２４とともに接続されている。なお、この失活剤の種類は限定されず、どのような失活剤を用いてもよい。
【００２５】
ところで、上記分散板１１の上方には、該分散板１１近傍の流動床４の圧力を検出する第一圧力検出部である第１の圧力計１２が配設されている。一方、上記流動床反応器１内の流動床４より上方には、該流動床反応器１上方の圧力を検出する第二圧力検出部である第２の圧力計１３が配設されている。
【００２６】
ここで、第１の圧力計１２および第２の圧力計１３は、前述したような網状体がダイアフラムの前に配置されたダイアフラム型圧力検出装置が採用されている。すなわち、第１の圧力計１２および第２の圧力計１３は、図１および図２で説明したように、ダイアフラム２８の少なくとも受圧側の外面に、気体の通過を許容しかつ固体の通過を規制する網状体３０がそれぞれ配置されている。
【００２７】
一方、第１の圧力計１２および第２の圧力計１３のそれぞれにて検出された圧力の差圧ΔＰを検出する差圧検出部１４と、上記流動床反応器１への触媒供給の開閉動作を制御する弁２２と、流動床内の重合体の排出量を制御する弁２５と、上記差圧検出部１４で検出された差圧ΔＰを検出し、この差圧が一定になる様に弁２５で制御するとともに差圧が所定値以上になったところで、上記弁２２を閉じて触媒の供給を停止し、さらに上記差圧が上記所定値を超え所定時間内で所定値に復旧しない場合には、失活剤用弁２４を開放するよう制御することで上記失活剤を流動床４内へ投入し、さらに所定時間後上記流動床反応器１各部、例えばブロワー８、熱交換器９などの動作を停止するための制御信号を出力するように構成された制御部２１とが配設されている。
【００２８】
また、ブロワー８は、遠心型ブロワーであることが好ましく、その回転動作は制御部２１により制御される。ここで、第１の圧力計１２は、流動床反応器１の下方に配設され、例えば図４に示すように、ダイアフラム１５の他にさらに圧力検出部３１、フランジ３２、ダイアフラム軸３３などを備えたダイアフラム型圧力計であり、ダイアフラム１５を覆うように網状体３０が設置されている。なお、ダイアフラム１５と網状体３０とは、実際には、受圧側において５ｍｍ程度離間して設置されている。
【００２９】
ダイアフラム１５は、例えば受圧部が薄い金属板でできており、フランジ３２を備えたケーシングに支持され、ダイアフラム軸３３を介して圧力検出部３１に接続されている。なお、図４では、ダイアフラム１５に加えられた圧力をダイアフラム軸３３を介して圧力検出部３１に伝達する構造を示したが、ダイアフラム軸３３のような機械的構造に代え、ダイアフラム軸３３を収容したケーシング内に例えばシリコンオイルを密封し、このオイルを押圧する力の変化で圧力を検出するようにした、いわゆる油圧式圧力計にも本発明は適用できる。
【００３０】
図４において、ダイアフラム１５は、網状体３０を通過した流動床４内の気体および粒径の小さい粉体からの圧力を受圧部で受けると、該受圧部の裏側との圧力差により弾性変形し、軸方向の伸縮変位を生じ、この伸縮変位をダイアフラム軸３３を介して圧力検出部３１に供給する。
【００３１】
圧力検出部３１は、上記伸縮変位に基づいて圧力の大きさを検出し、検出結果を差圧検出部１４へ供給する。なお、ダイアフラム１５の大きさは、特に限定はされないが、例えば半径が通常の圧力測定に用いられるものと同じ２．５ｃｍ〜１０ｃｍである。また、ダイアフラム１５の配設位置は、通常は分散板１１からダイアフラム１５の中心までの高さＨが該分散板１１近傍における流動床反応器１の直径（直胴部の直径）の０．５倍以下、好ましくは０．３倍以下の位置であり、特に好ましくはダイアフラム１５の下端が分散板１１の上面に近い位置である。
【００３２】
また、ダイアフラム１５の代わりに用いられるものとしては、受圧面が直接測定対象に接するものであれば、特に限定されるものではなく、例えば圧電素子が挙げられる。
また、ダイアフラム１５は流動床反応器１の外周上の上述した位置に少なくとも一つ、好ましくは複数個一定間隔離間して配設され、すなわち一つまたはそれ以上の各ダイアフラムに対応する数の第１の圧力計１２が設けられる。
【００３３】
第２の圧力計１３は、流動床反応器１の上方減速領域に配設され、上記第１の圧力計１２と同様の構成を有するダイアフラム型圧力計である。この第２の圧力計１３は、上述した方法と同様の方法にてダイアフラム１６で受けた圧力の大きさを検出して、検出結果を差圧検出部１４に送る。また、第２の圧力計１３は一つでもよいし、複数設けてもよい。
【００３４】
このような気相重合装置において、第１の圧力計１２および第２の圧力計１３で流動床反応器１内の圧力を測定する場合に、重合反応の進行に伴って形成される比較的大きな粉体粒子が、ダイアフラム１５，１６を直撃しようとするが、その前面側にＶ字状の孔を備えた網状体３０が設置されているので、固体の侵入が阻止され、固体のダイアフラムに対する衝突を防ぐことができる。これにより、ダイアフラムが損傷を受けることはない。
【００３５】
これにより、流動床１内の差圧を正確に測定することができる。これにより、該差圧を一定にできるように、触媒供給用の弁２５および流動床内の重合体の排出量を制御する弁２５を、正確に制御することができる。
【００３６】
以上、本発明の好ましい実施態様を説明したが、本発明はこれに限定されることなく、本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】図１は、本発明の一実施例で採用されたダイアフラム型圧力検出装置の一例を示した要部破断面図である。
【図２】図２は、図１の一部を拡大して示した断面図である。
【図３】図３は、本発明の一実施例に係る触媒供給量の制御装置が適用された気相重合装置を示す概略図である。
【図４】図４は、図３における第１の圧力計の詳細を示す図である。
【図５】図５は、従来の気相重合装置の要部を示す概略図である。
【符号の説明】
【００３８】
１ 流動床反応器
４ 流動床（反応系）
１１ ガス分散板
１２ 第１の圧力計
１３ 第２の圧力計
１４ 差圧検出部
１５、１６ ダイアフラム
２８ 網状体
【図１】
0004727612.tif 000002
【図２】
0004727612.tif 000003
【図３】
0004727612.tif 000004
【図４】
0004727612.tif 000005
【図５】
0004727612.tif 000006