(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛直方向に伸びる円筒部と、
前記円筒部に形成され、下方に行くほど内径が小さくなると共に下端にガス導入用開口を有する縮径部と、
前記ガス導入用開口の縁から下方に延びる管状部と、
を備える噴流層装置を用いて、
ポリオレフィン粒子による噴流層を形成させてオレフィンの重合を行うポリオレフィン製造方法。
【請求項２】
前記噴流層装置は、下方に行くほど外径が大きくなると共に上端が閉じられ且つ下端が前記円筒部の内面から離間されている第１の円錐バッフルを更に備え、当該第１の円錐バッフルが前記管状部の下端よりも下方であり且つ前記管状部の下端と対向する位置に配設されている、請求項１に記載のポリオレフィン製造方法。
【請求項３】
前記管状部は、その管路内を水平方向に区画する隔壁を更に有する、請求項１又は２に記載のポリオレフィン製造方法。
【請求項４】
前記噴流層装置は、少なくとも一端が閉じられ且つ前記管状部の内部に配設された円筒部材を更に備え、ガス導入用開口に至るまでの管路が前記円筒部材の外面と前記管状部の内面とによって形成されるアニュラス部を有する、請求項１又は２に記載のポリオレフィン製造方法。
【請求項５】
前記噴流層装置は、前記管状部の下端を閉じる閉鎖板と、前記管状部の管路よりも細い管路を有し、前記閉鎖板を貫通するように設けられたガス導入管と、下方に行くほど外径が大きくなると共に上端が閉じられ且つ下端が前記管状部の内面から離間されている第２の円錐バッフルとを更に備え、当該第２の円錐バッフルが前記ガス導入管の上端の直上に配設されている、請求項１又は２に記載のポリオレフィン製造方法。
【請求項６】
オレフィン重合用触媒の存在下でオレフィンを重合させて、ポリオレフィン粒子を形成するオレフィン事前反応装置と、
前記オレフィン事前反応装置の後段に接続された噴流層装置と、
を備え、
前記噴流層装置は、鉛直方向に伸びる円筒部と、前記円筒部に形成され下方に行くほど内径が小さくなると共に下端にガス導入用開口を有する縮径部と、前記ガス導入用開口の縁から下方に延びる管状部とを有するポリオレフィン製造システム。
【請求項７】
請求項６に記載のポリオレフィン製造システムを用いてオレフィンの多段重合を行うポリオレフィン製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、噴流層装置及びこれを備えたポリオレフィン製造システム、並びに、これらを用いてポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
噴流層は、流動層では流動化に過大なガス流速が必要となる粒径数ｍｍ程度の比較的大きな粒子であっても、粒子全体が循環して十分に混合されるという利点を有する。噴流層を利用した噴流層装置の態様について、これまでにも種々の検討がなされている。ここで、噴流層とは、円筒容器の下端に設けられたガス導入用開口（オリフィス）から高流速で導入されるガスの作用によって、容器内に収容された粒子層の中心軸付近に粒子濃度が希薄であり且つ当該ガスと共に上向きに粒子が流れる噴流（以下、場合により「噴流部」という。）が形成され、他方、その周囲を粒子が重力の影響で移動層状に下降する環状粒子層が形成され、粒子の循環運動が生じている状態をいう（非特許文献１を参照）。
【非特許文献１】「粉体工学用語辞典  第２版」、粉体工学会編、日刊工業新聞社発行、２０００年、ｐ．３２１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、噴流層装置を商業的に実用可能なものとするためには、処理条件が多少変動しても安定な噴流層が十分に維持されることが重要である。例えば、導入するガスの流速や装置内に収容される粒子量の変動に伴い、噴流層が不安定となり、ガス導入用開口から粒子が落下したのでは、その回収作業のため、操業を中断せざるを得ないといった問題が生じる。
【０００４】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、処理条件が変動しても十分に噴流層を維持できる噴流層装置を提供することを目的とする。また、本発明は、上記噴流層装置を備えたポリオレフィン製造システム及びポリオレフィン製造方法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】
【０００５】
本発明に係る噴流層装置は、鉛直方向に伸びる円筒部と、円筒部に形成され、下方に行くほど内径が小さくなると共に下端にガス導入用開口を有する縮径部と、ガス導入用開口の縁から下方に延びる管状部とを備える。
【０００６】
本発明の噴流層装置においては、縮径部の上面と当該縮径部よりも上方の円筒部の内面とによって囲まれた処理領域内に噴流層が形成される。すなわち、粒子が収容された処理領域に、縮径部下端のガス導入用開口から上方に向かってガスを高速で流入させることにより、噴流層が形成される。上述の通り、噴流層は、噴流部及び環状粒子層で構成され、ガス導入用開口から吹込まれたガスの一部は噴流を形成して粒子層を吹き抜け、残りは環状粒子層内に拡散する。このようにして粒子とガスとが接触することによって、噴流層装置では粒子を乾燥処理したり、所望の反応を生じさせたりすることができる。
【０００７】
本発明に係る噴流層装置によれば、ガス導入用開口の縁から下方に延びる管状部を通じてガスが処理領域内に導入されるため、このような管状部が設けられておらず、単にガス導入用開口からガスを導入する場合と比較すると、処理領域内におけるガスの上方への流れが十分に安定化する。その結果、導入されるガスの流速や処理領域内の粒子量が多少変動しても、噴流層の流動状態を十分に維持できる。また、上記管状部が設けられていると、粒子が重力によってガス導入用開口から下方に落下しそうになっても、その管路内において下方から流入するガスによって押し上げられ、再び処理領域内に戻りやすいという利点もある。
【０００８】
また、本発明の噴流層装置は、下方に行くほど外径が大きくなると共に上端が閉じられ且つ下端が円筒の内壁から離間されている第１の円錐バッフルを更に備え、当該第１の円錐バッフルが管状部の下端よりも下方であり且つ管状部の下端と対向する位置に配設されていることが好ましい。本発明者らの検討によると、かかる位置に上記構成の円錐バッフルを配設することで、より安定的に噴流層が形成される。この主因は、この円錐バッフルが、処理領域に供給される前のガスに対する整流板の役割を果たすためと考えている。
【０００９】
本発明の噴流層装置においては、上記第１の円錐バッフルがガス導入用開口の上方に更に配設されていることが好ましく、ガス導入用開口の上方であり且つ当該噴流層装置内に形成される噴流層の粉面よりも上方に配設されていることがより好ましい。かかる位置に第１の円錐バッフルを配置することで、ガスによって吹き上げられた粒子の飛散を抑制できる。つまり、この位置に配設される第１の円錐バッフルは、そらせ板としての役割を果たす。また、第１の円錐バッフルを噴流層の粉面よりも上方に配設すると、粉面よりも下方に配設した場合と比較し、噴流層の流動状態を一層安定化できる。
【００１０】
従来の流動層装置にあっては、粒子飛散を抑制するのに一定のフリーボードゾーンを確保する必要があるが、本発明の噴流層装置においては、上記の通り、第１の円錐バッフルをガス導入用開口の上方に配置することで、粒子の飛散を抑制することができる。このことにより、フリーボードゾーンを短縮することができ、流動層型の装置と比較し、高い容積効率を達成できる。
【００１１】
また、一般に、噴流層は、流動層と比較すると、圧力損失の点において優れた性能を発揮し得ること、及び、粒子の循環運動によって若干プラグフローに近い混合が生じることが知られている。したがって、本発明に係る噴流層装置は、流動層装置と比較すると、処理領域における粒子の滞留時間分布を小さくできるという利点がある。これは、処理領域内でポリオレフィン粒子の重合反応などを行う場合に有効である。
【００１２】
上記第１の円錐バッフルは、当該第１の円錐バッフルの下端の周縁部から下方に延在する筒状部を有することが好ましい。第１の円錐バッフルが有する筒状部は、ガスの流れの安定化に寄与するもの考えられ、当該構成を採用することで、より一層安定的に噴流層が処理領域内に形成される。
【００１３】
上記管状部は、その管路内を水平方向に区画する隔壁を更に有することが好ましい。また、管状部はベルマウス形状の下端部を更に有することが好ましい。隔壁及び／又はベルマウス形状の下端部を有する管状部を採用することにより、ガス導入用開口から下方に落下しそうになった粒子に対する押し上げ効果が向上し、落下する粒子を一層低減できる。
【００１４】
本発明に係る噴流層装置は、少なくとも一端が閉じられ且つ管状部の内部に配設された円筒部材を更に備え、ガス導入用開口に至るまでの管路が円筒部材の外面と管状部の内面とによって形成されるアニュラス部を有することもできる。かかる構成を採用することにより、管路の水平方向の断面をリング形状とすることができ、これと断面積が同一であり且つ断面が円形の管路を採用した場合と比較して以下のような利点がある。まず、円形の管路と比較してガス導入用開口から下方に落下しそうになった粒子に対する押し上げ効果が向上し、落下する粒子を一層低減できる。また、上記構成は当該噴流層装置をスケールアップする際に有効である。つまり、ガス導入用開口を拡大した場合であっても、これに至るまでの流路の断面がリング形状であることで、断面が円形である場合と比較し、開口間隔を狭くすることができ、安定した噴流層を形成しやすい。
【００１５】
また、本発明に係る噴流層装置は、管状部の下端を閉じる閉鎖板と、管状部の管路よりも細い管路を有し、閉鎖板を貫通するように設けられたガス導入管と、下方に行くほど外径が大きくなると共に上端が閉じられ且つ下端が管状部の内面から離間されている第２の円錐バッフルとを更に備え、当該第２の円錐バッフルがガス導入管の上端の直上に配設されたものであってもよい。上記構成の噴流層装置によれば、第２の円錐バッフルが粒子の落下防止板としての役割を果たすため、ガスの供給を停止した場合であってもガス導入用開口を通じて粒子が落下するのを十分に防止できる。
【００１６】
本発明の噴流層装置は、円筒部、縮径部及び管状部の組み合わせを複数有するものであってもよい。かかる構成を採用することにより、多段の噴流層によって粒子の処理を行うことができる。この場合、各々の処理領域に噴流層を形成し、当該処理領域を粒子が順次通過するように構成すればよい。また、装置の省スペース化の観点から、複数の上記組み合わせは、鉛直方向に並んでいることが好ましい。この場合、上方の処理領域から下方の処理領域へと粒子を順次通過させることが好ましい。噴流層を多段化することで、粒子の滞留時間分布を十分に狭くすることができる。上述のように、噴流層は従来の流動層とは異なり若干プラグフローに近い混合が生じることから、流動層を多段化するよりも少ない段数で同等に滞留時間分布を狭化し得る。
【００１７】
本発明に係るポリオレフィン製造方法は、上述の噴流層装置を用い、当該噴流層装置内においてポリオレフィン粒子による噴流層を形成させてオレフィンの重合を行うものである。
【００１８】
本発明のポリオレフィン製造システムは、オレフィン重合用触媒の存在下でオレフィンを重合させてポリオレフィン粒子を形成するオレフィン事前重合反応装置と、オレフィン事前重合反応装置の後段に接続された上述のオレフィン重合反応装置とを備える。
【００１９】
本発明のポリオレフィン製造方法は、上述のポリオレフィン製造システムを用いてオレフィンの多段重合を行うものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、処理条件が変動しても十分に噴流層を維持できる噴流層装置が提供される。また、本発明によれば、上記噴流層装置を備えたポリオレフィン製造システム及びポリオレフィン製造方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、必要に応じて図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。更に、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。
【００２２】
＜第１実施形態＞
（ポリオレフィン製造システム）
図１に本実施形態に係るポリオレフィン製造システム１００Ａを示す。この製造システム１００Ａは、オレフィン事前重合反応装置５と、このオレフィン事前重合反応装置５の後段に接続されたオレフィン重合反応装置１０Ａとを備える。
【００２３】
（オレフィン事前重合反応装置）
オレフィン事前重合反応装置５は、オレフィン重合用触媒の存在下でオレフィンを重合させてポリオレフィン粒子を形成する。
【００２４】
オレフィン事前重合反応装置５としては、特に限定されないが、例えば、スラリー重合反応装置、塊状重合反応装置、攪拌槽式気相重合反応装置、流動床式気相重合反応装置が挙げられる。なお、これらの装置は、１種を単独で用いてもよく、同一種類の複数の装置を組み合わせて用いてもよく、異なる種類の装置を２以上の組み合わせて用いてもよい。
【００２５】
スラリー重合反応装置としては、公知の重合反応装置、例えば、特公昭４１−１２９１６号公報、特公昭４６−１１６７０号公報、特公昭４７−４２３７９号公報に記載の攪拌槽型反応装置やループ型反応装置などを用いることができる。なお、スラリー重合は、プロパン、ブタン、イソブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン等の脂肪族炭化水素；シクロペンタン、シクロヘキサン等の脂環族炭化水素等の不活性溶媒に、プロピレン、ブテン等のオレフィン単量体を添加したものを重合溶媒とし、重合溶媒中にオレフィン重合用触媒をスラリー状に分散させて、生成する重合体が重合溶媒に溶解しない状態で重合を行う方法である。重合は、重合溶媒が液状に保たれ、生成する重合体が重合溶媒に溶解しない温度及び圧力で行う。重合温度は、通常、３０〜１００℃であり、好ましくは５０〜８０℃である。重合圧力は、通常、常圧〜１０ＭＰａＧ、好ましくは、０．３〜５ＭＰａＧである。
【００２６】
塊状重合反応装置としては、公知の重合反応装置、例えば、特公昭４１−１２９１６号公報、特公昭４６−１１６７０号公報、特公昭４７−４２３７９号公報に記載の攪拌槽型反応装置やループ型反応装置などを用いることができる。なお、塊状重合は、プロパン、ブタン、イソブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン等の脂肪族炭化水素；シクロペンタン、シクロヘキサン等の脂環族炭化水素等の不活性溶媒が実質的に存在せず、プロピレン、ブテン等のオレフィン単量体を重合溶媒とし、重合溶媒中にオレフィン重合用触媒を分散させて、生成する重合体が重合溶媒に溶解しない状態で重合を行う方法である。重合は、重合溶媒が液状に保たれ、生成する重合体が重合溶媒に溶解しない温度及び圧力で行う。重合温度は、通常、３０〜１００℃であり、好ましくは５０〜８０℃である。重合圧力は、通常、常圧〜１０ＭＰａＧ、好ましくは、０．５〜５ＭＰａＧである。
【００２７】
攪拌槽式気相重合反応装置としては、公知の重合反応装置、例えば、特開昭４６−３１９６９号公報、特公昭５９−２１３２１号公報に記載の反応装置を用いることができる。なお、攪拌槽式気相重合は、気体状態の単量体を媒体として、その媒体中でオレフィン重合用触媒及びオレフィン重合体を攪拌機によって流動状態に保ちながら、気体状態の単量体を重合する方法である。重合温度は、通常、５０〜１１０℃であり、好ましくは６０〜１００℃である。重合圧力は、攪拌槽式気相重合反応装置内でオレフィンが気相として存在し得る範囲内であればよく、通常、常圧〜５ＭＰａＧ、好ましくは、０．５〜３ＭＰａＧである。
【００２８】
流動床式気相重合反応装置としては、公知の反応装置、例えば、特開昭５８−２０１８０２号公報、特開昭５９−１２６４０６号公報、特開平２−２３３７０８号公報に記載の反応装置を用いることができる。なお、流動床式気相重合は、気体状態の単量体を媒体として、その媒体中でオレフィン重合用触媒及びオレフィン重合体を主として媒体の流れによって流動状態に保ちながら、気体状態の単量体を重合する方法である。流動化を促進するため、補助的に攪拌装置を設ける場合もある。重合温度は、通常、０〜１２０℃であり、より好ましくは２０〜１００℃であり、更に好ましくは４０〜１００℃である。重合圧力は、流動床式反応装置内でオレフィンが気相として存在し得る範囲内であればよく、通常、常圧〜１０ＭＰａＧ、より好ましくは０．２〜８ＭＰａＧ、更に好ましくは０．５〜５ＭＰａＧである。
【００２９】
各反応装置の組み合わせとしては、例えば、スラリー重合反応装置又は塊状重合反応装置の後段に、流動床式気相重合反応装置又は攪拌槽式気相重合反応装置を接続した態様があげられる。
【００３０】
また、スラリー重合反応装置又は塊状重合反応装置と、その後段に接続される、例えば、流動床式気相重合反応装置、攪拌槽式気相重合反応装置、又は、後述するオレフィン重合反応装置１０Ａ等の気相重合反応装置との間には、通常、未反応のオレフィンや重合溶媒とオレフィン重合体粒子とを分離するフラッシング槽が設けられる。但し、塊状重合反応装置と、その後段の気相重合反応装置との間では、フラッシング槽の設置は必ずしも必須ではない。
【００３１】
（オレフィン重合反応装置）
オレフィン重合反応装置１０Ａは、オレフィン事前重合反応装置５によって生成したポリオレフィン粒子に対して、実質的に気相状態でオレフィン重合反応を行わせる装置である。
【００３２】
図１に示すオレフィン重合反応装置１０Ａは、単段の噴流層８を形成できるように構成されたものである。反応装置１０Ａは、主として、鉛直方向に伸びる円筒１２Ａ、円筒１２Ａ内に配置された２つの円錐バッフル２１，２２、及び、円筒１２Ａに設けられた筒状バッフル（縮径部）３０、筒状バッフル３０の下端に接続された延長管（管状部）４０を備えている。円錐バッフル２１，２２、筒状バッフル３０及び延長管４０は、いずれも円筒１２Ａの軸と同軸に配置されることが好ましい。また、噴流層の安定化の観点からは、円筒１２Ａの内径は５ｍ以下であることが好ましく、３．５ｍ以下であることがより好ましい。
【００３３】
筒状バッフル３０は、下方に向かうほど内径が小さくなるようにされたテーパー円筒であり、上端３０ａが円筒１２Ａの内壁に接している。この筒状バッフル３０は、円筒１２Ａ内の下方に形成されており、円筒１２Ａ内の空間を２つの領域に分けている。すなわち、筒状バッフル３０は、円筒１２Ａ内の空間を筒状バッフル３０よりも下方の下部領域２５ａと、筒状バッフル３０よりも上方の反応領域２５ｂとに分けている。
【００３４】
反応領域２５ｂ内に対しては、下部領域２５ａから延長管４０の管路４０ａを通じて上方に向かってオレフィン含有ガスが高速で流入する。このことによって、図１に示すように、ポリオレフィン粒子の噴流層８が形成される。噴流層８は噴流部８ａと環状粒子層８ｂとによって構成される。
【００３５】
延長管４０は、筒状バッフル３０のガス導入用開口の縁から下方に延びており、その内面によって形成される管路４０ａが下部領域２５ａ及び反応領域２５ｂに連通している。なお、延長管４０の途中に、オレフィン重合反応装置１０Ａの起動時や一時停止時などに反応領域２５ｂ内のポリオレフィン粒子がガス導入用開口から下方に流出しないように逆止弁（図示せず）を配設してもよい。
【００３６】
円錐バッフル２１，２２は、いずれも下方に行くほど外径が大きくなると共に各々の上端２１ａ，２２ａが閉じられ且つ各々の下端２１ｂ，２２ｂが円筒１２Ａの内壁から離間されている。円錐バッフル２１，２２の外面は円錐形状をなしており、内部は空洞となっている。一方、円錐バッフル２１，２２の内面は、連続的な曲面となるように形成されており、図１に示すように、円錐バッフル２１，２２の頭頂部は部分的に肉厚となっている。これにより、円錐バッフル２１，２２は、内面の上部が鉛直方向の断面において円弧形状となるように構成されている。
【００３７】
円錐バッフル２１は、下部領域２５ａ内における延長管４０の下端よりも下方であり且つ延長管４０の下端と対向する位置に配設され、オレフィン重合反応装置１０Ａの底部に設けられたガス供給孔６０から流入したオレフィン含有ガスを下部領域２５ａにおいて整流する役割を果たしている。他方、円錐バッフル２２は、反応領域２５ｂにおける筒状バッフル３０の上方であり、そのガス導入用開口と対向する位置に配設され、噴流したポリオレフィン粒子の飛散を抑制する役割を果たしている。
【００３８】
円錐バッフル２１，２２は、各々の下端２１ｂ，２２ｂの周縁部から下方に延在する筒状部２１ｃ，２２ｃを有している。円錐バッフル２１が筒状部２１ｃを具備することで、下部領域２５ａにおける整流効果が一層向上する。その結果、十分に整流されたオレフィン含有ガスが延長管４０を介して反応領域２５ｂへと供給され、噴流層８の更なる安定化が図られる。また、円錐バッフル２２が筒状部２２ｃを具備することによっても噴流層８の安定化が図られる。これは、かかる構成の円錐バッフル２２を反応領域２５ｂ内に配置することで反応領域２５ｂ内のガスの流れが安定するためと考えられる。
【００３９】
円筒１２Ａの上部には、ガス排出孔７０が形成されており、反応領域２５ｂ内のガスを側方に排出できるようになっている。なお、ガスを側方に排出する構成にすると、上方に排出する構成と比較すると、噴流層８の環状粒子層８ｂ内に拡散するガス量が増大し、固気接触効率が向上するという利点がある。
【００４０】
反応領域２５ｂにおいて安定な噴流層８を形成するためには、筒状バッフル３０は以下の条件を満足することが好ましい。すなわち、筒状バッフル３０は、筒状バッフル３０の下端３０ｂのガス導入用開口の開口径（延長管４０の内径）ｄＡの円筒１２Ａの内径ｄＢに対する比率（ｄＡ／ｄＢ）が０．３５以下であることが好ましい。
【００４１】
また、図１における筒状バッフル３０の傾斜角α３０、すなわち、筒状バッフル３０の内面の水平面とのなす角は、円筒１２Ａ内に存在するポリオレフィン粒子の安息角以上とされることが好ましく、傾斜角α３０は、安息角以上であって、ポリオレフィン粒子が重力により全量自然に排出され得る角度以上とすることがより好ましい。これにより、ポリオレフィン粒子のスムーズな下方への移動が達成される。
【００４２】
なお、筒状バッフル３０の代わりにガス導入用開口が形成された平板を採用した場合でも噴流層を形成することはできるが、この平板上における円筒１２Ａの内面近傍には粒子が流動化しない領域が生じる。そうすると、この領域では除熱不良により粒子同士が溶融塊化するおそれがある。したがって、かかる事態を避けるためにも、筒状バッフル３０の傾斜角α３０は、上記の通り、所定の角度以上であることが好ましい。
【００４３】
図１における円錐バッフル２２の傾斜角α２２、すなわち、円錐バッフル２２の外面の水平面とのなす角も円筒１２Ａ内に存在するポリオレフィン粒子の安息角以上とされることが好ましい。これにより、円錐バッフル２２にポリオレフィン粒子が付着することを十分に防止できる。
【００４４】
ポリオレフィン粒子の安息角は、例えば、３５〜５０°程度であり、傾斜角α３０及びα２２は、５５°以上とすることが好ましい。
【００４５】
なお、円錐バッフル２１，２２及び筒状バッフル３０は、それぞれ、図示しないサポートにより、円筒１２Ａに固定されており、このサポートによるガス流れやポリオレフィン流れへの影響はほとんどない。円筒１２Ａ、円錐バッフル２１，２２及び筒状バッフル３０の材質としては、例えば、カーボンスチール、ＳＵＳ３０４及びＳＵＳ３１６Ｌなどを用いることができる。なお、ＳＵＳは、ＪＩＳ（日本工業規格）で規定されるステンレス規格である。腐食成分（例えば、塩素などのハロゲン成分）を多く含む触媒を使用する場合にあっては、ＳＵＳ３１６Ｌを用いることが好ましい。
【００４６】
図１に示すように、円筒１２Ａの底部に設けられたガス供給孔６０には、オレフィン含有ガス供給用のラインＬ３０が接続されており、その途中に配設されたコンプレッサ６４によって、オレフィン含有ガスが下部領域２５ａ内へと供給される。なお、円筒１２Ａの下部には、ガス供給孔６０以外に運転終了時にポリオレフィン粒子を排出できる排出ノズル（図示せず）を設けてもよい。また、運転終了時の円筒１２Ａ内の粉体残存量を軽減することを目的に、円筒１２Ａの下部のガス流れを阻害しない位置に、逆円錐形状の内装物（図示せず）を設置してもよい。
【００４７】
円筒１２Ａ上部のガス排出孔７０には、反応領域２５ｂからガスを排出するガス排出ラインＬ４０が接続されている。ガス排出ラインＬ４０を通じて排出されたガスは、必要に応じて設置されるサイクロン６３によりガス同伴粒子が排出され、図示しない冷却手段等を経た後にラインＬ３０によりリサイクルされる。このラインＬ３０には外部からオレフィン含有ガスをラインＬ３０に供給するためのラインＬ２０が接続されている。
【００４８】
また、円筒１２Ａにおける噴流層８が形成される領域よりも高い位置には、ラインＬ５が接続され、オレフィン重合触媒固体粒子を含有するポリオレフィン粒子が反応領域２５ｂに供給される。一方、筒状バッフル３０には、粒子排出管３５が接続され、反応領域２５ｂ内で成長したポリオレフィン粒子が粒子排出管３５を通じて排出される。この粒子排出管３５には２つのバルブＶ７１，Ｖ７２が直列に配設されており、これらのバルブを逐次開閉することにより、ポリオレフィン粒子を次工程に排出することができる。
【００４９】
このようにして本実施形態では、オレフィン事前重合反応装置５、及び、オレフィン重合反応装置１０Ａの２機の反応器を用いた重合工程が実現されている。このようにオレフィン事前重合反応装置５によりポリオレフィン粒子を重合して成長させて、好ましくは粒径５００μｍ以上、より好ましくは７００μｍ以上、特に好ましくは粒径８５０μｍ以上の比較的大きなポリオレフィン粒子とすることにより、より安定な噴流層が形成できる。しかし、オレフィン事前重合反応装置５を有さない１機の反応器を用いた重合工程とすることも可能である。この場合には、オレフィン重合用触媒又は予備重合触媒が直接オレフィン重合反応装置１０Ａに供給され、オレフィンの重合がなされることとなる。また、オレフィン事前重合反応装置５やオレフィン重合反応装置１０Ａのような追加のオレフィン重合反応装置を、オレフィン重合反応装置１０Ａの後段にさらに、１又は複数設け、３段以上の重合工程を実現してもよい。
【００５０】
（オレフィン、ポリオレフィン、触媒等）
続いて、このようなシステムにおける、オレフィン、ポリオレフィン、触媒等について詳しく説明する。
【００５１】
本発明のオレフィン重合反応装置、ポリオレフィン製造方法、ポリオレフィン製造システムでは、オレフィンを重合（単独重合、共重合）して、ポリオレフィンすなわちオレフィン重合体（オレフィン単独重合体、オレフィン共重合体）の製造を行う。本発明で用いられるオレフィンとしては、エチレン、プロピレン、１−ブテン、１−ペンテン、４−メチル−１−ペンテン、５−メチル−１−ヘキセン、１−ヘキセン、１−ヘプテン、１−オクテンなどがあげられる。
【００５２】
これらオレフィンは１種以上用いられ、また、用いるオレフィンを各重合工程において変更してもよく、多段重合法でおこなわれる場合は、用いるオレフィンを各段において互いに異ならせてもよい。オレフィンを２種以上用いる場合のオレフィンの組み合わせとしては、プロピレン／エチレン、プロピレン／１−ブテン、プロピレン／エチレン／１−ブテン、エチレン／１−ブテン、エチレン／１−ヘキセン、エチレン／１−オクテンなどがあげられる。また、オレフィンに加え、ジエンなどの他の共重合体成分を併用してもよい。
【００５３】
本発明では、例えば、プロピレン単独重合体、プロピレン・エチレン共重合体、プロピレン・１−ブテン共重合体、プロピレン・エチレン・１−ブテン共重合体などのオレフィン重合体（単独重合体、共重合体）を好適に製造できる。特に、重合体成分を構成する単量体単位の含有割合が異なる多段重合によって得られるオレフィン系重合体の製造に好適であり、例えば、オレフィン事前重合反応装置５、及び、オレフィン重合反応装置１０Ａにて１種のオレフィンの供給によりホモ重合体粒子を、あるいは少量の別種のオレフィンとを共重合したランダム共重合体粒子を形成し、更に後段にオレフィン事前重合反応装置５やオレフィン重合反応装置１０Ａのような追加のオレフィン重合反応器にてこれら重合体粒子に対して２種以上のオレフィンを供給して多段重合オレフィン系共重合体を生成することができる。こうすると、オレフィン重合反応装置１０Ａにおける滞留時間分布が狭いので、重合体粒子内の組成比率を一定にしやすく、成形時の不良低減に特に効果的である。
【００５４】
該重合体としては、例えば、プロピレン−プロピレン・エチレン重合体、プロピレン−プロピレン・エチレン−プロピレン・エチレン重合体、プロピレン・エチレン−プロピレン・エチレン重合体、プロピレン−プロピレン・エチレン・１−ブテン重合体などをあげることができる。なお、ここでは、「−」は重合体間の境界を、「・」は重合体内で二種以上のオレフィンが共重合していることを示す。これらの中でも、プロピレンに基づく単量体単位を有する重合体であり、ハイインパクトポリプロピレンと称す（日本国内では慣用的にポリプロピレンブロックコポリマーとも称す）、結晶性プロピレン系重合部と非晶性プロピレン系重合部とを有する多段重合プロピレン系共重合体の製造に好適である。多段重合プロピレン系共重合体は、結晶性のホモポリプロピレン部あるいは少量のプロピレン以外のオレフィンを共重合したランダム共重合体部と、非晶性のエチレンとプロピレン、任意成分としてエチレン、プロピレン以外のオレフィンを共重合したゴム部とを、それぞれの重合体の存在下で、任意の順番で連続して多段に重合して得られるものであり、１３５℃の１，２，３，４−テトラヒドロナフタレン中で測定される極限粘度が、好ましくは０．１〜１００ｄｌ／ｇの範囲内であるものである。この多段重合プロピレン系共重合体は、耐熱性、剛性及び耐衝撃性に優れるため、バンパーやドアトリムなどの自動車部品、レトルト食品包装容器などの各種包装容器などに用いることができる。
【００５５】
また、本実施形態においては、オレフィン重合体の分子量分布を広げるために、各重合工程で製造されるオレフィン重合体成分の分子量を異なるものとしてもよい。本発明は、広分子量分布のオレフィン重合体の製造にも好適であり、例えば、最も分子量が高い重合体成分を製造する重合工程で製造される重合体成分の上記測定で得られる極限粘度が、好ましくは０．５〜１００ｄｌ／ｇ、より好ましくは１〜５０ｄｌ／ｇの範囲内であり、特に好ましくは２〜２０ｄｌ／ｇであり、該極限粘度は、最も分子量が低い重合体成分を製造する重合工程で製造される重合体成分の極限粘度の５倍以上であり、最も分子量が高い重合体成分を製造する重合工程で製造される重合体成分の量が、オレフィン重合体中に０．１〜８０重量％含有するオレフィン重合体を好適に製造できる。
【００５６】
本発明に用いるオレフィン重合用触媒としては、オレフィン重合に用いられる公知の付加重合用触媒を使用することができる。具体例としては、チタンとマグネシウムとハロゲン及び電子供与体を含有する固体触媒成分（以下、触媒成分（Ａ）と称する。）と有機アルミニウム化合物成分と電子供与体成分とを接触してなるチーグラー系固体触媒、メタロセン化合物と助触媒成分とを粒子状担体に担持してなるメタロセン系固体触媒などをあげることができる。また、これらの触媒を組み合わせて用いることもできる。
【００５７】
チーグラー系固体触媒の調製に用いられる触媒成分（Ａ）としては、一般にチタン・マグネシウム複合型触媒と呼ばれているものを使用することができ、下記のようなチタン化合物、マグネシウム化合物、及び、電子供与体を接触させることにより得ることができる。
【００５８】
触媒成分（Ａ）の調製に用いられるチタン化合物としては、例えば、一般式Ｔｉ（ＯＲ１）ａＸ４−ａ（Ｒ１は炭素数が１〜２０の炭化水素基を、Ｘはハロゲン原子を、ａは０≦ａ≦４の数を表す。）で表されるチタン化合物があげられる。具体的には、四塩化チタン等のテトラハロゲン化チタン化合物；エトキシチタントリクロライド、ブトキシチタントリクロライド等のトリハロゲン化アルコキシチタン化合物；ジエトキシチタンジクロライド、ジブトキシチタンジクロライド等のジハロゲン化ジアルコキシチタン化合物；トリエトキシチタンクロライド、トリブトキシチタンクロライド等のモノハロゲン化トリアルコキシチタン化合物；テトラエトキシチタン、テトラブトキシチタン等のテトラアルコキシチタン化合物をあげることができる。これらチタン化合物は、単独で用いてもよいし、二種類以上を組み合わせて用いてもよい。
【００５９】
触媒成分（Ａ）の調製に用いられるマグネシウム化合物としては、例えば、マグネシウム−炭素結合やマグネシウム−水素結合を持ち、還元能を有するマグネシウム化合物、あるいは、還元能を有さないマグネシウム化合物等があげられる。還元能を有するマグネシウム化合物の具体例としては、ジメチルマグネシウム、ジエチルマグネシウム、ジブチルマグネシウム、ブチルエチルマグネシウム等のジアルキルマグネシウム化合物；ブチルマグネシウムクロライド等のアルキルマグネシウムハライド化合物；ブチルエトキシマグネシム等のアルキルアルコキシマグネシウム化合物；ブチルマグネシウムハイドライド等のアルキルマグネシウムハイドライド等があげられる。これらの還元能を有するマグネシウム化合物は、有機アルミニウム化合物との錯化合物の形態で用いてもよい。
【００６０】
一方、還元能を有さないマグネシウム化合物の具体例としては、マグネシウムジクロライド等のジハロゲン化マグネシウム化合物；メトキシマグネシウムクロライド、エトキシマグネシウムクロライド、ブトキシマグネシウムクロライド等のアルコキシマグネシウムハライド化合物；ジエトキシマグネシウム、ジブトキシマグネシウム等のジアルコキシマグネシウム化合物；ラウリル酸マグネシウム、ステアリン酸マグネシウム等のマグネシウムのカルボン酸塩等があげられる。これらの還元能を有さないマグネシウム化合物は、予め又は触媒成分（Ａ）の調製時に、還元能を有するマグネシウム化合物から公知の方法で合成したものであってもよい。
【００６１】
触媒成分（Ａ）の調製に用いられる電子供与体としては、アルコール類、フェノール類、ケトン類、アルデヒド類、カルボン酸類、有機酸又は無機酸のエステル類、エーテル類、酸アミド類、酸無水物類等の含酸素電子供与体；アンモニア類、アミン類、ニトリル類、イソシアネート類等の含窒素電子供与体；有機酸ハライド類をあげることができる。これらの電子供与体のうち、好ましくは、無機酸のエステル類、有機酸のエステル類及びエーテル類が用いられる。
【００６２】
無機酸のエステル類としては好ましくは、一般式Ｒ２ｎＳｉ（ＯＲ３）４−ｎ（Ｒ２は炭素数１〜２０の炭化水素基又は水素原子を表し、Ｒ３は炭素数１〜２０の炭化水素基を表す。また、ｎは０≦ｎ＜４の数を表す。）で表されるケイ素化合物があげられる。具体的には、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラブトキシシラン等のテトラアルコキシシラン；メチルトリメトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、ブチルトリメトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、ｔ−ブチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、ブチルトリエトキシシラン、イソブチルトリエトキシシラン、ｔ−ブチルトリエトキシシラン等のアルキルトリアルコキシシラン；ジメチルジメトキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、ジブチルジメトキシシラン、ジイソブチルジメトキシシラン、ジ−ｔ−ブチルジメトキシシラン、ブチルメチルジメトキシシラン、ブチルエチルジメトキシシラン、ｔ−ブチルメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、ジブチルジエトキシシラン、ジイソブチルジエトキシシラン、ジ−ｔ−ブチルジエトキシシラン、ブチルメチルジエトキシシラン、ブチルエチルジエトキシシラン、ｔ−ブチルメチルジエトキシシラン等のジアルキルジアルコキシシラン等があげられる。
【００６３】
有機酸のエステル類として好ましくは、モノ及び多価のカルボン酸エステルが用いられ、それらの例として脂肪族カルボン酸エステル、脂環式カルボン酸エステル、芳香族カルボン酸エステルがあげられる。具体例としては、酢酸メチル、酢酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、酪酸エチル、吉草酸エチル、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸メチル、安息香酸エチル、安息香酸ブチル、トルイル酸メチル、トルイル酸エチル、アニス酸エチル、コハク酸ジエチル、コハク酸ジブチル、マロン酸ジエチル、マロン酸ジブチル、マレイン酸ジメチル、マレイン酸ジブチル、イタコン酸ジエチル、イタコン酸ジブチル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジ−ｎ−ブチル、フタル酸ジイソブチル等があげられる。好ましくはメタクリル酸エステル等の不飽和脂肪族カルボン酸エステル、マレイン酸エステル及びフタル酸エステルであり、更に好ましくはフタル酸ジエステルである。
【００６４】
エーテル類としては、例えば、ジエチルエーテル、ジブチルエーテル、ジイソブチルエーテル、ジアミルエーテル、ジイソアミルエーテル、メチルブチルエーテル、メチルイソアミルエーテル、エチルイソブチルエーテル等のジアルキルエーテルがあげられる。好ましくはジブチルエーテルと、ジイソアミルエーテルである。
【００６５】
有機酸ハライド類としては、モノ及び多価のカルボン酸ハライド等があげられ、例えば、脂肪族カルボン酸ハライド、脂環式カルボン酸ハライド、芳香族カルボン酸ハライド等があげられる。具体例としては、アセチルクロライド、プロピオン酸クロライド、酪酸クロライド、吉草酸クロライド、アクリル酸クロライド、メタクリル酸クロライド、塩化ベンゾイル、トルイル酸クロライド、アニス酸クロライド、コハク酸クロライド、マロン酸クロライド、マレイン酸クロライド、イタコン酸クロライド、フタル酸クロライド等をあげることができる。好ましくは塩化ベンゾイル、トルイル酸クロライド、フタル酸クロライド等の芳香族カルボン酸クロライドであり、更に好ましくはフタル酸クロライドである。
【００６６】
触媒成分（Ａ）の調製方法としては、例えば、下記の方法があげられる。
（１）液状のマグネシウム化合物、あるいはマグネシウム化合物及び電子供与体からなる錯化合物を析出化剤と反応させたのち、チタン化合物、あるいはチタン化合物及び電子供与体で処理する方法。
（２）固体のマグネシウム化合物、あるいは固体のマグネシウム化合物及び電子供与体からなる錯化合物をチタン化合物、あるいはチタン化合物及び電子供与体で処理する方法。
（３）液状のマグネシウム化合物と、液状チタン化合物とを、電子供与体の存在下で反応させて固体状のチタン複合体を析出させる方法。
（４）（１）、（２）あるいは（３）で得られた反応生成物をチタン化合物、あるいは電子供与体及びチタン化合物で更に処理する方法。
（５）Ｓｉ−Ｏ結合を有する有機ケイ素化合物の共存下アルコキシチタン化合物をグリニャール試薬等の有機マグネシウム化合物で還元して得られる固体生成物を、エステル化合物、エーテル化合物及び四塩化チタンで処理する方法。
（６）有機ケイ素化合物又は有機ケイ素化合物及びエステル化合物の存在下、チタン化合物を有機マグネシウム化合物で還元して得られる固体生成物を、エーテル化合物と四塩化チタンの混合物、次いで有機酸ハライド化合物の順で加えて処理したのち、該処理固体をエーテル化合物と四塩化チタンの混合物もしくはエーテル化合物と四塩化チタンとエステル化合物の混合物で処理する方法。
（７）金属酸化物、ジヒドロカルビルマグネシウム及びハロゲン含有アルコ−ルとの接触反応物をハロゲン化剤で処理した後あるいは処理せずに電子供与体及びチタン化合物と接触する方法。
（８）有機酸のマグネシウム塩、アルコキシマグネシウムなどのマグネシウム化合物をハロゲン化剤で処理した後あるいは処理せずに電子供与体及びチタン化合物と接触する方法。
（９）（１）〜（８）で得られる化合物を、ハロゲン、ハロゲン化合物又は芳香族炭化水素のいずれかで処理する方法。
【００６７】
これらの触媒成分（Ａ）の調製方法のうち、好ましくは、（１）〜（６）の方法である。これらの調製は通常、全て窒素、アルゴン等の不活性気体雰囲気下で行われる。
【００６８】
触媒成分（Ａ）の調製において、チタン化合物、有機ケイ素化合物及びエステル化合物は、適当な溶媒に溶解もしくは希釈して使用するのが好ましい。かかる溶媒としては、例えば、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン等の脂肪族炭化水素；トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素；シクロへキサン、メチルシクロヘキサン、デカリン等の脂環式炭化水素；ジエチルエーテル、ジブチルエーテル、ジイソアミルエーテル、テトラヒドロフラン等のエーテル化合物等があげられる。
【００６９】
触媒成分（Ａ）の調製において、有機マグネシウム化合物を用いる還元反応の温度は、通常、−５０〜７０℃であり、触媒活性及びコストを高める観点から、好ましくは−３０〜５０℃、特に好ましくは−２５〜３５℃である。有機マグネシウム化合物の滴下時間は、特に制限はないが、通常３０分〜１２時間程度である。また、還元反応終了後、更に２０〜１２０℃の温度で後反応を行ってもよい。
【００７０】
触媒成分（Ａ）の調製において、還元反応の際に、無機酸化物、有機ポリマー等の多孔質物質を共存させ、固体生成物を多孔質物質に含浸させてもよい。かかる多孔質物質としては、細孔半径２０〜２００ｎｍにおける細孔容積が０．３ｍｌ／ｇ以上であり、平均粒径が５〜３００μｍであるものが好ましい。該多孔質無機酸化物としては、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２又はこれらの複合酸化物等があげられる。また、多孔質ポリマーとしては、ポリスチレン、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体等のポリスチレン系多孔質ポリマー；ポリアクリル酸エチル、アクリル酸メチル−ジビニルベンゼン共重合体、ポリメタクリル酸メチル、メタクリル酸メチル−ジビニルベンゼン共重合体等のポリアクリル酸エステル系多孔質ポリマー；ポリエチレン、エチレン−アクリル酸メチル共重合体、ポリプロピレン等のポリオレフィン系多孔質ポリマーがあげられる。これらの多孔質物質のうち、好ましくはＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体である。
【００７１】
チーグラー系固体触媒の触媒の調製に用いられる有機アルミニウム化合物成分は、少なくとも分子内に一個のＡｌ−炭素結合を有するものであり、代表的なものを一般式で下記に示す。
Ｒ４ｍＡｌＹ３−ｍ
Ｒ５Ｒ６Ａｌ−Ｏ−ＡｌＲ７Ｒ８
（Ｒ４〜Ｒ８は炭素数が１〜８個の炭化水素基を、Ｙはハロゲン原子、水素又はアルコキシ基を表す。Ｒ４〜Ｒ８はそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。また、ｍは２≦ｍ≦３で表される数である。）
【００７２】
有機アルミニウム化合物成分の具体例としては、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム等のトリアルキルアルミニウム；ジエチルアルミニウムハイドライド、ジイソブチルアルミニウムハイドライド等のジアルキルアルミニウムハイドライド；ジエチルアルミニウムクロライド、ジイソブチルアルミニウムクロライド等のジアルキルアルミニウムハライド；トリエチルアルミニウムとジエチルアルミニウムクロライドの混合物のようなトリアルキルアルミニウムとジアルキルアルミニウムハライドの混合物；テトラエチルジアルモキサン、テトラブチルジアルモキサン等のアルキルアルモキサン等があげられる。これらの有機アルミニウム化合物のうち、好ましくはトリアルキルアルミニウム、トリアルキルアルミニウムとジアルキルアルミニウムハライドの混合物、アルキルアルモキサンであり、更に好ましくはトリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリエチルアルミニウムとジエチルアルミニウムクロライドの混合物、又はテトラエチルジアルモキサンが好ましい。
【００７３】
チーグラー系固体触媒の調製に用いられる電子供与体成分としては、アルコール類、フェノール類、ケトン類、アルデヒド類、カルボン酸類、有機酸又は無機酸のエステル類、エーテル類、酸アミド類、酸無水物類等の含酸素電子供与体；アンモニア類、アミン類、ニトリル類、イソシアネート類等の含窒素電子供与体等の一般的に使用されるものをあげることができる。これらの電子供与体成分のうち好ましくは無機酸のエステル類及びエーテル類である。
【００７４】
該無機酸のエステル類として好ましくは、一般式Ｒ９ｎＳｉ（ＯＲ１０）４−ｎ（式中、Ｒ９は炭素数１〜２０の炭化水素基又は水素原子、Ｒ１０は炭素数１〜２０の炭化水素基であり、ｎは０≦ｎ＜４である）で表されるケイ素化合物である。具体例としては、テトラブトキシシラン、ブチルトリメトキシシラン、ｔｅｒｔ−ブチル−ｎ−プロピルジメトキシシラン、ジシクロペンチルジメトキシシラン、シクロヘキシルエチルジメトキシシラン等をあげることができる。
【００７５】
該エ−テル類として好ましくは、ジアルキルエーテル、一般式
【化１】
0005308795.tif 000002
（式中、Ｒ１１〜Ｒ１４は炭素数１〜２０の線状又は分岐状のアルキル基、脂環式炭化水素基、アリール基、又はアラルキル基であり、Ｒ１１又はＲ１２は水素原子であってもよい。）で表されるジエーテル化合物があげられる。具体例としては、ジブチルエーテル、ジアミルエーテル、２，２−ジイソブチル−１，３−ジメトキシプロパン、２，２−ジシクロペンチル−１，３−ジメトキシプロパン等をあげることができる。
【００７６】
これらの電子供与体成分のうち一般式Ｒ１５Ｒ１６Ｓｉ（ＯＲ１７）２で表される有機ケイ素化合物が特に好ましく用いられる。ここで式中、Ｒ１５はＳｉに隣接する炭素原子が２級もしくは３級である炭素数３〜２０の炭化水素基であり、具体的には、イソプロピル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｔｅｒｔ−アミル基等の分岐鎖状アルキル基；シクロペンンチル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基；シクロペンテニル基等のシクロアルケニル基；フェニル基、トリル基等のアリール基等があげられる。また式中、Ｒ１６は炭素数１〜２０の炭化水素基であり、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基等の直鎖状アルキル基；イソプロピル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ｔｅｒｔ−アミル基、等の分岐鎖状アルキル基；シクロペンンチル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基；シクロペンテニル基等のシクロアルケニル基；フェニル基、トリル基等のアリール基等があげられる。更に式中、Ｒ１７は炭素数１〜２０の炭化水素基であり、好ましくは炭素数１〜５の炭化水素基である。このような電子供与体成分として用いられる有機ケイ素化合物の具体例としては、ｔｅｒｔ−ブチル−ｎ−プロピルジメトキシシラン、ジシクロペンチルジメトキシシラン、シクロヘキシルエチルジメトキシシラン等をあげることができる。
【００７７】
チーグラー系固体触媒の調製において、有機アルミニウム化合物成分の使用量は、触媒成分（Ａ）に含まれるチタン原子１モル当たり、通常、１〜１０００モルであり、好ましくは５〜８００モルである。また、電子供与体成分の使用量は、触媒成分（Ａ）に含まれるチタン原子１モル当たり、通常、０．１〜２０００モル、好ましくは０．３〜１０００モル、更に好ましくは０．５〜８００モルである。
【００７８】
触媒成分（Ａ）、有機アルミニウム化合物成分及び電子供与体成分は、多段重合反応装置に供給する前に予め接触させてもよく、多段重合反応装置に別々に供給して、多段重合反応装置内で接触させてもよい。また、これら成分の内の任意の２つの成分を接触させて、その後にもう１つの成分を接触させてもよく、各成分は、複数回に別けて接触させてもよい。
【００７９】
メタロセン系固体触媒の調製に用いられるメタロセン化合物としては、下記一般式で表される遷移金属化合物があげられる。
ＬｘＭ
（式中、Ｍは遷移金属を表す。ｘは遷移金属Ｍの原子価を満足する数を表す。Ｌは遷移金属に配位する配位子であり、Ｌのうち少なくとも一つはシクロペンタジエニル骨格を有する配位子である。）
【００８０】
上記Ｍとしては、元素の周期律表（ＩＵＰＡＣ１９８９年）第３〜６族の原子が好ましく、チタン、ジルコニウム、ハフニウムがより好ましい。
【００８１】
Ｌのシクロペンタジエニル骨格を有する配位子としては、（置換）シクロペンタジエニル基、（置換）インデニル基、（置換）フルオレニル基などであり、具体的には、シクロペンタジエニル基、メチルシクロペンタジエニル基、ｔｅｒｔ−ブチルシクロペンタジエニル基、ジメチルシクロペンタジエニル基、ｔｅｒｔ−ブチル−メチルシクロペンタジエニル基、メチル−イソプロピルシクロペンタジエニル基、トリメチルシクロペンタジエニル基、テトラメチルシクロペンタジエニル基、ペンタメチルシクロペンタジエニル基、インデニル基、４，５，６，７−テトラヒドロインデニル基、２−メチルインデニル基、３−メチルインデニル基、４−メチルインデニル基、５−メチルインデニル基、６−メチルインデニル基、７−メチルインデニル基、２−ｔｅｒｔ−ブチルインデニル基、３−ｔｅｒｔ−ブチルインデニル基、４−ｔｅｒｔ−ブチルインデニル基、５−ｔｅｒｔ−ブチルインデニル基、６−ｔｅｒｔ−ブチルインデニル基、７−ｔｅｒｔ−ブチルインデニル基、２，３−ジメチルインデニル基、４，７−ジメチルインデニル基、２，４，７−トリメチルインデニル基、２−メチル−４−イソプロピルインデニル基、４，５−ベンズインデニル基、２−メチル−４，５−ベンズインデニル基、４−フェニルインデニル基、２−メチル−５−フェニルインデニル基、２−メチル−４−フェニルインデニル基、２−メチル−４−ナフチルインデニル基、フルオレニル基、２，７−ジメチルフルオレニル基、２，７−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフルオレニル基、及びこれらの置換体等があげられる。また、シクロペンタジエニル骨格を有する配位子が複数ある場合、それらは互いに同じであっても異なっていてもよい。
【００８２】
Ｌのうち、シクロペンタジエニル骨格を有する配位子以外の配位子としては、ヘテロ原子を含有する基、ハロゲン原子、炭化水素基（但し、ここではシクロペンタジエン形アニオン骨格を有する基を含まない。）があげられる。
【００８３】
ヘテロ原子を含有する基におけるヘテロ原子としては、酸素原子、硫黄原子、窒素原子、リン原子等があげられ、かかる基の例としてはアルコキシ基；アリールオキシ基；チオアルコキシ基；チオアリールオキシ基；アルキルアミノ基；アリールアミノ基；アルキルホスフィノ基；アリールホスフィノ基；酸素原子、硫黄原子、窒素原子、リン原子から選ばれる少なくとも一つの原子を環内に有する芳香族もしくは脂肪族複素環基などがあげられる。ハロゲン原子の具体例としてフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子があげられる。また、炭化水素基としてはアルキル基、アラルキル基、アリール基、アルケニル基等があげられる。
【００８４】
二つ以上のＬは、直接連結されていてもよく、炭素原子、ケイ素原子、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、リン原子から選ばれる少なくとも１種の原子を含有する残基を介して連結されていてもよい。かかる残基の例としては、メチレン基、エチレン基、プロピレン基等のアルキレン基；ジメチルメチレン基（イソプロピリデン基）、ジフェニルメチレン基などの置換アルキレン基；シリレン基；ジメチルシリレン基、ジエチルシリレン基、ジフェニルシリレン基、テトラメチルジシリレン基、ジメトキシシリレン基などの置換シリレン基；窒素原子、酸素原子、硫黄原子、リン原子などのヘテロ原子などがあげられ、特に好ましくはメチレン基、エチレン基、ジメチルメチレン基（イソプロピリデン基）、ジフェニルメチレン基、ジメチルシリレン基、ジエチルシリレン基、ジフェニルシリレン基又はジメトキシシリレン基などがあげられる。
【００８５】
メタロセン化合物としては、例えば、ビス（シクロペンタジエニル）ジルコニウムジクロライド、ビス（メチルシクロペンタジエニル）ジルコニウムジクロライド、ビス（インデニル）ジルコニウムジクロライド、ビス（４，５，６，７−テトラヒドロインデニル）ジルコニウムジクロライド、エチレンビス（インデニル）ジルコニウムジクロライド、ジメチルシリレンビス（トリメチルシクロペンタジエニル）ジルコニウムジクロライド、ジメチルシリレンビス（インデニル）ジルコニウムジクロライド、ジメチルシリル（テトラメチルシクロペンタジエニル）（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−２−フェノキシ）チタニウムジクロライド等があげられる。また、ジクロライドをジメトキシドやジフェノキシドといった基に置き換えた化合物も例示することができる。
【００８６】
メタロセン系固体触媒の調製に用いられる助触媒成分としては、有機アルミニウムオキシ化合物、有機アルミニウム化合物、ホウ素化合物などをあげることができる。
【００８７】
該有機アルミニウムオキシ化合物としては、テトラメチルジアルミノキサン、テトラエチルジアルミノキサン、テトラブチルジアルミノキサン、テトラヘキシルジアルミノキサン、メチルアルミノキサン、エチルアルミノキサン、ブチルアルミノキサン、ヘキシルアルミノキサンなどがあげられる。
【００８８】
該有機アルミニウム化合物としては、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリノルマルブチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリノルマルヘキシルアルミニウムなどをあげることができる。
【００８９】
該ホウ素化合物としては、トリス（ペンタフルオロフェニル）ボラン、トリフェニルカルベニウムテトラキス（ペンタフルオロフェニル）ボレート、トリ（ｎ−ブチル）アンモニウムテトラキス（ペンタフルオロフェニル）ボレート、Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリニウムテトラキス（ペンタフルオロフェニル）ボレートなどをあげることができる。
【００９０】
メタロセン系固体触媒の調製に用いられる粒子状担体としては、多孔性の物質が好ましく、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、ＣａＯ、ＺｎＯ、ＢａＯ、ＴｈＯ２等の無機酸化物；スメクタイト、モンモリロナイト、ヘクトライト、ラポナイト、サポナイト等の粘土や粘土鉱物；ポリエチレン、ポリプロピレン、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体などの有機ポリマーなどが使用される。
【００９１】
メタロセン系固体触媒としては、例えば、特開昭６０−３５００６号公報、特開昭６０−３５００７号公報、特開昭６０−３５００８号公報、特開昭６１−１０８６１０号公報、特開昭６１−２７６８０５号公報、特開昭６１−２９６００８号公報、特開昭６３−８９５０５号公報、特開平３−２３４７０９号公報、特表平５−５０２９０６号公報や特開平６−３３６５０２号公報、特開平７−２２４１０６号公報等に記載されているものを用いることができる。
【００９２】
また、メタロセン系固体触媒は、オレフィンの重合において、必要に応じて、有機アルミニウム化合物、ホウ素化合物などの助触媒成分を併用してもよく、併用する場合、メタロセン系固体触媒及び助触媒成分は、重合反応装置に供給する前に予め接触させてもよく、重合反応装置に別々に供給して、重合反応装置内で接触させてもよい。また、各成分は、複数回に別けて接触させてもよい。
【００９３】
以上のオレフィン重合用触媒の質量平均粒径は、通常、５〜１５０μｍである。特に気相重合反応装置では、装置外への粒子飛散を抑制する観点から、１０μｍ以上であるものが好ましく用いられ、１５μｍ以上であるものがより好ましく用いられる。なお、本実施形態の重合触媒は、流動化助剤、静電気除去添加剤のような添加剤を含んでいてもよい。また、本実施形態の重合触媒は、重合体の分子量を調整するために水素などの連鎖移動剤を併用することも可能である。
【００９４】
オレフィン重合用触媒は、予め少量のオレフィン類で重合させたいわゆる予備重合触媒であってもよい。予備重合において用いられるオレフィン類としては、上述した重合で用いられるオレフィンがあげられる。この場合１種類のオレフィンを単独で用いてもよく、２種類以上のオレフィンを併用してもよい。
【００９５】
予備重合触媒の製造方法としては、特に制限されないが、スラリー重合、気相重合等があげられる。この中でも好ましくはスラリー重合である。この場合、製造において経済的に有利となることがある。また、回分式、半回分式、連続式のいずれを用いて製造してもよい。
【００９６】
予備重合触媒の質量平均粒径は、通常、５〜１０００μｍである。特に気相重合反応装置では、装置外への飛散を抑制する観点から、１０μｍ以上であるものが好ましく用いられ、１５μｍ以上であるものがより好ましく用いられる。また、粒径が２０μｍ以下、特に１０μｍ以下の予備重合触媒は少ない方が好ましい。
【００９７】
なお、重合触媒の反応装置への導入は炭化水素溶媒等に懸濁させて導入してもよく、或いはモノマーガス、窒素等の不活性ガスに同伴させて導入してもよい。
【００９８】
（ポリオレフィンの製造方法）
続いて、本実施形態に係る製造システム１００Ａを用いてポリオレフィンを製造する方法について説明する。
【００９９】
まず、オレフィン事前重合反応装置５において、公知の方法によりオレフィン重合用触媒を用いて重合活性のある触媒成分を含むポリオレフィン粒子を生成する。
【０１００】
一方、オレフィン重合反応装置１０ＡにおいてラインＬ３０を介して円筒１２Ａ内にオレフィン含有ガスを供給し、重合圧力にまで昇圧すると共に、円筒１２Ａ内を加温する。重合圧力は、反応装置内でオレフィンが気相として存在し得る範囲内であればよく、通常、常圧〜１０ＭＰａＧ、より好ましくは０．２〜８ＭＰａＧ、更に好ましくは０．５〜５ＭＰａＧである。重合圧力が常圧未満であると、生産性が低下することがあり、反応圧力が１０ＭＰａＧを超えると、反応装置の設備コストが高くなることがあるためである。重合温度は、モノマーの種類、製品の分子量等によっても異なるが、オレフィン重合体の融点以下、好ましくは融点よりも１０℃以上低い温度である。具体的には、０〜１２０℃が好ましく、２０〜１００℃がより好ましく、４０〜１００℃が更に好ましい。また、実質的に水分が存在しない環境下で重合を行うことが好ましい。水分が存在すると、重合触媒の重合活性が低下することがある。また、重合反応系内に酸素、一酸化酸素、二酸化炭素が過剰に存在すると重合活性が低下することがある。
【０１０１】
その後、公知の方法により別途得られた粒径０．５〜５．０ｍｍ程度のポリオレフィン粒子を、ラインＬ５に接続された供給ラインＬ６を介して円筒１２Ａ内へと供給する。通常、円筒１２Ａ内へと供給されるポリオレフィン粒子は重合活性のある触媒成分を含んでいないものを用いる場合が多いが、重合活性のある触媒成分を含んでいても差支えない。
【０１０２】
ラインＬ３０を通じて反応領域２５ｂ内にオレフィン含有ガスを供給しながら、供給ラインＬ６を通じて円筒１２Ａ内にポリオレフィン粒子を供給すると、図１に示すように、反応領域２５ｂ内にポリオレフィン粒子の噴流層８が形成される。すなわち、ガス導入用開口からのガスの作用によって、反応領域２５ｂにおける円筒１２Ａの中心軸付近に粒子濃度が希薄であり且つこのガスと共に上向きに粒子が流れる噴流部８ａが形成される一方、その周囲を粒子が重力の影響で移動層状に下降する環状粒子層８ｂが形成され、反応領域２５ｂ内で粒子の循環運動が生じる。
【０１０３】
反応領域２５ｂ内に噴流層８が形成された段階で、オレフィン事前重合反応装置５において生成された重合活性のある触媒成分を含むポリオレフィン粒子を、単位時間あたり一定量でラインＬ５から円筒１２Ａ内に供給し、オレフィン重合反応装置１０Ａの定常運転を開始する。
【０１０４】
他方、オレフィンモノマーを含むガスは、その一部が噴流部８ａを形成して粒子層を吹き抜け、残りは環状粒子層８ｂ内に拡散する。このようにオレフィン含有ガスと重合活性のある触媒成分を含むポリオレフィン粒子とが固気接触することとなり、ポリオレフィン粒子内の触媒の作用によりオレフィン重合反応が進行し、ポリオレフィン粒子が成長することとなる。そして、反応領域２５ｂ内で成長したポリオレフィン粒子は、粒子排出管３５から排出される。
【０１０５】
反応領域２５ｂにおいて安定な噴流層８を形成するためには、以下の運転条件を満足することが好ましい。すなわち、ガス空塔速度Ｕ０が噴流層を形成し得る最小ガス空塔流速Ｕｍｓ以上であることである。最小ガス空塔速度Ｕｍｓは取扱い粉体やガスの物性に加え、重合反応装置の形状に影響される。最小ガス空塔速度Ｕｍｓの推算式は各種提案されているが、一例として下記式（１）をあげることができる。
【数１】
0005308795.tif 000003
式中、ｄＰは粒径を、ρＳは粒子の密度を、ρＧは反応領域の圧力・温度条件下におけるガスの密度を、ρＡＩＲは室温条件下における空気の密度を、ＬＳは噴流層高さを、それぞれ示す。噴流層の高さＬｓの下限は、容積効率やより安定な噴流層を形成させる観点から、噴流層の粉面が筒状バッフル３０の上端３０ａよりも高い位置となるように設定することが好ましい。また、噴流層の高さＬｓの上限は、噴流層を形成させる観点から、噴流層の粉面がそらせ板の役割を果たす円錐バッフル２２よりも低い位置となるように設定することが好ましい。
【０１０６】
また、反応領域２５ｂ内における噴流層高さＬＳは、噴流層を形成し得る最大噴流層高さＬｓＭＡＸｍ以下であり、最大噴流層高さＬｓＭＡＸ以下であれば特に制限はない。最大噴流層高さＬｓＭＡＸの推算式は各種提案されているが、一例として下記式（２）をあげることができる。
【数２】
0005308795.tif 000004
式中、ｕｔは粒子の終末速度を、ｕｍｆは最小流動化速度を、それぞれ示す。
【０１０７】
本実施形態に係るオレフィン重合反応装置１０Ａによれば、以下の効果が奏される。すなわち、筒状バッフル３０の下端３０ｂに延長管４０が接続されていることで、反応領域２５ｂ内におけるガスの上方への流れが十分に安定し、ガスの流速や処理領域内の粒子量が多少変動しても、噴流層８を十分に維持できる。また、延長管４０があることで、ガス導入用開口から下方に落下しそうになったポリオレフィン粒子が延長管４０の管路４０ａ内において下方から流入するガスによって押し上げられ、再び反応領域２５ｂ内に戻ることができる。
【０１０８】
また、円錐バッフル２１，２２がそれぞれ筒状部２１ｃ，２２ｃを具備することで、反応領域２５ｂ内のガスの流れが一層安定し、これによって、一層安定な噴流層８が形成される。
【０１０９】
また、オレフィン重合反応装置１０Ａの円筒１２Ａ内に形成される噴流層８にあっては、流動層と比較し、粒子の滞留時間分布を狭化させることができる。したがって、連続的にオレフィン重合体を製造する際、例えば、オレフィン重合反応装置１０Ａを直列多段に設置して重合を行うことで、重合体構造上の均一性に優れたものを製造できる。また、製造条件を変更するに際し、条件変更前に重合されたポリオレフィン粒子を容器内から容易に排出できるため、規格外品の発生量を十分に削減できる。また、噴流した粒子の飛散を抑制する円錐バッフル２２を具備するため、フリーボードゾーンを短縮することができ、高い容積効率を達成できる。
【０１１０】
＜第２実施形態＞
（ポリオレフィン製造システム）
第２実施形態に係るポリオレフィン製造システム１００Ｂは、単段の噴流層８が形成されるオレフィン重合反応装置１０Ａの代わりに、多段の噴流層８が形成されるオレフィン重合反応装置１０Ｂを採用することの他は、第１実施形態に係るポリオレフィン製造システム１００Ａと同様の構成を有する。以下、第２実施形態について説明するが、上記第１実施形態と相違する点について主に説明する。
【０１１１】
図２に示すように、オレフィン重合反応装置１０Ｂは、主として、鉛直方向に伸びる円筒１２Ｂ、円筒１２Ｂ内に設けられた６つの円錐バッフル２０、及び、円筒１２Ｂ内に設けられた５つの筒状バッフル（縮径部）３０を備えている。円錐バッフル２０及び筒状バッフル３０は、円筒１２Ｂの軸方向に交互に配置されている。円錐バッフル２０及び筒状バッフル３０は、いずれも円筒１２Ｂの軸と同軸に配置されることが好ましい。
【０１１２】
オレフィン重合反応装置１０Ｂにおいては、円筒１２Ｂ内に５段の反応領域２６が鉛直方向に並ぶように形成される。反応領域２６は、それぞれ筒状バッフル３０の下面と、その直下の筒状バッフル３０の上面と、これらの筒状バッフル３０の間の円筒１２Ｂの部分（円筒部）の内面とによって囲まれた領域である。但し、最上段の反応領域２６は、オレフィン重合反応装置１０Ｂの頭頂部の内面と、その直下の筒状バッフル３０の内面と、これらの間の円筒１２Ｂの部分（円筒部）の内面とによって囲まれた領域である。
【０１１３】
各々の反応領域２６内においては、筒状バッフル３０の下端３０ｂに接続された延長管４０を通じてガス導入用開口から上方に向かってオレフィン含有ガスが高速で流入する。これによって、ポリオレフィン粒子の噴流層がそれぞれの反応領域２６に形成されるようになっている。
【０１１４】
また、各々の円錐バッフル２０は、第１実施形態に係る円錐バッフル２１，２２と同様の構成を有し、下端の周縁部から下方に延在する筒状部２０ｃを備えている。なお、最上段の円錐バッフル２０が噴流したポリオレフィン粒子のそらせ板としての役割を果たし、最下段の円錐バッフル２０が整流板としての役割を果たしているのに対し、上から２〜５段目の円錐バッフル２０は、下方の反応領域２６に対してはそらせ板として役割を果たし、他方、上方の反応領域２６に対しては整流板として役割を果たしている。
【０１１５】
円筒１２Ｂ内に設けられた上方４つの筒状バッフル３０には、これを貫通するようにダウンカマー管３５ａが設けられ、最下段の筒状バッフル３０にはダウンカマー管３５ｂが設けられている。ダウンカマー管３５ａは、上方の反応領域２６から下方の反応領域２６へとポリオレフィン粒子を降下させる。ダウンカマー管３５ｂは、最下段の反応領域２６からポリオレフィン粒子を抜き出して円筒１２Ｂ外へと排出するためのものである。このダウンカマー管３５ｂには２つのバルブＶ７３，Ｖ７４が直列に配設されており、ガスを放出することなく、ポリオレフィン粒子を次工程に排出することができる。
【０１１６】
図２に示すように、オレフィン重合反応装置１０Ｂの底部に設けられたガス供給孔６１には、オレフィン含有ガス供給用のラインＬ３５が接続されており、その途中に配設されたコンプレッサ６８によって、オレフィン含有ガスが円筒１２Ｂ内へと供給される。
【０１１７】
円筒１２Ｂの頭頂部に設けられたガス排出孔７１には、円筒１２Ｂ内を上昇したガスを排出するガス排出ラインＬ４１が接続されている。ガス排出ラインＬ４１を通じて排出されたガスは、必要に応じて設置されるサイクロン６５によりガス同伴粒子が排出され、図示しない冷却手段等を経た後、気液分離器６６に導入される。この気液分離器６６で分離されたガスは、ラインＬ３５を介してリサイクルされる。
【０１１８】
また、円筒１２Ｂには、気液分離器６６で分離された液体オレフィンを円筒１２Ｂの外から所定の反応領域２６内に供給する液体供給ノズル５０が設けられている。より具体的には、図２に示すように、液体供給ノズル５０が上から２段目の筒状バッフル３０に設けられた延長管４０の下端近傍に配設され、噴流に向けて液体オレフィンを噴射できるようになっている。この液体供給ノズル５０には、液化されたオレフィンモノマーを必要に応じて供給するポンプ６９及びラインＬ２０が接続されている。
【０１１９】
更に、円筒１２Ｂにおける筒状バッフル３０の下面に面する部分には、ガス排出ノズル７２が複数設けられている。より具体的には、図２に示すように、ガス排出ノズル７２は上から２段目の筒状バッフル３０の下面に面する部分に設けられている。このガス排出ノズル７２は、ラインＬ４２を介してラインＬ４１に接続されている。ガス排出ノズル７２から排出されるガス量は、液体供給ノズル５０から供給されて気化したガス量とほぼ同じとなるようにそれぞれバルブ等により制御される。したがって、液体供給ノズル５０から液化されたオレフィンモノマーが円筒１２Ｂ内に供給された場合でも、円筒１２Ｂ内のガス空筒速度は上下でほぼ一定に維持される。
【０１２０】
また、円筒１２Ｂにおける最上段の筒状バッフル３０よりも高い位置には、ラインＬ５が接続され、オレフィン重合触媒固体粒子を含有するポリオレフィン粒子が最上段の反応領域２６に供給される。
【０１２１】
（ポリオレフィンの製造方法）
続いて、本実施形態に係る製造システム１００Ｂを用いて、ポリオレフィンを製造する方法について説明する。
【０１２２】
まず、オレフィン事前重合反応装置５において、公知の方法によりオレフィン重合用触媒を用いて重合活性のある触媒成分を含むポリオレフィン粒子を生成する。
【０１２３】
一方、オレフィン重合反応装置１０ＢにおいてラインＬ３５を介してガス供給孔６１からオレフィン含有ガスを供給し、重合圧力にまで昇圧すると共に、円筒１２Ｂ内を加温する。重合圧力は、反応装置内でオレフィンが気相として存在し得る範囲内であればよく、通常、常圧〜１０ＭＰａＧ、より好ましくは０．２〜８ＭＰａＧ、更に好ましくは０．５〜５ＭＰａＧである。重合圧力が常圧未満であると、生産性が低下することがあり、反応圧力が１０ＭＰａＧを超えると、反応装置の設備コストが高くなることがあるためである。重合温度は、モノマーの種類、製品の分子量等によっても異なるが、オレフィン重合体の融点以下、好ましくは融点よりも１０℃以上低い温度である。具体的には、０〜１２０℃が好ましく、２０〜１００℃がより好ましく、４０〜１００℃が更に好ましい。また、実質的に水分が存在しない環境下で重合を行うことが好ましい。水分が存在すると、重合触媒の重合活性が低下することがある。また、重合反応系内に酸素、一酸化酸素、二酸化炭素が過剰に存在すると重合活性が低下することがある。
【０１２４】
その後、公知の方法により別途得られた粒径０．５〜５．０ｍｍ程度のポリオレフィン粒子を、ラインＬ５に接続された供給ライン（図示せず）を介して円筒１２Ｂ内へと供給する。通常、円筒１２Ｂ内へと供給されるポリオレフィン粒子は重合活性のある触媒成分を含んでいないものを用いる場合が多いが、重合活性のある触媒成分を含んでいても差支えない。
【０１２５】
ガス供給孔６１からオレフィンモノマーガスを供給しながら、円筒１２Ｂ内にポリオレフィン粒子を供給すると、図２に示すように、各々の反応領域２６内にはポリオレフィン粒子の噴流層が形成される。
【０１２６】
各反応領域２６内に噴流層が形成された段階で、オレフィン事前重合反応装置５において生成された重合活性のある触媒成分を含むポリオレフィン粒子を、単位時間あたり一定量でラインＬ５から円筒１２Ｂ内に供給し、オレフィン重合反応装置１０Ｂの定常運転を開始する。ポリオレフィン粒子は、各反応領域２６内で成長しながら、ダウンカマー管３５ａを通じて下方の反応領域２６内へと順次降下し、最終的にダウンカマー管３５ｂから排出される。
【０１２７】
他方、オレフィンモノマーを含むガスは、その一部が噴流を形成して粒子層を吹き抜け、残りは環状構造の粒子層の部分に拡散する。このようにオレフィン含有ガスとポリオレフィン粒子とが固気接触することとなり、ポリオレフィン粒子内の触媒の作用によりオレフィン重合反応が進行し、ポリオレフィン粒子が成長することとなる。
【０１２８】
各反応領域２６において安定な噴流層８を形成するためには、第１実施形態において説明した条件、すなわち、ガス空塔速度Ｕ０及び噴流層高さＬＳに係る条件を満足することが好ましい。
【０１２９】
また、上述の液体供給ノズル５０から液状のオレフィンモノマーを供給してもよい。この場合、重合反応により消費されるオレフィンモノマーの補給ができる。これに加え、円筒１２Ｂ内で液状のオレフィンモノマーが蒸発する際に、蒸発潜熱によりポリオレフィン粒子の除熱も可能である。円筒１２Ｂ内の複数の反応領域２６にあっては、上方の反応領域２６ほど反応熱によって高温となりやすく、下方の反応領域２６と温度差が生じる。そこで、円筒１２Ｂの中段に設けられた液体供給ノズル５０から液状のオレフィンモノマーを供給することによってその温度差を最小限に抑制でき、温度の均一化が図られる。
【０１３０】
本実施形態に係るオレフィン重合反応装置１０Ｂによれば、以下のような効果が奏される。すなわち、各筒状バッフル３０の下端３０ｂに延長管４０がそれぞれ接続されていることで、反応領域２６内におけるガスの上方への流れが十分に安定し、ガスの流速や処理領域内の粒子量が多少変動しても、噴流層を十分に維持できる。また、延長管４０があることで、ガス導入用開口から下方に落下しそうになったポリオレフィン粒子が延長管４０の管路４０ａ内において下方から流入するガスによって押し上げられ、再び所定の反応領域２６内に戻ることができる。
【０１３１】
また、円錐バッフル２０がそれぞれ筒状部２０ｃを具備することで、反応領域２６内のガスの流れが一層安定し、これによって、一層安定な噴流層が形成される。
【０１３２】
また、円筒１２Ｂ内に多段の噴流層８が形成され、粒子の滞留時間分布を狭化させることができる。したがって、連続的にオレフィン重合体を製造する際に、重合体構造上の均一性に優れたものを製造できる。また、製造条件を変更するに際し、条件変更前に重合されたポリオレフィン粒子を容器内から容易に排出できるため、規格外品の発生量を十分に削減できる。また、噴流した粒子の飛散を抑制できる円錐バッフル２０を具備するため、フリーボードゾーンを短縮することができ、高い容積効率を達成できる。
【０１３３】
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態１，２に限定されるものではない。例えば、上記実施形態においては、延長管４０として管路４０ａ内に何らの内装物等が設けられていないものを例示したが、延長管４０の長手方向に延在し且つ管路４０ａを水平方向に区画する隔壁を更に備える延長管を採用してもよい。かかる延長管の具体的な態様を図３（ａ）〜（ｃ）に示す。図３（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ延長管の長手方向に垂直な断面図を示しており、図３（ａ）に示す延長管４１の隔壁４０ｂは格子構造をなしている。図３（ｂ）に示す延長管４２の隔壁４０ｃはハニカム構造をなしている。図３（ｃ）に示す延長管４３の隔壁４０ｄは接円構造をなしている。この延長管４３は、管路内に複数の円筒管が並行に配置された構造であり、他の構造と比較し、施工しやすいという利点がある。
【０１３４】
延長管の管路に設ける隔壁は、図３（ａ）〜（ｃ）に示した形態に限定されるものではなく、例えば、図４、５に示すような形態であってもよい。図４（ａ）及び（ｂ）に示した隔壁４０ｂ，４０ｃは、延長管の中心部に開口が形成されるように形成されている。図５（ａ）及び（ｂ）に示した延長管４４，４５は、管路内に１つ又は２つの円筒部材が同軸に配置されたものであり、これらによって隔壁４０ｅ，４０ｆが形成されている。
【０１３５】
延長管４０の管路４０ａに隔壁を設ける代わりに、図６に示すように、管路４０ａ内に上端が閉じられた円筒部材４６を同軸に配置することによってガス導入部を形成してもよい。管路４０ａ内に円筒部材４６を配置することで、円筒部材４６の外面と延長管４０の内面とによってアニュラス部４６ａが形成される。かかる構成を採用することにより、管路４０ａの水平方向の断面をリング形状とすることができる。その結果、アニュラス部４６ａと断面積が同一であり且つ断面が円形の管路を採用した場合と比較し、ガス導入用開口から下方に落下しそうになった粒子に対する押し上げ効果が向上し、落下する粒子を一層低減できる。ガス流の乱れを抑制する観点から、図６に示すように、円筒部材４６の上側はテーパー状であることが好ましい。なお、円筒部材４６は、少なくとも一端が閉じられたものであればよく、下端又は両端が閉じられたものを使用してもよい。
【０１３６】
また、ガス導入部の構成を図７に示すようなものにしてもよい。図７に示すように、延長管４０は、その下端を閉じる閉鎖板４７と、管路４０ａよりも細い管路４８ａを有し、閉鎖板４７を貫通するように設けられたガス導入管４８とを備える。更に、ガス導入管４８の上端の直上には円錐バッフル２３が配設されている。この円錐バッフル２３は、下方に行くほど外径が大きくなると共に上端が閉じられ且つ下端が延長管４０の内面から離間されている。かかる構成を採用することにより、円錐バッフル２３が粒子の落下防止板としての役割を果たすため、ガスの供給を停止した場合であってもガス導入用開口を通じて粒子が落下するのを十分に防止できる。また、噴流層の流動状態をより一層安定化させる観点から、図８に示すように、円錐バッフル２３は、その下端の周縁部から下方に延在する筒状部２３ｃを有することが好ましい。
【０１３７】
また、延長管４０〜４５の下端部をベルマウス形状としてもよい。図９にベルマウス形状を有する下端部４０ｇを備えた延長管４９を示す。上記のような隔壁、アニュラス部及び／又はベルマウス形状の下端部を有する延長管を採用することにより、筒状バッフル３０のガス導入用開口から下方に落下しそうになった粒子に対する押し上げ効果が向上し、落下する粒子を一層低減できる。
【０１３８】
また、上記第１実施形態では、１つの噴流層８に対し、その上下に２つの円錐バッフル２１，２２を配置する場合を例示したが、どちらか一方のみであってもよく、場合によっては円錐バッフルを配置しなくてもよい。
【０１３９】
また、上記第２実施形態では、５段の噴流層が鉛直方向に形成されるオレフィン重合反応装置を例示したが、噴流層の段数はこれに限定されない。但し、十分なプラグフロー化を実現する観点から、噴流層の段数は、３段以上であることが好ましく、６段以上であることがより好ましい。更に、多段の噴流層は、必ずしも鉛直方向に形成されていなくてもよく、例えば、第１実施形態に係るオレフィン重合反応装置１０Ａを水平方向に複数設置し、これらを直列に連結してもよい。なお、装置設計や運転制御法については、ポリオレフィン粒子の滞留時間分布が狭くなるように、各段（オレフィン事前重合反応装置５を含む）でのポリオレフィン生成量がより均一となるように、装置各段の容量を設計し、ポリオレフィン粒子のホールドアップや滞留時間を制御することが好ましい。
【０１４０】
また、第２実施形態においては、液体供給ノズル５０から２段目の反応領域２６に液化オレフィンを供給する場合を例示したが、液体供給ノズル５０の配設箇所及び個数は、製造するポリオレフィン粒子の種類等に応じて適宜設定すればよい。例えば、他の手段によって各反応領域２６の温度の均一化が図れれば、必ずしも液体供給ノズル５０を配設しなくてもよく、あるいは、全ての筒状バッフル３０のガス導入用開口近傍に液体供給ノズル５０をそれぞれ配設してもよい。
【０１４１】
更に、上記実施形態においては、本発明に係る噴流層装置をオレフィン重合反応装置として用いる場合を例示したが、その用途はこれに限定されるものではなく、噴流層を利用するのに適した粒状物の処理に適用できる。具体的には、本発明の噴流層装置は、その他の化学反応、粉粒体の乾燥、造粒、焼結などの用途に適用することができる。
【実施例】
【０１４２】
（実施例１）
本発明に係る噴流層装置で形成される噴流層の安定性を評価するため、円筒内に二段の噴流層を形成できる透明塩化ビニル樹脂製の円筒コールドモデル装置を準備した。この装置は、ガス導入オリフィスを有する逆円錐形状の筒状バッフルと円錐バッフル（第１の円錐バッフル）とからなる組み合わせ２組が円筒内に鉛直方向に且つ同軸に配置されている。
【０１４３】
円筒コールド装置の内径ｄＢは５００ｍｍであり、２つの筒状バッフル下端の各々のガス導入オリフィスの開口径ｄＡはいずれも１００ｍｍである。従って、本実施例においては、ガス導入用オリフィスの開口径ｄＡの円筒の内径ｄＢに対する比率（ｄＡ／ｄＢ）は、０．２である。
【０１４４】
また、上段の筒状バッフルの下端には、延長管（長さ：１００ｍｍ、内径：１００ｍｍ）を接続し、ガスがこの延長管を通じて処理領域内に供給されるようにした。本実施例で使用した装置は、タイプＡ−１のガス導入部を有するものである（図１０を参照）。図１０，１１は、実施例又は比較例で使用した装置のガス導入部を示す模式断面図である。図１０，１１の左側の図は、ガス導入部の鉛直方向の断面図であり、右側の図は延長管の水平方向の断面図である。
【０１４５】
筒状バッフルの内面と水平面とがなす傾斜角、及び、円錐バッフルの外面と水平面とがなす傾斜角は、いずれも６５°とした。なお、二つの逆円錐形状の筒状バッフルは、内径４０ｍｍのダウンカマー管をそれぞれ備えている。また、円錐バッフルは、下端の外径が３００ｍｍであり、その内部は空洞となっている。
【０１４６】
導入するガスは室温の空気であり、導入量を毎分４．７ｍ３に設定した。また、粒子としては、平均粒径９００μｍのポリプロピレン粒子を用いた。上段及び下段の処理領域にそれぞれにポリプロピレン粒子を３０ｋｇ充填し、下段の筒状バッフルのガス導入オリフィスから上記流量のガスを供給した。
【０１４７】
その結果、ガスの導入量が毎分４．７ｍ３の条件では、上段及び下段の筒状バッフル上において、中心軸付近に粒子濃度が希薄で、ガスと共に上向きに粒子が流れる噴流（スパウト）が安定的に形成され、その周囲を粒子が移動層状に降下するという噴流層の流動状態が観察された。また、ガス導入オリフィスから下方にポリプロピレン粒子が落下することはなかった。
【０１４８】
その後、ガスの導入量を毎分４．７ｍ３から毎分４．０ｍ３に変更したところ、上段及び下段の筒状バッフル上で噴流層の流動状態が観察されたが、ガス導入オリフィスを通じて上段の処理領域から下段の処理領域に少量のポリプロピレン粒子が落下する様子が観察された。
【０１４９】
（実施例２）
上段及び下段の反応領域に充填するポリプロピレン粒子の量を３０ｋｇとする代わりに、それぞれ２５ｋｇとしたことの他は、実施例１と同様にして、筒状バッフル上のポリプロピレン粒子の流動状態を観察した。
【０１５０】
その結果、ガスの導入量が毎分４．７ｍ３の条件では、上段及び下段の筒状バッフル上で安定した噴流層の流動状態が観察された。また、ガス導入オリフィスを通じて上段の処理領域から下段の処理領域にポリプロピレン粒子が落下することはなかった。一方、ガスの導入量が毎分４．０ｍ３の条件では、上段及び下段の処理領域において噴流層の流動状態が観察されたが、ガス導入オリフィスを通じて上段の処理領域から下段の処理領域に少量のポリプロピレン粒子が落下する様子が観察された。
【０１５１】
（実施例３）
実施例１で用いた円錐バッフルに代えて、下記の構成の円錐バッフルを用いたことの他は、実施例１と同様にして、筒状バッフル上のポリプロピレン粒子の流動状態を観察した。すなわち、本実施例においては、内部が空洞であり且つ下端の外径が２００ｍｍであると共に、この下端の周縁部から下方に延在する筒状部（長さ：１００ｍｍ、外径：２００ｍｍ、内径：１９２ｍｍ）を有する円錐バッフルを用いた。
【０１５２】
その結果、導入ガスの体積流量が毎分４．７ｍ３及び毎分４．０ｍ３の条件のいずれにおいても、上段及び下段の筒状バッフル上で噴流層の流動状態が観察された。また、ガス導入オリフィスを通じて上段の処理領域から下段の処理領域にポリプロピレン粒子が落下することはなかった。ガスの導入量を毎分４．０ｍ３から毎分３．３ｍ３に変更したところ、上段及び下段の筒状バッフル上で噴流層の流動状態が観察されたが、ガス導入オリフィスを通じて上段の処理領域から下段の処理領域に少量のポリプロピレン粒子が落下する様子が観察された。
【０１５３】
（実施例４）
ガス導入オリフィスの開口径ｄＡ１００ｍｍの筒状バッフルの代わりに、開口径ｄＡ７５ｍｍの筒状バッフルが上段及び下段に装着されていることの他は、実施例１と同様の構成の円筒コールドモデル装置を用いて噴流層の安定性の評価を行った。本実施例で使用した装置の上段のガス導入部（タイプＡ−２）は、筒状バッフルの下端に延長管（長さ：１００ｍｍ、内径：７５ｍｍ）が接続されたものである。本実施例においては、ガス導入用オリフィスの開口径ｄＡの円筒の内径ｄＢに対する比率（ｄＡ／ｄＢ）は、０．１５である。
【０１５４】
その結果、導入ガスの体積流量が毎分４．７ｍ３及び毎分４．０ｍ３の条件のいずれにおいても、上段及び下段の筒状バッフル上で噴流層の流動状態が観察された。また、ガス導入オリフィスを通じて上段の処理領域から下段の処理領域にポリプロピレン粒子が落下することはなかった。ガスの導入量を毎分４．０ｍ３から毎分３．３ｍ３に変更したところ、上段及び下段の筒状バッフル上で噴流層の流動状態が観察され、ガス導入オリフィスを通じて上段の処理領域から下段の処理領域にポリプロピレン粒子が落下することはなかった。
【０１５５】
（比較例１）
延長管が接続された筒状バッフルの代わりに、延長管が接続されていない筒状バッフルが装着されていることの他は、実施例１と同様の構成の円筒コールドモデル装置を用いて噴流層の安定性の評価を行った。本比較例で使用した装置は、図１１に示すタイプＦ−１のガス導入部を有するものである。
【０１５６】
本比較例で導入するガスは室温の空気であり、導入量を毎分４．７ｍ３に設定した。また、粒子としては、平均粒径９００μｍのポリプロピレン粒子を用いた。上段及び下段の処理領域にそれぞれにポリプロピレン粒子を３０ｋｇ充填し、下段の筒状バッフルのガス導入オリフィスから上記流量のガスを供給した。
【０１５７】
その結果、ポリプロピレン粒子の充填量が３０ｋｇの条件では、上段及び下段の処理領域内において安定した噴流層の流動状態が観察された。しかしながら、その後、上段及び下段の処理領域内のポリプロピレン粒子の充填量をそれぞれ３０ｋｇから２５ｋｇまで減少させたところ、上段の処理領域内のポリプロピレン粒子がガス導入オリフィスを通じて下段の処理領域内へと落下する様子が観察された。そして、数分後には上段の処理領域内にあったポリプロピレンの全量が下段の処理領域へと落下し、上段の処理領域には噴流層が形成できなかった。
【０１５８】
（比較例２）
実施例３で用いた筒状バッフル（上段）及び円錐バッフルに代えて、下記の構成の筒状バッフル及び円錐バッフルをそれぞれ用いたことの他は、実施例３と同様の構成の円筒コールドモデル装置を用いて噴流層の安定性の評価を行った。すなわち、本比較例においては、延長管を有しないことの他は、実施例３で用いた上段の筒状バッフルと同様の構成のものを上段の筒状バッフルに用いた。また、内部が空洞であり且つ下端の外径が２００ｍｍであり、この下端の周縁部から下方に延在する筒状部を有しない円錐バッフルを用いた。本比較例で使用した装置は、図１１に示すタイプＦ−１のガス導入部を有するものである。
【０１５９】
本比較例で導入するガスは室温の空気であり、導入量を毎分４．０ｍ３に設定した。また、粒子としては、平均粒径９００μｍのポリプロピレン粒子を用いた。上段及び下段の処理領域にそれぞれにポリプロピレン粒子を２５ｋｇ充填し、下段の筒状バッフルのガス導入オリフィスから上記流量のガスを供給した。
【０１６０】
その結果、上段の処理領域内のポリプロピレン粒子がガス導入オリフィスを通じて下段の処理領域内へと落下する様子が観察された。そして、数分後には上段の処理領域内にあったポリプロピレンの全量が下段の処理領域へと落下し、上段の処理領域には噴流層が形成できなかった。
【０１６１】
（比較例３）
実施例４で用いた筒状バッフル（上段）に代えて、延長管を有しない筒状バッフル（タイプＦ−２）を用いたことの他は、実施例４と同様の構成の円筒コールドモデル装置を用いて噴流層の安定性の評価を行った。
【０１６２】
本比較例で導入するガスは室温の空気であり、導入量を毎分４．０ｍ３に設定した。また、粒子としては、平均粒径９００μｍのポリプロピレン粒子を用いた。上段及び下段の処理領域にそれぞれにポリプロピレン粒子を２５ｋｇ充填し、下段の筒状バッフルのガス導入オリフィスから上記流量のガスを供給した。
【０１６３】
その結果、上段及び下段の筒状バッフル上で噴流層の流動状態が観察されたが、ガス導入オリフィスを通じて上段の処理領域から下段の処理領域に少量のポリプロピレン粒子が落下する様子が観察された。
【０１６４】
上記実施例及び比較例の条件及び結果を表１，２に示す。
【表１】
0005308795.tif 000005
【表２】
0005308795.tif 000006
【０１６５】
（実施例５）
タイプＡ−１の構成の代わりに、タイプＢ−１の構成のガス導入部を採用したことの他は、実施例１と同様にして、筒状バッフル上のポリプロピレン粒子の流動状態を観察した。すなわち、本実施例においては、延長管内にこれと同軸に円筒部材（外径：８５ｍｍ、内径：７５ｍｍ）が装着された装置を使用して評価を行なった（図５（ａ）を参照）。
【０１６６】
その結果、導入ガスの体積流量が毎分４．７ｍ３及び毎分４．０ｍ３の条件のいずれにおいても、上段及び下段の筒状バッフル上で噴流層の流動状態が観察された。また、ガス導入オリフィスを通じて上段の処理領域から下段の処理領域にポリプロピレン粒子が落下することはなかった。ガスの導入量を毎分４．０ｍ３から毎分３．３ｍ３に変更したところ、上段及び下段の筒状バッフル上で噴流層の流動状態が観察されたが、ガス導入オリフィスを通じて上段の処理領域から下段の処理領域に少量のポリプロピレン粒子が落下する様子が観察された。
【０１６７】
（実施例６）
タイプＡ−１の構成の代わりに、タイプＢ−２の構成のガス導入部を採用したことの他は、実施例１と同様にして、筒状バッフル上のポリプロピレン粒子の流動状態を観察した。すなわち、本実施例においては、延長管内にこれと同軸に円筒部材Ｉ（外径：８５ｍｍ、内径：７５ｍｍ）及び円筒部材ＩＩ（外径：４８ｍｍ、内径：４２ｍｍ）が装着された装置を使用して評価を行なった（図５（ｂ）を参照）。
【０１６８】
その結果、導入ガスの体積流量が毎分４．７ｍ３及び毎分４．０ｍ３の条件のいずれにおいても、上段及び下段の筒状バッフル上で噴流層の流動状態が観察された。また、ガス導入オリフィスを通じて上段の処理領域から下段の処理領域にポリプロピレン粒子が落下することはなかった。ガスの導入量を毎分４．０ｍ３から毎分３．３ｍ３に変更したところ、上段及び下段の筒状バッフル上で噴流層の流動状態が観察され、ガス導入オリフィスを通じて上段の処理領域から下段の処理領域にポリプロピレン粒子が落下することはなかった。
【０１６９】
（実施例７）
タイプＡ−１の構成の代わりに、タイプＣ−１の構成のガス導入部を採用したことの他は、実施例１と同様にして、筒状バッフル上のポリプロピレン粒子の流動状態を観察した。すなわち、本実施例においては、延長管内に１９本の円筒部材（外径：２０ｍｍ、内径：１６ｍｍ）が装着された装置を使用して試験を行なった（図３（ｃ）を参照）。なお、装置の上段及び下段には開口径ｄＡ１５０ｍｍの筒状バッフルを装着した。
【０１７０】
その結果、導入ガスの体積流量が毎分４．７ｍ３及び毎分４．０ｍ３の条件のいずれにおいても、上段及び下段の筒状バッフル上で噴流層の極めて安定な流動状態が観察された。また、ガス導入オリフィスを通じて上段の処理領域から下段の処理領域にポリプロピレン粒子が落下することはなかった。ガスの導入量を毎分４．０ｍ３から毎分３．３ｍ３に変更したところ、上段及び下段の筒状バッフル上で噴流層の流動状態が観察され、ガス導入オリフィスを通じて上段の処理領域から下段の処理領域にポリプロピレン粒子が落下することはなかった。
【０１７１】
（実施例８）
タイプＡ−１の構成の代わりに、タイプＣ−２の構成のガス導入部を採用したことの他は、実施例１と同様にして、筒状バッフル上のポリプロピレン粒子の流動状態を観察した。すなわち、本実施例においては、延長管内に８１本の円筒部材（外径：１０ｍｍ、内径：７ｍｍ）が装着された装置を使用して評価を行なった。なお、装置の上段及び下段には開口径ｄＡ１５０ｍｍの筒状バッフルを装着した。
【０１７２】
その結果、導入ガスの体積流量が毎分４．７ｍ３及び毎分４．０ｍ３の条件のいずれにおいても、上段及び下段の筒状バッフル上で噴流層の極めて安定な流動状態が観察された。また、ガス導入オリフィスを通じて上段の処理領域から下段の処理領域にポリプロピレン粒子が落下することはなかった。また、ガスの導入量を毎分４．０ｍ３から毎分３．３ｍ３に変更したところ、上段及び下段の筒状バッフル上で噴流層の極めて安定な流動状態が観察され、ガス導入オリフィスを通じて上段の処理領域から下段の処理領域にポリプロピレン粒子が落下することはなかった。
【表３】
0005308795.tif 000007
【０１７３】
（実施例９）
タイプＡ−１の構成の代わりに、タイプＣ−３の構成のガス導入部を採用したことの他は、実施例１と同様にして、筒状バッフル上のポリプロピレン粒子の流動状態を観察した。すなわち、本実施例においては、延長管内に１２８本の円筒部材（外径：１０ｍｍ、内径：７ｍｍ）が装着された装置を使用して評価を行なった。なお、装置の上段及び下段には開口径ｄＡ１２５ｍｍの筒状バッフルを装着した。
【０１７４】
その結果、導入ガスの体積流量が毎分４．７ｍ３及び毎分４．０ｍ３の条件のいずれにおいても、上段及び下段の筒状バッフル上で噴流層の極めて安定な流動状態が観察された。また、ガス導入オリフィスを通じて上段の処理領域から下段の処理領域にポリプロピレン粒子が落下することはなかった。ガスの導入量を毎分４．０ｍ３から毎分３．３ｍ３に変更したところ、上段及び下段の筒状バッフル上で噴流層の極めて安定な流動状態が観察され、ガス導入オリフィスを通じて上段の処理領域から下段の処理領域にポリプロピレン粒子が落下することはなかった。
【０１７５】
（実施例１０）
タイプＡ−１の構成の代わりに、タイプＣ−４の構成のガス導入部を採用したことの他は、実施例１と同様にして、筒状バッフル上のポリプロピレン粒子の流動状態を観察した。すなわち、本実施例においては、延長管内に１８５本の円筒部材（外径：１０ｍｍ、内径：７ｍｍ）が装着された装置を使用して試験を行なった。なお、装置の上段及び下段には開口径ｄＡ１５０ｍｍの筒状バッフルを装着した。
【０１７６】
その結果、導入ガスの体積流量が毎分４．７ｍ３及び毎分４．０ｍ３の条件のいずれにおいても、上段及び下段の筒状バッフル上で噴流層の極めて安定な流動状態が観察された。また、ガス導入オリフィスを通じて上段の処理領域から下段の処理領域にポリプロピレン粒子が落下することはなかった。ガスの導入量を毎分４．０ｍ３から毎分３．３ｍ３に変更したところ、上段及び下段の筒状バッフル上で噴流層の極めて安定な流動状態が観察され、ガス導入オリフィスを通じて上段の処理領域から下段の処理領域にポリプロピレン粒子が落下することはなかった。
【０１７７】
（実施例１１）
タイプＡ−１の構成の代わりに、タイプＤの構成のガス導入部を採用したことの他は、実施例１と同様にして、筒状バッフル上のポリプロピレン粒子の流動状態を観察した。すなわち、本実施例においては、延長管内に上端が閉じられた円筒部材（外径：１１０ｍｍ）が装着された装置を使用して評価を行なった。なお、装置の上段及び下段には開口径ｄＡ１５０ｍｍの筒状バッフルを装着した。
【０１７８】
その結果、導入ガスの体積流量が毎分４．７ｍ３及び毎分４．０ｍ３の条件のいずれにおいても、上段及び下段の筒状バッフル上で噴流層の流動状態が観察された。また、ガス導入オリフィスを通じて上段の処理領域から下段の処理領域にポリプロピレン粒子が落下することはなかった。ガスの導入量を毎分４．０ｍ３から毎分３．３ｍ３に変更したところ、上段及び下段の筒状バッフル上で噴流層の流動状態が観察され、ガス導入オリフィスを通じて上段の処理領域から下段の処理領域にポリプロピレン粒子が落下することはなかった。
【０１７９】
（実施例１２）
タイプＡ−１の構成の代わりに、タイプＥの構成のガス導入部を採用したことの他は、実施例１と同様にして、筒状バッフル上のポリプロピレン粒子の流動状態を観察した。すなわち、本実施例においては、筒状部（外径：１２５ｍｍ）を有する円錐バッフル（第２の円錐バッフル）、閉鎖板及びガス導入管（内径：７７ｍｍ）を備える装置を使用して試験を行なった（図７を参照）。なお、装置の上段及び下段には開口径ｄＡ１５０ｍｍの筒状バッフルを装着した。
【０１８０】
その結果、導入ガスの体積流量が毎分４．７ｍ３及び毎分４．０ｍ３の条件のいずれにおいても、上段及び下段の筒状バッフル上で噴流層の流動状態が観察された。また、ガス導入オリフィスを通じて上段の処理領域から下段の処理領域にポリプロピレン粒子が落下することはなかった。ガスの導入量を毎分４．０ｍ３から毎分３．３ｍ３に変更したところ、上段及び下段の筒状バッフル上で噴流層の流動状態が観察され、ガス導入オリフィスを通じて上段の処理領域から下段の処理領域にポリプロピレン粒子が落下することはなかった。更に、ガスの導入量を毎分３．３ｍ３から毎分０．０ｍ３に変更した。本実施例においては、ガスの供給を停止した場合であってもガス導入用開口を通じて粒子が落下することはなかった。
【表４】
0005308795.tif 000008
【０１８１】
（実施例１３）
実施例１３においては、噴流層型反応装置を用いてプロピレン単独重合を行なう工程（重合工程II）を有するポリオレフィン製造方法を実施した。なお、実施例１３においては、以下のようにして重合体の物性測定及び評価を行った。
【０１８２】
（i）極限粘度（単位：ｄｌ／ｇ）
所定の濃度となるように重合体を１，２，３，４−テトラヒドロナフタレン溶媒に溶解させ、３種類の試料を調製した。それぞれの試料の重合体濃度は、０．１ｇ／ｄｌ、０．２ｇ／ｄｌ及び０．５ｇ／ｄｌとした。温度１３５℃の条件下、これらの試料の還元濃度をウベローデ型粘度計を用いて測定した。「高分子溶液、高分子実験学１１」（１９８２年、共立出版会社刊）の第４９１頁に記載の計算法に従い、還元粘度を濃度に対しプロットし、濃度をゼロに外挿することによって極限粘度を求めた。
【０１８３】
（ii）各重合工程における重合活性（単位：ｇ/ｇ）
各重合工程において生成した重合体の質量（ｇ）をその重合工程に供給した固体触媒成分の質量（ｇ）で除すことによって、重合活性を算出した。
【０１８４】
［予備重合］
内容積３Ｌの撹拌機付きＳＵＳ製オートクレーブに、充分に脱水及び脱気処理したｎ−ヘキサン１．５Ｌ、トリエチルアルミニウム３７．５ミリモル、シクロヘキシルエチルジメトキシシラン３．７５ミリモルを収容させた。その中に固体触媒成分１５ｇを添加し、オートクレーブ内の温度を約１０℃に保ちながらプロピレン１５ｇを約３０分かけて連続的に供給して予備重合を行った。その後、予備重合スラリーを内容積１５０Ｌの攪拌機付きＳＵＳ３１６Ｌ製オートクレーブに移送し、液状ブタン１００Ｌを加えて、予備重合触媒成分のスラリーとした。なお、固体触媒成分として、特開２００４−１８２９８１号公報の実施例４（１）及び（２）に記載の方法と同様の方法によって調製したものを使用した。
【０１８５】
［重合工程I（塊状重合反応装置によるプロピレン単独重合）］
内容積４２Ｌの攪拌機付きＳＵＳ３０４製ベッセルタイプの塊状重合反応装置を用いて、プロピレンの単独重合を行った。すなわち、プロピレン、水素、トリエチルアルミニウム、シクロヘキシルエチルジメトキシシラン及び予備重合触媒成分のスラリーを反応装置に連続的に供給し、重合反応を行った。反応条件は以下の通りとした。
重合温度：７０℃、
攪拌速度：１５０ｒｐｍ、
反応装置の液レベル：３０Ｌ、
プロピレンの供給量：１６ｋｇ／時間、
水素の供給量：１３７ＮＬ／時間、
トリエチルアルミニウムの供給量：３６．０ミリモル／時間、
シクロヘキシルエチルジメトキシシランの供給量：５．３ミリモル／時間、
予備重合触媒成分のスラリーの供給量（重合触媒成分換算）：０．６０２ｇ／時間、
重合圧力：４．２ＭＰａ（ゲージ圧）。
【０１８６】
当該反応装置においては、スラリーの平均滞留時間は０．７９時間であり、排出されたポリプロピレン粒子は５．２５ｋｇ／時間であった。この重合工程における重合活性は８７３０ｇ／ｇであった。また、得られたポリプロピレン粒子の極限粘度は０．９０ｄｌ／ｇであった。
【０１８７】
［重合工程II（噴流層型反応装置によるプロピレン単独重合（気相重合））］
鉛直方向に２段の反応領域を有する噴流層型反応装置（内容積１４４０Ｌ、内径５００ｍｍ）を準備した。筒状バッフル及び円錐バッフルの材質はＪＩＳ（日本工業規格）のＳＵＳ３０４（表面はバフ＃３００仕上げ）とし、これら以外の構成の材質はＳＵＳ３１６（表面はバフ＃３００仕上げ）とした。この反応装置は、攪拌機付き流動層型反応装置を改造したものである。すなわち、反応装置内の攪拌機及び分散板を撤去し、これらに代えて筒状バッフル及び円錐バッフルからなる組み合わせを鉛直方向に且つ同軸に２段配置したものである。なお、筒状バッフル及び円錐バッフルとして、実施例４において使用したものと同様の形状及び大きさのものを使用した。
【０１８８】
上記噴流層型反応装置は、エジェクタ方式の移送手段を有する。この移送手段は、上段の反応領域から下段の反応領域にポリプロピレン粒子を移送するためのものであり、開閉弁を有する粒子抜出管と、エジェクタと、粒子供給管とを有する。また、エジェクタにはその作動用のガスとして循環ガス（噴流層型反応装置の塔頂から排出されるガス）の１０体積％を供給した。
【０１８９】
噴流層型反応装置の下部からプロピレン及び水素を連続的に供給した。これにより、上段及び下段の反応領域にそれぞれ噴流層を形成させ、圧力を一定に保つように過剰ガスをパージしながらプロピレンの単独重合を更に行った。反応条件は以下の通りとした。
重合温度：８０℃、
重合圧力：１．８ＭＰａ（ゲージ圧）、
循環ガス風量：１２０ｍ３／時間、
プロピレンの供給量：２０ｋｇ／時間、
水素の供給量：１０００ＮＬ／時間、
ポリプロピレン粒子のホールドアップ量：５７ｋｇ（上段：２８．５ｋｇ，下段：２８．５ｋｇ）。
【０１９０】
当該反応装置においては、ポリプロピレン粒子の平均滞留時間は３．９時間であり、反応装置内ガスの濃度比（水素／（水素＋プロピレン））は１０．２モル％であり、排出されたポリプロピレン粒子は１４．６ｋｇ／時間であった。この重合工程における重合活性は１５５００ｇ／ｇであった。また、得られたポリプロピレン粒子の極限粘度は０．９１ｄｌ／ｇであった。
【図面の簡単な説明】
【０１９１】
【図１】本発明に係る噴流層装置の第１実施形態を示す概略構成図である。
【図２】本発明に係る噴流層装置の第２実施形態を示す概略構成図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は管状部の形態をそれぞれ示す模式断面図である。
【図４】（ａ）及び（ｂ）は管状部の形態をそれぞれ示す模式断面図である。
【図５】（ａ）及び（ｂ）は管状部の形態をそれぞれ示す模式断面図である。
【図６】円筒部材が配設された管状部を示す模式断面図である。
【図７】ガス導入管及び第２の円錐バッフルが配設された管状部を示す模式断面図である。
【図８】管状部に配設されたガス導入管及び第２の円錐バッフルを示す模式断面図である。
【図９】ベルマウス形状の下端部を有する延長管を示す模式断面図である。
【図１０】実施例で使用した装置のガス導入部のタイプＡ−１，Ｂ−１及びＣ−１をそれぞれ示す模式図である。
【図１１】実施例又は比較例で使用した装置のガス導入部のタイプＤ，Ｅ及びＦ−１をそれぞれ示す模式図である。
【符号の説明】
【０１９２】
５…オレフィン事前重合反応装置、８…噴流層、８ａ…噴流部、８ｂ…環状粒子層、１０Ａ，１０Ｂ…オレフィン重合反応装置（噴流層装置）、１２Ａ，１２Ｂ…円筒、２０，２１，２２…円錐バッフル（第１の円錐バッフル）、２３…円錐バッフル（第２の円錐バッフル）、２０ｃ，２１ｃ，２２ｃ，２３ｃ…筒状部、２５ｂ，２６…反応領域、３０…筒状バッフル、４０〜４５，４９…延長管（管状部）、４０ａ，４８ａ…管路、４０ｂ〜４０ｆ…隔壁、４０ｇ…延長管の下端部、４６…円筒部材、４６ａ…アニュラス部、４７…閉鎖板、４８…ガス導入管、１００Ａ，１００Ｂ…ポリオレフィン製造システム。
【図１】
0005308795.tif 000009
【図２】
0005308795.tif 000010
【図３】
0005308795.tif 000011
【図４】
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【図５】
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【図６】
0005308795.tif 000014
【図７】
0005308795.tif 000015
【図８】
0005308795.tif 000016
【図９】
0005308795.tif 000017
【図１０】
0005308795.tif 000018
【図１１】
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