(57)【要約】【課題】攪拌機構を有する反応器などの容器内部の粉体量の分布を、インラインで正確かつ安全に測定することができる粉体質量分布測定装置、それを用いた容器の運転方法及びそれを用いたポリオレフィン製造方法を提供する。【解決手段】少なくとも粉体が収容された攪拌機構付き容器内の粉体質量分布を測定する装置であって、（Ａ）（ａ１）容器本体を発振電極として用い、容器内部に複数の独立した検出端を備え、かつ被測定領域を制限するための遮蔽電極を容器の内部もしくは外部に備え、または（ａ２）容器本体を、被測定領域を制限するための遮蔽電極として用い、容器内部に、発振電極と複数の独立した検出端とを備え、（Ｂ）容器全体または容器の一部との間に生じる静電容量を該検出端毎に測定する静電容量測定部または測定手段と、（Ｃ）測定された静電容量に基づいて容器内の粉体質量分布を演算する演算器とを、備えることを特徴とする粉体質量分布測定装置など。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも粉体が収容された攪拌機構付き容器内の粉体質量分布を測定する装置であって、
（Ａ）（ａ１）容器本体を発振電極として用い、容器内部に複数の独立した検出端を備え、かつ被測定領域を制限するための遮蔽電極を容器の内部もしくは外部に備え、または（ａ２）容器本体を、被測定領域を制限するための遮蔽電極として用い、容器内部に、発振電極と複数の独立した検出端とを備え、
（Ｂ）容器全体または容器の一部との間に生じる静電容量を該検出端毎に測定する静電容量測定部または測定手段と、
（Ｃ）測定された静電容量に基づいて容器内の粉体質量分布を演算する演算器とを、備えることを特徴とする粉体質量分布測定装置。
【請求項２】
容器は、定所に固定された金属製の容器であることを特徴とする請求項１に記載の粉体質量分布測定装置。
【請求項３】
粉体がポリオレフィンであることを特徴とする請求項１又は２に記載の粉体質量分布測定装置。
【請求項４】
容器がポリオレフィンの重合反応器であることを特徴とする請求項３に記載の粉体質量分布測定装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の粉体質量分布測定装置を用いて、容器を運転する方法であって、
演算器で演算された容器内の粉体質量分布に基づき、容器内の運転条件を制御するためのフィードバック手段を備え、該フィードバック手段により、粉体質量分布を目標値になるように制御することを特徴とする容器の運転方法。
【請求項６】
フィードバック手段は、可変速手段を有する攪拌機構の攪拌数変更であることを特徴とする請求項５に記載の容器の運転方法。
【請求項７】
請求項４に記載の粉体質量分布測定装置を用いてポリオレフィンを製造する方法であって、
演算器で演算されたポリオレフィン粉体質量分布に基づき、攪拌機構の攪拌数、触媒の供給量、又はポリオレフィン粉体の抜出し量の少なくとも一つを調整して、反応器内のポリオレフィン粉体質量分布を目標値になるように制御することを特徴とするポリオレフィンの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、攪拌機構付き容器内の粉体の質量分布を測定する装置、それを用いた容器の運転方法、及びそれを用いたポリオレフィン製造方法に関し、更に詳しくは、攪拌機構を有する反応器などの容器内部のポリオレフィンなどの粉体質量の分布を、インラインで正確かつ安全に測定することができる粉体質量分布測定装置、その測定装置を用いた容器の運転方法、及びその測定装置を用いたポリオレフィン製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリエチレン、ポリプロピレンを代表とするポリオレフィンを製造する方法として、気相重合プロセスが知られている。当該プロセスは、固体触媒成分を実質的に液体の存在しない反応器に装入し、重合により得られたポリマー粒子を製品として抜き出すものである。
この方式は、生産性の観点からして、いわゆる連続重合が好適に行われ、触媒を含む原料成分が連続的もしくは間歇的に反応系に供給され、重合で得られたポリマー粒子が連続的または間歇的に反応器から排出されるなど優れている。このような気相重合法は、ポリマー粒子と同伴して抜き出される気固混合物を脱圧するのみで製品粉体が得られるため、実質的に液体を伴う環境下で重合を行うスラリー重合やバルク重合よりも、プロセスが簡易化でき、またエネルギー的にも有利であることから、よく用いられている。
【０００３】
気相重合プロセスは、大別すると、流動層式と攪拌流動式に分類される。流動層式プロセスでは、反応器下部に設置した分散板を通して流動化ガスを送り込むことで、流動層を形成させ、これにより重合粉体の攪拌を行うと同時に、流動化ガスの顕熱により反応熱の除去を行う。一方、攪拌流動式プロセスでは、機械的な攪拌によって、重合粉体を攪拌し、同時に反応器内で容易に気化する液体を供給することにより、この蒸発潜熱により反応熱を除去する。
【０００４】
これらのポリオレフィンの気相連続重合プロセスにおいては、均質なオレフィン重合体を安定して生産するために、反応器内に、触媒のショートパスを防止するための中間堰が設けられ、また、反応器内の重合粉体質量や、中間堰で堰き止められ反応器内部の粉体質量分布を、ある程度一定に維持する必要がある。
一般的に、反応器内に存在する重合粉体質量と反応器から排出される重合粉体質量のバランスによって、その平均滞留時間が決定されるが、得られる重合活性やＭＦＲ制御性、あるいは多段重合における各段での重合量比は、平均滞留時間に大きく影響されることが分っている。また、製造する製品グレードを切り替える際には、重合条件が大きく変更され、それに伴い、反応容器内の粉体質量を変化させる場合がある。これらの目的のため、反応容器内の粉体質量や粉体質量分布を正確に測定し、これらを制御することは、気相重合によりポリオレフィンを製造する上で、必要不可欠となっている。
【０００５】
一方、密閉された容器内の粉体の質量を測定する方法は、一般的に知られている。代表的なものでは、ロードセルなどによる容器も含めた質量の直接測定、容器内が可視であれば目視による測定、超音波式レベル計、放射線式レベル計、静電容量式レベル計などの測定方法が挙げられ、実用化されている。
連続的に流動する粉体などを取り扱う場合、容器は、強度や静電気などの危険性を考慮し、金属製の容器を用いることが一般的である。この場合、金属製容器は、通常強固な支持体に固定され、また、静電気対策などでアースされている。
ところが、定所に固定された金属製容器では、ロードセルなどによる質量の直接測定や目視などによる容器内部粉体の定量は、不可能であり、そのため、容器内の粉体質量の測定方法は、現状、超音波式レベル計、放射線式レベル計、静電容量式レベル計などの測定方法に絞られる。
【０００６】
容器内の粉体がガス流動や機械的な攪拌により運動する場合、超音波式レベル計による測定は不可能であり、流動ガスの差圧や放射線式レベル計によって、粉体の質量が測定されている。しかし、流動ガスの差圧により粉体質量を測定する場合、ガス流量の正確な測定、温度と圧力による補正などが必須であり、また、差圧の取り出し位置付近が、流動する粉体により閉塞し易いという問題がある。
また、放射線式レベル計の場合には、例えば、特許文献１に開示された、γ線を用いる粉体質量の測定方法では、粉体界面の状態が不安定な場合には正確な測定が困難である一方、精度を上げるためには、γ線の照射強度を高くしなければならないといった放射線の取り扱いについての安全管理上の問題もある。
【０００７】
また、容器が平滑でなく、凹凸を有する複雑な形状の場合には、上記のいずれの方式でもレベルの測定は困難であり、この場合には、例えば、特許文献２では、フレキシブルな静電容量式のセンサ体を用いて、従来は困難であった各種形状のタンクや容器のレベルセンサに適用することができる技術が開示されている。また、特許文献３では、重合反応器内に一対のプローブを配設して、粉体質量により変化する静電容量から粉体質量を算出する方法も開示されている。しかし、この特許文献３に開示された粉体質量により変化する静電容量から粉体質量を算出する方法は、攪拌機構を有する、特に小型反応容器の場合には、測定のための検出プローブを内部に設けるのが困難であるという問題があった。
さらに、上記の静電容量式のレベル測定方法を、より発展させた方法として、例えば、特許文献４では、容器自体を電極とし、容器内の粉体、例えばポリオレフィンの量を測定する技術が開示されている。
【０００８】
上記の開示された技術や方法などにより、複雑な形状をした密閉容器、内部で機械的攪拌を行う容器、内部で粉体が激しく流動する容器においても、内包する粉体の量を正確に測定することができるようになってきた。
しかしながら、上記の方法において、容器に存在する粉体全量を測定することは可能となっても、容器内における局在化した粉体の質量分布などを測定することは困難である。
ところが、ポリオレフィンの気相重合における触媒性能評価や、コンテナ等における粉体の充填、ガス流動床乾燥機における粉体の局在化に対応した流動ガスの適正制御など、様々な分野において、密閉容器中の粉体の質量分布を適正に検知または測定することができ、そして、容器の形状、容器内部の攪拌状態および粉体の流動状態などに左右されない、正確で汎用的な測定方法が強く要望されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平１０−２２１２７４号公報
【特許文献２】特開２００７−３０３９８２号公報
【特許文献３】特開２００４−１４４６１３号公報
【特許文献４】特開２００８−１５７８７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、上記問題点に鑑み、攪拌機構を有する反応器などの容器内部の粉体ポリオレフィン量の分布を、インライン（オンライン）で正確かつ安全に測定することができる粉体質量分布測定装置、それを用いた容器の運転方法及びそれを用いたポリオレフィン製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者等は、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、少なくとも粉体が収容された攪拌機構付き容器において、容器本体を発振電極として用い、容器である反応器内に、例えば、触媒のショートパスを防止するための中間堰などの数か所に、複数の独立した検出端を備え、或いは逆に、容器本体を、被測定領域を制限するための遮蔽電極として用い、容器内部に、発振電極と複数の独立した検出端とを備え、かつ粉体の質量分布を測定するための被測定領域を制限するための遮蔽電極を容器の内部に備え、そして、被測定領域における複数の独立した検出端間に生ずる静電容量を測定する、例えば、発振器と帰還コンデンサを有する差動増幅器の静電容量測定部又は測定手段により、検出端毎に静電容量を求め、その静電容量に基づいて、容器内の粉体質量分布を演算することにより、容器内の粉体量の分布が正確かつ安全に測定することができることを見出し、さらに、この知見を応用して、攪拌機構を有する反応器内部の粉体ポリオレフィン量分布の測定にも適用でき、上記の課題を解決できることを見出し、これらの知見に基づき、本発明を完成するに至った。
【００１２】
すなわち、本発明の第１の発明によれば、少なくとも粉体が収容された攪拌機構付き容器内の粉体質量分布を測定する装置であって、
（Ａ）（ａ１）容器本体を発振電極として用い、容器内部に複数の独立した検出端を備え、かつ被測定領域を制限するための遮蔽電極を容器の内部もしくは外部に備え、または（ａ２）容器本体を、被測定領域を制限するための遮蔽電極として用い、容器内部に、発振電極と複数の独立した検出端とを備え、
（Ｂ）容器全体または容器の一部との間に生じる静電容量を該検出端毎に測定する静電容量測定部または測定手段と、
（Ｃ）測定された静電容量に基づいて容器内の粉体質量分布を演算する演算器とを、備えることを特徴とする粉体質量分布測定装置が提供される。
【００１３】
本発明の第２の発明によれば、第１の発明において、容器は、定所に固定された金属製の容器であることを特徴とする粉体質量分布測定装置が提供される。
また、本発明の第３の発明によれば、第１又は２の発明において、粉体がポリオレフィンであることを特徴とする粉体質量分布測定装置が提供される。
さらに、第４の発明によれば、第３の発明において、容器がポリオレフィンの重合反応器であることを特徴とする粉体質量分布測定装置が提供される。
【００１４】
一方、本発明の第５の発明によれば、第１〜４のいずれかの発明に係る粉体質量分布測定装置を用いて、容器を運転する方法であって、
演算器で演算された容器内の粉体質量分布に基づき、容器内の運転条件を制御するためのフィードバック手段を備え、該フィードバック手段により、粉体質量分布を目標値になるように制御することを特徴とする容器の運転方法が提供される。
また、本発明の第６の発明によれば、第５の発明において、フィードバック手段は、可変速手段を有する攪拌機構の攪拌数変更であることを特徴とする容器の運転方法が提供される。
【００１５】
さらに、本発明の第７の発明によれば、第４の発明に係る粉体質量分布測定装置を用いて、ポリオレフィンを製造する方法であって、
演算器で演算されたポリオレフィン粉体質量分布に基づき、攪拌機構の攪拌数、触媒の供給量、又はポリオレフィン粉体の抜出し量の少なくとも一つを調整して、反応器内のポリオレフィン粉体質量分布を目標値になるように制御することを特徴とするポリオレフィンの製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の粉体質量分布測定装置によれば、攪拌機構を有する反応器などの容器内部の粉体ポリオレフィンの質量分布を、インラインで正確かつ安全に測定することができるという効果を奏する。
このため、本発明の粉体質量分布測定装置は、攪拌機構を有する反応器などの容器の運転に用いられ、容器内の粉体質量分布を目標値になるように制御することができ、その結果、本発明の粉体質量分布測定装置は、ポリオレフィンの製造に、好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態例に係る粉体質量分布測定装置を有する横型気相反応容器を説明するブロック図である。
【図２】本発明の別の一実施形態例に係る粉体質量分布測定装置を有する横型気相反応容器を説明するブロック図である。
【図３】本発明の別の一実施形態例に係る粉体質量分布測定装置を有する横型気相反応容器を説明するブロック図である。
【図４】本発明の別の一実施形態例に係る粉体質量分布測定装置を有する横型気相反応容器を説明するブロック図である。
【図５】本発明の発振電極を説明する模式図である。
【図６】本発明の検出端を説明する模式図である。
【図７】実施例のコールドモデル実験により得られた、ポリマー容量と静電容量との関係を示すプロット図である。
【図８】従来の静電容量式レベル計を有する横型気相反応容器を説明するブロック図である。
【図９】本発明の実施例１に係る粉体質量分布測定装置を有する横型気相反応容器を説明するブロック図である。
【図１０】本発明の実施例２に係る粉体質量分布測定装置を有する横型気相反応容器を説明するブロック図である。
【図１１】本発明の実施例３に係る粉体質量分布測定装置を有する横型気相反応容器を説明するブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の粉体質量分布測定装置（以下、本測定装置ともいう）は、少なくとも粉体が収容された攪拌機構付き容器において、（Ａ）一実施形態として、（ａ１）容器本体を発振電極として用い、容器内部に複数の独立した検出端を備え、かつ被測定領域を制限するための遮蔽電極を容器の内部もしくは外部に備え、または、他の一実施形態として、（ａ２）容器本体を、被測定領域を制限するための遮蔽電極として用い、容器内部に、発振電極と複数の独立した検出端とを備え、（Ｂ）容器全体または容器の一部との間に生じる静電容量を該検出端毎に測定する静電容量測定部または測定手段と、（Ｃ）その測定された静電容量に基づいて、容器内の粉体質量分布を演算する演算器とを、備えるものである。
また、本発明の容器を運転する方法は、上記の粉体質量分布測定装置を用いて、容器を運転する方法であって、演算器で演算された容器内の粉体質量分布に基づき、容器内の運転条件を制御するためのフィードバック手段を備え、該フィードバック手段により、粉体質量分布を目標値になるように制御するものである。
さらに、本発明のポリオレフィン製造方法は、上記の粉体質量分布測定装置を用いて、ポリオレフィンを製造する方法であって、演算器で演算されたポリオレフィン粉体質量分布に基づき、攪拌機構の攪拌数、触媒の供給量、又はポリオレフィン粉体の抜出し量の少なくとも一つを調整して、反応器内のポリオレフィン粉体質量分布を目標値になるように制御するものである。
以下、本発明の粉体質量分布測定装置について、その構成や、該装置を用いて、容器を運転する方法や、さらに、ポリオレフィン粉体質量分布を制御するポリオレフィン製造方法等について、詳細に説明する。
【００１９】
１．粉体質量分布測定装置の構成
静電容量式レベル計では、高周波発振電極側と受信電極側の一対の検出プローブ間およびその近傍に粉体が存在すると、この一対の検出プローブ間に形成される静電容量が増大し、この増大する静電容量は、一対の検出プローブ間や近傍に存在する粉体の質量に依存する。そこで、この静電容量を測定部又は測定手段で測定し、演算器によって、これを粉体質量に換算することにより、検出プローブ間の粉体質量を測定することができる。
【００２０】
ここで、本発明の粉体質量分布測定装置に用いる静電容量式レベル計（アドミッタンス式レベル計ということもある。）では、測定したい箇所または知りたい箇所である被測定領域を遮蔽電極（ガード電極）で囲う（または覆う）ことにより、囲われた遮蔽電極内にある高周波発振電極側と受信電極側の一対の検出プローブ間の静電容量を、測定部又は測定手段で精度良く測定することができる。そして、かかる測定結果を、演算器によって、これを粉体質量に換算することにより、その被測定領域内の粉体質量を、すなわち検出プローブ間の粉体質量を、計測することができる。
【００２１】
静電容量から粉体質量の換算にあたっては、例えば、一対の検出プローブ間またはその近傍に全く粉体が存在しない状態から、粉体質量が最大限に存在するまでの間の静電容量の変化を、予め複数点測定して、検量線を作成しておき、これと実際に測定された静電容量とを照合対比すればよい。
【００２２】
本発明の粉体質量分布測定装置について、その構成を説明すると、少なくとも粉体が収容された攪拌機構付き容器において、（Ａ）一実施形態として、（ａ１）容器本体を発振電極として用い、容器内部に複数の独立した検出端を備え、かつ被測定領域を制限するための遮蔽電極を容器の内部もしくは外部に備えたものであり、または、他の一実施形態として、（ａ２）容器本体を、被測定領域を制限するための遮蔽電極として用い、容器内部に、発振電極と複数の独立した検出端とを備えたものである。
【００２３】
上記の（ａ１）では、具体的には、図１に示すように、反応器である容器本体を発振電極として用い、容器内部に、例えば、中間堰または攪拌軸などに、複数の独立した検出端（受信電極）を備え、かつ被測定領域を制限するための遮蔽電極を容器の内部もしくは外部に備えたものであって、発振電極と受信電極の独立した複数との各別個に静電容量を測定し、その静電容量から、被測定領域内の各箇所毎の粉体質量を算出し、それらの粉体質量算出結果から、反応器内の粉体質量分布を測定することができる。
ここで、上記のように、被測定領域内の各箇所毎の粉体質量を算出できることから、例えば、反応器内で、触媒のショートパスを防止するために、中間堰を設けることがあるが、この際に、中間堰で区切られた区域毎に、受信電極を設置すると、各区域毎の粉体質量を算出することができる。
【００２４】
また、上記の（ａ２）では、具体的には、図２に示すように、反応器である容器本体を、被測定領域を制限するための遮蔽電極として用い、容器内部に、例えば、中間堰または攪拌軸などで区切られた箇所に、発振電極と複数の独立した検出端（受信電極）とを備えたものであって、発振電極と受信電極の独立した複数との各別個に静電容量を測定し、その静電容量から、被測定領域内の各箇所毎の粉体質量を算出し、それらの粉体質量算出結果から、反応器内の粉体質量分布を測定することができる。
【００２５】
本発明の粉体質量分布測定装置では、差圧を計測することがないので、攪拌流動プロセスの気相重合法に適用しても、差圧測定のノズル閉塞の問題を生じないし、また、γ線を使用することもないので、放射線の取扱いに伴う安全上の問題も生じない。
また、中間堰または攪拌軸を検出プローブとしているので、攪拌機構を有する容器であれば、容器自体の大きさは、何ら制限されない。更には、粉体相と気相それぞれに温度計を配設し、温度分布を測定する必要もない。
なお、流動層式プロセスにおける反応器であっても、問題なく適用可能であり、差圧を計測するためのノズルを要しないことから、閉塞や攪拌による動圧の影響を受けることなく、良好な重合粉体質量計測と制御が可能となる。
【００２６】
２．容器の運転方法及びポリオレフィンの製造方法
本発明の粉体質量分布測定装置は、容器を運転する方法に用いられ、演算器で演算された容器内の粉体質量分布に基づき、容器内の運転条件を制御するためのフィードバック手段を備え、該フィードバック手段により、粉体質量分布を目標値になるように制御することを特徴とするものである。
また、フィードバック手段は、例えば、重合反応器中の運転条件を制御する手段であって、この場合の運転条件とは、反応器へ供給する触媒やモノマー原料の流量、および反応器の温度や圧力、粉体の抜出量、平均滞留時間、反応制御剤の供給量などが挙げられ、これらの運転条件を制御するフィードバック手段は、運転条件を制御する手段であれば、どのようなものであってもよいが、可変速手段を有する攪拌機構の攪拌数変更であることが好ましい。
【００２７】
本発明の粉体質量分布測定装置は、特に、質量を測定すべき粉体が、気相重合法によって生成されるポリオレフィン粉体である場合に、好適に使用できる。
気相重合法で生成される粉体は、粉体の上面が絶えず波打っており、また、その密度も状況毎に異なるので、単に粉体レベルを測定しても、その質量を精度良く測定することは困難である。
しかし、本発明の粉体質量分布測定装置を用いた方法では、反応器である容器内の各箇所毎に、流動時あるいは攪拌時の粉体の密度も加味した粉体の絶対量（質量）が測定可能である。
【００２８】
また、本発明に係るポリオレフィン製造方法によると、本発明の粉体質量分布測定装置を使用することによって、ポリオレフィン粉体質量分布の正確な測定が可能となり、反応容器内のポリオレフィン粉体の質量分布が目標値になるように、正確に制御することができる。
なお、本明細書で使用する「粉体」は、「粒体」を含む概念であり、また、「粒体」と粉状体の混合物も、粉体に含まれる。これらも、粉状体と同様に、本発明の粉体質量測定装置で質量測定が可能である。
【００２９】
以下、本発明の実施形態の一態様を、図面に基づいて説明する。
図１は、容器本体を発振電極として用い、容器内部に複数の独立した検出端を備え、かつ被測定領域を制限するための遮蔽電極を容器の内部もしくは外部に備える態様を説明する図であって、金属製の容器への態様を示し、例えば、内部で重合反応が進行する横型気相反応容器への態様を示し、付号１は、金属製の容器（反応器）を、付号２は、金属製の攪拌シャフト（軸）を示し、それらは、互いに絶縁された二対の検出プローブとして、異なる場所に、例えば、反応器の入口部と出口部とに、各一対配設され、その一対は制御演算部１２、他の一対は制御演算部１７から構成される。そして、金属製の攪拌シャフト（軸）２は、中央部で絶縁ガスケットなどの絶縁体４で、絶縁され、キャップフランジ３とは絶縁軸受５で、絶縁されている。また、金属製の容器本体１は、キャップフランジ３などと、絶縁体４で、絶縁されている。
また、制御演算部１２、１７は、反応器１に交流電源を供給する発振器８、１３、攪拌シャフト２から交流信号を受信する差動増幅器９、１４、及び、差動増幅器９、１４の出力電圧から粉体質量を演算する演算器１１、１６から構成されている。発振器８、１３及び差動増幅器９、１４は、本発明の粉体質量測定装置における静電容量測定部を構成する。
【００３０】
図１において、一対の検出プローブの反応器１は、絶縁ガスケット４を介して、反応器蓋（キャップフランジ）３で密閉され、また、もう一方の検出プローブの攪拌シャフト２は、絶縁軸受５を介して、反応器蓋（キャップフランジ）３と絶縁され、さらに、攪拌シャフト２は、絶縁ガスケット４を介して、電動機とも絶縁されている。そして、前記したように、攪拌シャフト（軸）２は、中央部で絶縁ガスケットなどの絶縁体４で、絶縁され、測定領域を二つにわけている。
【００３１】
攪拌シャフト２と、制御演算部１２、１７の差動増幅器９、１４との間は、シールド芯線６によって、集電子（ブラシ）を介して、配線される。また、シールド（網線）７は、反応器蓋３に配線される。反応器１から延びる一方のシールド芯線６には、発振器８、１３から交流電源が入力され、他方の攪拌シャフト２から延びるシールド芯線６は、差動増幅器９、１４の反転端子に接続される。差動増幅器９、１４の非反転端子は、前記、反応器蓋３のシールド（網線）７に接続される。差動増幅器９、１４の出力端子と、その反転端子との間には、帰還コンデンサ１０、１５が接続される。差動増幅器９、１４の出力は、演算器１１、１６に入力される。
【００３２】
上記粉体質量分布測定装置において、発振器８、１３の出力電流をＥｉとし、一対の検出プローブ（１と２）によって形成される静電容量をＣｘとし、帰還コンデンサ１０、１５の容量をＣｃとすると、差動増幅器９、１４の出力端子に現れる出力電力Ｅ０は、次式［１］で与えられる。
Ｅ０＝（Ｃｘ／Ｃｃ）×Ｅｉ  ・・・［１］
【００３３】
一般に、粉体は、気体よりも大きな比誘電率を有することから、一対の検出プローブ（１と２）間の粉体質量に比例して、出力電圧Ｅ０が変化する。
ここで、予め実測によって、出力電圧Ｅ０と容器内の関係を求めておき、演算器１１、１６内に記憶する。つまり、反応容器１内の粉体質量がゼロから最大値までの間の適当な間隔で、差動増幅器９、１４からの出力電圧値と粉体質量の関係を実測し、例えば、この実測値に基づいて、グラフを作り、制御演算部１２、１７の演算器１１、１６に記憶させておく。このようにすると、演算器１１、１６により、差動増幅器９、１４からの出力電圧Ｅ０に基づいて、容器内の粉体質量を求めることができる。
なお、グラフの作成に代えて、あらかじめ実測した記憶している数値から補間法によって求めてもよい。
【００３４】
上記実施形態の一態様例の粉体質量測定装置では、反応容器内の粉体の流動状態が変化して、見かけ上の粉面が上昇又は下降した場合でも、一対の検出プローブ（１と２）間に形成される静電容量は、その間又は近傍に存在する粉体の絶対量、具体的にはその質量によって定まることが期待できる。つまり、粉体質量が変化しなければ、見かけ上の粉面が上昇又は下降しても、静電容量部を流れる電流値は、実質的に変化せず、差動増幅器９、１４の出力電圧は、ほぼ一定となる。
従って、本実施形態の一態様例の粉体質量測定装置は、粉体の流動状態の如何に拘わらず、容器内の粉体質量を正確に測定することが可能になる。
【００３５】
また、図２は、本発明の実施形態の別の態様を示す図であって、容器本体を、被測定領域を制限するための遮蔽電極として用い、容器内部に、発振電極と複数の独立した検出端とを備える態様を説明する図であり、例えば、内部で重合反応が進行する横型気相反応容器への態様を示している。
図２において、容器１の内部に、挿入管により、一つの発振電極１８と、二つの検出電極１９が設置されている。これらの検出電極により、２箇所の静電容量が検出できる。
【００３６】
また、図３は、本発明の実施形態の別の態様を示す図であって、図２と同様に、容器本体を、被測定領域を制限するための遮蔽電極として用い、容器内部に、発振電極と複数の独立した検出端とを備える態様を説明する図であり、例えば、内部で重合反応が進行する横型気相反応容器への態様を示している。
図３において、容器１の内部に、挿入管により、一つの発振電極１８が容器１の中央部に、二つの検出電極１９が容器１の入口部と出口部に、設置されている。これらの検出電極により、２箇所の静電容量が検出できる。
【００３７】
また、図４は、本発明の実施形態の別の態様を示す図であって、一対は、容器本体を、被測定領域を制限するための遮蔽電極として用い、容器内部に、発振電極と検出端とを備え、また、他の一対は、容器本体を発振電極として用い、容器内部に検出端を備える態様を説明する図である。
図４において、容器１の内部に、挿入管により、一つの発振電極１８が容器１の中央部に、一つの検出電極１９が容器１の出口部に、設置され、また、他の一対は、図１と同様に、容器本体を発振電極として用い、容器内部の攪拌シャフト（軸）に検出端を備えている。これらの検出電極により、２箇所の静電容量が検出できる。
【００３８】
ここで、図５には、容器１の内部に、挿入管により、発振電極１８が設置されることを説明する図として、示され、また、図６には、容器１の内部に、挿入管により、検出電極１９が設置されることを説明する図として、示される。
【００３９】
従来の差圧式の粉体質量測定装置では、差圧測定のためにガスの通り道を設ける必要があり、専用の細い配管が設けられ、その配管に、差圧計測定のための各種センサーが設置される。
オレフィン重合用の触媒は、流動ベッド用の粉体ポリマーよりも、はるかに粒径が小さいため、流動の条件が不適切であると、触媒が差圧測定用の配管に混入し、そこでオレフィンを重合させ、管を閉塞させるなどの問題があった。あるいは、完全に閉塞しなくとも、部分閉塞によって、正確な差圧が得られず、計測される差圧の信頼性に欠けていた。また、流動のために送り込む気泡や、付着防止のためのフラッシングガスの動圧によって、圧力変化が生じ、測定に影響を及ぼすこともあった。
【００４０】
しかし、本実施形態例の粉体質量測定装置では、差圧を測定する配管の必要がないので、上記不具合が生じず、精度が高い検出が可能であり、また、γ線を利用する方式とは異なり、放射線取扱い上の問題が生じないので、安全性にも優れている。
また、攪拌機構を有する反応器では、必然的に具備されている攪拌シャフトを検出プローブの一方とすることで、静電容量測定のための検出プローブを、反応器内に設ける煩わしさもない。更には、反応器内部の高さ方向に対する温度分布を網羅的に測定しなければ正確な粉体レベルは把握できないといったことも、全くないのである。
【００４１】
上記実施形態例の反応器としては、横型反応器（図１）以外にも、縦型反応器等が挙げられる。攪拌シャフト２に装備された攪拌翼としてパドル翼を示しているが、このほか、アンカー翼、ヘリカルリボン翼といった形状を使用することもでき、形状は、何ら限定されない。
【００４２】
本発明の粉体質量測定装置が適用できるオレフィン重合用気相プロセスでは、触媒は、チーグラー触媒系であれ、メタロセン触媒系であれ、特に制限されない。気相重合法に適用しうるようにするためには、具体的には、担持型触媒を用いるのが好ましい。担体としては、無機担体、有機担体といった種類を問わない。
【００４３】
重合条件としては、通常の気相重合の条件が適用でき、重合圧力は、０．５〜５ＭＰａＧ、重合温度は、３０〜１２０℃、滞留時間は、０．１〜１０時間である。
また、使用できるオレフィンは、プロピレン、エチレン、１−ブテン、１−ペンテン、１−ヘキセン、１−オクテン、４−メチル−１−ペンテン等である。これらオレフィンの単独重合若しくは共重合は、必要に応じて分子量調節剤である水素ガスを供しながら実施される。
ポリオレフィン量測定および製造法は、特に、ポリプロピレンに適用するのが好ましい。
【実施例】
【００４４】
以下、実施例として、コールドモデルテストに基づいて、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。
【００４５】
［実施例１］
図９に示すように、内径が約１００ｍｍ、胴長が約９００ｍｍで上部から粉体を投入できる攪拌機構を有する横型反応器１において、反応器本体を発振電極として用い、また、金属製の攪拌シャフト（軸）２は、中央部で絶縁ガスケットなどの絶縁体４で、絶縁され、その分離された攪拌シャフト（軸）の双方を受信電極として用いた。
次に、７０ｒｐｍの攪拌下、平均粒径３５０μｍのポリプロピレン粉体を順次投入し、その際の反応器の入口部と、出口部の静電容量を測定した。その結果から検量線を作成した。これらの結果から、ポリプロピレン粉体分布の測定が可能であることが確認できた。
【００４６】
［実施例２］
実施例１と同様に、内径が約１００ｍｍ、胴長が約９００ｍｍで上部から粉体を投入できる攪拌機構を有する横型反応器１において、図１０に示すように、反応器１の内部に、挿入管により、一つの発振電極１８と、二つの検出電極１９を設置した。
次に、７０ｒｐｍの攪拌下、平均粒径３５０μｍのポリプロピレン粉体を順次投入し、その際の反応器全体の静電容量と、入口部の静電容量を測定した。その結果から検量線を作成した（図７参照。）。これらの結果から、ポリプロピレン粉体分布の測定が可能であることが確認できた。
【００４７】
［実施例３］
実施例１と同様に、内径が約１００ｍｍ、胴長が約９００ｍｍで上部から粉体を投入できる攪拌機構を有する横型反応器１において、図１１に示すように、反応器１の内部に、挿入管により、一つの発振電極１８を反応容器１の中央部に、二つの検出電極１９を反応容器１の入口部と出口部に、設置した。
次に、７０ｒｐｍの攪拌下、平均粒径３５０μｍのポリプロピレン粉体を順次投入し、その際の反応器の入口部と出口部の静電容量を測定した。その結果から検量線を作成した。これらの結果から、ポリプロピレン粉体分布の測定が可能であることが確認できた。
【００４８】
実施例１〜３により、いずれも、ポリプロピレン粉体分布の測定が可能であることが確認でき、また、機械的攪拌によって上面が波打っている粉体についても、その正確な質量分布の計測が可能であることが示された。
重合反応時も、原理的にはコールドモデルと同等の状況にあるため、本測定法を用いることで、気相重合反応器内の粉体質量分布を精度よく測定でき、また、この測定値に基づいて反応器内の粉体質量の制御を行うことにより、精度の高い制御が可能となる。
【００４９】
なお、上記実施形態例では、一対の検出プローブが水平方向に且つ平行に延びる例を示したが、検出プローブが延びる方向は、相互に平行でなくても何ら問題はない。
即ち、反応器は横型でも縦型でもよく、且つ、攪拌翼は、水平、鉛直方向であってもよい。
【００５０】
以上、本発明をその好適な実施形態例に基づいて説明したが、本発明の粉体質量測定装置およびポリオレフィン製造法は、上記実施形態例の構成にのみ、限定されるものではなく、上記実施形態例の構成から種々の修正および変更を施したものも、本発明の範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明の粉体質量分布測定装置は、攪拌機構付き容器内の粉体質量分布を、正確かつ安全に測定することができるため、攪拌機構を有する反応器内部の粉体ポリオレフィン量も、正確かつ安全に測定することができ、しかも、横型反応器や縦型反応器等にも適用でき、さらに、オレフィン重合用気相プロセスにも、また、流動層式プロセスでも、図３に示す態様により適用でき、産業上利用可能性が高いものである。
【符号の説明】
【００５２】
１    金属製の容器
２    金属製の攪拌機
３    キャップフランジ
４    絶縁体（絶縁ガスケット）
５    絶縁軸受
６    シールド芯線
７    シールド（破線）
８    発振器１
９    差動増幅器１
１０  帰還コンデンサ１
１１  演算器１
１２  制御演算部１
１３  発振器２
１４  作動増幅器２
１５  帰還コンデンサ２
１６  演算器２
１７  制御演算部２
１８  発振電極（挿入管）
１９  検出電極（挿入管）
２０  軸受
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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