気相重合装置およびオレフィンの重合方法
【課題】粉体の滞留を抑制して容易に当該粉体を回収することが可能であり、且つ粉体に同伴するガスを排出する手段をさらに備える必要のない気相重合装置を提供する。
【解決手段】本発明に係る気相重合装置１００は、上記課題を解決するために、気相重合槽１と、重合体の粉体およびガスの混合物が流入するガス分離装置１１０と、気相重合槽１およびガス分離装置１１０を連結する移送管３と、を備えており、ガス分離装置１１０は、混合物が流入する流入口２ａと、置換ガスを導入する導入口４ａと、粉体を排出する排出口２ｂと、当該混合物中のガスを置換ガスに置換する槽２とを備え、当該槽２は柱状であり、その一方の端側は、当該端側の先端に向かって断面積が減少していく錘状に形成されており、排出口２ｂは槽２の錘状が形成されている側の先端に設けられている。
【解決手段】本発明に係る気相重合装置１００は、上記課題を解決するために、気相重合槽１と、重合体の粉体およびガスの混合物が流入するガス分離装置１１０と、気相重合槽１およびガス分離装置１１０を連結する移送管３と、を備えており、ガス分離装置１１０は、混合物が流入する流入口２ａと、置換ガスを導入する導入口４ａと、粉体を排出する排出口２ｂと、当該混合物中のガスを置換ガスに置換する槽２とを備え、当該槽２は柱状であり、その一方の端側は、当該端側の先端に向かって断面積が減少していく錘状に形成されており、排出口２ｂは槽２の錘状が形成されている側の先端に設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気相重合装置およびオレフィンの重合方法に関するものである。より具体的には、気相重合装置および当該気相重合装置を用いたオレフィンの重合方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィンを製造するためには、気相重合装置が広く用いられている。また、複数の重合槽が連結されている気相重合装置を用いて、各重合槽のガス組成を変化させることによって、所望の重合体を製造する方法が知られている。
【０００３】
例えば、特開２０００−３４４８０４号公報（特許文献１）には、少なくとも二つの流動床反応器を連続して用いる多段気相重合方法であって、上流側に配設した流動床反応器において得られた重合体粉末を抜き出し、下流側に配設した流動床反応器に導入する際に、該重合体粉末に混在する副成分（α−オレフィンおよび水素ガス）の量を低減する方法が開示されている。また、上記方法において使用される装置として、重合体粉末に同伴する副成分の量を低減する装置、およびこの装置を適用した多段気相重合装置が記載されている。
【０００４】
上述した副成分の量を低減する装置の具体的な構成としては、重量弁、分離装置、およびロータリーバルブを含んでおり、さらに当該分離装置には、パージガス供給ラインおよびパージガス排出ラインが備えられている。なお、上記重量弁は、一定量の重合体粉末を分離装置へ送出する部材であり、上記ロータリーバルブは、粉末成分を一定量ごとに排出する部材である。
【０００５】
また、特開２００６−５２３８７号公報（特許文献２）には、連続的に操作することが可能であり、且つ任意の割合にガスを置換することができる重合装置、および当該装置を用いた重合方法が開示されている。
【０００６】
図４は、特許文献２に開示されている、従来の重合装置２００の概略構成を示す図である。この図に示すように、重合装置２００は、ガス置換槽２２と、その上流に配置された気相重合装置２１とを備えている。ガス置換槽２２は、ガス分散板２３によって上下２つに分けられており、ガス分散板２３より下部には置換ガス供給口２４がある。この置換ガス供給口２４から供給された置換ガスは、ガス分散板２３を通過してガス分散板２３より上部へ均一に供給される。
【０００７】
一方、ガス分散板２３の上部の領域では、上流の気相重合槽２１から重合体の粉体の受け込み、および下流の気相重合槽２６への抜き出しが行なわれる。ここで、ガス分散板２３より上部へ供給された置換ガスによって、重合体粉体に同伴されるガスが任意の割合に置換される。
【特許文献１】特開２０００−３４４８０４号公報（２０００年１２月１２日公開）
【特許文献２】特開２００６−５２３８７号公報（２００６年２月２３日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したように、例えば、特許文献１に記載の装置を用いた場合、重量弁またはロータリーバルブにおいて重合体粉末が滞留することがあり、さらには滞留した重合体粉末が重合して塊化することも考えられる。このような滞留は、形状によっては分離装置においても起こり得ることであり、当該装置に目詰まりが生じることも考えられる。
【０００９】
また、特許文献１に記載の装置では、排出されたパージガスは、新たな排出用のラインを用いて流動床へ戻す必要があり、当該ガスを他の用途に利用する場合には、別途回収する必要がある。
【００１０】
さらに、特許文献２の重合装置２００は、前段の気相重合槽２１と後段の気相重合槽２６との間に、粉体に同伴される副原料ガスを分離するためのガス置換槽２２が設けられており、これらは直列に配列されている。この重合装置２００では、図４に示すように、ガス置換槽２２における粉体の排出口２５は側壁に設けられているため、粉体のすべてを取り出せずに滞留したり、滞留した粉体がガス置換槽２２の内部においてもさらに重合し、塊を形成したりすることも考えられる。このため、排出口の目詰まり等が生じ、長期に亘って連続的に運転することが難しくなることもある。
【００１１】
本発明は、このような従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、粉体の滞留を抑制して容易に当該粉体を回収することが可能であり、粉体の塊化を抑制し排出口の目詰まり等を抑制して、長期に亘って連続的に運転することが可能であり、粉体に同伴するガスを排出する手段をさらに備える必要のない気相重合装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る気相重合装置は、上記課題を解決するために、気相重合槽と、重合体の粉体およびガスの混合物が流入するガス分離装置と、上記気相重合槽および上記ガス分離装置を連結する移送管と、を備えており、上記ガス分離装置は、上記混合物が流入する流入口と、置換ガスを導入する導入口と、上記粉体を排出する排出口と、上記混合物中のガスを上記置換ガスに置換する槽とを備え、上記槽は柱状であり、その一方の端側は、当該端側の先端に向かって断面積が減少していく錘状に形成されており、上記排出口は上記槽の錘状が形成されている側の先端に設けられていることを特徴としている。
【００１３】
上記の構成によれば、本発明に係る気相重合装置は、気相重合槽およびガス分離装置を備え、これらを移送管によって連結している。このため、気相重合槽において生成された重合体の粉体に同伴するガスを、ガス分離装置において当該粉体から取り除いたとき、取り除かれた同伴ガスは再び気相重合槽へと戻る。したがって、取り除かれた同伴ガスのリサイクル設備を備える必要がなく、また排出手段等によって排出する必要がない。
【００１４】
また、本発明に係る気相重合装置の構成部材であるガス分離装置は、粉体および同伴ガスが含まれる混合物から、当該同伴ガスを置換ガスによって置換する柱状の槽を備えている。この槽の一端は、錘状に形成されているため、例えば、粉体を排出口から排出する際、錘状の部分の内壁をスムーズに粉体が流れ落ちる。これにより、その先端にある排出口から容易に粉体を回収することができる。つまり、排出口付近に粉体が滞留することを抑制し、粉体による排出口の目詰まり等を防ぐことができる。
【００１５】
また、本発明に係る気相重合装置において、上記移送管は常時開通していることが好ましい。これにより、ガス分離装置において置換ガスによって置換された同伴ガスを、再び気相重合槽に戻して利用することができる。
【００１６】
また、本発明に係る気相重合装置では、上記ガス分離装置の長さ方向に平行な直線が鉛直となるとき、上記槽の錘状が形成されている部位の斜辺と、水平面とが成す角度Ｓ１は、下記式（１）
θｒ ≦ Ｓ１ ＜ ９０°・・・（１）
を満たし、上記式中、θｒは、ガス分離装置に流入する粉体の安息角であることが好ましい。
【００１７】
上記の構成によれば、上記槽は、排出口が設けられている一端が錘状に形成されており、さらに上記槽の長さ方向に平行な直線が鉛直となるとき、上記槽の錘状が形成されている部位の斜辺と、水平面とが成す角度Ｓ１は、上記式（１）を満たしている。つまり、上記斜辺が安息角以上であることによって、粉体が槽の錘状部位の内壁に到達したとき、そこで安定することなく、さらに排出口に向けて移動しようとする。換言すれば、当該内壁を当該粉体がスムーズに流れ落ちる。したがって、上記槽からの粉体の排出が、さらに容易になる。
【００１８】
また、本発明に係る気相重合装置では、上記ガス分離装置の長さ方向に平行な直線が鉛直となるとき、上記槽の錘状が形成されている部位の斜辺と、水平面とが成す角度Ｓ１は、３０°以上、９０°未満の範囲であることが好ましい。
【００１９】
上記斜辺と、水平面とが成す角度Ｓ１が上記範囲であることによって、粉体が槽の錘状部位の内壁に到達したとき、排出口に向けて当該粉体がさらにスムーズに流れ落ちる。したがって、上記槽からの粉体の排出が、さらに容易になる。
【００２０】
また、本発明に係る気相重合装置において、上記ガス分離装置の長さ方向に平行な直線が鉛直となるとき、上記移送管は、一端が当該重合槽の縦側壁に連結され、他方の端が上記ガス分離装置に連結されているものであり、上記移送管および上記縦側壁の連結部位における最下端の点を通り、上記移送管の内壁面の接線である直線と、上記縦側壁の壁面に垂直な面とが成す角度Ｓ２は下記式（２）
０° ≦ Ｓ２ ≦ ９０°・・・（２）
を満たし、上記連結部位における最上端の点を通り、上記移送管の内壁面の接線である直線であって、上記移送管と接する点が最も下になる直線と、上記縦側壁の壁面に垂直な面とが成す角度Ｓ３は下記式（３）
θｒ ≦ Ｓ３ ≦ ９０°・・・（３）
を満たすことが好ましい。
【００２１】
上記の構成によれば、本発明に係る気相重合装置は、当該重合槽と当該ガス分離装置とを連結する移送管を備えており、上記移送管を接続する位置は式（２）および式（３）を満たしている。移送管が式（２）および式（３）を満たしていることによって、上記気相重合槽から粉体を移送するとき、圧力制御する必要がなく、重力落下のみによって上記槽に向かって流れ落ちる。したがって、上記気相重合槽から上記槽への粉体の移送が、さらに容易になる。
【００２２】
また、本発明に係る重合方法は、本発明に係る気相重合装置を用いる重合方法であって、上記気相重合槽において重合体の粉体を得る重合工程と、上記重合工程によって得られた粉体およびガスの混合物を、上記移送管を通して上記ガス分離装置へ移送する移送工程と、上記移送工程によって移送された上記混合物中の上記ガスを、上記ガス分離装置において上記置換ガスに置換することによって上記ガスを上記粉体から分離する分離工程と、上記分離工程の後、上記ガス分離装置に具備された排出口から上記粉体を排出する排出工程とを含むことを特徴としている。
【００２３】
上記の構成によれば、本発明に係る気相重合装置を用いてオレフィンを重合しているため、上記排出工程において排出口付近に粉体が滞留することなく、排出口から当該粉体を排出することができる。したがって、長期に亘って連続的に粉体を重合することができる。
【００２４】
また、本発明に係る重合方法では、重合工程後に分離槽に導入された粉体に同伴しているガスを、置換ガスによって置換している。つまり、上記分離工程において粉体および当該ガスの混合物から、当該ガスを分離させているため、例えば、複数の重合槽を備えた気相重合装置を用いたとき、後段の重合槽には当該ガスが分離された粉体が移送される。したがって、後段の重合槽で行なう重合反応において、当該反応に影響を与えることの少ない粉体を用いることができるため、生成する重合体の物性を制御することができる。
【００２５】
また、本発明に係る重合方法において、上記排出工程では、上記排出口から上記粉体を間欠的に排出することが好ましい。
【００２６】
上記の構成によれば、ガス分離装置内に貯留される粉体および同伴ガスの混合物を一定時間留めておくことによって、効率的に当該混合物中の同伴ガスを置換することができる。また、排出口が間欠的に開くことによって、ガス分離装置の上流に位置し、直結している気相重合槽内の圧力を下げることなく重合反応させることができる。
【００２７】
また、本発明に係る重合方法において、上記分離工程において上記混合物から分離された上記ガスは、上記移送管を通じて上記重合槽へ移送されることがより好ましい。
【００２８】
上記の構成によれば、ガス分離装置において重合体の粉体およびガスの混合物から取り除かれた当該ガスのリサイクル設備を備える必要がなく、また排出手段等によって排出する必要がない。
【発明の効果】
【００２９】
以上のように、本発明に係る気相重合装置によれば、粉体の滞留を抑制して容易に当該粉体を回収することが可能であり、且つ粉体に同伴するガスを排出する手段をさらに備える必要のない気相重合装置を提供できるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
本発明の一実施形態について図１から図３に基づいて説明すると以下の通りである。
【００３１】
（気相重合装置１００の構成）
まず、図２を用いて本実施の形態に係る気相重合装置１００の概略構成について説明する。図２は、本実施の形態に係る気相重合装置１００の概略構成を示す図である。
【００３２】
図２に示すように気相重合装置１００は、気相重合槽１、ガス分離装置１１０、移送管３、および下流気相重合槽９を備えている。
【００３３】
気相重合槽１は、触媒供給ライン５、オレフィンガス供給ライン６、副原料供給ライン７、ガス分散板１ａ、および循環ガス供給ライン８を備えている。
【００３４】
気相重合槽１は、オレフィン、触媒、および水素等の副原料を重合反応させて、オレフィンが重合してなる重合体の粉体（以下、単に「粉体」と称することもある）を生成する槽である。なお、気相重合槽１の構成については、後で詳細に説明する。
【００３５】
ガス分離装置１１０は、分離槽（槽）２、流入口２ａ、排出口２ｂ、抜き出し制御弁２ｃ、置換ガス供給ライン４、置換ガス供給ノズル（導入口）４ａ、置換ガス供給制御弁４ｂを備えている。
【００３６】
ガス分離装置１１０は、気相重合槽１から流入する粉体とガスとの混合物から、当該ガスを後述の置換ガスによって置換することで分離するための装置である。なお、当該混合物は、粉体に同伴ガスが同伴している状態であるともいえる。なお、ガス分離装置１１０の構成については、後で図１に基づいて詳細に説明する。
【００３７】
移送管３は、重合体の粉体を移送する移送管として機能するものである。移送管３は、気相重合槽１とガス分離装置１１０とを接続しており、気相重合槽１内において生成される重合体の粉体をガス分離装置１１０へと移送する。なお、移送管３の構成については、後で図３に基づいて詳細に説明する。
【００３８】
また、本実施の形態では、図２に示すように下流気相重合槽９を備えている。下流気相重合槽９は、気相重合槽１において得られたポリオレフィンに対して、さらに別の物性、種類のオレフィンを重合させるための槽である。
【００３９】
下流気相重合槽９は、移送管１０によってガス分離装置１１０の排出口２ｂと接続されており、移送管１０には、抜き出し制御弁２ｃが設けられている。排出口２ｂから抜き出される粉体の排出量は、抜き出し制御弁２ｃによって制御される。同伴ガスから分離された粉体は、この抜き出し制御弁２ｃの開閉動作によって、分離槽２と下流気相重合槽９との圧力差を利用して、間欠的に下流気相重合槽９に抜き出される。
【００４０】
下流気相重合槽９としては、従来公知の重合槽を用いてもよく、本実施の形態に係る重合槽１と同様の構成を備えていてもよい。
【００４１】
（気相重合槽１の構成）
次に、気相重合槽１の構成について図２を用いて詳細に説明する。
【００４２】
図２に示すように、気相重合槽１は、触媒供給ライン５、オレフィンガス供給ライン６、副原料供給ライン７、ガス分散板１ａ、および循環ガス供給ライン８を備えており、さらに気相重合槽１の縦側壁１ｂには、移送管３と接続するための抜き出しノズル１ｃを備えている。
【００４３】
気相重合槽１の具体的な構成としては、重合反応を行なうことができればよく、例えば、流動床型の気相重合槽が挙げられる。流動床型の気相重合槽では、当該槽内において粉状の重合体を流動化させる流動化させることによって流動層（床）を形成させながら、重合を進行させる。具体的には、まず、単量体を含有するガスをガス分散板１ａの下方から導入し、当該ガスを均一に分散させる。その後、均一に分散されたガスは、既に重合反応によって生成された粉状の重合体、または触媒等の粉体を流動化させながら、気相重合槽内を上昇する。このようにして流動化された重合体の粉体は、一定の流動層を形成している。当該流動層において、気相である単量体と触媒等の粉体とが接触することによって重合反応が進行して、粉状の重合体が生成される。なお、流動層の厚さは、ガス流速、重合体の粉体の性状等によって適宜決定すればよい。
【００４４】
オレフィンガス供給ライン６は、本発明において合成する重合体の主原料（単量体）であるオレフィンの供給手段として機能するものである。オレフィンガス供給ライン６は、気相重合槽１の側壁に設けられており、気相重合槽１内にオレフィンを導入する。
【００４５】
オレフィンの種類としては、重合可能なオレフィンであればよく、例えば、Ｃ２〜Ｃ１０のオレフィンが挙げられ、その中でもＣ２〜Ｃ８のオレフィンであることがより好ましい。そのようなオレフィンとしては、例えば、エチレン、およびプロピレンが挙げられる。また、オレフィンは、単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。２種以上のオレフィンを混合して用いる例としては、例えば、エチレンと１種以上のＣ３〜Ｃ１０との組み合わせが挙げられるが、エチレンと１種以上のＣ３〜Ｃ８のオレフィン（例えば、プロピレン、１−ブテン、１−ヘキセン、４−メチル−１−ペンテン、および１−オクテン）との混合物であることがより好ましい。
【００４６】
また、オレフィンの形状としては、気相重合槽１内に導入することが可能であり、重合して重合体を生成することができるものであればよく、例えば、流動層を形成しやすいという点から、ガス状であることがより好ましい。
【００４７】
触媒供給ライン５は、重合反応に使用する触媒の供給手段として機能するものである。触媒供給ライン５は、気相重合槽１の側壁に設けられており、気相重合槽１内に触媒を導入する。
【００４８】
触媒としては、重合反応を妨げないものであればよく、例えば、各種のメタロセン触媒、Ｚｉｅｇｌｅｒ−Ｎａｔｔａ触媒等を例示できる。
【００４９】
副原料供給ライン７は重合反応に使用する副原料の供給手段として機能するものである。副原料供給ライン７は、気相重合槽１の側壁に設けられており、気相重合槽１内に副原料を導入する。
【００５０】
副原料とは、適宜選択された上記触媒の存在下において、必要に応じて添加するものであり、このような副原料としては、例えば、水素ガス等の分子量調整剤、窒素ガス等の不活性ガス等が挙げられる。
【００５１】
なお、オレフィンガス供給ライン６、および副原料供給ライン７が配設される位置は、例えば、循環ガスライン８へ設置してもよい。
【００５２】
ガス分散板１ａは、気相重合槽１内に供給される循環ガスを当該槽内に均一に分散させるものである。
【００５３】
ガス分散板１ａとしては、供給されるガスを通過させることが可能であり、かつ生成される粉体を通さないものであればよいが、循環ガス流が流動層の流動状態を良好に保つことができる形状であることがより好ましい。
【００５４】
気相重合槽１で重合反応に用いられなかった未反応の原料ガス、副原料ガス等は、気相重合槽１のガス排出口から排出され、循環ガス供給ライン８を介して、再び気相重合槽１の流動層へ供給される。循環ガス供給ライン８の位置は、ガス分散板１ａよりも下方に設けられていればよい。
【００５５】
抜き出しノズル１ｃは、気相重合槽１において生成される重合体の粉体を移送管３へと抜き出すために、縦側壁１ｂに設けられている。抜き出しノズル１ｃは、気相重合槽１と移送管３とを開口した状態で接続しているため、気相重合槽１と移送管３と間は常時開通している。
【００５６】
（ガス分離装置１１０の構成）
次に、ガス分離装置１１０の構成について図１を用いて詳細に説明する。図１は、ガス分離装置１１０の概略構成を示す図である。
【００５７】
図１に示すように、ガス分離装置１１０は、分離槽（槽）２、流入口２ａ、排出口２ｂ、抜き出し制御弁２ｃ、置換ガス供給ライン４、置換ガス供給ノズル（導入口）４ａ、置換ガス供給制御弁４ｂを備えている。
【００５８】
分離槽（槽）２は、ガス分離装置１１０が備える槽として機能する部材である。分離槽２とは、上記混合物中のガスを上記置換ガスに置換する槽であり、柱状構造であり、分離槽２の一端は錘状に形成されている。排出口２ｂは分離槽２の錘状が形成されている側の先端に設けられていればよい。また、分離槽２とは、重合反応後の粉体に同伴されるガスを、置換ガスによって置換するための槽であるともいえる。
【００５９】
ここで、上記同伴ガスとは、気相重合槽１において重合反応に用いられるガスと同じ組成であり、主原料のオレフィンガス以外に、水素ガス等の副原料ガス、窒素や飽和炭化水素等の不活性ガスが挙げられる。
【００６０】
分離槽２の柱状部分の内径は、気相重合槽１と分離槽２とを接続している移送管３の内径よりも大きくても小さくてもよいが、例えば、本実施の形態のように移送管３の内径と等しくてもよい。
【００６１】
また、本実施の形態に係る分離槽２の一方の端側（排出口２ｂが設けられている側）は、当該端側の先端に向かって断面積が減少していく錘状に形成されている。つまり、分離槽２の長さ方向に平行な直線が鉛直になるように設置したとき、分離槽２は下側に向けて断面積が減っていく錘状構造を有している。
【００６２】
ここで、錘状とは、排出口２ｂから粉体を排出することができる形状であればよく、例えば、円錐または角錐が挙げられる。分離槽２の一端がこのような形状であることによって、同伴ガスが分離された粉体を取り出すときに、例えば排出口２ｂの付近において、粉体の滞留が起こり難い。
【００６３】
また、図１中のＳ１は、ガス分離装置１１０の長さ方向に平行な直線が鉛直となるように分離槽２を設置したときに形成される、分離槽２の錘状が形成されている側の斜辺と、水平面との成す角度Ｓ１を示す。この角度Ｓ１は、下記の一般式（１）を満たすものであればよい。
θｒ ≦ Ｓ１ ＜ ９０°・・・（１）
なお、式中、θｒは分離槽２に流入する粉体の安息角を示している。また、以下、特にことわりの無い限り、ガス分離装置１１０を、ガス分離装置１１０の長さ方向に平行な直線が鉛直となるように設置したとき場合について説明する。
【００６４】
安息角とは、粉体を漏斗またはオリフィス等から水平面上に連続的に供給して円錐状に堆積させたとき、その円錐の母線と底面とが成す角度である（※“Ｒｅｉｎｈｏｌｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｓｅｒｉｅｓ”（ニューヨークのＲｅｉｎｈｏｌｄ社刊（１９６０年））第８５〜８８頁、Ｆ．Ａ．Ｚｅｎｚ， Ｄ．Ｆ．Ｏｔｈｍｅｒ共著、“Ｆｌｕｉｄｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｆｌｕｉｄ−Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｓｙｓｔｅｍ”を参照できる）。安息角は注入法、排出法、傾斜法等の従来公知の方法で求めることができる。
【００６５】
本発明の分離槽２の錘状が形成されている側の斜辺と、水平面とが成す角度Ｓ１が生成される粉体の安息角以上であることによって、粉体をより円滑に排出口２ｂへと落下させることができる。さらに、上記角度Ｓ１は、３０°以上、９０°未満の範囲であることがより好ましい。これにより、粉体をさらに円滑に排出口２ｂへと落下させることができる。
【００６６】
例えば、排出口２ｂが後段の重合槽である下流気相重合槽９と接続されている形態においては、分離槽２の排出口２ｂ付近の粉体は、抜き出し制御弁２ｃが開いた際に、分離槽２と下流気相重合槽９との圧力差によって移送される。このとき、上記角度Ｓ１が安息角以上にすることで、粉体が円滑に排出口２ｂへと落下し、排出口２ｂ付近で塊化することを抑制することができる。仮に、このような粉体の塊化が起こると、排出口２ｂの目詰まりが生じる原因となり、何らかの措置が必要となり、例えば、装置の清掃等のために、運転を停止しなければならない。しかし、本発明ではそのような目詰まりを防ぐことができる。
【００６７】
また、生成される粉体の種類によって、安息角の取り得る値は異なる。例えば、注入角法によって粉体の安息角を測定した場合に、代表的なポリオレフィンパウダーの取り得る安息角の範囲としては、ポリプロピレンパウダーが、２０°〜３５°であり、エチレン−プロピレンブロック共重合体パウダーが、２０°〜４０°であり、エチレン−ランダム共重合体パウダーが、２０°〜３５°であり、ポリエチレンパウダーが、２５°〜４０°である。
【００６８】
また、分離槽２の容積は、例えば、下流気相重合槽９へ移送される粉体の見かけの体積以上であることがより好ましい。見かけの体積とは、粉体の実体積と、当該粉体中に存在する同伴ガスの体積との合計である。なお、下流気相重合槽９への粉体の移送を間欠的に行なう場合、上記移送される粉体の体積とは、１回の移送時において移送される粉体の体積を基準としている。分離槽２の容積を見かけの体積以上にすることによって、次のような点において有利である。
【００６９】
例えば、分離槽２の流入口２ａと排出口２ｂとの距離が短い場合には、同伴ガスが、分離槽２と下流気相重合槽９とを接続している移送管１０へ、直接流入することがある。また、粉体と置換ガスとの接触時間が短い場合には、粉体中の同伴ガスの置換が不十分であるために、下流気相重合槽９へ流入する粉体に同伴する同伴ガスの量が増加することになる。したがって、分離槽２の容積を見かけの体積以上にすることによって、同伴ガスと置換ガスとを十分に接触させることができるため、下流気相重合槽９への同伴ガスの流入を抑制することができる。
【００７０】
流入口２ａは、気相重合槽１において生成された粉体を、分離槽２内へ取り入れるための入り口となる。流入口２ａから取り入れられる粉体とは、オレフィンの重合体（ポリオレフィン）の粉状の粒子である。この粉体には、重合反応の際に気相重合槽１内に導入したガスが同伴されている。
【００７１】
そこで、粉体から同伴ガスを分離させるために、本実施の形態においては、置換ガス供給ノズル４ａを設けている。
【００７２】
置換ガス供給ノズル４ａは、上述の同伴ガスを粉体から分離させるためのガスを置換ガス供給ライン４から導入するノズルである。この置換ガス供給ノズル４ａの数としては、例えば複数のノズルが設けられていることがより好ましい。なお、本明細書において置換ガス供給ノズル４ａは、図１に示すように、４箇所設置されている。
【００７３】
また、置換ガス供給ノズル４ａを設置する位置としては、例えば、置換ガス供給ノズル４ａが複数設置されている場合には、各々のノズルを等間隔に設置することがより好ましい。このように、置換ガス供給ノズル４ａを等間隔に設置することによって、置換ガス供給ノズル４ａから供給する置換ガスを、分離槽２内に均一に流すことができる。これにより、分離槽２に流入された重合体および同伴ガスの混合粉体と、置換ガスとを均一に接触させることができるため、効率良く同伴ガスを置換ガスに置換することができる。
【００７４】
また、置換ガス供給ノズル４ａを分離槽２に接続する方法としては、例えば、分離槽２の内壁に沿って置換ガスが旋回するように、分離槽２の内壁面に対してタンジェンシャルに設置してもよく、また、分離槽２の内壁面に対して垂直に設置してもよい。ここに例示したいずれの方法であっても、良好にガス置換することができる。
【００７５】
また、置換ガス供給ノズル４ａには、置換ガスを供給する供給口の先端部分に、ノズル内への粉体の侵入を防ぐことができるような構成をさらに備えてもよい。そのような構成としては、ノズル内へ粉体が流入しなければよく、例えば、多孔板、またはメッシュ等が挙げられる。
【００７６】
ここで、上述の置換ガスとは、同伴ガスを粉体から分離させるためのガスであり、粉体に同伴していたガスは当該置換ガスによって置換される。そのような置換ガスとしては、同伴ガスを分離させることが可能であり、後段の重合反応に支障を来たさなければよい。例えば、原料ガスとなるフレッシュオレフィンガスが挙げられる。
【００７７】
置換ガス供給制御弁４ｂは、置換ガスの供給量の制御手段として機能するものである。置換ガス供給制御弁４ｂは、置換ガス供給ライン４に設けられており、置換ガス供給制御弁４ｂの開閉動作によって置換ガスの供給量を調整することができる。
【００７８】
置換ガスの供給量としては、例えば、分離槽２から抜き出される粉体中の同伴ガスを、下流気相重合槽９内における重合反応に影響を与えない量に置換する量であることが好ましい。
【００７９】
また、分離槽２から抜き出される粉体中の同伴ガスの量は、一般的には、排出口２ｂから抜き出される粉体の重量に比例する。また、この他にも、例えば、粉体の種類またはガスの種類によって決まることもあり、分離槽２と後述する下流気相重合槽９との圧力差、分離槽２と下流気相重合槽９とを接続する移送管１０の径や長さによっても左右される。したがって、同伴ガスの量に対して、導入する置換ガスの量を調整することによって、同伴ガスの置換率を任意に制御することができる。
【００８０】
さらに、置換ガスとしてフレッシュオレフィンガスを用いた場合、置換ガスの供給量は、気相重合槽１において重合反応に用いられる原料ガスの範囲に収めることが好ましい。
【００８１】
排出口２ｂは、同伴ガスが置換された粉体を排出するために設けられている。排出口２ｂから抜き出される粉体は、抜き出し制御弁２ｃによって制御されている。同伴ガスが分離された粉体は、排出口２ｂから取り出され、後段重合槽である下流気相重合槽９へと移送される。なお、当該下流気相重合槽９を備えず、排出口２ｂから取り出された粉体を完成品とする形態も、本発明に包含される。
【００８２】
（移送管３の構成）
次に図３に基づいて移送管３の構成について説明する。図３は移送管の概略構成を模式的に示した図である。
【００８３】
図３に示すように、移送管３は気相重合槽１の縦側壁１ｂに開口した状態で接続しており、ガス分離装置１１０の流入口２ａへと繋がっている。図３に示す角度Ｓ２は、分離槽２の長さ方向に平行な直線が鉛直となるとき、点３ａにおいて、移送管３の内底部の勾配線３ｃと水平面とが成す角度である。なお、点３ａとは、移送管３と縦側壁１ｂとの接合部の最下端の点である。また、当該水平面は縦側壁１ｂの壁面に垂直な面である。ここで、移送管３の内底部が気相重合槽１の縦側壁１ｂから直線を成して延びている場合、勾配線３ｃは、移送管３の内底部の長さ方向に平行な直線を指している。また、移送管３の内底部が気相重合槽１の縦側壁１ｂから曲線を成して延びている場合には、勾配線３ｃは、移送管３の内底部が成す曲線が点３ａと接する接線を指す。従って、勾配線３ｃは、点３ａを通り、移送管３の内壁面の接線である直線ともいえる。
【００８４】
図３に示す角度Ｓ３は、分離槽２の長さ方向に平行な直線が鉛直となるとき、接線３ｄと水平面とが成す角度である。なお、接線３ｄとは、移送管３が下向きに屈曲または湾曲している部分における、移送管３の内底面の点と、移送管３と縦側壁１ｂとの接合部の最上端における点３ｂとを通る線である。従って、接線３ｄは点３ｂを通り、移送管２の内壁面の接線である直線であって、移送管３との接する点が最も下になる直線ともいえる。
【００８５】
また、上述の角度Ｓ２および角度Ｓ３が取り得る範囲としては、例えば、下記の一般式（２）および（３）を満たすものがより好ましい。
０° ≦ Ｓ２ ≦ ９０°・・・（２）
θｒ ≦ Ｓ３ ≦ ９０°・・・（３）
角度Ｓ２および角度Ｓ３がこのような範囲であることによって、例えば、重合体の粉体を、気相重合槽１から移送管３を経由して分離槽２に移送させる場合に、圧力差等を用いること無く、重力落下によって円滑に流入させることができる。
【００８６】
また、図３に示す、移送管３の内径ｄの大きさは、例えば、Ｓ２およびＳ３が式（２）および（３）を満たすように規定することがより好ましい。例えば、移送管３と縦側壁１ｂとの接合部における勾配、移送管３の内底部が下向きに屈曲または湾曲する位置、および、屈曲または湾曲の角度が固定されている場合であっても、内径ｄの大きさによって、Ｓ３の値が変動してしまう。そのため、内径ｄの大きさをＳ２およびＳ３に応じて規定することによって、粉体を良好に流動させることができる。
【００８７】
また、Ｓ２＝０°とは、移送管３が縦側壁１ｂに対して水平に突き出していることを意味する。このような場合においても、Ｓ３が一般式（３）を満たすように、移送管３の内径と、移送管３の内底部が下向きに屈曲、または湾曲する位置とを規定することによって、粉体を重力落下によって円滑に流入させることができる。
【００８８】
なお、本実施の形態に係る気相重合装置１００では、ガス分離装置１１０を挟むように、気相重合槽１および下流気相重合槽９を直列に配した構成であったが、本発明はこのように下流に重合槽がさらに設けられた構成に限定されるものではなく、気相重合槽１およびガス分離装置１１０のみを備えた構成であってもよいし、本実施の形態のように下流に重合槽をさらに追加した構成であってもよい。この場合、追加する重合槽の構成としては、例えば、気相重合槽１および下流気相重合槽９と同様の構成であってもよいが、容量、原料供給ラインの数、および攪拌様式等は、適宜選択することが可能である。
【００８９】
（気相重合装置１００の動作）
次に、本発明に係る気相重合装置１００を用いたオレフィンの気相重合方法の一例について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００９０】
本発明に係る重合方法は、本発明に係る気相重合装置１００を用いる重合方法であって、気相重合槽１において重合体の粉体を得る重合工程と、当該重合工程によって得られた粉体およびガスの混合物を、移送管３を通してガス分離装置１１０へ移送する移送工程と、当該移送工程によって移送された混合物中のガスを、ガス分離装置１１０において置換ガスに置換することによってガスを粉体から分離する分離工程と、当該分離工程の後、ガス分離装置１１０に具備された排出口２ｂから当該粉体を排出する排出工程と、を含めばよい。
【００９１】
重合工程とは、気相重合槽１内において、主原料となるオレフィン、触媒、および水素等の副原料を重合反応させることによって、重合体の粉体を生成する工程である。
【００９２】
移送工程とは、気相重合槽１において生成した重合体の粉体を、オレフィンと副原料が混合したガスの少なくとも一部と共に、移送管３を経由してガス分離装置１１０に導入する工程である。
【００９３】
分離工程とは、ガス分離装置１１０において、置換ガス供給ノズル４ａから置換ガスを供給することによって、ガス分離装置１１０内にある粉体中の同伴ガスを、置換ガスによって任意の割合に置換する工程である。置換ガスによって置換され不要となった同伴ガスは移送管３を介して気相重合槽１に戻る。そのため、当該同伴ガスをパージしたりリサイクルしたりするための設備が不要となる。
【００９４】
排出工程とは、粉体をその内部に存在する同伴ガスと共に、間欠的にガス分離装置１１０に具備された排出口２ｂから排出する工程である。
【００９５】
ここで、本発明に係る重合方法の具体的な手順の一例について説明する。
【００９６】
まず、気相重合槽１内の温度および圧力を重合条件に従って設定し、主原料になるオレフィンと触媒とを投入して、重合反応させる。また、触媒の存在下において、必要に応じて水素ガス等の分子量調節剤、または窒素等の不活性ガス等の副原料を投入してもよい。
【００９７】
ここで、気相重合槽１の重合圧力は、重合反応が進行すればよいが、例えば、下流気相重合槽９の圧力よりも０．２ＭＰａから１．０ＭＰａだけ高い圧力に保持することがより好ましい。これは、ガス分離装置１１０から下流気相重合槽９への粉体の移送能力に関係がある。本発明では、分離槽２内の粉体の移送は、分離槽２と下流気相重合槽９との圧力差を利用した気力輸送によって行なわれる。この移送される粉体には、分離槽２に供給した置換ガス（典型的には、オレフィンガス）を主成分としたガスが含まれているのであるが、粉体の移送時に、当該移送能力は、圧力差、移送管のサイズ、および取り扱う重合体またはガスの性質等によって決まる。上流の気相重合槽１と下流気相重合槽９との圧力差は、粉体の移送のし易さという観点からは、大きいほど好ましいが、両重合槽の重合条件の差が大きくなりすぎないように、気相重合槽１の圧力を下流気相重合槽９の圧力よりも０．２ＭＰａ〜１．０ＭＰａ高い圧力に保持することが、より好ましい。
【００９８】
なお、その他の重合時間、重合温度、および副原料の種類または量等の重合条件は、当業者の常識に基づいて適宜設定すればよい。
【００９９】
次に、重合されたオレフィンの重合体である重合体の粉体を、循環ガス供給ライン８から投入される循環ガスによって、気相重合槽１内において流動化させて、さらに重合反応を進行させる。このようにして生成された重合体の粉体を、移送管３を介して分離槽２に抜き出し、分離槽２に一時的に貯蔵する。このとき、当該粉体には、オレフィンと副原料とが混合したガスが同伴されている。
【０１００】
さらに、分離槽２では、粉体の同伴ガスを分離するために、置換ガス供給ノズル４ａから置換ガスを供給し、粉体の層中の空隙に存在する同伴ガスと置換する。
【０１０１】
ここで、例えば、置換ガス供給ノズル４ａが排出口２ｂに接近している場合、または、置換ガスの供給量が多すぎる場合には、分離槽２内を流れる置換ガスの線速が、粉体の終末沈降速度を超えることがある。このとき、供給される置換ガスの流れと共に、分離槽２内の当該粉体も上流の気相重合槽１へ押し戻されるため、分離槽２の排出口２ｂから重合体の粉体を抜き出すことができなくなる。これを避けるためには、分離槽２内を流れるガスの線速が、分離槽２内の粉体の終末沈降速度未満となるように、置換ガス供給ノズル４ａの位置を調整するか、または置換ガス供給ノズル４ａから供給する置換ガスの流量を制御すればよい。
【０１０２】
所定時間ガスの置換を行なった後、ガス置換した粉体を、抜き出し制御弁２ｃの開閉によって、移送管１０を介して、分離槽２の最下部に設置した下流気相重合槽９に抜き出す。
【０１０３】
抜き出しに伴い、分離槽２内の粉体層の粉面が下がり、気相重合槽１において生成された粉体が、重力落下によって分離槽２内に継続的に流入する。
【０１０４】
以上の工程により、気相重合装置１００では、連続的に重合体の製造を行なうことが可能である。
【実施例】
【０１０５】
以下、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。
【０１０６】
＜実施例１＞
実施例１では、上流気相重合槽（気相重合槽）、ガス置換槽（槽）、および下流気相重合槽を、この順序で直列に配置した装置において、重合体の粉体の連続重合および間欠的移送を行ない、粉体の移送状況、およびガス置換状況を検討した。なお、上流気相重合槽（気相重合槽）、ガス置換槽（槽）、および下流気相重合槽は、それぞれ上述の実施形態に係る重合槽１、ガス分離装置１１０の分離槽２、および下流気相重合槽９に対応する部材である。
【０１０７】
本実施例では、円筒型のガス置換槽を用いた。このガス置換槽の全長は、当該槽の内径の４．４７倍であった。また、ガス置換槽の全長の５分の１に相当する下部領域はコニカル構造であり、このときの角度Ｓ１は、６５．２５°であった。また、ガス置換槽の流入口の内径は、ガス置換槽の直胴部の内径と等しく、排出口の内径はガス置換槽の直胴部の内径の０．１３倍であった。
【０１０８】
また、置換ガス供給ノズルを、ガス置換槽の壁面に対して垂直になるように、２本設置した。当該置換ガス供給ノズルの位置は、ガス置換槽の排出口からの距離が、ガス置換槽の全長に対して０．０８５倍となる高さに、２本が対になるように設置した。
【０１０９】
次に、上流気相重合槽（以下、「上流重合槽」と称する）とガス置換槽を移送管によって接続し、移送制御弁を備えた配管によって、ガス置換槽と、その下流に位置する下流気相重合槽（以下、「下流重合槽」と称する）とを接続した。なお、上流重合槽および下流重合槽において重合反応に使用するガスは異なった。
【０１１０】
具体的には、上流重合槽の縦側壁の開口部（内径はガス置換槽の直胴部内径と等しい）から水平に延びる抜き出しノズルと移送管とを接続したのであるが、このとき、移送管は、途中で９０°下向きに屈曲させて、ガス置換槽と接続させた。なお、上流重合槽と移送管の位置関係は、Ｓ２＝０°、Ｓ３＝３９°であった。
【０１１１】
上流重合槽内は、温度８０℃、圧力１．７５ＭＰａＧ、プロピレンに対する水素のモル比（以下、Ｈ２／Ｃ‘３と記す）＝３．９１ｍｏｌ％を保ちながら、線速０．１７ｍ／秒のガス流によって、十分に流動化させた。これにより、平均粒径１２００μｍ、嵩比重が０．４５ｇ／ｃｃ、安息角３５°のポリプロピレン粒子を重合した。下流重合槽では、温度７０℃、圧力１．３ＭＰａＧを保ちながら、プロピレン、エチレン、および水素ガスで流動状態を保持させた。
【０１１２】
ガス置換槽では、上流重合槽からプロピレン粒子と、上記組成のプロピレンと水素の混合ガスとを、移送管を経由して受け込んだ。当該ガス置換槽においては、置換ガスとしてフレッシュプロピレンを２箇所から、各供給ノズルからの置換ガス供給量がそれぞれ等しくなるように供給した。また、ＳＧ／ＰＰ比が０．０２３となるように供給した。なお、ＳＧ／ＰＰ比とは、２箇所の置換ガス供給ノズルから供給されるフレッシュプロピレンガスの単位時間当たりの重量における、ガス置換槽から下流重合槽へ移送するポリプロピレン粒子の単位時間当たりの重量に対する比率である。
【０１１３】
ガス置換槽からのポリプロピレン粒子の移送条件は、ガス置換槽から下流重合槽へのポリプロピレン粒子の間欠的な１回の移送によって移送されるポリプロピレン粒子の見掛けの体積（すなわち、ガス置換槽から抜き出されるポリプロピレン粒子の実体積と、該粒子中に存在するガスの体積との合計）が、ガス置換槽の容積の１／１．３４倍となるように、移送制御弁の開時間と閉時間を制御した。
【０１１４】
これらの条件において、フレッシュガス（本実施例においてはプロピレン）によって置換された水素の重量の、上流重合槽から同伴された水素の重量に対する比率（以下、分離効率と記す）は１４％であり、ガス置換が行なわれていることが確認できた。なお、表１は、上流重合槽のＨ２／Ｃ‘３比、ＳＧ／ＰＰ比、および分離効率を示しており、実施例１では、表１中の試料１を試料として用いた。
【０１１５】
【表１】
【０１１６】
また、実施例１では、Ｓ１＝６５．２５°、Ｓ２＝０°、Ｓ３＝３９°、およびθｒ＝３５°であった。これらは、一般式（１）〜（３）を全て満たす値であった。
【０１１７】
＜実施例２〜４＞
次に、実施例２〜４では、実施例１の上流重合槽のＨ２／Ｃ‘３比、およびＳＧ／ＰＰ比を変更して実施した。なお、Ｈ２／Ｃ‘３比、およびＳＧ／ＰＰ比以外は、実施例１と同様の条件の下で実施した。表１には、実施例２〜４において得られた結果および実験条件を示す。
【０１１８】
この表に示すように、ＳＧ／ＰＰ比を調節することによって、同伴ガスの分離効率を任意の値に調整することができる。
【０１１９】
＜実施例１〜４の重合装置を連続使用した場合の安定性＞
実施例１〜４において使用したガス置換槽を含む重合装置は、上流重合槽からガス置換槽へのポリプロピレン粒子の流出状況、およびガス置換槽からの抜き出し状況は良好であった。さらに、該重合装置を用いて上流重合槽のＨ２／Ｃ‘３比を０．０３〜１２．０ｍｏｌ％、ガス置換槽のＳＧ／ＰＰ比を０．０２２〜０．０８３の範囲で２００日間の連続運転を行なった後に、ガス置換槽を開放したところ、壁面への重合体粉粒体の付着や塊の残存もなく、連続運転中に排出口の閉塞等のトラブルは起きなかった。
【０１２０】
＜比較例１＞
比較例１では、実施例とは異なる構成を有するガス置換槽を備えた重合装置を用いた。なお、上流重合槽のＨ２／Ｃ‘３比、およびＳＧ／ＰＰ比の条件以外は、実施例と同様の実験を行なった。
【０１２１】
比較例１において用いたガス置換槽は円筒型であり、その全長は、当該槽の直胴部内径の２．２倍であった。また、圧力損失が０．２５ｋＰaのガス分散板によって、槽内が上下２室に分離した。なお、ガス分散板は、水平面に対して４５°の角度となるように設置した。
【０１２２】
当該ガス分散板より上部の領域には、上流重合槽からの重合体の粉体を受け入れるための入口（ガス置換槽の直胴部内径に対して０．８５倍の内径）と、該ガス置換槽から下流重合槽へ向けての排出口（ガス置換槽の直胴部内径に対して０．０５倍の内径）とを設けた。
【０１２３】
重合体の粉体の入口は、当該ガス置換槽の頭頂部に設置した。重合体の粉体の排出口は、ガス分散板とガス置換槽が接する位置で、且つガス分散板より上部領域における最下点の位置に設置した。ガス分散板より下方には置換ガス（第２のガス）導入口を設け、当該ガス導入口から供給された置換ガスを、ガス分散板に通過させることによって、ガス置換槽の断面全体に亘って均一に分散されるようにした。
【０１２４】
ガス置換槽からのポリプロピレン粒子の移送条件は、ガス置換槽から下流重合槽へのポリプロピレン粒子の間欠的な１回の移送によって移送されるポリプロピレン粒子の見掛けの体積（すなわち、ガス置換槽から抜き出されるポリプロピレン粒子の実体積と該粒子中に存在するガスの体積との合計）が、ガス置換槽の容積の１／２倍となるように移送制御弁の開時間と閉時間を制御した。さらに、上流重合槽のＨ２／Ｃ‘３比＝７．４２、およびＳＧ／ＰＰ比＝０．０２７の条件で実験を行なったところ、分離効率は１９％であった。なお、表２は、比較例１の上流重合槽のＨ２／Ｃ‘３比、ＳＧ／ＰＰ比、および分離効率を示している。
【０１２５】
【表２】
【０１２６】
なお、比較例１では、Ｓ２＝０°、Ｓ３＝３９°であり、上記式（２）および（３）を満たしていた。
【０１２７】
この結果、ガス置換効率に関して優劣はなかったが、閉塞するという問題があることが分かった。
【０１２８】
＜比較例２〜４＞
次に、比較例２〜４では、比較例１の上流重合槽のＨ２／Ｃ‘３比、およびＳＧ／ＰＰ比を変更して実験を行なった。なお、Ｈ２／Ｃ‘３比、およびＳＧ／ＰＰ比以外は、比較例１と同様の条件の下で実験を行なった。表２は、比較例２〜４において得られた結果および実験条件を示したものである。
【０１２９】
この結果、比較例２〜４においてもガス置換効率に関して優劣はなかったが、閉塞するという問題があることが分かった。
【０１３０】
＜比較例１〜４の重合装置を連続使用した場合の安定性＞
次に、比較例１〜４において使用した重合装置を用いて、上流重合槽のＨ２／Ｃ‘３比が０．３８〜１３．６ｍｏｌ％、ガス置換槽のＳＧ／ＰＰ比が０．０２６〜０．１３１の範囲で連続運転を行なった。
【０１３１】
その結果、ガス置換槽内で重合体の塊が発生し、最短で１日、最長で３０日間までしか連続安定運転を実現することができなかった。当該重合装置では、ガス置換槽において任意の比率にガス置換を行なうことができるが、長期連続運転を行なうことはできなかった。
【産業上の利用可能性】
【０１３２】
本発明に係る気相重合装置は、オレフィンの製造効率を高め、長期に亘って連続的に運転することができるので、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィンの製造にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１３３】
【図１】本発明の一実施形態に係るガス分離装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る気相重合装置の概略構成を示す図である。
【図３】移送管の構成を示す概略の正面図である。
【図４】従来技術の気相重合装置の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【０１３４】
１ 気相重合槽
２ 分離槽（槽）
２ａ 流入口
２ｂ 排出口
２ｃ 抜き出し制御弁
３ 移送管
４ 置換ガス供給ライン
４ａ 置換ガス供給ノズル（導入口）
４ｂ 置換ガス供給制御弁
５ 触媒供給ライン
６ オレフィンガス供給ライン
７ 副原料供給ライン
８ 循環ガス供給ライン
９ 下流気相重合槽
１０ 移送管
１００ 気相重合装置
１１０ ガス分離装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気相重合装置およびオレフィンの重合方法に関するものである。より具体的には、気相重合装置および当該気相重合装置を用いたオレフィンの重合方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィンを製造するためには、気相重合装置が広く用いられている。また、複数の重合槽が連結されている気相重合装置を用いて、各重合槽のガス組成を変化させることによって、所望の重合体を製造する方法が知られている。
【０００３】
例えば、特開２０００−３４４８０４号公報（特許文献１）には、少なくとも二つの流動床反応器を連続して用いる多段気相重合方法であって、上流側に配設した流動床反応器において得られた重合体粉末を抜き出し、下流側に配設した流動床反応器に導入する際に、該重合体粉末に混在する副成分（α−オレフィンおよび水素ガス）の量を低減する方法が開示されている。また、上記方法において使用される装置として、重合体粉末に同伴する副成分の量を低減する装置、およびこの装置を適用した多段気相重合装置が記載されている。
【０００４】
上述した副成分の量を低減する装置の具体的な構成としては、重量弁、分離装置、およびロータリーバルブを含んでおり、さらに当該分離装置には、パージガス供給ラインおよびパージガス排出ラインが備えられている。なお、上記重量弁は、一定量の重合体粉末を分離装置へ送出する部材であり、上記ロータリーバルブは、粉末成分を一定量ごとに排出する部材である。
【０００５】
また、特開２００６−５２３８７号公報（特許文献２）には、連続的に操作することが可能であり、且つ任意の割合にガスを置換することができる重合装置、および当該装置を用いた重合方法が開示されている。
【０００６】
図４は、特許文献２に開示されている、従来の重合装置２００の概略構成を示す図である。この図に示すように、重合装置２００は、ガス置換槽２２と、その上流に配置された気相重合装置２１とを備えている。ガス置換槽２２は、ガス分散板２３によって上下２つに分けられており、ガス分散板２３より下部には置換ガス供給口２４がある。この置換ガス供給口２４から供給された置換ガスは、ガス分散板２３を通過してガス分散板２３より上部へ均一に供給される。
【０００７】
一方、ガス分散板２３の上部の領域では、上流の気相重合槽２１から重合体の粉体の受け込み、および下流の気相重合槽２６への抜き出しが行なわれる。ここで、ガス分散板２３より上部へ供給された置換ガスによって、重合体粉体に同伴されるガスが任意の割合に置換される。
【特許文献１】特開２０００−３４４８０４号公報（２０００年１２月１２日公開）
【特許文献２】特開２００６−５２３８７号公報（２００６年２月２３日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したように、例えば、特許文献１に記載の装置を用いた場合、重量弁またはロータリーバルブにおいて重合体粉末が滞留することがあり、さらには滞留した重合体粉末が重合して塊化することも考えられる。このような滞留は、形状によっては分離装置においても起こり得ることであり、当該装置に目詰まりが生じることも考えられる。
【０００９】
また、特許文献１に記載の装置では、排出されたパージガスは、新たな排出用のラインを用いて流動床へ戻す必要があり、当該ガスを他の用途に利用する場合には、別途回収する必要がある。
【００１０】
さらに、特許文献２の重合装置２００は、前段の気相重合槽２１と後段の気相重合槽２６との間に、粉体に同伴される副原料ガスを分離するためのガス置換槽２２が設けられており、これらは直列に配列されている。この重合装置２００では、図４に示すように、ガス置換槽２２における粉体の排出口２５は側壁に設けられているため、粉体のすべてを取り出せずに滞留したり、滞留した粉体がガス置換槽２２の内部においてもさらに重合し、塊を形成したりすることも考えられる。このため、排出口の目詰まり等が生じ、長期に亘って連続的に運転することが難しくなることもある。
【００１１】
本発明は、このような従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、粉体の滞留を抑制して容易に当該粉体を回収することが可能であり、粉体の塊化を抑制し排出口の目詰まり等を抑制して、長期に亘って連続的に運転することが可能であり、粉体に同伴するガスを排出する手段をさらに備える必要のない気相重合装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る気相重合装置は、上記課題を解決するために、気相重合槽と、重合体の粉体およびガスの混合物が流入するガス分離装置と、上記気相重合槽および上記ガス分離装置を連結する移送管と、を備えており、上記ガス分離装置は、上記混合物が流入する流入口と、置換ガスを導入する導入口と、上記粉体を排出する排出口と、上記混合物中のガスを上記置換ガスに置換する槽とを備え、上記槽は柱状であり、その一方の端側は、当該端側の先端に向かって断面積が減少していく錘状に形成されており、上記排出口は上記槽の錘状が形成されている側の先端に設けられていることを特徴としている。
【００１３】
上記の構成によれば、本発明に係る気相重合装置は、気相重合槽およびガス分離装置を備え、これらを移送管によって連結している。このため、気相重合槽において生成された重合体の粉体に同伴するガスを、ガス分離装置において当該粉体から取り除いたとき、取り除かれた同伴ガスは再び気相重合槽へと戻る。したがって、取り除かれた同伴ガスのリサイクル設備を備える必要がなく、また排出手段等によって排出する必要がない。
【００１４】
また、本発明に係る気相重合装置の構成部材であるガス分離装置は、粉体および同伴ガスが含まれる混合物から、当該同伴ガスを置換ガスによって置換する柱状の槽を備えている。この槽の一端は、錘状に形成されているため、例えば、粉体を排出口から排出する際、錘状の部分の内壁をスムーズに粉体が流れ落ちる。これにより、その先端にある排出口から容易に粉体を回収することができる。つまり、排出口付近に粉体が滞留することを抑制し、粉体による排出口の目詰まり等を防ぐことができる。
【００１５】
また、本発明に係る気相重合装置において、上記移送管は常時開通していることが好ましい。これにより、ガス分離装置において置換ガスによって置換された同伴ガスを、再び気相重合槽に戻して利用することができる。
【００１６】
また、本発明に係る気相重合装置では、上記ガス分離装置の長さ方向に平行な直線が鉛直となるとき、上記槽の錘状が形成されている部位の斜辺と、水平面とが成す角度Ｓ１は、下記式（１）
θｒ ≦ Ｓ１ ＜ ９０°・・・（１）
を満たし、上記式中、θｒは、ガス分離装置に流入する粉体の安息角であることが好ましい。
【００１７】
上記の構成によれば、上記槽は、排出口が設けられている一端が錘状に形成されており、さらに上記槽の長さ方向に平行な直線が鉛直となるとき、上記槽の錘状が形成されている部位の斜辺と、水平面とが成す角度Ｓ１は、上記式（１）を満たしている。つまり、上記斜辺が安息角以上であることによって、粉体が槽の錘状部位の内壁に到達したとき、そこで安定することなく、さらに排出口に向けて移動しようとする。換言すれば、当該内壁を当該粉体がスムーズに流れ落ちる。したがって、上記槽からの粉体の排出が、さらに容易になる。
【００１８】
また、本発明に係る気相重合装置では、上記ガス分離装置の長さ方向に平行な直線が鉛直となるとき、上記槽の錘状が形成されている部位の斜辺と、水平面とが成す角度Ｓ１は、３０°以上、９０°未満の範囲であることが好ましい。
【００１９】
上記斜辺と、水平面とが成す角度Ｓ１が上記範囲であることによって、粉体が槽の錘状部位の内壁に到達したとき、排出口に向けて当該粉体がさらにスムーズに流れ落ちる。したがって、上記槽からの粉体の排出が、さらに容易になる。
【００２０】
また、本発明に係る気相重合装置において、上記ガス分離装置の長さ方向に平行な直線が鉛直となるとき、上記移送管は、一端が当該重合槽の縦側壁に連結され、他方の端が上記ガス分離装置に連結されているものであり、上記移送管および上記縦側壁の連結部位における最下端の点を通り、上記移送管の内壁面の接線である直線と、上記縦側壁の壁面に垂直な面とが成す角度Ｓ２は下記式（２）
０° ≦ Ｓ２ ≦ ９０°・・・（２）
を満たし、上記連結部位における最上端の点を通り、上記移送管の内壁面の接線である直線であって、上記移送管と接する点が最も下になる直線と、上記縦側壁の壁面に垂直な面とが成す角度Ｓ３は下記式（３）
θｒ ≦ Ｓ３ ≦ ９０°・・・（３）
を満たすことが好ましい。
【００２１】
上記の構成によれば、本発明に係る気相重合装置は、当該重合槽と当該ガス分離装置とを連結する移送管を備えており、上記移送管を接続する位置は式（２）および式（３）を満たしている。移送管が式（２）および式（３）を満たしていることによって、上記気相重合槽から粉体を移送するとき、圧力制御する必要がなく、重力落下のみによって上記槽に向かって流れ落ちる。したがって、上記気相重合槽から上記槽への粉体の移送が、さらに容易になる。
【００２２】
また、本発明に係る重合方法は、本発明に係る気相重合装置を用いる重合方法であって、上記気相重合槽において重合体の粉体を得る重合工程と、上記重合工程によって得られた粉体およびガスの混合物を、上記移送管を通して上記ガス分離装置へ移送する移送工程と、上記移送工程によって移送された上記混合物中の上記ガスを、上記ガス分離装置において上記置換ガスに置換することによって上記ガスを上記粉体から分離する分離工程と、上記分離工程の後、上記ガス分離装置に具備された排出口から上記粉体を排出する排出工程とを含むことを特徴としている。
【００２３】
上記の構成によれば、本発明に係る気相重合装置を用いてオレフィンを重合しているため、上記排出工程において排出口付近に粉体が滞留することなく、排出口から当該粉体を排出することができる。したがって、長期に亘って連続的に粉体を重合することができる。
【００２４】
また、本発明に係る重合方法では、重合工程後に分離槽に導入された粉体に同伴しているガスを、置換ガスによって置換している。つまり、上記分離工程において粉体および当該ガスの混合物から、当該ガスを分離させているため、例えば、複数の重合槽を備えた気相重合装置を用いたとき、後段の重合槽には当該ガスが分離された粉体が移送される。したがって、後段の重合槽で行なう重合反応において、当該反応に影響を与えることの少ない粉体を用いることができるため、生成する重合体の物性を制御することができる。
【００２５】
また、本発明に係る重合方法において、上記排出工程では、上記排出口から上記粉体を間欠的に排出することが好ましい。
【００２６】
上記の構成によれば、ガス分離装置内に貯留される粉体および同伴ガスの混合物を一定時間留めておくことによって、効率的に当該混合物中の同伴ガスを置換することができる。また、排出口が間欠的に開くことによって、ガス分離装置の上流に位置し、直結している気相重合槽内の圧力を下げることなく重合反応させることができる。
【００２７】
また、本発明に係る重合方法において、上記分離工程において上記混合物から分離された上記ガスは、上記移送管を通じて上記重合槽へ移送されることがより好ましい。
【００２８】
上記の構成によれば、ガス分離装置において重合体の粉体およびガスの混合物から取り除かれた当該ガスのリサイクル設備を備える必要がなく、また排出手段等によって排出する必要がない。
【発明の効果】
【００２９】
以上のように、本発明に係る気相重合装置によれば、粉体の滞留を抑制して容易に当該粉体を回収することが可能であり、且つ粉体に同伴するガスを排出する手段をさらに備える必要のない気相重合装置を提供できるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
本発明の一実施形態について図１から図３に基づいて説明すると以下の通りである。
【００３１】
（気相重合装置１００の構成）
まず、図２を用いて本実施の形態に係る気相重合装置１００の概略構成について説明する。図２は、本実施の形態に係る気相重合装置１００の概略構成を示す図である。
【００３２】
図２に示すように気相重合装置１００は、気相重合槽１、ガス分離装置１１０、移送管３、および下流気相重合槽９を備えている。
【００３３】
気相重合槽１は、触媒供給ライン５、オレフィンガス供給ライン６、副原料供給ライン７、ガス分散板１ａ、および循環ガス供給ライン８を備えている。
【００３４】
気相重合槽１は、オレフィン、触媒、および水素等の副原料を重合反応させて、オレフィンが重合してなる重合体の粉体（以下、単に「粉体」と称することもある）を生成する槽である。なお、気相重合槽１の構成については、後で詳細に説明する。
【００３５】
ガス分離装置１１０は、分離槽（槽）２、流入口２ａ、排出口２ｂ、抜き出し制御弁２ｃ、置換ガス供給ライン４、置換ガス供給ノズル（導入口）４ａ、置換ガス供給制御弁４ｂを備えている。
【００３６】
ガス分離装置１１０は、気相重合槽１から流入する粉体とガスとの混合物から、当該ガスを後述の置換ガスによって置換することで分離するための装置である。なお、当該混合物は、粉体に同伴ガスが同伴している状態であるともいえる。なお、ガス分離装置１１０の構成については、後で図１に基づいて詳細に説明する。
【００３７】
移送管３は、重合体の粉体を移送する移送管として機能するものである。移送管３は、気相重合槽１とガス分離装置１１０とを接続しており、気相重合槽１内において生成される重合体の粉体をガス分離装置１１０へと移送する。なお、移送管３の構成については、後で図３に基づいて詳細に説明する。
【００３８】
また、本実施の形態では、図２に示すように下流気相重合槽９を備えている。下流気相重合槽９は、気相重合槽１において得られたポリオレフィンに対して、さらに別の物性、種類のオレフィンを重合させるための槽である。
【００３９】
下流気相重合槽９は、移送管１０によってガス分離装置１１０の排出口２ｂと接続されており、移送管１０には、抜き出し制御弁２ｃが設けられている。排出口２ｂから抜き出される粉体の排出量は、抜き出し制御弁２ｃによって制御される。同伴ガスから分離された粉体は、この抜き出し制御弁２ｃの開閉動作によって、分離槽２と下流気相重合槽９との圧力差を利用して、間欠的に下流気相重合槽９に抜き出される。
【００４０】
下流気相重合槽９としては、従来公知の重合槽を用いてもよく、本実施の形態に係る重合槽１と同様の構成を備えていてもよい。
【００４１】
（気相重合槽１の構成）
次に、気相重合槽１の構成について図２を用いて詳細に説明する。
【００４２】
図２に示すように、気相重合槽１は、触媒供給ライン５、オレフィンガス供給ライン６、副原料供給ライン７、ガス分散板１ａ、および循環ガス供給ライン８を備えており、さらに気相重合槽１の縦側壁１ｂには、移送管３と接続するための抜き出しノズル１ｃを備えている。
【００４３】
気相重合槽１の具体的な構成としては、重合反応を行なうことができればよく、例えば、流動床型の気相重合槽が挙げられる。流動床型の気相重合槽では、当該槽内において粉状の重合体を流動化させる流動化させることによって流動層（床）を形成させながら、重合を進行させる。具体的には、まず、単量体を含有するガスをガス分散板１ａの下方から導入し、当該ガスを均一に分散させる。その後、均一に分散されたガスは、既に重合反応によって生成された粉状の重合体、または触媒等の粉体を流動化させながら、気相重合槽内を上昇する。このようにして流動化された重合体の粉体は、一定の流動層を形成している。当該流動層において、気相である単量体と触媒等の粉体とが接触することによって重合反応が進行して、粉状の重合体が生成される。なお、流動層の厚さは、ガス流速、重合体の粉体の性状等によって適宜決定すればよい。
【００４４】
オレフィンガス供給ライン６は、本発明において合成する重合体の主原料（単量体）であるオレフィンの供給手段として機能するものである。オレフィンガス供給ライン６は、気相重合槽１の側壁に設けられており、気相重合槽１内にオレフィンを導入する。
【００４５】
オレフィンの種類としては、重合可能なオレフィンであればよく、例えば、Ｃ２〜Ｃ１０のオレフィンが挙げられ、その中でもＣ２〜Ｃ８のオレフィンであることがより好ましい。そのようなオレフィンとしては、例えば、エチレン、およびプロピレンが挙げられる。また、オレフィンは、単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。２種以上のオレフィンを混合して用いる例としては、例えば、エチレンと１種以上のＣ３〜Ｃ１０との組み合わせが挙げられるが、エチレンと１種以上のＣ３〜Ｃ８のオレフィン（例えば、プロピレン、１−ブテン、１−ヘキセン、４−メチル−１−ペンテン、および１−オクテン）との混合物であることがより好ましい。
【００４６】
また、オレフィンの形状としては、気相重合槽１内に導入することが可能であり、重合して重合体を生成することができるものであればよく、例えば、流動層を形成しやすいという点から、ガス状であることがより好ましい。
【００４７】
触媒供給ライン５は、重合反応に使用する触媒の供給手段として機能するものである。触媒供給ライン５は、気相重合槽１の側壁に設けられており、気相重合槽１内に触媒を導入する。
【００４８】
触媒としては、重合反応を妨げないものであればよく、例えば、各種のメタロセン触媒、Ｚｉｅｇｌｅｒ−Ｎａｔｔａ触媒等を例示できる。
【００４９】
副原料供給ライン７は重合反応に使用する副原料の供給手段として機能するものである。副原料供給ライン７は、気相重合槽１の側壁に設けられており、気相重合槽１内に副原料を導入する。
【００５０】
副原料とは、適宜選択された上記触媒の存在下において、必要に応じて添加するものであり、このような副原料としては、例えば、水素ガス等の分子量調整剤、窒素ガス等の不活性ガス等が挙げられる。
【００５１】
なお、オレフィンガス供給ライン６、および副原料供給ライン７が配設される位置は、例えば、循環ガスライン８へ設置してもよい。
【００５２】
ガス分散板１ａは、気相重合槽１内に供給される循環ガスを当該槽内に均一に分散させるものである。
【００５３】
ガス分散板１ａとしては、供給されるガスを通過させることが可能であり、かつ生成される粉体を通さないものであればよいが、循環ガス流が流動層の流動状態を良好に保つことができる形状であることがより好ましい。
【００５４】
気相重合槽１で重合反応に用いられなかった未反応の原料ガス、副原料ガス等は、気相重合槽１のガス排出口から排出され、循環ガス供給ライン８を介して、再び気相重合槽１の流動層へ供給される。循環ガス供給ライン８の位置は、ガス分散板１ａよりも下方に設けられていればよい。
【００５５】
抜き出しノズル１ｃは、気相重合槽１において生成される重合体の粉体を移送管３へと抜き出すために、縦側壁１ｂに設けられている。抜き出しノズル１ｃは、気相重合槽１と移送管３とを開口した状態で接続しているため、気相重合槽１と移送管３と間は常時開通している。
【００５６】
（ガス分離装置１１０の構成）
次に、ガス分離装置１１０の構成について図１を用いて詳細に説明する。図１は、ガス分離装置１１０の概略構成を示す図である。
【００５７】
図１に示すように、ガス分離装置１１０は、分離槽（槽）２、流入口２ａ、排出口２ｂ、抜き出し制御弁２ｃ、置換ガス供給ライン４、置換ガス供給ノズル（導入口）４ａ、置換ガス供給制御弁４ｂを備えている。
【００５８】
分離槽（槽）２は、ガス分離装置１１０が備える槽として機能する部材である。分離槽２とは、上記混合物中のガスを上記置換ガスに置換する槽であり、柱状構造であり、分離槽２の一端は錘状に形成されている。排出口２ｂは分離槽２の錘状が形成されている側の先端に設けられていればよい。また、分離槽２とは、重合反応後の粉体に同伴されるガスを、置換ガスによって置換するための槽であるともいえる。
【００５９】
ここで、上記同伴ガスとは、気相重合槽１において重合反応に用いられるガスと同じ組成であり、主原料のオレフィンガス以外に、水素ガス等の副原料ガス、窒素や飽和炭化水素等の不活性ガスが挙げられる。
【００６０】
分離槽２の柱状部分の内径は、気相重合槽１と分離槽２とを接続している移送管３の内径よりも大きくても小さくてもよいが、例えば、本実施の形態のように移送管３の内径と等しくてもよい。
【００６１】
また、本実施の形態に係る分離槽２の一方の端側（排出口２ｂが設けられている側）は、当該端側の先端に向かって断面積が減少していく錘状に形成されている。つまり、分離槽２の長さ方向に平行な直線が鉛直になるように設置したとき、分離槽２は下側に向けて断面積が減っていく錘状構造を有している。
【００６２】
ここで、錘状とは、排出口２ｂから粉体を排出することができる形状であればよく、例えば、円錐または角錐が挙げられる。分離槽２の一端がこのような形状であることによって、同伴ガスが分離された粉体を取り出すときに、例えば排出口２ｂの付近において、粉体の滞留が起こり難い。
【００６３】
また、図１中のＳ１は、ガス分離装置１１０の長さ方向に平行な直線が鉛直となるように分離槽２を設置したときに形成される、分離槽２の錘状が形成されている側の斜辺と、水平面との成す角度Ｓ１を示す。この角度Ｓ１は、下記の一般式（１）を満たすものであればよい。
θｒ ≦ Ｓ１ ＜ ９０°・・・（１）
なお、式中、θｒは分離槽２に流入する粉体の安息角を示している。また、以下、特にことわりの無い限り、ガス分離装置１１０を、ガス分離装置１１０の長さ方向に平行な直線が鉛直となるように設置したとき場合について説明する。
【００６４】
安息角とは、粉体を漏斗またはオリフィス等から水平面上に連続的に供給して円錐状に堆積させたとき、その円錐の母線と底面とが成す角度である（※“Ｒｅｉｎｈｏｌｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｓｅｒｉｅｓ”（ニューヨークのＲｅｉｎｈｏｌｄ社刊（１９６０年））第８５〜８８頁、Ｆ．Ａ．Ｚｅｎｚ， Ｄ．Ｆ．Ｏｔｈｍｅｒ共著、“Ｆｌｕｉｄｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｆｌｕｉｄ−Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｓｙｓｔｅｍ”を参照できる）。安息角は注入法、排出法、傾斜法等の従来公知の方法で求めることができる。
【００６５】
本発明の分離槽２の錘状が形成されている側の斜辺と、水平面とが成す角度Ｓ１が生成される粉体の安息角以上であることによって、粉体をより円滑に排出口２ｂへと落下させることができる。さらに、上記角度Ｓ１は、３０°以上、９０°未満の範囲であることがより好ましい。これにより、粉体をさらに円滑に排出口２ｂへと落下させることができる。
【００６６】
例えば、排出口２ｂが後段の重合槽である下流気相重合槽９と接続されている形態においては、分離槽２の排出口２ｂ付近の粉体は、抜き出し制御弁２ｃが開いた際に、分離槽２と下流気相重合槽９との圧力差によって移送される。このとき、上記角度Ｓ１が安息角以上にすることで、粉体が円滑に排出口２ｂへと落下し、排出口２ｂ付近で塊化することを抑制することができる。仮に、このような粉体の塊化が起こると、排出口２ｂの目詰まりが生じる原因となり、何らかの措置が必要となり、例えば、装置の清掃等のために、運転を停止しなければならない。しかし、本発明ではそのような目詰まりを防ぐことができる。
【００６７】
また、生成される粉体の種類によって、安息角の取り得る値は異なる。例えば、注入角法によって粉体の安息角を測定した場合に、代表的なポリオレフィンパウダーの取り得る安息角の範囲としては、ポリプロピレンパウダーが、２０°〜３５°であり、エチレン−プロピレンブロック共重合体パウダーが、２０°〜４０°であり、エチレン−ランダム共重合体パウダーが、２０°〜３５°であり、ポリエチレンパウダーが、２５°〜４０°である。
【００６８】
また、分離槽２の容積は、例えば、下流気相重合槽９へ移送される粉体の見かけの体積以上であることがより好ましい。見かけの体積とは、粉体の実体積と、当該粉体中に存在する同伴ガスの体積との合計である。なお、下流気相重合槽９への粉体の移送を間欠的に行なう場合、上記移送される粉体の体積とは、１回の移送時において移送される粉体の体積を基準としている。分離槽２の容積を見かけの体積以上にすることによって、次のような点において有利である。
【００６９】
例えば、分離槽２の流入口２ａと排出口２ｂとの距離が短い場合には、同伴ガスが、分離槽２と下流気相重合槽９とを接続している移送管１０へ、直接流入することがある。また、粉体と置換ガスとの接触時間が短い場合には、粉体中の同伴ガスの置換が不十分であるために、下流気相重合槽９へ流入する粉体に同伴する同伴ガスの量が増加することになる。したがって、分離槽２の容積を見かけの体積以上にすることによって、同伴ガスと置換ガスとを十分に接触させることができるため、下流気相重合槽９への同伴ガスの流入を抑制することができる。
【００７０】
流入口２ａは、気相重合槽１において生成された粉体を、分離槽２内へ取り入れるための入り口となる。流入口２ａから取り入れられる粉体とは、オレフィンの重合体（ポリオレフィン）の粉状の粒子である。この粉体には、重合反応の際に気相重合槽１内に導入したガスが同伴されている。
【００７１】
そこで、粉体から同伴ガスを分離させるために、本実施の形態においては、置換ガス供給ノズル４ａを設けている。
【００７２】
置換ガス供給ノズル４ａは、上述の同伴ガスを粉体から分離させるためのガスを置換ガス供給ライン４から導入するノズルである。この置換ガス供給ノズル４ａの数としては、例えば複数のノズルが設けられていることがより好ましい。なお、本明細書において置換ガス供給ノズル４ａは、図１に示すように、４箇所設置されている。
【００７３】
また、置換ガス供給ノズル４ａを設置する位置としては、例えば、置換ガス供給ノズル４ａが複数設置されている場合には、各々のノズルを等間隔に設置することがより好ましい。このように、置換ガス供給ノズル４ａを等間隔に設置することによって、置換ガス供給ノズル４ａから供給する置換ガスを、分離槽２内に均一に流すことができる。これにより、分離槽２に流入された重合体および同伴ガスの混合粉体と、置換ガスとを均一に接触させることができるため、効率良く同伴ガスを置換ガスに置換することができる。
【００７４】
また、置換ガス供給ノズル４ａを分離槽２に接続する方法としては、例えば、分離槽２の内壁に沿って置換ガスが旋回するように、分離槽２の内壁面に対してタンジェンシャルに設置してもよく、また、分離槽２の内壁面に対して垂直に設置してもよい。ここに例示したいずれの方法であっても、良好にガス置換することができる。
【００７５】
また、置換ガス供給ノズル４ａには、置換ガスを供給する供給口の先端部分に、ノズル内への粉体の侵入を防ぐことができるような構成をさらに備えてもよい。そのような構成としては、ノズル内へ粉体が流入しなければよく、例えば、多孔板、またはメッシュ等が挙げられる。
【００７６】
ここで、上述の置換ガスとは、同伴ガスを粉体から分離させるためのガスであり、粉体に同伴していたガスは当該置換ガスによって置換される。そのような置換ガスとしては、同伴ガスを分離させることが可能であり、後段の重合反応に支障を来たさなければよい。例えば、原料ガスとなるフレッシュオレフィンガスが挙げられる。
【００７７】
置換ガス供給制御弁４ｂは、置換ガスの供給量の制御手段として機能するものである。置換ガス供給制御弁４ｂは、置換ガス供給ライン４に設けられており、置換ガス供給制御弁４ｂの開閉動作によって置換ガスの供給量を調整することができる。
【００７８】
置換ガスの供給量としては、例えば、分離槽２から抜き出される粉体中の同伴ガスを、下流気相重合槽９内における重合反応に影響を与えない量に置換する量であることが好ましい。
【００７９】
また、分離槽２から抜き出される粉体中の同伴ガスの量は、一般的には、排出口２ｂから抜き出される粉体の重量に比例する。また、この他にも、例えば、粉体の種類またはガスの種類によって決まることもあり、分離槽２と後述する下流気相重合槽９との圧力差、分離槽２と下流気相重合槽９とを接続する移送管１０の径や長さによっても左右される。したがって、同伴ガスの量に対して、導入する置換ガスの量を調整することによって、同伴ガスの置換率を任意に制御することができる。
【００８０】
さらに、置換ガスとしてフレッシュオレフィンガスを用いた場合、置換ガスの供給量は、気相重合槽１において重合反応に用いられる原料ガスの範囲に収めることが好ましい。
【００８１】
排出口２ｂは、同伴ガスが置換された粉体を排出するために設けられている。排出口２ｂから抜き出される粉体は、抜き出し制御弁２ｃによって制御されている。同伴ガスが分離された粉体は、排出口２ｂから取り出され、後段重合槽である下流気相重合槽９へと移送される。なお、当該下流気相重合槽９を備えず、排出口２ｂから取り出された粉体を完成品とする形態も、本発明に包含される。
【００８２】
（移送管３の構成）
次に図３に基づいて移送管３の構成について説明する。図３は移送管の概略構成を模式的に示した図である。
【００８３】
図３に示すように、移送管３は気相重合槽１の縦側壁１ｂに開口した状態で接続しており、ガス分離装置１１０の流入口２ａへと繋がっている。図３に示す角度Ｓ２は、分離槽２の長さ方向に平行な直線が鉛直となるとき、点３ａにおいて、移送管３の内底部の勾配線３ｃと水平面とが成す角度である。なお、点３ａとは、移送管３と縦側壁１ｂとの接合部の最下端の点である。また、当該水平面は縦側壁１ｂの壁面に垂直な面である。ここで、移送管３の内底部が気相重合槽１の縦側壁１ｂから直線を成して延びている場合、勾配線３ｃは、移送管３の内底部の長さ方向に平行な直線を指している。また、移送管３の内底部が気相重合槽１の縦側壁１ｂから曲線を成して延びている場合には、勾配線３ｃは、移送管３の内底部が成す曲線が点３ａと接する接線を指す。従って、勾配線３ｃは、点３ａを通り、移送管３の内壁面の接線である直線ともいえる。
【００８４】
図３に示す角度Ｓ３は、分離槽２の長さ方向に平行な直線が鉛直となるとき、接線３ｄと水平面とが成す角度である。なお、接線３ｄとは、移送管３が下向きに屈曲または湾曲している部分における、移送管３の内底面の点と、移送管３と縦側壁１ｂとの接合部の最上端における点３ｂとを通る線である。従って、接線３ｄは点３ｂを通り、移送管２の内壁面の接線である直線であって、移送管３との接する点が最も下になる直線ともいえる。
【００８５】
また、上述の角度Ｓ２および角度Ｓ３が取り得る範囲としては、例えば、下記の一般式（２）および（３）を満たすものがより好ましい。
０° ≦ Ｓ２ ≦ ９０°・・・（２）
θｒ ≦ Ｓ３ ≦ ９０°・・・（３）
角度Ｓ２および角度Ｓ３がこのような範囲であることによって、例えば、重合体の粉体を、気相重合槽１から移送管３を経由して分離槽２に移送させる場合に、圧力差等を用いること無く、重力落下によって円滑に流入させることができる。
【００８６】
また、図３に示す、移送管３の内径ｄの大きさは、例えば、Ｓ２およびＳ３が式（２）および（３）を満たすように規定することがより好ましい。例えば、移送管３と縦側壁１ｂとの接合部における勾配、移送管３の内底部が下向きに屈曲または湾曲する位置、および、屈曲または湾曲の角度が固定されている場合であっても、内径ｄの大きさによって、Ｓ３の値が変動してしまう。そのため、内径ｄの大きさをＳ２およびＳ３に応じて規定することによって、粉体を良好に流動させることができる。
【００８７】
また、Ｓ２＝０°とは、移送管３が縦側壁１ｂに対して水平に突き出していることを意味する。このような場合においても、Ｓ３が一般式（３）を満たすように、移送管３の内径と、移送管３の内底部が下向きに屈曲、または湾曲する位置とを規定することによって、粉体を重力落下によって円滑に流入させることができる。
【００８８】
なお、本実施の形態に係る気相重合装置１００では、ガス分離装置１１０を挟むように、気相重合槽１および下流気相重合槽９を直列に配した構成であったが、本発明はこのように下流に重合槽がさらに設けられた構成に限定されるものではなく、気相重合槽１およびガス分離装置１１０のみを備えた構成であってもよいし、本実施の形態のように下流に重合槽をさらに追加した構成であってもよい。この場合、追加する重合槽の構成としては、例えば、気相重合槽１および下流気相重合槽９と同様の構成であってもよいが、容量、原料供給ラインの数、および攪拌様式等は、適宜選択することが可能である。
【００８９】
（気相重合装置１００の動作）
次に、本発明に係る気相重合装置１００を用いたオレフィンの気相重合方法の一例について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００９０】
本発明に係る重合方法は、本発明に係る気相重合装置１００を用いる重合方法であって、気相重合槽１において重合体の粉体を得る重合工程と、当該重合工程によって得られた粉体およびガスの混合物を、移送管３を通してガス分離装置１１０へ移送する移送工程と、当該移送工程によって移送された混合物中のガスを、ガス分離装置１１０において置換ガスに置換することによってガスを粉体から分離する分離工程と、当該分離工程の後、ガス分離装置１１０に具備された排出口２ｂから当該粉体を排出する排出工程と、を含めばよい。
【００９１】
重合工程とは、気相重合槽１内において、主原料となるオレフィン、触媒、および水素等の副原料を重合反応させることによって、重合体の粉体を生成する工程である。
【００９２】
移送工程とは、気相重合槽１において生成した重合体の粉体を、オレフィンと副原料が混合したガスの少なくとも一部と共に、移送管３を経由してガス分離装置１１０に導入する工程である。
【００９３】
分離工程とは、ガス分離装置１１０において、置換ガス供給ノズル４ａから置換ガスを供給することによって、ガス分離装置１１０内にある粉体中の同伴ガスを、置換ガスによって任意の割合に置換する工程である。置換ガスによって置換され不要となった同伴ガスは移送管３を介して気相重合槽１に戻る。そのため、当該同伴ガスをパージしたりリサイクルしたりするための設備が不要となる。
【００９４】
排出工程とは、粉体をその内部に存在する同伴ガスと共に、間欠的にガス分離装置１１０に具備された排出口２ｂから排出する工程である。
【００９５】
ここで、本発明に係る重合方法の具体的な手順の一例について説明する。
【００９６】
まず、気相重合槽１内の温度および圧力を重合条件に従って設定し、主原料になるオレフィンと触媒とを投入して、重合反応させる。また、触媒の存在下において、必要に応じて水素ガス等の分子量調節剤、または窒素等の不活性ガス等の副原料を投入してもよい。
【００９７】
ここで、気相重合槽１の重合圧力は、重合反応が進行すればよいが、例えば、下流気相重合槽９の圧力よりも０．２ＭＰａから１．０ＭＰａだけ高い圧力に保持することがより好ましい。これは、ガス分離装置１１０から下流気相重合槽９への粉体の移送能力に関係がある。本発明では、分離槽２内の粉体の移送は、分離槽２と下流気相重合槽９との圧力差を利用した気力輸送によって行なわれる。この移送される粉体には、分離槽２に供給した置換ガス（典型的には、オレフィンガス）を主成分としたガスが含まれているのであるが、粉体の移送時に、当該移送能力は、圧力差、移送管のサイズ、および取り扱う重合体またはガスの性質等によって決まる。上流の気相重合槽１と下流気相重合槽９との圧力差は、粉体の移送のし易さという観点からは、大きいほど好ましいが、両重合槽の重合条件の差が大きくなりすぎないように、気相重合槽１の圧力を下流気相重合槽９の圧力よりも０．２ＭＰａ〜１．０ＭＰａ高い圧力に保持することが、より好ましい。
【００９８】
なお、その他の重合時間、重合温度、および副原料の種類または量等の重合条件は、当業者の常識に基づいて適宜設定すればよい。
【００９９】
次に、重合されたオレフィンの重合体である重合体の粉体を、循環ガス供給ライン８から投入される循環ガスによって、気相重合槽１内において流動化させて、さらに重合反応を進行させる。このようにして生成された重合体の粉体を、移送管３を介して分離槽２に抜き出し、分離槽２に一時的に貯蔵する。このとき、当該粉体には、オレフィンと副原料とが混合したガスが同伴されている。
【０１００】
さらに、分離槽２では、粉体の同伴ガスを分離するために、置換ガス供給ノズル４ａから置換ガスを供給し、粉体の層中の空隙に存在する同伴ガスと置換する。
【０１０１】
ここで、例えば、置換ガス供給ノズル４ａが排出口２ｂに接近している場合、または、置換ガスの供給量が多すぎる場合には、分離槽２内を流れる置換ガスの線速が、粉体の終末沈降速度を超えることがある。このとき、供給される置換ガスの流れと共に、分離槽２内の当該粉体も上流の気相重合槽１へ押し戻されるため、分離槽２の排出口２ｂから重合体の粉体を抜き出すことができなくなる。これを避けるためには、分離槽２内を流れるガスの線速が、分離槽２内の粉体の終末沈降速度未満となるように、置換ガス供給ノズル４ａの位置を調整するか、または置換ガス供給ノズル４ａから供給する置換ガスの流量を制御すればよい。
【０１０２】
所定時間ガスの置換を行なった後、ガス置換した粉体を、抜き出し制御弁２ｃの開閉によって、移送管１０を介して、分離槽２の最下部に設置した下流気相重合槽９に抜き出す。
【０１０３】
抜き出しに伴い、分離槽２内の粉体層の粉面が下がり、気相重合槽１において生成された粉体が、重力落下によって分離槽２内に継続的に流入する。
【０１０４】
以上の工程により、気相重合装置１００では、連続的に重合体の製造を行なうことが可能である。
【実施例】
【０１０５】
以下、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。
【０１０６】
＜実施例１＞
実施例１では、上流気相重合槽（気相重合槽）、ガス置換槽（槽）、および下流気相重合槽を、この順序で直列に配置した装置において、重合体の粉体の連続重合および間欠的移送を行ない、粉体の移送状況、およびガス置換状況を検討した。なお、上流気相重合槽（気相重合槽）、ガス置換槽（槽）、および下流気相重合槽は、それぞれ上述の実施形態に係る重合槽１、ガス分離装置１１０の分離槽２、および下流気相重合槽９に対応する部材である。
【０１０７】
本実施例では、円筒型のガス置換槽を用いた。このガス置換槽の全長は、当該槽の内径の４．４７倍であった。また、ガス置換槽の全長の５分の１に相当する下部領域はコニカル構造であり、このときの角度Ｓ１は、６５．２５°であった。また、ガス置換槽の流入口の内径は、ガス置換槽の直胴部の内径と等しく、排出口の内径はガス置換槽の直胴部の内径の０．１３倍であった。
【０１０８】
また、置換ガス供給ノズルを、ガス置換槽の壁面に対して垂直になるように、２本設置した。当該置換ガス供給ノズルの位置は、ガス置換槽の排出口からの距離が、ガス置換槽の全長に対して０．０８５倍となる高さに、２本が対になるように設置した。
【０１０９】
次に、上流気相重合槽（以下、「上流重合槽」と称する）とガス置換槽を移送管によって接続し、移送制御弁を備えた配管によって、ガス置換槽と、その下流に位置する下流気相重合槽（以下、「下流重合槽」と称する）とを接続した。なお、上流重合槽および下流重合槽において重合反応に使用するガスは異なった。
【０１１０】
具体的には、上流重合槽の縦側壁の開口部（内径はガス置換槽の直胴部内径と等しい）から水平に延びる抜き出しノズルと移送管とを接続したのであるが、このとき、移送管は、途中で９０°下向きに屈曲させて、ガス置換槽と接続させた。なお、上流重合槽と移送管の位置関係は、Ｓ２＝０°、Ｓ３＝３９°であった。
【０１１１】
上流重合槽内は、温度８０℃、圧力１．７５ＭＰａＧ、プロピレンに対する水素のモル比（以下、Ｈ２／Ｃ‘３と記す）＝３．９１ｍｏｌ％を保ちながら、線速０．１７ｍ／秒のガス流によって、十分に流動化させた。これにより、平均粒径１２００μｍ、嵩比重が０．４５ｇ／ｃｃ、安息角３５°のポリプロピレン粒子を重合した。下流重合槽では、温度７０℃、圧力１．３ＭＰａＧを保ちながら、プロピレン、エチレン、および水素ガスで流動状態を保持させた。
【０１１２】
ガス置換槽では、上流重合槽からプロピレン粒子と、上記組成のプロピレンと水素の混合ガスとを、移送管を経由して受け込んだ。当該ガス置換槽においては、置換ガスとしてフレッシュプロピレンを２箇所から、各供給ノズルからの置換ガス供給量がそれぞれ等しくなるように供給した。また、ＳＧ／ＰＰ比が０．０２３となるように供給した。なお、ＳＧ／ＰＰ比とは、２箇所の置換ガス供給ノズルから供給されるフレッシュプロピレンガスの単位時間当たりの重量における、ガス置換槽から下流重合槽へ移送するポリプロピレン粒子の単位時間当たりの重量に対する比率である。
【０１１３】
ガス置換槽からのポリプロピレン粒子の移送条件は、ガス置換槽から下流重合槽へのポリプロピレン粒子の間欠的な１回の移送によって移送されるポリプロピレン粒子の見掛けの体積（すなわち、ガス置換槽から抜き出されるポリプロピレン粒子の実体積と、該粒子中に存在するガスの体積との合計）が、ガス置換槽の容積の１／１．３４倍となるように、移送制御弁の開時間と閉時間を制御した。
【０１１４】
これらの条件において、フレッシュガス（本実施例においてはプロピレン）によって置換された水素の重量の、上流重合槽から同伴された水素の重量に対する比率（以下、分離効率と記す）は１４％であり、ガス置換が行なわれていることが確認できた。なお、表１は、上流重合槽のＨ２／Ｃ‘３比、ＳＧ／ＰＰ比、および分離効率を示しており、実施例１では、表１中の試料１を試料として用いた。
【０１１５】
【表１】
【０１１６】
また、実施例１では、Ｓ１＝６５．２５°、Ｓ２＝０°、Ｓ３＝３９°、およびθｒ＝３５°であった。これらは、一般式（１）〜（３）を全て満たす値であった。
【０１１７】
＜実施例２〜４＞
次に、実施例２〜４では、実施例１の上流重合槽のＨ２／Ｃ‘３比、およびＳＧ／ＰＰ比を変更して実施した。なお、Ｈ２／Ｃ‘３比、およびＳＧ／ＰＰ比以外は、実施例１と同様の条件の下で実施した。表１には、実施例２〜４において得られた結果および実験条件を示す。
【０１１８】
この表に示すように、ＳＧ／ＰＰ比を調節することによって、同伴ガスの分離効率を任意の値に調整することができる。
【０１１９】
＜実施例１〜４の重合装置を連続使用した場合の安定性＞
実施例１〜４において使用したガス置換槽を含む重合装置は、上流重合槽からガス置換槽へのポリプロピレン粒子の流出状況、およびガス置換槽からの抜き出し状況は良好であった。さらに、該重合装置を用いて上流重合槽のＨ２／Ｃ‘３比を０．０３〜１２．０ｍｏｌ％、ガス置換槽のＳＧ／ＰＰ比を０．０２２〜０．０８３の範囲で２００日間の連続運転を行なった後に、ガス置換槽を開放したところ、壁面への重合体粉粒体の付着や塊の残存もなく、連続運転中に排出口の閉塞等のトラブルは起きなかった。
【０１２０】
＜比較例１＞
比較例１では、実施例とは異なる構成を有するガス置換槽を備えた重合装置を用いた。なお、上流重合槽のＨ２／Ｃ‘３比、およびＳＧ／ＰＰ比の条件以外は、実施例と同様の実験を行なった。
【０１２１】
比較例１において用いたガス置換槽は円筒型であり、その全長は、当該槽の直胴部内径の２．２倍であった。また、圧力損失が０．２５ｋＰaのガス分散板によって、槽内が上下２室に分離した。なお、ガス分散板は、水平面に対して４５°の角度となるように設置した。
【０１２２】
当該ガス分散板より上部の領域には、上流重合槽からの重合体の粉体を受け入れるための入口（ガス置換槽の直胴部内径に対して０．８５倍の内径）と、該ガス置換槽から下流重合槽へ向けての排出口（ガス置換槽の直胴部内径に対して０．０５倍の内径）とを設けた。
【０１２３】
重合体の粉体の入口は、当該ガス置換槽の頭頂部に設置した。重合体の粉体の排出口は、ガス分散板とガス置換槽が接する位置で、且つガス分散板より上部領域における最下点の位置に設置した。ガス分散板より下方には置換ガス（第２のガス）導入口を設け、当該ガス導入口から供給された置換ガスを、ガス分散板に通過させることによって、ガス置換槽の断面全体に亘って均一に分散されるようにした。
【０１２４】
ガス置換槽からのポリプロピレン粒子の移送条件は、ガス置換槽から下流重合槽へのポリプロピレン粒子の間欠的な１回の移送によって移送されるポリプロピレン粒子の見掛けの体積（すなわち、ガス置換槽から抜き出されるポリプロピレン粒子の実体積と該粒子中に存在するガスの体積との合計）が、ガス置換槽の容積の１／２倍となるように移送制御弁の開時間と閉時間を制御した。さらに、上流重合槽のＨ２／Ｃ‘３比＝７．４２、およびＳＧ／ＰＰ比＝０．０２７の条件で実験を行なったところ、分離効率は１９％であった。なお、表２は、比較例１の上流重合槽のＨ２／Ｃ‘３比、ＳＧ／ＰＰ比、および分離効率を示している。
【０１２５】
【表２】
【０１２６】
なお、比較例１では、Ｓ２＝０°、Ｓ３＝３９°であり、上記式（２）および（３）を満たしていた。
【０１２７】
この結果、ガス置換効率に関して優劣はなかったが、閉塞するという問題があることが分かった。
【０１２８】
＜比較例２〜４＞
次に、比較例２〜４では、比較例１の上流重合槽のＨ２／Ｃ‘３比、およびＳＧ／ＰＰ比を変更して実験を行なった。なお、Ｈ２／Ｃ‘３比、およびＳＧ／ＰＰ比以外は、比較例１と同様の条件の下で実験を行なった。表２は、比較例２〜４において得られた結果および実験条件を示したものである。
【０１２９】
この結果、比較例２〜４においてもガス置換効率に関して優劣はなかったが、閉塞するという問題があることが分かった。
【０１３０】
＜比較例１〜４の重合装置を連続使用した場合の安定性＞
次に、比較例１〜４において使用した重合装置を用いて、上流重合槽のＨ２／Ｃ‘３比が０．３８〜１３．６ｍｏｌ％、ガス置換槽のＳＧ／ＰＰ比が０．０２６〜０．１３１の範囲で連続運転を行なった。
【０１３１】
その結果、ガス置換槽内で重合体の塊が発生し、最短で１日、最長で３０日間までしか連続安定運転を実現することができなかった。当該重合装置では、ガス置換槽において任意の比率にガス置換を行なうことができるが、長期連続運転を行なうことはできなかった。
【産業上の利用可能性】
【０１３２】
本発明に係る気相重合装置は、オレフィンの製造効率を高め、長期に亘って連続的に運転することができるので、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィンの製造にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１３３】
【図１】本発明の一実施形態に係るガス分離装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る気相重合装置の概略構成を示す図である。
【図３】移送管の構成を示す概略の正面図である。
【図４】従来技術の気相重合装置の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【０１３４】
１ 気相重合槽
２ 分離槽（槽）
２ａ 流入口
２ｂ 排出口
２ｃ 抜き出し制御弁
３ 移送管
４ 置換ガス供給ライン
４ａ 置換ガス供給ノズル（導入口）
４ｂ 置換ガス供給制御弁
５ 触媒供給ライン
６ オレフィンガス供給ライン
７ 副原料供給ライン
８ 循環ガス供給ライン
９ 下流気相重合槽
１０ 移送管
１００ 気相重合装置
１１０ ガス分離装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気相重合槽と、
重合体の粉体およびガスの混合物が流入するガス分離装置と、
上記気相重合槽および上記ガス分離装置を連結する移送管と、を備えており、
上記ガス分離装置は、上記混合物が流入する流入口と、置換ガスを導入する導入口と、上記粉体を排出する排出口と、上記混合物中のガスを上記置換ガスに置換する槽とを備え、
上記槽は柱状であり、その一方の端側は、当該端側の先端に向かって断面積が減少していく錘状に形成されており、上記排出口は上記槽の錘状が形成されている側の先端に設けられていることを特徴とする気相重合装置。
【請求項２】
上記移送管は、常時開通していることを特徴とする請求項１に記載の気相重合装置。
【請求項３】
上記ガス分離装置の長さ方向に平行な直線が鉛直となるとき、上記槽の錘状が形成されている部位の斜辺と、水平面とが成す角度Ｓ１は、下記式（１）
θｒ ≦ Ｓ１ ＜ ９０°・・・（１）
を満たし、上記式中、θｒは、上記粉体の安息角であることを特徴とする請求項１または２に記載の気相重合装置。
【請求項４】
上記ガス分離装置の長さ方向に平行な直線が鉛直となるとき、上記槽の錘状が形成されている部位の斜辺と、水平面とが成す角度Ｓ１は、３０°以上、９０°未満の範囲であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の気相重合装置。
【請求項５】
上記ガス分離装置の長さ方向に平行な直線が鉛直となるとき、
上記移送管は、一端が当該重合槽の縦側壁に連結され、他方の端が上記ガス分離装置に連結されているものであり、
上記移送管および上記縦側壁の連結部位における最下端の点を通り、上記移送管の内壁面の接線である直線と、上記縦側壁の壁面に垂直な面とが成す角度Ｓ２は下記式（２）
０° ≦ Ｓ２ ≦ ９０°・・・（２）
を満たし、
上記連結部位における最上端の点を通り、上記移送管の内壁面の接線である直線であって、上記移送管と接する点が最も下になる直線と、上記縦側壁の壁面に垂直な面とが成す角度Ｓ３は下記式（３）
θｒ ≦ Ｓ３ ≦ ９０°・・・（３）
（θｒは、上記粉体の安息角を示す）
を満たす請求項１〜４のいずれか１項に記載の気相重合装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の気相重合装置を用いる重合方法であって、
上記気相重合槽において重合体の粉体を得る重合工程と、
上記重合工程によって得られた粉体およびガスの混合物を、上記移送管を通して上記ガス分離装置へ移送する移送工程と、
上記移送工程によって移送された上記混合物中の上記ガスを、上記ガス分離装置において上記置換ガスに置換することによって上記ガスを上記粉体から分離する分離工程と、
上記分離工程の後、上記ガス分離装置に具備された排出口から上記粉体を排出する排出工程と、を含むことを特徴とする重合方法。
【請求項７】
上記排出工程では、上記排出口から上記粉体を間欠的に排出することを特徴とする請求項６に記載の重合方法。
【請求項８】
上記分離工程において上記混合物から分離された上記ガスは、上記移送管を通じて上記重合槽へ移送されることを特徴とする請求項６に記載の重合方法。
【請求項１】
気相重合槽と、
重合体の粉体およびガスの混合物が流入するガス分離装置と、
上記気相重合槽および上記ガス分離装置を連結する移送管と、を備えており、
上記ガス分離装置は、上記混合物が流入する流入口と、置換ガスを導入する導入口と、上記粉体を排出する排出口と、上記混合物中のガスを上記置換ガスに置換する槽とを備え、
上記槽は柱状であり、その一方の端側は、当該端側の先端に向かって断面積が減少していく錘状に形成されており、上記排出口は上記槽の錘状が形成されている側の先端に設けられていることを特徴とする気相重合装置。
【請求項２】
上記移送管は、常時開通していることを特徴とする請求項１に記載の気相重合装置。
【請求項３】
上記ガス分離装置の長さ方向に平行な直線が鉛直となるとき、上記槽の錘状が形成されている部位の斜辺と、水平面とが成す角度Ｓ１は、下記式（１）
θｒ ≦ Ｓ１ ＜ ９０°・・・（１）
を満たし、上記式中、θｒは、上記粉体の安息角であることを特徴とする請求項１または２に記載の気相重合装置。
【請求項４】
上記ガス分離装置の長さ方向に平行な直線が鉛直となるとき、上記槽の錘状が形成されている部位の斜辺と、水平面とが成す角度Ｓ１は、３０°以上、９０°未満の範囲であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の気相重合装置。
【請求項５】
上記ガス分離装置の長さ方向に平行な直線が鉛直となるとき、
上記移送管は、一端が当該重合槽の縦側壁に連結され、他方の端が上記ガス分離装置に連結されているものであり、
上記移送管および上記縦側壁の連結部位における最下端の点を通り、上記移送管の内壁面の接線である直線と、上記縦側壁の壁面に垂直な面とが成す角度Ｓ２は下記式（２）
０° ≦ Ｓ２ ≦ ９０°・・・（２）
を満たし、
上記連結部位における最上端の点を通り、上記移送管の内壁面の接線である直線であって、上記移送管と接する点が最も下になる直線と、上記縦側壁の壁面に垂直な面とが成す角度Ｓ３は下記式（３）
θｒ ≦ Ｓ３ ≦ ９０°・・・（３）
（θｒは、上記粉体の安息角を示す）
を満たす請求項１〜４のいずれか１項に記載の気相重合装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の気相重合装置を用いる重合方法であって、
上記気相重合槽において重合体の粉体を得る重合工程と、
上記重合工程によって得られた粉体およびガスの混合物を、上記移送管を通して上記ガス分離装置へ移送する移送工程と、
上記移送工程によって移送された上記混合物中の上記ガスを、上記ガス分離装置において上記置換ガスに置換することによって上記ガスを上記粉体から分離する分離工程と、
上記分離工程の後、上記ガス分離装置に具備された排出口から上記粉体を排出する排出工程と、を含むことを特徴とする重合方法。
【請求項７】
上記排出工程では、上記排出口から上記粉体を間欠的に排出することを特徴とする請求項６に記載の重合方法。
【請求項８】
上記分離工程において上記混合物から分離された上記ガスは、上記移送管を通じて上記重合槽へ移送されることを特徴とする請求項６に記載の重合方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−３７３９１（Ｐ２０１０−３７３９１Ａ）
【公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１９９９４３（Ｐ２００８−１９９９４３）
【出願日】平成２０年８月１日（２００８．８．１）
【出願人】（０００００２０９３）住友化学株式会社 (8,981)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月１日（２００８．８．１）
【出願人】（０００００２０９３）住友化学株式会社 (8,981)
【Ｆターム（参考）】
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