▶ ダウ グローバル テクノロジーズ エルエルシーの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-12-15
(45)【発行日】2023-12-25
(54)【発明の名称】脱揮装置設計
(51)【国際特許分類】
B01D 1/00 20060101AFI20231218BHJP
C08J 3/00 20060101ALI20231218BHJP
C08F 2/04 20060101ALI20231218BHJP
C08F 2/01 20060101ALI20231218BHJP
【ＦＩ】
B01D1/00 D
C08J3/00 CES
C08F2/04
C08F2/01
【請求項の数】
11
(21)【出願番号】P 2020563925
(86)(22)【出願日】2019-05-31
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2021-09-24
(86)【国際出願番号】 US2019034788
(87)【国際公開番号】W WO2019232290
(87)【国際公開日】2019-12-05
【審査請求日】2022-05-17
(31)【優先権主張番号】62/678,656
(32)【優先日】2018-05-31
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】502141050
【氏名又は名称】ダウ グローバル テクノロジーズ エルエルシー
(74)【代理人】
【識別番号】100092783
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 浩
(74)【代理人】
【識別番号】100095360
【弁理士】
【氏名又は名称】片山 英二
(74)【代理人】
【識別番号】100120134
【弁理士】
【氏名又は名称】大森 規雄
(74)【代理人】
【識別番号】100187964
【弁理士】
【氏名又は名称】新井 剛
(74)【代理人】
【識別番号】100104282
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 康仁
(72)【発明者】
【氏名】ポラード、マリア
(72)【発明者】
【氏名】カーン、イルファン
(72)【発明者】
【氏名】ドダカー、スリカント
(72)【発明者】
【氏名】ロペス、マーティン
(72)【発明者】
【氏名】ユアン、クアン
【審査官】瀧 恭子
(56)【参考文献】
【文献】特開昭６２－１８３８０１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２００３－５２６６９６（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許第０２９６９３４７（ＵＳ，Ａ）
【文献】特許第７３２３５５３（ＪＰ，Ｂ２）
【文献】米国特許出願公開第２０２１／０２０５７２９（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ０１Ｂ １／００－１／０８
Ｂ０１Ｄ １／００－８／００
Ｃ０８Ｊ ３／００－３／２８；９９／００
Ｃ０８Ｆ ２／００－２／６０
Ｂ０１Ｄ ２３／００－３５／０４；３５／０８－３７／０８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
溶媒の少なくとも一部分を、前記溶媒およびポリマーを含むポリマー濃厚溶液から分離するための、温度（Ｔ）および圧力（Ｐ）で動作する脱揮装置（デボ）であって、前記脱揮装置が、少なくとも以下の構成要素、Ａ）構成要素Ａの上部から下部までの垂直距離である長さＬの分配器、加熱器、または加熱器／分配器の組み合わせ（構成要素Ａ）と、
Ｂ）構成要素Ａの周囲の一部またはすべての周りに配置されたシュラウド（構成要素Ｂ）であって、前記シュラウドが、構成要素Ａの周囲の外側に位置する少なくとも１つの円筒形区分を含み、この円筒形区分が、構成要素Ａの周囲の少なくとも一部分を包囲する、シュラウド（構成要素Ｂ）と、
Ｃ）構成要素Ａの外面と構成要素Ｂの内面との間に配置された間隙（構成要素Ｃ）であって、前記間隙が、構成要素Ａの外面から構成要素Ｂの前記少なくとも１つの円筒形区分の内面までの距離である幅（ｗ）を有し、前記間隙が、Ｌ以下の長さを有し、ｗが、前記長さＬに沿って連続的または不連続的に広がる、間隙（構成要素Ｃ）と、を含み、
構成要素Ａが、内部チャネルと、前記内部チャネルから前記間隙まで延在する複数の断面開口部とを含み、前記ポリマー濃厚溶液の一部またはすべてが、前記内部チャネルに入り、前記断面開口部を通って半径方向に移動し、各開口部内で、前記ポリマー濃厚溶液の前記溶媒の一部またはすべてが気化して、溶媒蒸気およびポリマー溶融物を形成し、前記ポリマー溶融物が、前記間隙に入り、入口点から前記間隙内に下向きに流れ、前記溶媒蒸気の一部またはすべてが、前記入口点から前記間隙内に下向きに流れ、
構成要素Ａの外面の上部から測定された、各垂直距離ｙについて、所定の距離ｙで構成要素Ａを離れて、構成要素Ｃ内に下向きに流れる前記溶媒蒸気の総量が、以下の速度、
ａ）前記間隙内での、「総溶媒蒸気流量」の「流れに利用可能な断面積」に対する比率として定義される、平均垂直下向き速度であって、「前記総溶媒蒸気流量」および「前記流れに利用可能な断面積」の各々が、同じ垂直距離ｙで測定される、平均垂直下向き速度と、
ｂ）「前記脱揮装置の前記温度（Ｔ）および圧力（Ｐ）での構成要素Ａの出口における前記総溶媒蒸気流量」の、「構成要素Ａの開口部の数に各開口部の断面積を乗じたもの」に対する比率として定義される、前記構成要素Ａを出る半径方向平均速度と、を有し、
前記平均垂直下向き速度が、前記構成要素Ａを出る前記半径方向平均速度以下である、脱揮装置。
【請求項2】
前記間隙の幅（ｗ）が、前記長さＬに沿って変動する、請求項１に記載の脱揮装置。
【請求項3】
各距離ｙについて、前記平均垂直下向き速度が、１．０ｍ／ｓ～１０．０ｍ／ｓの範囲である、請求項１または請求項２に記載の脱揮装置。
【請求項4】
構成要素Ｂについて、前記円筒形区分が、円筒形のフレア状シリンダを含み、前記円筒形のフレア状シリンダが、前記フレア状シリンダの始点での直径よりも大きい、前記フレア状シリンダの端部での直径を有する、請求項１～３のいずれか一項に記載の脱揮装置。
【請求項5】
前記フレア状シリンダの端部の前記直径が、前記フレア状シリンダの始点での前記直径の１．２倍よりも大きい、請求項４に記載の脱揮装置。
【請求項6】
前記脱揮装置が、１００℃～３００℃の温度（Ｔ）、および３ｍｂａｒ～１００ｍｂａｒの圧力（Ｐ）で動作する、請求項１～５のいずれか一項に記載の脱揮装置。
【請求項7】
前記脱揮装置が、外側容器をさらに含み、構成要素Ｂの前記円筒形区分の外面と前記外側容器の内面との間に配置される間隙（ｇ５）が存在し、ｇ５の幅が、構成要素Ｂの前記円筒形区分に沿って連続的または不連続的に変動し、「ｇ５の最小幅」の「構成要素Ｃの前記間隙の最大幅」に対する比率が、０．５以上である、請求項１～６のいずれか一項に記載の脱揮装置。
【請求項8】
少なくとも１つの反応器と、請求項１～７のいずれか一項に記載の脱揮装置とを含む、反応器システム。
【請求項9】
前記少なくとも１つの反応器が、ループ反応器である、請求項８に記載の反応器システム。
【請求項10】
ポリマーを形成するための溶液重合プロセスであって、前記プロセスが、少なくとも、ｉ）溶媒、モノマー、および任意選択で１つ以上のコモノマーを含む混合物を、少なくとも１つの反応器内で反応させて、前記溶媒および前記ポリマーを含むポリマー溶液を形成するステップと、
ｉｉ）前記溶媒の少なくとも一部分を前記ポリマー溶液から分離して、前記ポリマーおよび溶媒を含むポリマー濃厚溶液を形成するステップであって、前記ポリマー濃厚溶液が、前記ポリマー溶液よりも多くのポリマーを含む、ステップと、
ｉｉｉ）請求項１～９のいずれか一項に記載の脱揮装置を使用して、前記溶媒の少なくとも一部分を前記ポリマー濃厚溶液から分離するステップと、を含む、プロセス。
【請求項11】
前記ポリマーが、オレフィン系ポリマーである、請求項１０に記載のプロセス。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【0001】
溶液重合では、真空コンデンサ内へのポリマーのキャリーオーバーを低減する脱揮設計が必要である。溶液ポリエチレンプロセスでは、未反応のエチレンおよび溶媒は、典型的には、脱揮（デボ）タンクと呼ばれる２つのフラッシュユニットを使用してポリマーから除去される。未反応のエチレンおよび溶媒の大部分は、第１のデボで除去され、ポリマー濃度は８０～９０重量％になる。残りの溶媒は、第２のデボで除去される。第１のデボからの流れは、典型的には、熱交換器または加熱器を使用して加熱される。ポリマーが加熱器を通って流れて加熱されると、溶媒が気化し、ポリマーから相分離して、加熱器のスロットの出口に向かって第２のデボタンク内に泡が形成される。揮発性物質は、加熱器の外側でポリマーから解放され、溶融ポリマーが容器の下部に集まり、蒸気がデボタンクの上部にあるノズルから除去される。しかしながら、典型的なデボ設計では、ベント内への高度のポリマーのキャリーオーバーが発生し、最終的には真空コンデンサ内へのキャリーオーバーが発生する。ポリマーが真空コンデンサ内に持ち越されると、コンデンサを汚染してその効果が低減し、すなわち、真空コンデンサが、デボ内の真空レベルを維持することができなくなる。いくつかのデボおよび／または加熱器の設計は、ＵＳ４８０８２６２、ＵＳ５０８４１３４、ＵＳ５４５３１５８、ＵＳ６６２７０４０、ＵＳ７３３２０５８、およびＵＳ８５１８２１２の参考文献に記載されている。しかしながら、真空コンデンサ内へのポリマーのキャリーオーバーを低減する脱揮設計が依然として必要とされている。この必要性は、以下の発明によって満たされている。
【発明の概要】
【0002】
溶媒の少なくとも一部分を、溶媒およびポリマーを含むポリマー濃厚溶液から分離するための、温度（Ｔ）および圧力（Ｐ）で動作する脱揮装置（デボ）であって、脱揮装置が、少なくとも以下の構成要素、
Ａ）構成要素Ａの上部から下部の垂直距離である長さＬの分配器、加熱器、または加熱器／分配器の組み合わせ（構成要素Ａ）と、
Ｂ）構成要素Ａの周囲の一部またはすべての周りに配置されたシュラウド（構成要素Ｂ）であって、シュラウドが、構成要素Ａの周囲の外側に位置する少なくとも１つの円筒形区分を含み、この円筒形区分が、構成要素Ａの周囲の少なくとも一部分を包囲する、シュラウド（構成要素Ｂ）と、
Ｃ）構成要素Ａの外面と構成要素Ｂの内面との間に配置された間隙（構成要素Ｃ）であって、間隙が、構成要素Ａの外面から構成要素Ｂの少なくとも１つの円筒形区分の内面までの距離である幅（ｗ）を有し、間隙が、Ｌ以下の長さを有し、ｗが、任意選択で、長さＬに沿って連続的または不連続的に変動し得る、間隙（構成要素Ｃ）と、を含み、
構成要素Ａが、内部チャネルと、内部チャネルから間隙まで延在する複数の断面開口部とを含み、ポリマー濃厚溶液の一部またはすべてが、内部チャネルに入り、断面開口部を通って半径方向に移動し、各開口部内で、ポリマー濃厚溶液の溶媒の一部またはすべてが気化して、溶媒蒸気およびポリマー溶解物を形成し、ポリマー溶融物が、間隙に入り、入口点から間隙内に下向きに流れ、溶媒蒸気の一部またはすべてが、入口点から間隙内に下向きに流れ、
構成要素Ａの外面の上部から測定された、各垂直距離ｙについて、所定の距離ｙで構成要素Ａから離れて、構成要素Ｃ内に下向きに流れる溶媒蒸気の総量が、以下の速度、
ａ）間隙内での、「総溶媒蒸気流量」の「流れに利用可能な断面積」に対する比率として定義される、平均垂直下向き速度であって、「総溶媒蒸気流量」および「流れに利用可能な断面積」の各々が、同じ垂直距離ｙで測定される、平均垂直下向き速度と、
ｂ）「脱揮装置の温度（Ｔ）および圧力（Ｐ）での構成要素Ａの出口における総溶媒蒸気流量」の、「構成要素Ａの開口部の数に各開口部の断面積を乗じたもの」に対する比率として定義される、構成要素Ａを出る半径方向平均速度と、を有し、
平均垂直下向き速度が、構成要素Ａを出る半径方向平均速度以下である、脱揮装置。
Ａ）構成要素Ａの上部から下部の垂直距離である長さＬの分配器、加熱器、または加熱器／分配器の組み合わせ（構成要素Ａ）と、
Ｂ）構成要素Ａの周囲の一部またはすべての周りに配置されたシュラウド（構成要素Ｂ）であって、シュラウドが、構成要素Ａの周囲の外側に位置する少なくとも１つの円筒形区分を含み、この円筒形区分が、構成要素Ａの周囲の少なくとも一部分を包囲する、シュラウド（構成要素Ｂ）と、
Ｃ）構成要素Ａの外面と構成要素Ｂの内面との間に配置された間隙（構成要素Ｃ）であって、間隙が、構成要素Ａの外面から構成要素Ｂの少なくとも１つの円筒形区分の内面までの距離である幅（ｗ）を有し、間隙が、Ｌ以下の長さを有し、ｗが、任意選択で、長さＬに沿って連続的または不連続的に変動し得る、間隙（構成要素Ｃ）と、を含み、
構成要素Ａが、内部チャネルと、内部チャネルから間隙まで延在する複数の断面開口部とを含み、ポリマー濃厚溶液の一部またはすべてが、内部チャネルに入り、断面開口部を通って半径方向に移動し、各開口部内で、ポリマー濃厚溶液の溶媒の一部またはすべてが気化して、溶媒蒸気およびポリマー溶解物を形成し、ポリマー溶融物が、間隙に入り、入口点から間隙内に下向きに流れ、溶媒蒸気の一部またはすべてが、入口点から間隙内に下向きに流れ、
構成要素Ａの外面の上部から測定された、各垂直距離ｙについて、所定の距離ｙで構成要素Ａから離れて、構成要素Ｃ内に下向きに流れる溶媒蒸気の総量が、以下の速度、
ａ）間隙内での、「総溶媒蒸気流量」の「流れに利用可能な断面積」に対する比率として定義される、平均垂直下向き速度であって、「総溶媒蒸気流量」および「流れに利用可能な断面積」の各々が、同じ垂直距離ｙで測定される、平均垂直下向き速度と、
ｂ）「脱揮装置の温度（Ｔ）および圧力（Ｐ）での構成要素Ａの出口における総溶媒蒸気流量」の、「構成要素Ａの開口部の数に各開口部の断面積を乗じたもの」に対する比率として定義される、構成要素Ａを出る半径方向平均速度と、を有し、
平均垂直下向き速度が、構成要素Ａを出る半径方向平均速度以下である、脱揮装置。
【図面の簡単な説明】
【0003】
【図1】溶液重合プロセスの概略図である。
【図2】脱揮プロセスの概略図である。
【図3】「加熱器および／または分配器」を出て、加熱器／分配器とシュラウドとの間の環状領域を通って移動するポリマーおよび蒸気の概略図である。
【図4】比較例を含む、異なるシュラウド設計の概略図である。
【図6】発明設計－１の１つの実施形態／変形例を示す。
【図7】図４に示す各デボ設計について、構成要素ＡとＢとの間の間隙における蒸気対ｙ値。図７は、構成要素Ａを出る半径方向平均速度の一定の線を含有する。発明例２および発明例３の速度（Ｖ（ｍ／ｓ））の結果が一致することに留意されたい－図７の一番下のプロファイルを参照。蒸気の平均半径方向速度も水平線で示される。「平均蒸気垂直下向き速度のプロットである。
【図8】加熱器および／または分配器（構成要素Ａ）およびシュラウド（構成要素Ｂ）を包囲する外部容器を示す。
【発明を実施するための形態】
【0004】
上で論じたように、装置には、上で論じたような（発明の要約を参照）、脱揮装置（デボ）が提供される。
【0005】
脱揮装置（デボ）は、本明細書に記載の２つ以上の実施形態を含み得る。
【0006】
一実施形態では、ポリマー濃厚溶液は、ポリマー濃厚溶液の重量に基づいて、６０重量％以上、または７０重量％以上、または８０重量％以上、または９０重量％以上、または９５重量％以上のポリマーを含む。
【0007】
一実施形態では、間隙の幅（ｗ）は、長さＬに沿って変動する。
【0008】
一実施形態では、間隙の幅（ｗ）は、長さＬに沿って連続的に変動する。
【0009】
一実施形態では、間隙の幅（ｗ）は、長さＬに沿って不連続的に変動する。
【0010】
一実施形態では、Ｌは、１０ｃｍ～２００ｃｍ、または２０ｃｍ～１８０ｃｍ、または３０ｃｍ～１６０ｃｍである。
【0011】
一実施形態では、各距離ｙについて、平均垂直下向き速度は、１ｍ／ｓ～１０ｍ／ｓ、または１ｍ／ｓ～８ｍ／ｓ、または１ｍ／ｓ～６ｍ／ｓ、または１ｍ／ｓ～４ｍ／ｓである。
【0012】
一実施形態では、構成要素Ａを出る半径方向平均速度は、１０ｍ／ｓ以上、または８ｍ／ｓ以上、または６ｍ／ｓ以上である。
【0013】
一実施形態では、構成要素Ａは、構成要素Ａの長さに沿って対称的な断面積を有する。
【0014】
一実施形態では、構成要素Ａは、円筒形状であり、さらにＡは、シリンダである。
【0015】
一実施形態では、構成要素Ａについて、断面開口部はすべて、同じ寸法を有する。本明細書で使用される、「同じ寸法」という句は、目標寸法の±１．０％の公差を指す。
【0016】
一実施形態では、構成要素Ｂの円筒形区分は、構成要素Ａの長さ以上の長さを有する。さらなる実施形態では、構成要素Ｂの円筒形区分は、構成要素Ａの長さに等しい長さを有する。
【0017】
一実施形態では、構成要素Ｂの円筒形区分は、構成要素Ａの長さ未満の長さを有する。
【0018】
一実施形態では、構成要素Ｂについて、円筒形区分は、フレア状シリンダの始点における上方の外径よりも大きい、フレア状シリンダの端部における下方の外径を有する連続フレア状シリンダを含む。例えば、図４の発明例１および図６を参照されたい。さらなる実施形態では、下方の外径は、上方の外径の１．２倍よりも大きい。フレア状シリンダの下部は、フレア状シリンダの上部から下流にある。
【0019】
一実施形態では、構成要素Ｂについて、円筒形区分は、長さｈ１の垂直区分と、それに続く長さｈ２のフレア状区分とを含む。さらなる実施形態では、長さｈ２のフレア状区分の後に、長さｈ３の垂直区分が続く。例えば、図６を参照されたい。一実施形態では、ｈ１＝ｈ２である。一実施形態では、ｈ１＝ｈ２＝ｈ３である。一実施形態では、ｈ２≧ｈ１および／またはｈ２≧ｈ３である。一実施形態では、ｈ１＋ｈ２≦Ｌ、またはｈ１＋ｈ２≧Ｌ、またはｈ１＋ｈ２＝Ｌである。一実施形態では、ｈ１＋ｈ２＋ｈ３≦Ｌ、またはｈ１＋ｈ２＋ｈ３≧Ｌである。
【0020】
一実施形態では、構成要素Ｂのシュラウドは、２つ以上の別個の区分を含み、各区分は、構成要素Ａの中心から距離ｄ１に配置される。さらなる実施形態では、構成要素Ｂのシュラウドは、４つ以上の別個の区分を含み、各区分は、構成要素Ａの中心から距離ｄ１に配置される。本明細書で使用される、「構成要素Ａの中心」という句は、構成要素Ａの断面積の中心点（対称領域の場合）または幾何学的中心（非対称領域の場合）を指す。例えば、図４の発明例２を参照されたい。
【0021】
一実施形態では、ｄ１は、５０ｃｍ以上、または５５ｃｍ以上、または６０ｃｍ以上、または６５ｃｍ以上、または７０ｃｍ以上、または７５ｃｍ以上、または８０ｃｍ以上である。一実施形態では、ｄ１は、３００ｃｍ以下、または２８０ｃｍ以下、または２６０ｃｍ以下、または２４０ｃｍ以下、または２２０ｃｍ以下、または２００ｃｍ以下、または１８０ｃｍ以下、または１６０ｃｍ以下である。
【0022】
一実施形態では、構成要素Ｂのシュラウドは、８つの別個の区分を含み、区分のうちの４つは、構成要素Ａの中心から距離ｄ１に配置され、区分のうちの４つは、構成要素Ａの中心から距離ｄ２に配置され、ｄ２＞ｄ１である。さらなる実施形態では、ｄ２＞１．２ｘｄ１である。例えば、図４の発明例３を参照されたい。
【0023】
一実施形態では、ｄ１は、５０ｃｍ以上、または５５ｃｍ以上、または６０ｃｍ以上、または６５ｃｍ以上、または７０ｃｍ以上、または７５ｃｍ以上、または８０ｃｍ以上である。一実施形態では、ｄ１は、３００ｃｍ以下、または２８０ｃｍ以下、または２６０ｃｍ以下、または２４０ｃｍ以下、または２２０ｃｍ以下、または２００ｃｍ以下、または１８０ｃｍ以下、または１６０ｃｍ以下である。
【0024】
一実施形態では、ｄ２は、７０ｃｍ以上、または７５ｃｍ以上、または８０ｃｍ以上、または８５ｃｍ以上、または９０ｃｍ以上、または９５ｃｍ以上、または１００ｃｍ以上である。一実施形態では、ｄ２は、４００ｃｍ以下、または３８０ｃｍ以下、または３６０ｃｍ以下、または３４０ｃｍ以下、または３２０ｃｍ以下、または３００ｃｍ以下、または２８０ｃｍ以下、または２６０ｃｍ以下、または２４０ｃｍ以下、または２２０ｃｍ、または２００ｃｍである。
【0025】
一実施形態では、構成要素Ｂの円筒形区分は、長さＬＣの上方連続半径方向区分と、長さの各々がＬＳである２つ以上の別個のセグメントを含む下方セグメント化区分とを含み、ＬＳ＞ＬＣであり、ＬＣは、シュラウドの上部から上方連続半径方向区分の端部まで測定され、ＬＳは、シュラウドの上部から下方セグメント化区分の端部まで測定される。さらなる実施形態では、下方セグメント化区分は、長さの各々がＬＳである４つ以上の別個のセグメントを含み、ＬＳ＞ＬＣである。さらなる実施形態では、ＬＳ＞１．２ｘＬＣである。例えば、図４の発明例４を参照されたい。
【0026】
一実施形態では、ＬＳは、５０ｃｍ以上、５５ｃｍ以上、または６０ｃｍ以上、または６５ｃｍ以上、または７０ｃｍ以上、または７５ｃｍ以上、または８０ｃｍ以上である。一実施形態では、ＬＳは、３００ｃｍ以下、または２８０ｃｍ以下、または２６０ｃｍ以下、または２４０ｃｍ以下、または２２０ｃｍ以下、または２００ｃｍ以下、または１８０ｃｍ以下、または１６０ｃｍ以下である。
【0027】
一実施形態では、ＬＣは、７０ｃｍ以上、または７５ｃｍ以上、または８０ｃｍ以上、または８５ｃｍ以上、または９０ｃｍ以上、または９５ｃｍ以上、または１００ｃｍ以上である。一実施形態では、ＬＣは、４００センチメートル以下、または３８０センチメートル以下、または３６０センチメートル以下、または３４０センチメートル以下、または３２０センチメートル以下、または３００センチメートル以下、または２８０センチメートル以下、または２６０センチメートル以下、または２４０センチメートル以下、または２２０ｃｍ以下、または２００ｃｍ以下である。
【0028】
一実施形態では、構成要素Ｂのシュラウドは、構成要素Ｃの間隙における位置ｙでの溶媒蒸気の最大平均下向き速度が、以下の式５Ａ～５Ｃを満たすように設計されている。
式中、Ｄは、構成要素Ａの直径であり、
ｙは、構成要素Ａの上部から、間隙の幅が測定される構成要素Ａに沿った点までの垂直距離であり、
ｑは、単位時間当たりの単位面積当たりの蒸発溶媒の体積流量であり、
ｇ１は、特定の長さｈ１の初期間隙距離であり、ｇ２は、特定の長さｈ２での間隙距離である。
【数1】
ｙは、構成要素Ａの上部から、間隙の幅が測定される構成要素Ａに沿った点までの垂直距離であり、
ｑは、単位時間当たりの単位面積当たりの蒸発溶媒の体積流量であり、
ｇ１は、特定の長さｈ１の初期間隙距離であり、ｇ２は、特定の長さｈ２での間隙距離である。
【0029】
加熱器または分配器の上部から測定された、長さｈ１＞において、シュラウドの上部の初期間隙１および長さｈ１によって画定される、垂直軸からの角度θを有する円錐形部分が始まる。例えば、図５の設計－１および図６に示される、図４の発明例１を参照されたい。長さｈ１の下部から測定された、長さｈ２において、一定の間隙距離ｇによって画定され、長さｈ２で評価され、長さｈ２の下部から測定された長さｈ３を有する円筒形区分が始まる。
【0030】
一実施形態では、ｈ１は、０～２００インチ、または２～１００インチ、または４～８０インチ、または６～６０インチより大きい。
【0031】
一実施形態では、θは、５～２５度、または１０～１５度である。
【0032】
一実施形態では、Ｖｖｄは、１～３０ｍ／秒、または２～１５ｍ／秒である。
【0033】
一実施形態では、ｈ２は、は、０～３００インチ、または２～２５０インチ、または４～２２０インチ、または６～２００インチより大きい。
【0034】
一実施形態では、ｈ３は、０～１００インチ、または２～８０インチ、または４～６０インチ、または６～４０インチより大きい。
【0035】
一実施形態では、構成要素Ｂのシュラウドは、構成要素Ｃの間隙における位置ｙでの溶媒蒸気の最大平均下向き速度が、以下の式６Ａ、６Ｂ、および６Ｃを満たすように設計されている。
式中、Ｄは、構成要素Ａの直径であり、
ｙは、構成要素Ａの上部から、間隙の幅が測定される構成要素Ａに沿った点までの垂直距離であり、
ｑは、単位時間当たりの単位面積当たりの蒸発溶媒の体積流量であり、
ｇ３は、特定の長さｙの間隙距離であり、
ｎは、部分的またはセグメント化されたシュラウドを作成する、シュラウドの表面の周りの開口部またはスリットの数であり、各開口部は、シュラウドの上部から測定された長さαで始まり、シュラウドの下部から測定された距離βで終了する。各開口部のセグメントは、設計の上部の断面図から観察したときに、角度λを形成するようになっている。例えば、図４の発明例２および４（図５の設計２の変形例）を参照されたい。
式中、Ｄは、構成要素Ａの直径であり、
【数2】
ｑは、単位時間当たりの単位面積当たりの蒸発溶媒の体積流量であり、
ｇ３は、特定の長さｙの間隙距離であり、
ｎは、部分的またはセグメント化されたシュラウドを作成する、シュラウドの表面の周りの開口部またはスリットの数であり、各開口部は、シュラウドの上部から測定された長さαで始まり、シュラウドの下部から測定された距離βで終了する。各開口部のセグメントは、設計の上部の断面図から観察したときに、角度λを形成するようになっている。例えば、図４の発明例２および４（図５の設計２の変形例）を参照されたい。
【0036】
一実施形態では、ｇ３は、２～４０インチ、または６～３０インチ、または１２～２０インチである。
【0037】
一実施形態では、λは、１０～４５度、または１２～３５度、または１５～３０度である。
【0038】
一実施形態では、αおよびβは各々、独立して、０～６０インチ、または１～５０インチ、または３～４０インチを超える範囲である。
【0039】
一実施形態では、脱揮装置は、サーモウェルに埋め込まれた熱電対で測定された、１００℃～３００℃、または１２０℃～２８０℃、１４０℃～２６０℃、１６０℃～２４０℃、１８０℃～２２０℃の温度（Ｔ）、および容器に埋め込まれた圧力変換器で測定された、５ｍバール～１００ｍバール、または１０ｍバール～８０ｍバール、または１５ｍバール～６０ｍバールの圧力（Ｐ）で動作する。
【0040】
一実施形態では、脱揮装置は、１００℃～３００℃、または１２０℃～２８０℃、１４０℃～２６０℃、１６０℃～２４０℃、１８０℃～２２０℃の温度（Ｔ）、および５ｍバール～５０ｍバール、または１０ｍバール～４０ｍバール、または１５ｍバール～３０ｍバールの圧力（Ｐ）で動作する。
【0041】
一実施形態では、脱揮装置は、外側容器をさらに含み、構成要素Ｂの円筒形区分の外面と外側容器の内面との間に配置された間隙（ｇ５）が存在する。さらなる実施形態では、ｇ５の幅は、構成要素Ｂの円筒形区分の長さに沿って連続的または不連続的に変動する。
【0042】
一実施形態では、「構成要素Ｃの間隙の最大幅」に対する「ｇ５の最小幅」の比率は、０．５以上、または１．０以上、または１．５以上、または２．０以上、または２．５以上、または３．０以上である。
【0043】
一実施形態では、外側容器Ｄタンクの直径は、１ｍ～１０ｍ、または２ｍ～１０ｍである。一実施形態では、構成要素Ｂのシュラウドの上部は、外側容器の壁に溶接されている。
【0044】
また、少なくとも１つの反応器と、本明細書に記載の１つ以上の実施形態の脱揮装置とを含む反応器システムも提供される。さらなる実施形態では、各反応器は、ループ反応器である。
【0045】
また、ポリマーを形成するための溶液重合プロセスであって、上記プロセスが、少なくとも、
ｉ）溶媒、モノマー、および任意選択で１つ以上のコモノマーを含む混合物を、少なくとも１つの反応器内で反応させて、溶媒およびポリマーを含むポリマー溶液を形成するステップと、
ｉｉ）溶媒の少なくとも一部分をポリマー溶液から分離して、ポリマーおよび溶媒を含むポリマー濃厚溶液を形成するステップであって、ポリマー濃厚溶液が、ポリマー溶液よりも多くのポリマーを含む、ステップと、
ｉｉｉ）本明細書に記載の１つ以上の実施形態の脱揮装置を使用して、溶媒の少なくとも一部分をポリマー濃厚溶液から分離するステップと、を含む、溶液重合プロセスも提供される。
ｉ）溶媒、モノマー、および任意選択で１つ以上のコモノマーを含む混合物を、少なくとも１つの反応器内で反応させて、溶媒およびポリマーを含むポリマー溶液を形成するステップと、
ｉｉ）溶媒の少なくとも一部分をポリマー溶液から分離して、ポリマーおよび溶媒を含むポリマー濃厚溶液を形成するステップであって、ポリマー濃厚溶液が、ポリマー溶液よりも多くのポリマーを含む、ステップと、
ｉｉｉ）本明細書に記載の１つ以上の実施形態の脱揮装置を使用して、溶媒の少なくとも一部分をポリマー濃厚溶液から分離するステップと、を含む、溶液重合プロセスも提供される。
【0046】
一実施形態では、ポリマー濃厚溶液は、ポリマー濃厚溶液の重量に基づいて、６０重量％以上、または７０重量％以上、または８０重量％以上、または９０重量％以上、または９５重量％以上のポリマーを含む。
【0047】
一実施形態では、ポリマーは、オレフィン系ポリマーであり、さらにエチレン系ポリマーである。
【0048】
一実施形態では、反応器は、シングルループ反応器またはデュアルループ反応器である。適切な反応器は、「Ｏｌｅｆｉｎ Ｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ」と題された国際公開番号ＷＯ９７／３６９４２に開示されている。
【0049】
本明細書に記載されるような脱揮装置は、高圧（１０００バール以上）のフリーラジカル重合で形成されたポリマー生成物の単離にも使用され得る。例えば、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）を形成するための重合プロセス。このような脱揮装置は、ＬＤＰＥまたは他のポリマー生成物からエチレン、微量溶媒成分、および／または添加剤（例えば、過酸化物誘導体および触媒誘導体）を除去するための分離器として十分適している。
【0050】
定義
相反する記載、文脈から暗示的、または当該技術分野において慣習的でない限り、全ての部およびパーセントは重量に基づくものであり、全ての試験方法は本開示の出願日現在のものである。
相反する記載、文脈から暗示的、または当該技術分野において慣習的でない限り、全ての部およびパーセントは重量に基づくものであり、全ての試験方法は本開示の出願日現在のものである。
【0051】
本明細書で使用される、「組成物」という用語は、組成物を含む材料（複数可）、ならびに組成物の材料から形成される反応生成物および分解生成物を含む。
【0052】
本明細書で使用される、「ポリマー」という用語は、同じ種類または異なる種類のモノマーを重合することにより調製されるポリマー化合物を指す。したがって、ポリマーという一般的な用語は、ホモポリマーという用語（微量の不純物がポリマー構造に組み込まれ得るという理解の下に、唯一の種類のモノマーから調製されるポリマーを指すために用いられる）、および本明細書において以下に定義されるようなインターポリマーという用語を包含する。微量の不純物が、ポリマーにおよび／またはポリマー内に組み込まれ得る。
【0053】
本明細書で使用される、「インターポリマー」という用語は、少なくとも２つの異なる種類のモノマーの重合によって調製されるポリマーを指す。したがって、インターポリマーという総称は、コポリマー（２種類の異なるモノマーから調製されるポリマーを指すために用いられる）、および３種類以上の異なるモノマーから調製されるポリマーを含む。
【0054】
本明細書で使用される、「オレフィン系ポリマー」という用語は、重合形態で、５０重量％または過半量のオレフィンモノマー、例えばエチレンまたはプロピレンを含み（ポリマーの重量に基づく）、任意選択で、少なくとも１つの重合コモノマーを含み得るポリマーを指す。
【0055】
本明細書で使用される、「エチレン系ポリマー」という用語は、５０重量％または過半量の重合エチレンモノマーを含み（ポリマーの総重量に基づく）、任意選択で、少なくとも１つの重合コモノマーを含み得るポリマーを指す。
【0056】
本明細書で使用される、「エチレン／α－オレフィンインターポリマー」という用語は、重合形態で、５０重量％または過半量のエチレンモノマー（インターポリマーの重量に基づく）と、少なくとも１つのα－オレフィンとを含むインターポリマーを指す。
【0057】
本明細書で使用される、「エチレン／α－オレフィンコポリマー」という用語は、重合形態で、５０重量％または過半量のエチレンモノマー（コポリマーの重量に基づく）と、α－オレフィンとを２種類のみのモノマーとして含むコポリマーを指す。
【0058】
本明細書で使用される、「プロピレン系ポリマー」という用語は、重合形態で、過半量のプロピレンモノマーを含み（ポリマーの総重量に基づく）、任意選択で、少なくとも１つの重合コモノマーを含み得るポリマーを指す。
【0059】
本明細書で使用される、「脱揮装置」、または「デボ」、または「脱揮タンク」という用語は、典型的には上部が円筒形状であり、下部が円錐形区分である容器を指し、大気圧以上または真空下で動作することができ、典型的には上部に配置されるポリマー溶液のための少なくとも１つの入口、および蒸気が出るための１つ以上の出口、ならびに下部におけるポリマー溶融物のための出口を典型的には有する。脱揮装置（デボ）容器の目的は、重合生成物から溶媒を除去することである。プロセスは、ポリマー生成物から残留溶媒を除去するために、異なる条件で動作する複数の脱揮装置（デボ）容器を有し得る。
【0060】
本明細書で使用される、「溶媒」という用語は、有機化合物または２つ以上の有機化合物の混合物を指す。典型的な溶媒は、低臭気、低芳香族炭化水素溶媒を生成するために、触媒の存在下で水素で処理する石油系原料から生成されるＩＳＯＰＡＲ（登録商標）（ＥｘｘｏｎＭｏｂｉｌ製）を含む。主成分には、アルカン、イソアルカン、およびシクロアルカンが含まれる。ここで、溶媒は、対象のポリマーおよび反応成分を溶解する。
【0061】
本明細書で使用される、「ポリマー溶液」は、ＩＳＯＰＡＲ（登録商標）Ｅなどの溶媒に溶解されたポリマーの単相溶液を指す。ポリマー溶液は、典型的には２０～９５重量％のポリマーを含有する。
【0062】
本明細書で使用される、「溶液重合」という用語は、ポリマー生成物が重合プロセスの溶媒中に溶解される重合プロセスを指す。
【0063】
本明細書で使用される、「分配器」という用語は、質量移動および蒸気溶媒化合物からのポリマー溶融物の除去および解放のためのポリマー溶液の面積を増加させるように、ポリマー溶液を分配するように設計された装置を指す。
【0064】
本明細書で使用される「加熱器」という用語は、典型的には、例えば、１８０℃から２５０℃にポリマー溶液を加熱するように設計された装置を指す。
【0065】
本明細書で使用される、「加熱器／分配器の組み合わせ」という用語は、本明細書に記載の加熱器と、本明細書に記載の分配器との両方を含む装置を指す。適切な加熱器の例は、米国特許第５，４５３，１５８号および米国特許第８，５１８，２１２号に記載されている。
【0066】
本明細書で使用される、「シュラウド」という用語は、分配器、加熱器、または加熱器／分配器の組み合わせを取り囲み、分配器、加熱器、または加熱器／分配器の組み合わせの外面とその内面との間に間隙を残す様々な設計の金属片を指す。構成要素Ｂとは、シュラウドであり、構成要素Ａおよび構成要素Ｂを含有する容器の内面内または内面上への溶媒および／またはポリマーの飛散の防止に役立つように使用される。
【0067】
構成要素Ｂ（シュラウド）に関して本明細書で使用される、「連続円筒形区分」という句は、構成要素Ａ（分配器、加熱器、または加熱器／分配器の組み合わせ）の少なくとも一部分を取り囲む、典型的には円筒形状の金属片を指す。
【0068】
構成要素Ｂのセグメント化区分は、構成要素Ａを取り囲む金属片であり、構成要素Ａを部分的に取り囲むように載置され、蒸気およびポリマーが構成要素Ａの外面と構成要素Ｂの内面との間の領域を抜け出す開放した空間を含む。
【0069】
本明細書で使用される、「複数」という用語は、開口部または他の特徴に関して、２つ以上の開口部または他の特徴を指す。
【0070】
本明細書で使用される、「間隙」という用語は、構成要素Ａ（分配器、加熱器、または加熱器／分配器の組み合わせ）の外面および構成要素Ｂ（シュラウド）の内面によって画定される領域を指す。
【0071】
本明細書で使用される、「構成要素Ａの外面」という句、および同様の句は、構成要素Ａの最も外側の表面を指す。
【0072】
本明細書で使用される、「構成要素Ｂの内面」という句、および同様の句は、構成要素Ｂの最も内側の表面を指す。
【0073】
本明細書で使用される、「構成要素Ａの直径」という句、および同様の句は、構成要素Ａの外径を指す。
【0074】
本明細書で使用される、「構成要素Ａの長さ」という句、および同様の句は、構成要素Ａの最も長い垂直区分を指す
【0075】
本明細書で使用される、「構成要素Ｂの直径」という句、および同様の句は、構成要素Ｂの最も外側の直径を指す。
【0076】
本明細書で使用される、「構成要素Ｂの長さ」という句、および同様の句は、構成要素Ｂの最も長い区分を指す。
【0077】
ポリマー濃厚溶液とは、ポリマー溶液であり、典型的には炭化水素溶媒中のエチレン系ポリマーであり、その溶液中のポリマー濃度は５０重量％を超える。
【0078】
溶媒蒸気とは、典型的には、プロセス条件下で気化する例えばアルカンなどの溶媒に見られる化合物である。
【0079】
平均垂直下向き速度の決定に関する「総溶媒蒸気流量」という句は、ポリマー生成速度およびデボの入口に存在する溶媒の割合から計算することができる。
【0080】
平均垂直下向き速度の決定に関する「流れに利用可能な断面積」という句は、構成要素Ｂの上部から測定された長さＬに沿って、構成要素Ａの外面および構成要素Ｂの内面によって形成された間隙の幾何学的形状から計算することができる。
【0081】
構成要素Ａの周囲の外側に位置する少なくとも１つの円筒形区分の長さ（Ｌ）は、この円筒形区分の上部から下部までの最長距離を指す。ここで、円筒形区分の下部は、円筒形区分の上部から下流にある。
【0082】
本明細書で使用される、「溶接線の長さ」という句、および同様の句は、溶接線のより短い寸法（典型的には垂直寸法）を指す。溶接線の長さは、１ｍｍ～５０ｍｍ、または２ｍｍ～２０ｍｍであり得る。
【0083】
本明細書で使用される、「反応器システム」という用語は、ポリマーを重合するために使用される１つ以上の装置、およびポリマー生成物を単離するために使用される１つ以上の装置を指す。
【0084】
「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語およびその派生語は、それらが本明細書において開示されているかどうかにかかわらず、任意の追加の成分、ステップ、または手順の存在を排除することを意図しない。いかなる疑いも避けるために、「～を含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語を使用して特許請求される全ての組成物は、矛盾する記述がない限り、ポリマー性かまたは別様かにかかわらず、いずれの追加の添加剤、補助剤、または化合物を含み得る。対照的に、「から本質的になる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ ｏｆ）」という用語は、操作性に必須ではないものを除いて、あらゆる後続の記載の範囲から、任意の他の成分、ステップ、または手順を排除する。「からなる」という用語は、具体的に描写または列挙されていない任意の成分、ステップ、または手順を排除する。
【0085】
試験方法
メルトインデックス
メルトインデックスＩ２（またはＩ２）およびＩ１０（またはＩ１０）を、それぞれ１９０℃ならびに２．１６ｋｇおよび１０ｋｇ荷重でＡＳＴＭ Ｄ－１２３８（方法Ｂ）に従って測定する。それらの値は、ｇ／１０分で報告される。
メルトインデックス
メルトインデックスＩ２（またはＩ２）およびＩ１０（またはＩ１０）を、それぞれ１９０℃ならびに２．１６ｋｇおよび１０ｋｇ荷重でＡＳＴＭ Ｄ－１２３８（方法Ｂ）に従って測定する。それらの値は、ｇ／１０分で報告される。
【0086】
密度
密度測定用の試料は、ＡＳＴＭ Ｄ ４７０３に従って調製した。試料加圧の１時間以内に、ＡＳＴＭ Ｄ７９２、方法Ｂに従って測定した。
密度測定用の試料は、ＡＳＴＭ Ｄ ４７０３に従って調製した。試料加圧の１時間以内に、ＡＳＴＭ Ｄ７９２、方法Ｂに従って測定した。
【0087】
従来のゲル浸透クロマトグラフィー（従来のＧＰＣ）
ＰｏｌｙｍｅｒＣｈａｒ（Ｖａｌｅｎｃｉａ、Ｓｐａｉｎ）からのＧＰＣ－ＩＲ高温クロマトグラフィーシステムには、Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｄｅｔｅｃｔｏｒｓ（Ａｍｈｅｒｓｔ、ＭＡ）の２角度レーザー光散乱検出器モデル２０４０と、いずれもＰｏｌｙｍｅｒＣｈａｒからのＩＲ５赤外線検出器および４細管粘度計とが備わっていた。データ収集は、ＰｏｌｙｍｅｒＣｈａｒ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｃｏｎｔｒｏｌソフトウェアおよびデータ収集インターフェースを使用して実施した。このシステムには、Ａｇｉｌｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ（カリフォルニア州サンタクララ）からのオンラインの溶媒脱ガスデバイスおよびポンプシステムが備わっていた。
ＰｏｌｙｍｅｒＣｈａｒ（Ｖａｌｅｎｃｉａ、Ｓｐａｉｎ）からのＧＰＣ－ＩＲ高温クロマトグラフィーシステムには、Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｄｅｔｅｃｔｏｒｓ（Ａｍｈｅｒｓｔ、ＭＡ）の２角度レーザー光散乱検出器モデル２０４０と、いずれもＰｏｌｙｍｅｒＣｈａｒからのＩＲ５赤外線検出器および４細管粘度計とが備わっていた。データ収集は、ＰｏｌｙｍｅｒＣｈａｒ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｃｏｎｔｒｏｌソフトウェアおよびデータ収集インターフェースを使用して実施した。このシステムには、Ａｇｉｌｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ（カリフォルニア州サンタクララ）からのオンラインの溶媒脱ガスデバイスおよびポンプシステムが備わっていた。
【0088】
注入温度を摂氏１５０度に制御した。使用したカラムは、Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ（Ｓｈｒｏｐｓｈｉｒｅ、ＵＫ）からの３つの１０ミクロン「Ｍｉｘｅｄ－Ｂ」カラムであった。使用した溶媒は、１，２，４－トリクロロベンゼンであった。試料は、「５０ミリリットルの溶媒中０．１グラムのポリマー」の濃度で調製した。クロマトグラフィー溶媒および試料調製溶媒はそれぞれ、「２００ｐｐｍのブチル化ヒドロキシトルエン（ＢＨＴ）」を含有した。両溶媒源を窒素スパージした。エチレン系ポリマー試料を摂氏１６０度で３時間静かに撹拌した。注入容量は、「２００マイクロリットル」であり、流速は、「１ミリリットル／分」であった。ＧＰＣカラムセットは、２１の「狭い分子量分布」ポリスチレン標準物を流すことによって較正した。標準物の分子量（ＭＷ）は、５８０～８，４００，０００ｇ／モルの範囲であり、標準物を６つの「カクテル」混合物に含有させた。各標準混合物は、個々の分子量間で少なくとも一桁の間隔を有した。標準混合物は、Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓから購入した。ポリスチレン標準物は、１，０００，０００ｇ／モル以上の分子量については、「５０ｍＬの溶媒中０．０２５ｇ」、および１，０００，０００ｇ／モル未満の分子量については、「５０ｍＬの溶媒中０．０５０ｇ」で調製した。
【0089】
ポリスチレン標準物を、８０℃で３０分間、静かに撹拌しながら溶解した。分解を最小限に抑えるために、狭い標準混合物を最初に、かつ「最高分子量成分」が減少する順に流した。ポリスチレン標準物ピーク分子量を、式１（Ｗｉｌｌｉａｍｓ ａｎｄ Ｗａｒｄ，Ｊ．Ｓｃｉ．，Ｐｏｌｙｍ．Ｌｅｔｔｅｒｓ，６，６２１（１９６８））に記載）を使用してポリエチレン分子量に変換した。
Ｍポリエチレン＝Ａｘ（Ｍポリスチレン）Ｂ（式１）、
式中、Ｍは、分子量であり、Ａは、０．４３１６に等しく、Ｂは、１．０に等しい。
Ｍポリエチレン＝Ａｘ（Ｍポリスチレン）Ｂ（式１）、
式中、Ｍは、分子量であり、Ａは、０．４３１６に等しく、Ｂは、１．０に等しい。
【0090】
数平均分子量（Ｍｎ（従来のｇｐｃ））、重量平均分子量（Ｍｗ－従来のｇｐｃ）、およびｚ平均分子量（Ｍｚ（従来のｇｐｃ））を、以下の式２～４に従って計算した。
【数3】
【0091】
式２～４において、ＲＶは、「１秒あたり１点」で収集されたカラム保持容積（直線的に離間される）であり、ＩＲは、ＧＰＣ計器のＩＲ５測定チャネルからの、ボルト単位でのベースライン減算ＩＲ検出器信号であり、ＭＰＥは、ｆ式１から決定されたポリエチレン当量ＭＷである。データ計算は、ＰｏｌｙｍｅｒＣｈａｒからの「ＧＰＣ Ｏｎｅソフトウェア（バージョン２．０１３Ｈ）」を使用して実施した。
【0092】
実験
図１は、１つ以上のアルファオレフィンモノマーを十分な量の溶媒中で重合して、オレフィン系ポリマーを生成するための全体的な溶液重合プロセスを説明する。基本的な重合および単離装置は、供給ライン（例えば、エチレン供給、水素供給、触媒系供給、コモノマー供給（例えば、ブテン、ヘキセン、またはオクテンなどのアルケン）、反応器システム、脱揮装置システム、溶媒回収システム、精製システム、ペレット化システム、ならびにペレット乾燥および材料処理のためのシステムを含む。
図１は、１つ以上のアルファオレフィンモノマーを十分な量の溶媒中で重合して、オレフィン系ポリマーを生成するための全体的な溶液重合プロセスを説明する。基本的な重合および単離装置は、供給ライン（例えば、エチレン供給、水素供給、触媒系供給、コモノマー供給（例えば、ブテン、ヘキセン、またはオクテンなどのアルケン）、反応器システム、脱揮装置システム、溶媒回収システム、精製システム、ペレット化システム、ならびにペレット乾燥および材料処理のためのシステムを含む。
【0093】
典型的には、反応器システムを出るポリマー溶液は、溶液の重量に基づいて、３～４０重量パーセント、好ましくは１０～３０重量パーセントのポリマー含有量を有する。このような重合を使用して、平均分子量が２，０００～１，０００，０００ｇ／モルのポリマー、例えば実質的に線状のポリマーを生成することができる。反応システムは、断熱反応器、等温反応器、またはそれらの組み合わせを含み得る。反応器の温度は、１００～３００℃、さらに１００～２５０℃、好ましくは１５０～２２０℃の範囲であり得、圧力は、３５０～３０００ｐｓｉ、好ましくは７００～１，０００ｐｓｉの範囲であり得る。ポリマー溶液は、溶液の中間加熱を伴う断熱フラッシュによって濃縮され、その結果、ペレット化、ペレットの乾燥および包装を可能にするのに残留溶媒が十分低いポリマー溶融物がもたらされる。溶媒は回収され、精製され、反応器システムに戻って再利用され、そこで新しいモノマーが注入される。
【0094】
このプロセスは、エチレンホモポリマーなどのオレフィン系ポリマー、または他のアルケンとのインターポリマー（例えば、コポリマーまたはターポリマー）、および任意選択で、ジエン（例えば、ＥＰＤＭターポリマー）を作製するために使用することができる。使用される触媒は、チーグラー・ナッタ、ビスメタロセン、拘束幾何、または多価アリールオキシエーテル錯体であり得る。ＥｘｘｏｎＭｏｂｉｌ製のＩＳＯＰＡＲ（登録商標）などの多種多様な市販溶媒を使用することができる。実際には、反応器システムを出る溶媒は、未反応のモノマー、ならびにそれらのモノマーの異性体および様々な不純物を含む。
【0095】
適切な脱揮プロセスの概略図を図２に提示する。反応器システムを出たポリマー溶液は、第１のフラッシュユニットに入り、脱揮ステップに供される。第１のフラッシュユニットでは、ポリマー濃度は、濃縮ポリマー溶液の重量に基づいて、４０～９０重量％、好ましくは６０～８５重量％に増加する。第１のフラッシュユニットからの液体流は、最大３００℃、好ましくは最大２６０℃に加熱することができ、真空下でフラッシュされて、より多くの溶媒を３０００重量ｐｐｍ未満、好ましくは５００重量ｐｐｍ未満まで除去する。加熱器は、第２のフラッシュユニットの外側に位置することができ、分配器は、第２フラッシュユニットの内側に位置することができ、または加熱器は、第２フラッシュユニットの内側に配置することができ、したがって加熱器は、濃縮ポリマー溶液の加熱器および得られたポリマー溶融物の分配器の両方として動作する。
【0096】
図３および図４は、フラッシュユニットの概略図であり、各々は、加熱器および分配器を含有する。フラッシュユニットは、容器であり、上部が円筒形状で、下部が収束する円錐形区分であり得る。円筒形区分の直径は、加熱器および／または分配器の直径の２～６倍であり得る。円筒形区分の長さは、加熱器および／または分配器の長さの１～２倍であり得る。円錐形区分は、容器の円筒形部分の長さの２～５倍であり得、ギアポンプまたは押出機の開口部で終了する。容器は、大気圧以上または真空下で動作し得る。典型的には上部に配置された、ポリマー溶液の入口と、蒸気が出るための１つまたは複数の出口とが存在し、下部にポリマー溶融物の出口が存在する。容器の目的は、重合生成物から溶媒を除去することである。プロセスは、ポリマー生成物から残留溶媒を徐々に除去するために、異なる条件で動作する複数のフラッシュ容器を有することができる。適切な加熱器の例は、米国特許第５，４５３，１５８号および米国特許第８，５１８，２１２号に記載されている。
【0097】
ポリマーがフラッシュユニットの壁（図示せず）上に飛散することを防止するために、加熱器および／または分配器を取り囲む円筒形シュラウドが存在し得る。濃縮ポリマー（ポリマー濃縮）溶液は、「加熱器および／または分配器」内の中空コアに流れ込み、コアから「加熱器および／または分配器」の外壁まで水平に延在する複数のスロットを通って半径方向外側に移動することによって出る。ポリマー溶液が加熱器または分配器のスロットを通って半径方向に移動するとき、圧力がポリマー溶液の気泡点に到達するのに十分低くなると、溶媒が気化して、二相流が生じ得る。二相溶液が加熱器または分配器スロットを出ると、蒸気溶媒がポリマーから分離する。蒸気は、典型的にはフラッシュ容器の上部に配置されたベントまたは出口を通ってフラッシュ容器を出る。溶媒が蒸発すると、大部分が溶融したポリマー流が生じ、「加熱器および／または分配器」の外壁を流れ落ち、ポリマー溶融物プール内に落下し、ペレット化またはさらなる単離ユニットに排出される。溶媒蒸気および溶融ポリマーの両方は、最初に半径方向の速度で加熱器および／または分配器スロットを出る。溶媒蒸気および溶融ポリマーの両方が、加熱器または分配器スロットを出ると、加熱器および／または分配器とシュラウドとの間に作成された環状領域内に下向きに流される。より多くのポリマーおよび蒸気が加熱器および／または分配器のスロットを出ると、蒸気およびポリマーの総質量流量は増加し続け、加熱器および／または分配器の外壁に沿って下向きに進む。より多くの材料が下向きに流れると、蒸気およびポリマーの両方の速度が増加し、その結果、加熱器および／または分配器とシュラウドとの間の間隙の下部で高い蒸気速度がもたらされる。蒸気速度が高いと、溶融ポリマーが小さな液滴に分解され、フラッシュユニットの下部内に流れ落ちるのではなく、フラッシュ容器の上部から出る蒸気流とともに運ばれ得る。図３は、このような起こり得る状況を示す。フラッシュユニットを出るポリマー液滴は、蒸気流とともに運ばれ、フラッシュユニットの下流のユニットに汚染を引き起こし得る。「加熱器および／または分配器」の外面と内面シュラウドとの間の環状領域における下向き垂直蒸気速度が低下する場合、このポリマーのキャリーオーバーが低減し得る。
【0098】
加熱器および／または分配器とシュラウドとの間の環状空間において下向き垂直蒸気速度が増加するにつれて、ポリマーフィルム上の高い蒸気速度の剪断によって生じる平均ポリマー液滴サイズは、小さくなる傾向がある。この効果は、文献で調査されており、蒸気速度と液滴サイズとの関係は無次元数の形で提供されている。ウェーバー数（Ｗｅ）は、表面張力に対する慣性力の相対的な効果を提供し、［１～３］で与えられる。
、式中、ρは、蒸気の密度であり、Ｖは、平均垂直下向き蒸気速度であり、ｄは、溶融ポリマー液滴の直径であり、σは、液体溶融ポリマー液滴の表面張力である。オーネゾルゲ数Ｏｈは、表面張力に対する粘性力の相対的な効果を与え、［１－３］で与えられる。
、式中、μは、溶融ポリマー液滴の動的粘度であり、ρｄは、溶融ポリマー液滴の密度である。重要なウェーバー数Ｗｅｃｒｉｔは、所定の蒸気流における液体の最大安定液滴サイズ（ｄｍａｘ）に関連付けられたウェーバー数として定義される。Ｂｒｏｄｋｅｙ（１９６９）は、オーネゾルゲ数に対する重要なウェーバー数の変動について経験的な相関関係を提供し、これは［２］与えられる。
式中、
は、粘性効果がほとんどない（Ｏｈ＜＜１）液体および蒸気系の重要なウェーバー数であり、その値は、約１３と考えられる［１、２、３］。上記式１Ａ～３Ａを使用して、加熱器または分配器の外面の上を流れるポリマーフィルム表面の上を高蒸気流がせん断するときに発生する、最大の安定的なポリマー液滴サイズ、ｄｍａｘを予測することが可能である。
【数4】
【数5】
【数6】
【数7】
【0099】
図４は、比較の「シュラウド加熱器／分配器」設計と、蒸気流による不要なポリマー液滴のキャリーオーバーを低減するために設計されたいくつかの本発明の「シュラウド加熱器／分配器」設計を示す。例の上面図と正面図が示される。影付きの領域は、加熱器または分配器を示し、それを取り囲む輪郭は、様々なシュラウドの構成の輪郭である。図５は、図４に示した本発明の設計の詳細を示す。
【0100】
図４の比較例では、「加熱器および／または分配器」の外面とシュラウドとの内面の間に一定の間隙（ｇ１）を含む円筒形のシュラウドを有する。ここで、Ｌは、「加熱器および／または分配器」の長さ、Ｄはその外径である。Ｄは、２０～７０インチ、好ましくは３０～６０インチの範囲であり得、Ｌは、６～２４０インチ、好ましくは３０～１５０インチの範囲であり得る。間隙ｇ１は、２～４０インチ、好ましくは１０～３０インチであり得る。シュラウドの長さ（Ｌ）は、加熱器または分配器の長さの０．８～１．５倍の範囲であり得る。
【0101】
図４の発明例１は、図５の設計－１によって示される。この設計は、図５に示すように、シュラウドの上部から測定され、かつ０から長さ値ｈ１の範囲である特定の長さｈ１＞について、初期間隙ｇ１を有し得る。長さｈ１は、０～２００インチ、好ましくは６～６０インチの範囲であり得る。加熱器または分配器の上部から測定された長さｈ１＞において、シュラウドの上部の初期間隙１および長さｈ１によって画定される、垂直軸からの角度θを有する円錐形部分が始まる。角度θは、５～２５度、好ましくは１０～１５度の範囲であり得る。ゆえに、「加熱器および／または分配器」の外面とシュラウドの内面との間の間隙ｇは可変であり、式４Ａによって定義される。
式中、Ｄは、構成要素Ａの直径であり、ｙは、構成要素Ａの上部から、間隙の幅が測定される構成要素Ａに沿った点までの垂直距離であり、ｑは、単位時間当たりの単位面積当たりの蒸発溶媒の体積流量であり、Ｖｖｄは、構成要素Ｂと構成要素Ａとの間の間隙領域での所望の最大下向き平均速度であり、その点ｙにおける溶媒の総体積流量を構成要素ＡとＢの間の環状断面積で割った比率として定義される。Ｖｖｄは、１～３０ｍ／ｓ、好ましくは２～１５ｍ／ｓの値の範囲であり得る。シュラウドの設計は、ｙの値に応じて、式５Ａおよび５Ｂによって決まる。
【数8】
【数9】
【0102】
発明例１の変形例では、円錐形区分の下部に円筒形区分が存在し得る。下部の円筒形区分の長さｈ３は、長さ０～１００インチ、さらに長さ１～５０インチ、および好ましくは長さ２～４０インチであり得る。典型的には、下部の円筒形区分ｈ３は、構成要素Ａの長さを超えて延在し得る。下部の円筒形区分には、式５Ｃが適用される。
【数10】
【0103】
図４の発明例２および４は、図５の設計－２の変形例である。これらの場合、シュラウドは、一定の間隙ｇ３を含むほぼ円筒形であり、ｇ３は、２～４０インチ、好ましくは１２～２０インチの範囲であり得る。上部から測定された、シュラウドの上部近くおよび下部近くの両方のシュラウドの連続部分が存在し得る。部分的またはセグメント化されたシュラウドを作成する、シュラウドの表面の周りにｎ個の開口部またはスリットが存在し、各開口部は、シュラウドの上部から測定された長さαで始まり、シュラウドの下部から測定された距離βで終了し、αおよびβは、０～６０インチ、好ましくは３～４０インチの範囲であり得る。各開口部のセグメントは、設計の上部の断面図から観察したときに、角度λを形成するようになっており、λは、１０～４５度、好ましくは１５～３０度の範囲であり得る。
【0104】
図４の発明例３は、図５の設計３によって説明され、これは、発明例２の変形例であり、セグメント化されたシュラウドの追加の層が存在し、これは、発明例２および４のセグメント化されたシュラウドよりも直径が大きい。最も内側の部分的なシュラウドの外径と外側のセグメント化されたシュラウドの内径との間の間隙ｇ４は、２～３０インチの範囲である。外側シュラウドは、外側シュラウドの各セグメントが最も内側の部分的な円筒形シュラウドからの開口部を覆うように載置されるようにセグメントを作成し、各サイズは、設計の上部断面から観察したときに角度γを形成するセグメントによって画定され、γは、１０～６０度、好ましくは１５～４０度の範囲であり得る。
【0105】
発明例２～４のシュラウド設計は、加熱器および／または分配器の上部から測定された、位置ｙに応じて、式６Ａ～６Ｃを満たすようになっている。
【数11】
【0106】
図４および５に示す例では、「加熱器および／または分配器」は、３０インチの直径Ｄおよび６５インチの高さＬを有する。この例で使用される「加熱器および／または分配器」は、９．４４ｍ３／時間のポリマー流量、および１４１３０ｍ３／時間の溶媒蒸気流量を受容する。ポリマー流量は、ペレット重量の測定または全体的な質量平衡のいずれかから、プラントでの生産速度によって決定することができる。溶媒蒸気流量は、フラッシュユニットを離れるすべての蒸気流を合計し、様々な流れに配置される流量測定を使用して決定することができる。
【0107】
図４および図５に示す例では、溶融ポリマーの密度は、７４２ｋｇ／ｍ３であるとみなされ、蒸気密度は、０．０８５ｋｇ／ｍ３であるとみなされる。ポリマー溶融物密度は、ＡＳＴＭＤ１２３８法を使用して測定され得る。この方法は、典型的には、０．７６３４ｇ／ｃｍ３の１９０℃のポリエチレン材料の溶解物密度を提供する。溶媒蒸気密度は、蒸気流の温度および圧力が与えられた場合に、ＡｓｐｅｎＴｅｃｈソフトウェアプログラム［４］に実装されたＰＣ－ＳＡＦＴなどのプロセス条件での状態式を使用して推定され得る。これらの例では、蒸気密度は、２１０℃および３０ｍバールの絶対圧力で推定された。非常に低いせん断速度（１・１０－４－１・１０２秒－１）で測定されたこれらの条件での溶融ポリマーの粘度は、７５０Ｐａ・ｓと推定され、溶融ポリマーの表面張力は、０．０３Ｎｍで推定された。加熱器および／または分配器のスロットを半径方向に出る蒸気の平均速度ｑは、５．２ｍ／ｓである。Ｖｖｄは、５ｍ／ｓになるように選択されている。
【0108】
図４に提示した比較例および発明例の各々について、スロットからの半径方向の蒸気速度および最大下向き蒸気速度の計算の詳細について以下に説明する。
参考文献
１．Ｌｅｆｅｂｖｒｅ，Ａ．Ｈ．；Ａｔｏｍｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｓｐｒａｙｓ，Ｔａｙｌｏｒ ＆ Ｆｒａｎｃｉｓ，（１９８９）．
２．Ｂｒｏｄｋｅｙ，Ｒ．Ｓ．；Ｔｈｅ Ｐｈｅｎｏｍｅｎａ ｏｆ Ｆｌｕｉｄ Ｍｏｔｉｏｎｓ．Ａｄｄｉｓｏｎ－Ｗｅｓｌｅｙ，Ｒｅａｄｉｎｇ，Ｍａｓｓ．（１９６９）．
３．Ｐｉｌｃｈ，Ｍ．；Ｅｒｄｍａｎ Ｃ．Ａ．；Ｕｓｅ ｏｆ ｂｒｅａｋ－ｕｐ ｔｉｍｅ ｄａｔａ ａｎｄ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｈｉｓｔｏｒｙ ｄａｔａ ｔｏ ｐｒｅｄｉｃｔ ｔｈｅ ｍａｘｉｍｕｍ ｓｉｚｅ ｏｆ ｓｔａｂｌｅ ｆｒａｇｍｅｎｔｓ ｆｏｒ ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ－ｉｎｄｕｃｅｄ ｂｒｅａｋ－ｕｐ ｏｆ ａ ｌｉｑｕｉｄ ｄｒｏｐ．Ｉｎｔ．Ｊ．Ｍｕｌｔｉｐｈａｓｅ Ｆｌｏｗ．１３（６）７４１－７５７ （１９８７）．
４．ＡＳＰＥＮＴＥＣＨ Ｓｏｆｔｗａｒｅ，Ｖｅｒｓｉｏｎ ８．６，２０１７．
５．Ｒｏｓｉｎ，Ｐ．；Ｒａｍｍｌｅｒ，Ｅ．（１９３３），“Ｔｈｅ Ｌａｗｓ Ｇｏｖｅｒｎｉｎｇ ｔｈｅ Ｆｉｎｅｎｅｓｓ ｏｆ Ｐｏｗｄｅｒｅｄ Ｃｏａｌ”，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｆｕｅｌ，７：２９－３６．
参考文献
１．Ｌｅｆｅｂｖｒｅ，Ａ．Ｈ．；Ａｔｏｍｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｓｐｒａｙｓ，Ｔａｙｌｏｒ ＆ Ｆｒａｎｃｉｓ，（１９８９）．
２．Ｂｒｏｄｋｅｙ，Ｒ．Ｓ．；Ｔｈｅ Ｐｈｅｎｏｍｅｎａ ｏｆ Ｆｌｕｉｄ Ｍｏｔｉｏｎｓ．Ａｄｄｉｓｏｎ－Ｗｅｓｌｅｙ，Ｒｅａｄｉｎｇ，Ｍａｓｓ．（１９６９）．
３．Ｐｉｌｃｈ，Ｍ．；Ｅｒｄｍａｎ Ｃ．Ａ．；Ｕｓｅ ｏｆ ｂｒｅａｋ－ｕｐ ｔｉｍｅ ｄａｔａ ａｎｄ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｈｉｓｔｏｒｙ ｄａｔａ ｔｏ ｐｒｅｄｉｃｔ ｔｈｅ ｍａｘｉｍｕｍ ｓｉｚｅ ｏｆ ｓｔａｂｌｅ ｆｒａｇｍｅｎｔｓ ｆｏｒ ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ－ｉｎｄｕｃｅｄ ｂｒｅａｋ－ｕｐ ｏｆ ａ ｌｉｑｕｉｄ ｄｒｏｐ．Ｉｎｔ．Ｊ．Ｍｕｌｔｉｐｈａｓｅ Ｆｌｏｗ．１３（６）７４１－７５７ （１９８７）．
４．ＡＳＰＥＮＴＥＣＨ Ｓｏｆｔｗａｒｅ，Ｖｅｒｓｉｏｎ ８．６，２０１７．
５．Ｒｏｓｉｎ，Ｐ．；Ｒａｍｍｌｅｒ，Ｅ．（１９３３），“Ｔｈｅ Ｌａｗｓ Ｇｏｖｅｒｎｉｎｇ ｔｈｅ Ｆｉｎｅｎｅｓｓ ｏｆ Ｐｏｗｄｅｒｅｄ Ｃｏａｌ”，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｆｕｅｌ，７：２９－３６．
【0109】
異なるシュラウド設計の速度決定のさらなる再考察
以下の各ｄｅｖｏ設計では、同じ加熱器および／または分配器ユニット（構成要素Ａ）を使用したことに留意されたい。加えて、前述の間隙幅ｗは、発明例１（図６）ではｇ１およびｇ２、ならびに発明例２、３、および４ではｇ３のいずれかと呼ばれる。Ｖｖｄは、加熱器および／または分配器のスロットからの平均蒸気速度に等しく設定される。構成要素Ａの外径＝３０インチ（０．７６メートル）。構成要素Ａの長さ＝６５インチ（１．６５メートル）。
以下の各ｄｅｖｏ設計では、同じ加熱器および／または分配器ユニット（構成要素Ａ）を使用したことに留意されたい。加えて、前述の間隙幅ｗは、発明例１（図６）ではｇ１およびｇ２、ならびに発明例２、３、および４ではｇ３のいずれかと呼ばれる。Ｖｖｄは、加熱器および／または分配器のスロットからの平均蒸気速度に等しく設定される。構成要素Ａの外径＝３０インチ（０．７６メートル）。構成要素Ａの長さ＝６５インチ（１．６５メートル）。
【0110】
構成要素Ａには、２０００個のスロットがあり、各スロット開口部の面積＝３．７６×１０－４ｍ２であり、すべてのスロット開口部の総面積＝０．７５３ｍ２である。構成要素Ａの開口部の数に各開口部の断面積を乗じたもの＝０．７５３ｍ２である。
【0111】
脱揮装置の温度および圧力での、構成要素Ａの出口での総溶媒蒸気流量は、総ポリマー生成速度に基づく。ポリマー生産速度＝７０００ｋｇ／時間であり、溶媒（ＩＳＯＰＡＲ（登録商標）Ｅ）流量＝１２００ｋｇ／時間、デボの温度＝２１０℃、デボの圧力＝３０ｍバールである。温度および圧力は、平衡化された温度および圧力を表す。溶媒の体積流量＝３．９２ｍ３／秒である。単離されたポリマーの体積流量＝０．００２７ｍ３／秒である。
【0112】
溶媒の密度（ｋｇ／ｍ３）とは、検量線を作成し、溶媒密度対温度および設定圧力、例えば、ＡＳＴＭ Ｄ １６５７を測定し、対象の温度での密度を決定する。
【0113】
脱揮装置の圧力および温度での構成要素Ａの出口での総溶媒蒸気流量＝溶媒の体積流量＝脱揮装置の圧力および温度での（質量流量）／（溶媒の密度）である。
【0114】
「脱揮装置の温度および圧力での総溶媒蒸気」の、「構成要素Ａの開口部の数に、構成要素Ａを出る各開口部の半径方向平均速度の断面積を乗じたもの」に対する比率として定義される、構成要素Ａを出る半径方向平均速度＝（３．９２ｍ３／秒）／（０．７５３ｍ２）＝５．２ｍ／秒である。
【0115】
各デボ設計の「平均垂直下向き速度対ｙ値」のプロットについて、図７を参照されたい。図７は、構成要素Ａを出る半径方向平均速度の一定の線を含有する。発明例２および発明例３の速度（Ｖ（ｍ／ｓ））の結果は一致するため、図７では互いに区別しないことに留意されたい。
【0116】
１）図４、発明例１
構成要素Ａは、構成要素Ａの長さに沿った各距離において、０．７６ｍ以上の直径を有する。外側容器は、１．８ｍ以上の直径、Ｄタンクを有する。
構成要素Ａは、構成要素Ａの長さに沿った各距離において、０．７６ｍ以上の直径を有する。外側容器は、１．８ｍ以上の直径、Ｄタンクを有する。
【0117】
間隙ｇ内において、ｇ２≧ｇ≧ｇ１により、平均垂直下向き速度は、「総溶媒蒸気流量」の「流れに利用可能な断面積」に対する比率として定義され、「総溶媒蒸気流量」および「流れに利用可能な断面積」の各々は、構成要素Ａの外面の上部からの同じ垂直距離ｙで測定され、ここで、構成要素Ａの外面の上部からの垂直距離ｙは、ｙ＝０．８０ｍである。
【0118】
構成要素Ａの外面の上部からの同じ垂直距離、ｙ＝０．８０ｍで測定される、「総溶媒蒸気流量は、
。
ｑ＝（溶媒の体積流量）／（構成要素Ａの単位表面積）であり、構成要素Ａの表面積、面積、＝πＤ＊Ｌであり、Ｄ＝構成要素Ａの外径である。所望の平均垂直速度、Ｖｖｄは、構成要素Ａを出る半径方向平均速度＝（３．９２ｍ３／秒）／（０．７５３ｍ２）＝５．２ｍ／秒に等しく設定される。ここで、Ｄ＝０．７６２ｍである。ここで、Ｌ＝構成要素Ａの長さであり、ここで、Ｌ＝１．６５ｍである。面積＝３．９５ｍ２である。溶媒の体積流量＝３．９２ｍ３／秒である。ｑ＝（３．９２ｍ３／秒）／（３．９５ｍ２）＝０．９９ｍ／秒である。ｈ１＝構成要素Ｂの上面から測定された、構成要素Ｂの連続した長さであり、この長さは、このような長さに沿って垂直軸から偏位しない。ここで、ｈ１＝０である。ここで、ｈ２＝Ｌおよびｈ３＝０である。ｇ１＝構成要素Ａの外面から構成要素Ｂの内面までの最小距離であり、この距離は、構成要素Ｂの溶接線に配置される。ここで、ｇ１＝０．０５０４ｍである。θ＝は、構成要素Ｂの上面から測定された、構成要素Ｂの連続した長さからの偏角であり、この長さは、このような長さに沿って垂直軸から偏位せず、θは、構成要素Ａから離れた垂直軸から測定される。θ＝１０度である。
【数12】
ｑ＝（溶媒の体積流量）／（構成要素Ａの単位表面積）であり、構成要素Ａの表面積、面積、＝πＤ＊Ｌであり、Ｄ＝構成要素Ａの外径である。所望の平均垂直速度、Ｖｖｄは、構成要素Ａを出る半径方向平均速度＝（３．９２ｍ３／秒）／（０．７５３ｍ２）＝５．２ｍ／秒に等しく設定される。ここで、Ｄ＝０．７６２ｍである。ここで、Ｌ＝構成要素Ａの長さであり、ここで、Ｌ＝１．６５ｍである。面積＝３．９５ｍ２である。溶媒の体積流量＝３．９２ｍ３／秒である。ｑ＝（３．９２ｍ３／秒）／（３．９５ｍ２）＝０．９９ｍ／秒である。ｈ１＝構成要素Ｂの上面から測定された、構成要素Ｂの連続した長さであり、この長さは、このような長さに沿って垂直軸から偏位しない。ここで、ｈ１＝０である。ここで、ｈ２＝Ｌおよびｈ３＝０である。ｇ１＝構成要素Ａの外面から構成要素Ｂの内面までの最小距離であり、この距離は、構成要素Ｂの溶接線に配置される。ここで、ｇ１＝０．０５０４ｍである。θ＝は、構成要素Ｂの上面から測定された、構成要素Ｂの連続した長さからの偏角であり、この長さは、このような長さに沿って垂直軸から偏位せず、θは、構成要素Ａから離れた垂直軸から測定される。θ＝１０度である。
【0119】
構成要素Ａの外面の上部からの所定の垂直距離ｙから下向きに流れる溶媒蒸気の総量（距離ｙでの総下向き溶媒蒸気）は、ａ）間隙内での、「総溶媒蒸気流量」の「流れに利用可能な断面積」に対する比率として定義される平均垂直下向き速度を有し、「総溶媒蒸気流量」および「流れに利用可能な断面積」の各々は、構成要素Ａの外面の上部からの同じ垂直距離ｙで測定される。
【0120】
平均垂直下向き速度＝「流れに利用可能な断面積」に対する「総溶媒蒸気流量である。
「流れに利用可能な断面積」に対する「総溶媒蒸気流量」＝
＝３．４４ｍ／秒である。
「流れに利用可能な断面積」に対する「総溶媒蒸気流量」＝
【数13】
【0121】
平均垂直下向き速度≦構成要素Ａを出る半径方向平均速度である。ｙ＝０．８０ｍの場合、３．４４ｍ／秒≦５．２ｍ／秒である。
【0122】
２）図４、発明例２
構成要素Ａは、構成要素Ａの長さに沿った各距離において、０．７６ｍ以上の直径を有する。外側容器は、１．０ｍ以上の直径、Ｄタンクを有する。
構成要素Ａは、構成要素Ａの長さに沿った各距離において、０．７６ｍ以上の直径を有する。外側容器は、１．０ｍ以上の直径、Ｄタンクを有する。
【0123】
間隙内での、平均垂直下向き速度は、「総溶媒蒸気流量」の「流れに利用可能な断面積」に対する比率として定義され、「総溶媒蒸気流量」および「流れに利用可能な断面積」の各々は、構成要素Ａの外面の上部からの同じ垂直距離ｙで測定される。
【0124】
構成要素Ａの外面の上部からの垂直距離ｙは、ｙ＝０．８０ｍである。
総溶媒蒸気流量」は、構成要素Ａの外面の上部からの同じ垂直距離、ｙ＝０．８０ｍで測定される。
所望の平均垂直速度、Ｖｖｄは、構成要素Ａを出る半径方向平均速度＝（３．９２ｍ３／秒）／（０．７５３ｍ２）＝５．２ｍ／秒に等しく設定される。ｑ＝（溶媒の体積流量）／（構成要素Ａの単位表面積）である。構成要素Ａの表面積、面積＝πＤ＊Ｌである。
Ｄ＝構成要素Ａの外径である。ここで、Ｄ＝０．７６２ｍである。ここで、Ｌ＝構成要素Ａの長さである。ここで、Ｌ＝１．６５ｍである。面積＝３．９５ｍ２である。溶媒の体積流量＝３．９２ｍ３／秒である。ｑ＝（３．９２ｍ３／秒）／（３．９５ｍ２）＝０．９９ｍ／秒である。
αは、構成要素Ｂの上部から測定された、構成要素Ｂの連続した半径方向区分の連続した長さである。ここでα＝０である。
βは、構成要素Ｂの下部から測定された、構成要素Ｂの連続した半径方向区分の連続した長さである。ここでβ＝０である。
ｎは、構成要素Ｂの半径方向軸に沿ったスリット（不連続区分）の数であり、各スリットは、半径方向に同じ幅を有する。ここで、ｎ＝４である。
λは、構成要素Ａの中心を起点とし、同じ平面にあり、構成要素Ｂのスリットの幅の各それぞれの縁で終端となる２つのベクトルによって形成される角度であり、平面は、構成要素Ａの垂直軸に対して直角である。ここで、λ＝４度である。
ｇ３＝構成要素Ａの外面から構成要素Ｂの内面までの半径方向距離である。ここで、ｇ３＝２インチ＝構成要素Ａの外面の上部からの所定の垂直距離ｙから下向きの総溶媒蒸気流量（距離ｙでの総下向き溶媒蒸気）は、ａ）間隙内での、「総溶媒蒸気流量」の「流れに利用可能な断面積」に対する比率として定義される平均垂直下向き速度を有し、「総溶媒蒸気流量」および「流れに利用可能な断面積」の各々は、構成要素Ａの外面の上部からの同じ垂直距離ｙで測定される。
総溶媒蒸気流量」は、構成要素Ａの外面の上部からの同じ垂直距離、ｙ＝０．８０ｍで測定される。
【数14】
Ｄ＝構成要素Ａの外径である。ここで、Ｄ＝０．７６２ｍである。ここで、Ｌ＝構成要素Ａの長さである。ここで、Ｌ＝１．６５ｍである。面積＝３．９５ｍ２である。溶媒の体積流量＝３．９２ｍ３／秒である。ｑ＝（３．９２ｍ３／秒）／（３．９５ｍ２）＝０．９９ｍ／秒である。
αは、構成要素Ｂの上部から測定された、構成要素Ｂの連続した半径方向区分の連続した長さである。ここでα＝０である。
βは、構成要素Ｂの下部から測定された、構成要素Ｂの連続した半径方向区分の連続した長さである。ここでβ＝０である。
ｎは、構成要素Ｂの半径方向軸に沿ったスリット（不連続区分）の数であり、各スリットは、半径方向に同じ幅を有する。ここで、ｎ＝４である。
λは、構成要素Ａの中心を起点とし、同じ平面にあり、構成要素Ｂのスリットの幅の各それぞれの縁で終端となる２つのベクトルによって形成される角度であり、平面は、構成要素Ａの垂直軸に対して直角である。ここで、λ＝４度である。
ｇ３＝構成要素Ａの外面から構成要素Ｂの内面までの半径方向距離である。ここで、ｇ３＝２インチ＝構成要素Ａの外面の上部からの所定の垂直距離ｙから下向きの総溶媒蒸気流量（距離ｙでの総下向き溶媒蒸気）は、ａ）間隙内での、「総溶媒蒸気流量」の「流れに利用可能な断面積」に対する比率として定義される平均垂直下向き速度を有し、「総溶媒蒸気流量」および「流れに利用可能な断面積」の各々は、構成要素Ａの外面の上部からの同じ垂直距離ｙで測定される。
【0125】
「流れに利用可能な断面積」に対する「総溶媒蒸気流量」＝
＝２．５９ｍ／ｓである。
平均垂直下向き速度は、構成要素Ａを出る半径方向平均速度以下である。ｙ＝０．８０ｍの場合、２．５９ｍ／秒≦５．２ｍ／秒である。
【数15】
平均垂直下向き速度は、構成要素Ａを出る半径方向平均速度以下である。ｙ＝０．８０ｍの場合、２．５９ｍ／秒≦５．２ｍ／秒である。
【0126】
３）図４、発明例３
構成要素Ａは、構成要素Ａの長さに沿った各距離において、０．７６ｍ以上の直径を有する。外側容器は、１．５ｍ以上の直径、Ｄタンクを有する。
構成要素Ａは、構成要素Ａの長さに沿った各距離において、０．７６ｍ以上の直径を有する。外側容器は、１．５ｍ以上の直径、Ｄタンクを有する。
【0127】
間隙内での、平均垂直下向き速度は、「総溶媒蒸気流量」の「流れに利用可能な断面積」に対する比率として定義され、「総溶媒蒸気流量」および「流れに利用可能な断面積」の各々は、構成要素Ａの外面の上部からの同じ垂直距離ｙで測定される。
【0128】
構成要素Ａの外面の上部からの垂直距離ｙは、ｙ＝０．８０ｍである。
構成要素Ａの外面の上部からの同じ垂直距離ｙ＝０．８０ｍで測定された、総溶媒蒸気流量」である。
Ｖｖｄは、構成要素Ａを出る半径方向平均速度＝（３．９２ｍ３／秒）／（０．７５３ｍ２）＝５．２ｍ／秒に等しく設定される。
ｑ＝（溶媒の体積流量）／（構成要素Ａの単位表面積）である。
構成要素Ａの表面積、面積＝πＤ＊Ｌである。
Ｄ＝構成要素Ａの外径である。ここで、Ｄ＝０．７６２ｍである。
Ｌ＝構成要素Ａの長さである。ここで、Ｌ＝１．６５ｍ、面積＝３．９５ｍ２である。
溶媒の体積流量＝３．９２ｍ３／秒である。
ｑ＝（３．９２ｍ３／秒）／（３．９５ｍ２）＝０．９９ｍ／秒である。
αは、構成要素Ｂの上部から測定された、構成要素Ｂの連続した円筒形区分の連続した長さである。ここでα＝０である。
βは、構成要素Ｂの下部から測定された、構成要素Ｂの連続した円筒形区分の連続した長さである。ここでβ＝０である。
ｎは、構成要素Ｂの半径方向軸に沿ったスリット（不連続区分）の数であり、各スリットは、半径方向に同じ幅を有する。ここで、ｎ＝４である。
λは、構成要素Ａの中心を起点とし、同じ平面にあり、構成要素Ｂのスリットの幅の各それぞれの縁で終端となる２つのベクトルによって形成される角度であり、平面は、構成要素Ａの垂直軸に対して直角である。ここで、λ＝４度である。
γは、構成要素Ａの中心を起点とし、構成要素Ａの垂直軸に直角である同じ平面にあり、構成要素Ｂからの間隙３に載置されたカバーシートの各それぞれの縁で終端となる２つのベクトルによって形成される角度である。
γ＝６度である。
ｇ３＝構成要素Ａの外面から構成要素Ｂの内面までの半径方向距離である。
ｇ４＝構成要素Ｂの外面から構成要素Ｂのスリットを塞ぐように載置されたカバーシートの内面までの半径方向距離である。
ここで、ｇ３＝２インチであり、ｇ４＝３インチである。
構成要素Ａの外面の上部からの同じ垂直距離ｙ＝０．８０ｍで測定された、総溶媒蒸気流量」である。
【数16】
ｑ＝（溶媒の体積流量）／（構成要素Ａの単位表面積）である。
構成要素Ａの表面積、面積＝πＤ＊Ｌである。
Ｄ＝構成要素Ａの外径である。ここで、Ｄ＝０．７６２ｍである。
Ｌ＝構成要素Ａの長さである。ここで、Ｌ＝１．６５ｍ、面積＝３．９５ｍ２である。
溶媒の体積流量＝３．９２ｍ３／秒である。
ｑ＝（３．９２ｍ３／秒）／（３．９５ｍ２）＝０．９９ｍ／秒である。
αは、構成要素Ｂの上部から測定された、構成要素Ｂの連続した円筒形区分の連続した長さである。ここでα＝０である。
βは、構成要素Ｂの下部から測定された、構成要素Ｂの連続した円筒形区分の連続した長さである。ここでβ＝０である。
ｎは、構成要素Ｂの半径方向軸に沿ったスリット（不連続区分）の数であり、各スリットは、半径方向に同じ幅を有する。ここで、ｎ＝４である。
λは、構成要素Ａの中心を起点とし、同じ平面にあり、構成要素Ｂのスリットの幅の各それぞれの縁で終端となる２つのベクトルによって形成される角度であり、平面は、構成要素Ａの垂直軸に対して直角である。ここで、λ＝４度である。
γは、構成要素Ａの中心を起点とし、構成要素Ａの垂直軸に直角である同じ平面にあり、構成要素Ｂからの間隙３に載置されたカバーシートの各それぞれの縁で終端となる２つのベクトルによって形成される角度である。
γ＝６度である。
ｇ３＝構成要素Ａの外面から構成要素Ｂの内面までの半径方向距離である。
ｇ４＝構成要素Ｂの外面から構成要素Ｂのスリットを塞ぐように載置されたカバーシートの内面までの半径方向距離である。
ここで、ｇ３＝２インチであり、ｇ４＝３インチである。
【0129】
構成要素Ａの外面の上部からの所定の垂直距離ｙから下向きの総溶媒蒸気流量（距離ｙでの総下向き溶媒蒸気流量）は、ａ）間隙内での、「総溶媒蒸気流量」の「流れに利用可能な断面積」に対する比率として定義される平均垂直下向き速度を有し、「総溶媒蒸気流量」および「流れに利用可能な断面積」の各々は、構成要素Ａの外面の上部からの同じ垂直距離ｙで測定される。
【0130】
「流れに利用可能な断面積」に対する「総溶媒蒸気流量」＝
＝２．５９ｍ／ｓである。
平均垂直下向き速度≦構成要素Ａを出る半径方向平均速度である。ｙ＝０．８０ｍの場合、２．５９ｍ／秒≦５．２ｍ／秒である。
【数17】
平均垂直下向き速度≦構成要素Ａを出る半径方向平均速度である。ｙ＝０．８０ｍの場合、２．５９ｍ／秒≦５．２ｍ／秒である。
【0131】
４）図４、発明例４
構成要素Ａは、構成要素Ａの長さに沿った各距離において、０．７６ｍ以上の直径を有する。外側容器は、１．２ｍ以上の直径、Ｄタンクを有する。
構成要素Ａは、構成要素Ａの長さに沿った各距離において、０．７６ｍ以上の直径を有する。外側容器は、１．２ｍ以上の直径、Ｄタンクを有する。
【0132】
間隙内での、平均垂直下向き速度は、「総溶媒蒸気流量」の「流れに利用可能な断面積」に対する比率として定義され、「総溶媒蒸気流量」および「流れに利用可能な断面積」の各々は、構成要素Ａの外面の上部からの同じ垂直距離ｙで測定され、構成要素Ａの外面の上部からの垂直距離ｙは、ｙ＝０．８０ｍである。
【0133】
構成要素Ａの外面の上部からの同じ垂直距離ｙ＝０．８０ｍで測定された、総溶媒蒸気流量」。
Ｖｖｄは、構成要素Ａを出る半径方向平均速度＝（３．９２ｍ３／秒）／（０．７５３ｍ２）＝５．２ｍ／秒に等しく設定される。
ｑ＝（溶媒の体積流量）／（構成要素Ａの単位表面積）である。
構成要素Ａの表面積、面積＝πＤ＊Ｌである。
Ｄ＝構成要素Ａの外径である。ここで、Ｄ＝０．７６２ｍである。
ここで、Ｌ＝構成要素Ａの長さである。ここで、Ｌ＝１．６５ｍである。
面積＝３．９５ｍ２である。
溶媒の体積流量＝３．９２ｍ３／秒である。
ｑ＝３．９２ｍ３／秒）／（３．９５ｍ２）＝０．９９ｍ／秒である。
αは、構成要素Ｂの上部から測定された、構成要素Ｂの連続した半径方向区分の連続した長さである。ここでα＝１８インチ＝０．４５７ｍである。
βは、構成要素Ｂの下部から測定された、構成要素Ｂの連続した半径方向区分の連続した長さである。ここでβ＝０である。
ｎは、構成要素Ｂの半径方向軸に沿ったスリット（不連続区分）の数であり、各スリットは、半径方向に同じ幅を有する。ここで、ｎ＝４である。
λは、構成要素Ａの中心を起点とし、同じ平面にあり、構成要素Ｂのスリットの幅の各それぞれの縁で終端となる２つのベクトルによって形成される角度であり、平面は、構成要素Ａの垂直軸に対して直角である。ここで、λ＝４度である。
ｇ３＝構成要素Ａの外面から構成要素Ｂの内面までの半径距離である。ここで、ｇ３＝３．２５インチ＝０．０８２５ｍである。
【数18】
ｑ＝（溶媒の体積流量）／（構成要素Ａの単位表面積）である。
構成要素Ａの表面積、面積＝πＤ＊Ｌである。
Ｄ＝構成要素Ａの外径である。ここで、Ｄ＝０．７６２ｍである。
ここで、Ｌ＝構成要素Ａの長さである。ここで、Ｌ＝１．６５ｍである。
面積＝３．９５ｍ２である。
溶媒の体積流量＝３．９２ｍ３／秒である。
ｑ＝３．９２ｍ３／秒）／（３．９５ｍ２）＝０．９９ｍ／秒である。
αは、構成要素Ｂの上部から測定された、構成要素Ｂの連続した半径方向区分の連続した長さである。ここでα＝１８インチ＝０．４５７ｍである。
βは、構成要素Ｂの下部から測定された、構成要素Ｂの連続した半径方向区分の連続した長さである。ここでβ＝０である。
ｎは、構成要素Ｂの半径方向軸に沿ったスリット（不連続区分）の数であり、各スリットは、半径方向に同じ幅を有する。ここで、ｎ＝４である。
λは、構成要素Ａの中心を起点とし、同じ平面にあり、構成要素Ｂのスリットの幅の各それぞれの縁で終端となる２つのベクトルによって形成される角度であり、平面は、構成要素Ａの垂直軸に対して直角である。ここで、λ＝４度である。
ｇ３＝構成要素Ａの外面から構成要素Ｂの内面までの半径距離である。ここで、ｇ３＝３．２５インチ＝０．０８２５ｍである。
【0134】
構成要素Ａの外面の上部からの所定の垂直距離ｙから下向きの総溶媒蒸気流量（距離ｙでの総下向き溶媒蒸気流量）は、ａ）間隙内での、「総溶媒蒸気流量」の「流れに利用可能な断面積」に対する比率として定義される平均垂直下向き速度を有し、「総溶媒蒸気流量」および「流れに利用可能な断面積」の各々は、構成要素Ａの外面の上部からの同じ垂直距離ｙで測定される。
【0135】
「流れに利用可能な断面積」に対する「総溶媒蒸気流量」＝
＝３．８０ｍ／ｓである。
平均垂直下向き速度≦構成要素Ａを出る半径方向平均速度である。ｙ＝０．８０ｍの場合、３．８０ｍ／秒＜５．２ｍ／秒である。
【数19】
平均垂直下向き速度≦構成要素Ａを出る半径方向平均速度である。ｙ＝０．８０ｍの場合、３．８０ｍ／秒＜５．２ｍ／秒である。
【0136】
５）図４、比較例
構成要素Ａは、構成要素Ａの長さに沿った各距離において、０．７６ｍ以上の直径を有する。外側容器は、１．０ｍ以上の直径、Ｄタンクを有する。
ａ）間隙内での、平均垂直下向き速度は、「総溶媒蒸気流量」と「流れに利用可能な断面積」の比率として定義され、「総溶媒蒸気流量」および「流れに利用可能な断面積」の各々は、構成要素Ａの外面の上部からの同じ垂直距離ｙで測定される。
構成要素Ａは、構成要素Ａの長さに沿った各距離において、０．７６ｍ以上の直径を有する。外側容器は、１．０ｍ以上の直径、Ｄタンクを有する。
ａ）間隙内での、平均垂直下向き速度は、「総溶媒蒸気流量」と「流れに利用可能な断面積」の比率として定義され、「総溶媒蒸気流量」および「流れに利用可能な断面積」の各々は、構成要素Ａの外面の上部からの同じ垂直距離ｙで測定される。
【0137】
構成要素Ａの外面の上部からの垂直距離ｙは、ｙ＝０．８０ｍである。
【0138】
構成要素Ａの外面の上部からの同じ垂直距離ｙ＝０．８０ｍで測定された、総溶媒蒸気流量」。
Ｖｖｄは、構成要素Ａを出る半径方向平均速度＝（３．９２ｍ３／秒）／（０．７５３ｍ２）＝５．２ｍ／秒に等しく設定される。
ｑ＝（溶媒の体積流量）／（構成要素Ａの単位表面積）である。
構成要素Ａの表面積、面積＝πＤ＊Ｌである。
Ｄ＝構成要素Ａの外径である。ここで、Ｄ＝０．７６２ｍである。
Ｌ＝構成要素Ａの長さである。ここで、Ｌ＝１．６５ｍである。面積＝３．９５ｍ２である。
溶媒の体積流量＝３．９２ｍ３／秒である。
ｑ＝３．９２ｍ３／秒）／（３．９５ｍ２）＝０．９９ｍ／秒である。
ｇ３＝構成要素Ａの外面から構成要素Ｂの内面までの半径方向距離である。ここで、ｇ３＝２インチ＝０．０５１ｍである。
【数20】
ｑ＝（溶媒の体積流量）／（構成要素Ａの単位表面積）である。
構成要素Ａの表面積、面積＝πＤ＊Ｌである。
Ｄ＝構成要素Ａの外径である。ここで、Ｄ＝０．７６２ｍである。
Ｌ＝構成要素Ａの長さである。ここで、Ｌ＝１．６５ｍである。面積＝３．９５ｍ２である。
溶媒の体積流量＝３．９２ｍ３／秒である。
ｑ＝３．９２ｍ３／秒）／（３．９５ｍ２）＝０．９９ｍ／秒である。
ｇ３＝構成要素Ａの外面から構成要素Ｂの内面までの半径方向距離である。ここで、ｇ３＝２インチ＝０．０５１ｍである。
【0139】
構成要素Ａの外面の上部からの所定の垂直距離ｙから下向きの総溶媒蒸気流量（距離ｙでの総下向き溶媒蒸気流量）は、ａ）間隙内での、「総溶媒蒸気流量」の「流れに利用可能な断面積」に対する比率として定義される平均垂直下向き速度を有し、「総溶媒蒸気流量」および「流れに利用可能な断面積」の各々は、構成要素Ａの外面の上部からの同じ垂直距離ｙで測定される。
【0140】
「流れに利用可能な断面積」に対する「総溶媒蒸気流量」＝
＝１４．８ｍ／ｓである。
平均垂直下向き速度≧構成要素Ａを出る半径方向平均速度である。ｙ＝０．８０ｍの場合、１４．８ｍ／秒＞５．２ｍ／秒である。
【数21】
＝１４．８ｍ／ｓである。
平均垂直下向き速度≧構成要素Ａを出る半径方向平均速度である。ｙ＝０．８０ｍの場合、１４．８ｍ／秒＞５．２ｍ／秒である。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
