特表 2024-501913 溶媒再循環システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-01-17

(54)【発明の名称】溶媒再循環システム

(51)【国際特許分類】

   B01J 4/00 20060101AFI20240110BHJP

   C08F 6/00 20060101ALI20240110BHJP

【ＦＩ】

B01J4/00 103

C08F6/00

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023519961

(86)(22)【出願日】2022-09-19

(85)【翻訳文提出日】2023-03-30

(86)【国際出願番号】 KR2022013997

(87)【国際公開番号】W WO2023096120

(87)【国際公開日】2023-06-01

(31)【優先権主張番号】10-2021-0164957

(32)【優先日】2021-11-25

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(31)【優先権主張番号】10-2022-0115830

(32)【優先日】2022-09-14

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】500239823

【氏名又は名称】エルジー・ケム・リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(74)【代理人】

【識別番号】100122161

【弁理士】

【氏名又は名称】渡部 崇

(72)【発明者】

【氏名】チャン・ヘ・イ

(72)【発明者】

【氏名】スン・ウォン・チェ

【テーマコード（参考）】

4G068

4J100

【Ｆターム（参考）】

4G068AA01

4G068AA07

4G068AB11

4G068AC20

4G068AE01

4J100GB12

4J100GD03

(57)【要約】

本発明は、溶媒再循環システムに関し、溶媒容器から排出される溶媒ストリームを移送し、前記溶媒容器と緩衝容器を連結する溶媒容器排出ラインと、前記緩衝容器から排出されるフィードストリームを移送する緩衝容器排出ラインと、前記溶媒容器排出ラインに連結される１つ以上のフィード供給ラインと、前記１つ以上のフィード供給ラインが連結された地点の後段に備えられた密度計と、を含み、前記フィード供給ラインおよび緩衝容器排出ラインは質量流量計を含み、前記密度計および質量流量計の測定値に対する情報の伝達を受け、前記緩衝容器排出ラインを介して移送されるフィードストリームの組成を計算する演算部を含む、溶媒再循環システムを提供する。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

溶媒容器から排出される溶媒ストリームを移送し、前記溶媒容器と緩衝容器を連結する溶媒容器排出ラインと、
前記緩衝容器から排出されるフィードストリームを移送する緩衝容器排出ラインと、
前記溶媒容器排出ラインに連結される１つ以上のフィード供給ラインと、
前記１つ以上のフィード供給ラインが連結された地点の後段に備えられた密度計と、
を含み、
前記フィード供給ラインおよび緩衝容器排出ラインは質量流量計を含み、
前記密度計および質量流量計の測定値に対する情報の伝達を受け、状態方程式および物質収支を用いて、前記緩衝容器排出ラインを介して移送されるフィードストリームの組成を予測する演算部を含む、溶媒再循環システム。

【請求項2】

前記溶媒容器排出ラインに２つ以上のフィード供給ラインが連結され、
前記２つ以上のフィード供給ラインが連結された地点間の全部または一部、および前記緩衝容器排出ラインに備えられた密度計を含む、請求項１に記載の溶媒再循環システム。

【請求項3】

前記溶媒容器は、液体溶媒再循環ラインおよび気体溶媒再循環ラインのうちいずれか１つ以上を含む、請求項１に記載の溶媒再循環システム。

【請求項4】

前記溶媒容器は、溶媒容器供給ラインを含み、前記溶媒容器供給ラインは、質量流量計を含む、請求項１に記載の溶媒再循環システム。

【請求項5】

前記溶媒容器は、温度計および圧力計を含む、請求項１に記載の溶媒再循環システム。

【請求項6】

前記１つ以上のフィード供給ラインのうち最後段のフィード供給ラインが連結された地点の後段に備えられた密度計は、前記緩衝容器排出ラインに備えられる、請求項１～５のいずれか一項に記載の溶媒再循環システム。

【請求項7】

前記溶媒容器排出ラインには第１フィード供給ラインおよび第２フィード供給ラインを含み、
前記溶媒容器排出ラインに第１フィード供給ラインが連結される地点と第２フィード供給ラインが連結される地点との間、および前記緩衝容器排出ラインにそれぞれ密度計を設ける、請求項１に記載の溶媒再循環システム。

【請求項8】

前記溶媒容器排出ラインには第１フィード供給ライン、第２フィード供給ライン、および第３フィード供給ラインを含み、
前記溶媒容器排出ラインに第１フィード供給ラインが連結される地点と第２フィード供給ラインが連結される地点との間、前記溶媒容器排出ラインに第２フィード供給ラインが連結される地点と第３フィード供給ラインが連結される地点との間、および前記緩衝容器排出ラインにそれぞれ密度計を設ける、請求項１に記載の溶媒再循環システム。

【請求項9】

前記溶媒容器排出ラインにおいて最後段のフィード供給ラインが連結された地点の前段には温度計および圧力計が備えられ、前記温度計および圧力計の測定値は前記演算部に伝達される、請求項１に記載の溶媒再循環システム。

【請求項10】

前記緩衝容器排出ラインには温度計および圧力計が備えられ、前記温度計および圧力計の測定値は前記演算部に伝達される、請求項１に記載の溶媒再循環システム。

【請求項11】

前記溶媒容器排出ラインにおいて最後段のフィード供給ラインが連結された地点と前記緩衝容器との間に備えられた熱交換器をさらに含む、請求項１に記載の溶媒再循環システム。

【請求項12】

前記演算部は、前記密度計および質量流量計の測定値に対する情報の伝達を受け、状態方程式および物質収支を用いて、前記緩衝容器排出ラインを介して移送されるフィードストリームの組成を計算する、請求項１に記載の溶媒再循環システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本出願は、２０２１年１１月２５日付けの韓国特許出願第１０－２０２１－０１６４９５７号および２０２２年９月１４日付けの韓国特許出願第１０－２０２２－０１１５８３０号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示された全ての内容は、本明細書の一部として組み込まれる。

【0002】

本発明は、溶媒再循環システムに関し、より詳しくは、重合工程で分離および回収された溶媒を重合工程で再使用する際に、前記重合工程の反応器に供給されるフィードストリームの組成をリアルタイムで計算することができる溶媒再循環システムに関する。

【背景技術】

【0003】

従来の高分子の重合工程で目的とする生成物を含む反応生成物を製造し、前記反応生成物から目的とする生成物を精製し、重合に用いられた溶媒などを分離および回収して再使用する方法により、原料費用を節減し、生成物の価格競争力を向上させた。

【0004】

前記反応器に供給されるフィードストリームは、溶媒および原料成分を含むことができ、前記溶媒は、純粋溶媒（ｆｒｅｓｈ ｓｏｌｖｅｎｔ）、および重合工程で分離および回収された再循環溶媒（ｒｅｃｙｃｌｅｄ ｓｏｌｖｅｎｔ）を含むことができる。この際、重合工程で再循環する溶媒の組成は測定が難しいため、前記重合工程の反応器に供給されるフィードストリームの組成も把握し難いという問題があった。

【0005】

したがって、従来は、フィードストリームの測定値ではなく、反応器の転換率、温度、圧力、除熱条件に関する情報や、後工程の流量、温度、圧力、滞留時間、レベル、回転機器の運転条件情報のような周辺情報を組み合わせ、状態方程式および物質収支による計算によりフィードストリームの組成を把握しようとしたが、理論の感度および仮定による誤差範囲が大きく、周辺情報を用いてフィードストリームの組成を計算するため、重合工程に加えられる変化がリアルタイムで循環部に反映される程度を測定し難く、プロセスの収斂にならない際に適用が難しいという問題があった。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明が解決しようとする課題は、上記の発明の背景となる技術において言及した問題を解決するために、重合工程で分離および回収された溶媒を重合工程で再使用する際に、前記重合工程の反応器に供給されるフィードストリームの組成をリアルタイムで計算して高分子の生産条件を最適化することができる溶媒再循環システムを提供しようとする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記の課題を解決するための本発明の一実施形態によると、本発明は、溶媒容器から排出される溶媒ストリームを移送し、前記溶媒容器と緩衝容器を連結する溶媒容器排出ラインと、前記緩衝容器から排出されるフィードストリームを移送する緩衝容器排出ラインと、前記溶媒容器排出ラインに連結される１つ以上のフィード供給ラインと、前記１つ以上のフィード供給ラインが連結された地点の後段に備えられた密度計と、を含み、前記フィード供給ラインおよび緩衝容器排出ラインは質量流量計を含み、前記密度計および質量流量計の測定値に対する情報の伝達を受け、前記緩衝容器排出ラインを介して移送されるフィードストリームの組成を計算する演算部を含む、溶媒再循環システムを提供する。

【発明の効果】

【0008】

本発明の溶媒再循環システムによると、再循環溶媒が含まれているフィードストリームの組成をリアルタイムで計算し、これにより、再循環溶媒の組成を逆追跡することで全体工程の組成を推算することができる。

【0009】

また、前記フィードストリームの組成をリアルタイムで推算することで、高分子の生産条件を最適化してスタート－アップ（ｓｔａｒｔ－ｕｐ）、グレードチェンジ（ｇｒａｄｅ ｃｈａｎｇｅ）、シャット－ダウン（ｓｈｕｔ－ｄｏｗｎ）期間を短縮させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明に係る一実施形態の溶媒再循環システムにより運転される工程を示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本発明の説明および請求の範囲で用いられている用語や単語は、通常的もしくは辞書的な意味に限定して解釈してはならず、発明者らは、自分の発明を最善の方法で説明するために、用語の概念を適切に定義することができるという原則に則って、本発明の技術的思想に合致する意味と概念で解釈すべきである。

【0012】

本発明において、用語「ストリーム（ｓｔｒｅａｍ）」は、工程中の流体（ｆｌｕｉｄ）の流れを意味し、また、ライン（配管）内に流れる流体自体を意味し得る。具体的に、前記「ストリーム」は、各装置を連結するライン内に流れる流体自体および流体の流れを同時に意味し得る。また、前記流体は、気体（ｇａｓ）、液体（ｌｉｑｕｉｄ）、および固体（ｓｏｌｉｄ）のうちいずれか１つ以上の成分を含むことができる。

【0013】

一方、本発明における「後段」は、特定の地点の下流（ｄｏｗｎｓｔｒｅａｍ）を、「前段」は、特定の地点の上流（ｕｐｓｔｒｅａｍ）を意味し得る。例えば、緩衝容器の「後段」とは、前記緩衝容器から排出される下流を意味し、緩衝容器の「上段」とは、前記緩衝容器に導入される上流を意味し得る。

【0014】

以下、本発明に対する理解を助けるために、下記の図１を参照して本発明についてさらに詳しく説明する。
本発明によると、溶媒再循環システムが提供される。より具体的に、溶媒容器１００から排出される溶媒ストリームを移送し、前記溶媒容器１００と緩衝容器２００を連結する溶媒容器排出ライン１４０と、前記緩衝容器２００から排出されるフィードストリームを移送する緩衝容器排出ライン２１０と、前記溶媒容器排出ライン１４０に連結される１つ以上のフィード供給ラインと、前記１つ以上のフィード供給ラインが連結された地点の後段に備えられた密度計と、を含み、前記フィード供給ラインおよび緩衝容器排出ライン２１０は質量流量計を含み、前記密度計および質量流量計の測定値に対する情報の伝達を受け、前記緩衝容器排出ライン２１０を介して移送されるフィードストリームの組成を計算する演算部を含む、溶媒再循環システムを提供する。

【0015】

本発明の一実施形態によると、前記高分子の重合工程は、製造ステップおよび後工程ステップを含むことができる。具体的に、前記製造ステップは、フィードストリームを反応器に供給し、目的とする生成物を含む反応生成物を製造するステップであり、前記後工程ステップは、前記反応生成物から目的とする生成物を精製し、重合に用いられた溶媒などを分離および回収するステップであってもよい。

【0016】

本発明の一実施形態によると、前記反応器は、連続撹拌槽型反応器（ＣＳＴＲ）、プラグフロー反応器（ＰＦＲ）、またはループ反応器であってもよい。一方、前記高分子の重合工程は、溶媒中で単量体を重合してポリオレフィンを生成する工程であり、前記溶媒は、パラフィン、イソパラフィン、ナフテンを含む純粋溶媒または混合物であってもよい。一方、単量体は、炭素数２～１０のα－オレフィンを含むことができる。

【0017】

一方、前記反応生成物は、反応器から排出され、目的とする生成物、例えばポリオレフィンを未反応単量体および溶媒と分離し精製する後工程ステップを経ることができる。すなわち、前記後工程ステップは、分離器を介して、軽質成分である未反応単量体および溶媒と、重質成分であるポリオレフィンを分離し、未反応単量体および溶媒を回収する工程を含むことができる。ここで、前記分離器は、気－液分離器または液－液分離器であってもよい。前記気－液分離器は、例えば、フラッシュ装置のような脱揮発器であってもよい。

【0018】

前記分離器が気－液分離器である場合、前記気－液分離器の上部から排出されるストリームが溶媒を含み、前記上部排出ストリームは、必要に応じて、凝縮のための熱交換器および緩衝容器などを通過することができる。前記上部排出ストリームから回収される溶媒は、液相および気相であってもよく、この場合、回収される液体溶媒および気体溶媒は、それぞれ液体溶媒再循環ライン１２０および気体溶媒再循環ライン１３０を介して溶媒容器１００に再循環することができる。

【0019】

これに対し、前記分離器が液－液分離器である場合、溶媒は、液体状態で前記液－液分離器の上部から排出され、この場合、回収される液体溶媒は、液体溶媒再循環ライン１２０を介して溶媒容器１００に再循環することができる。

【0020】

したがって、前記後工程ステップで回収される溶媒は、気体溶媒および液体溶媒のうちいずれか１つ以上を含むことができ、前記溶媒容器１００は、前記後工程ステップで回収される気体溶媒および液体溶媒のうちいずれか１つ以上の供給を受けるための液体溶媒再循環ライン１２０および気体溶媒再循環ライン１３０のうちいずれか１つ以上を含むことができる。

【0021】

この際、前記後工程ステップで回収される溶媒の組成は、ロード（ｌｏａｄ）、単量体の種類、後工程ステップで溶媒を分離する分離器の運転条件などによる影響を持続的に受けるため、リアルタイムで把握し難く、前記製造ステップの反応器に供給されるフィードストリームの溶媒として前記後工程ステップで回収される溶媒を含む場合には、前記フィードストリームの組成も把握し難い。

【0022】

したがって、従来は、フィードストリームの測定値ではなく、反応器の転換率、温度、圧力、除熱条件に関する情報や、後工程の流量、温度、圧力、滞留時間、レベル、回転機器の運転条件情報のような周辺情報を組み合わせ、状態方程式および物質収支による計算によりフィードストリームの組成を把握しようとしたが、相分離および反応の仮定による誤差範囲が大きく、周辺情報を用いてフィードストリームの組成を計算するため、重合工程に加えられる変化がリアルタイムで循環部に反映される程度を推算し難く、計算上でプロセスの収斂にならない際にリアルタイムで適用が難しいという問題があった。

【0023】

これに対し、本発明においては、前記溶媒再循環システムを用いてフィードストリームの組成をリアルタイムで計算することで、スタート－アップ（ｓｔａｒｔ－ｕｐ）、グレードチェンジ（ｇｒａｄｅ ｃｈａｎｇｅ）、シャット－ダウン（ｓｈｕｔ－ｄｏｗｎ）期間を短縮させることができ、前記再循環溶媒の組成を逆追跡することにより、物質収支により全体工程の組成を推算することで、高分子の生産条件を最適化することができる溶媒再循環システムを提供しようとする。

【0024】

前記溶媒容器１００は、液体溶媒再循環ライン１２０および気体溶媒再循環ライン１３０の他に、溶媒容器供給ライン１１０をさらに含むことができる。前記溶媒容器供給ライン１１０は、前記溶媒容器１００および後述する緩衝容器２００を経て反応器に供給される溶媒および単量体のうち１つ以上を含むことができる。この際、前記溶媒フィード供給ライン１１０は、質量流量計を含むことができ、前記質量流量計においては、溶媒フィード供給ライン１１０を介して供給される純粋溶媒の質量流量の測定値を演算部に伝達することができる。前記純粋溶媒は、重合工程で目的とする生成物に応じて適宜選択することができる。

【0025】

前記溶媒容器１００の上部には、前記溶媒容器１００内のオフガス（ｏｆｆ ｇａｓ）を排出するためのオフガス排出ラインが備えられることができる。

【0026】

前記溶媒容器１００は、温度計および圧力計を含むことができる。具体的に、前記温度計および圧力計は、前記溶媒容器１００の温度および圧力を測定することができ、前記溶媒容器１００に備えられた温度計および圧力計の測定値は、前記溶媒容器１００から排出される溶媒ストリームの温度および圧力を意味し得る。

【0027】

本発明の一実施形態によると、前記溶媒容器１００の下部には、前記溶媒容器１００内に存在する溶媒、例えば、後工程ステップで回収された溶媒および純粋溶媒を含む液相の溶媒ストリームを排出および移送し、前記溶媒容器１００と緩衝容器２００を連結するための溶媒容器排出ライン１４０が備えられることができる。

【0028】

前記溶媒容器排出ライン１４０には、１つ以上のフィード供給ラインが連結されることができる。具体的に、前記フィード供給ラインを介して移送される成分は、高分子の重合工程で目的とする生成物を製造するための単量体および溶媒のうち１つ以上を含むことができる。したがって、後述する緩衝容器２００を経て反応器に供給されるフィードストリームをなすことができる。また、フィード供給ラインの個数は、前記重合工程で目的とする生成物を製造するのに必要な単量体成分の個数と同一であってもよい。

【0029】

前記１つ以上のフィード供給ラインが連結された地点の後段には、密度計を備えることができる。具体的に、前記密度計は、前記フィード供給ラインが連結された地点の後段に備えられ、溶媒容器排出ライン１４０を介して移送される溶媒ストリームとフィード供給ラインを介して移送される単量体成分が混合されたストリームの密度を測定し、測定値を演算部に伝達することができる。

【0030】

前記溶媒容器排出ライン１４０にフィード供給ラインが２つ以上連結された場合、前記２つ以上のフィード供給ラインが連結された地点間の全部または一部、および緩衝容器排出ストリーム２１０に前記密度計を備えることができる。例えば、前記密度計を溶媒容器排出ライン１４０に連結された２つ以上のフィード供給ライン間に備え、最後段のフィード供給ラインが連結された地点の後段に備える密度計は、前記緩衝容器排出ライン２１０に備えることができる。

【0031】

ここで、前記密度計が位置する地点として前記各フィード供給ラインが連結された地点の後段とは、前記フィード供給ラインが前記溶媒容器排出ライン１４０または緩衝容器排出ライン２１０と合流する地点と、前記フィード供給ライン以後の後続する他のフィード供給ラインが前記溶媒容器排出ライン１４０または緩衝容器排出ライン２１０と合流する地点との間を意味し得る。

【0032】

このように密度計を備えることで、溶媒ストリームに新しい成分が合流する区間別に密度測定が可能であり、これにより、フィードストリームの組成をより精密に計算することができる。

【0033】

一例として、前記高分子の重合工程で２個の単量体を用いる場合、前記溶媒容器排出ライン１４０には第１フィード供給ライン１４１および第２フィード供給ライン１４２を連結し、前記溶媒容器排出ライン１４０に第１フィード供給ライン１４１が連結される地点と第２フィード供給ライン１４２が連結される地点との間、および前記緩衝容器排出ライン２１０にそれぞれ密度計を備えることができる。

【0034】

他の一例として、前記高分子の重合工程で３個の単量体を用いる場合、前記溶媒容器排出ライン１４０には第１フィード供給ライン１４１、第２フィード供給ライン１４２、および第３フィード供給ライン１４３を連結し、前記溶媒容器排出ライン１４０に第１フィード供給ライン１４１が連結される地点と第２フィード供給ライン１４２が連結される地点との間、前記溶媒容器排出ライン１４０に第２フィード供給ライン１４２が連結される地点と第３フィード供給ライン１４３が連結される地点との間、および前記緩衝容器排出ライン２１０にそれぞれ密度計を備えることができる。

【0035】

前記１つ以上のフィード供給ラインは、質量流量計を含むことができる。前記質量流量計は、前記それぞれのフィード供給ラインを介して移送される単量体成分の質量流量を測定し、測定値を演算部に伝達することができる。

【0036】

前記溶媒容器排出ライン１４０において最後段のフィード供給ラインが連結された地点の前段および後段には、それぞれ温度計と圧力計が備えられることができる。具体的に、前記溶媒容器排出ライン１４０において最後段のフィード供給ラインが連結された地点の前段および前記緩衝容器排出ライン２１０には、それぞれ温度計と圧力計が備えられることができる。これにより、前記最後段のフィード供給ラインが連結された地点の前段および後段のストリームの温度および圧力を測定し、測定値を演算部に伝達することができる。

【0037】

前記溶媒容器排出ライン１４０は、溶媒容器１００と緩衝容器２００を連結しており、前記溶媒容器排出ライン１４０において最後段のフィード供給ラインが連結された地点と前記緩衝容器２００との間には、熱交換器をさらに備えることができる。前記熱交換器は、前記溶媒容器排出ライン１４０を介して移送される溶媒ストリームに１つ以上のフィード供給ラインを介して供給される単量体成分を完全に溶解させるためのものであってもよく、単量体成分が液相に維持される場合、前記演算部におけるフィードストリームの組成を計算する際に正確度を高めることができる。

【0038】

前記溶媒容器排出ライン１４０には、ポンプ１５０が備えられることができる。前記ポンプ１５０は、最後段のフィード供給ライン１４３の圧力よりは低い圧力で昇圧させることで、溶液の移送および反応圧力の形成をすることができる。例えば、前記ポンプ１５０は、前記溶媒容器排出ライン１４０において最後段のフィード供給ラインが連結された地点の前段に設けられることができ、前記ポンプ１５０後段の温度計、圧力計、粘度計、質量流量計の測定値を演算部に伝達することができる。

【0039】

前記緩衝容器２００は、前記溶媒容器１００と同様に、温度計および圧力計を含むことができる。具体的に、前記温度計および圧力計は、前記緩衝容器２００の温度および圧力を測定することができ、前記緩衝容器２００に備えられた温度計および圧力計の測定値は、前記緩衝容器２００から排出されるフィードストリームの温度および圧力を意味し得る。

【0040】

本発明の一実施形態によると、前記緩衝容器２００から溶媒ストリームと単量体成分が混合されたフィードストリームを排出および移送する緩衝容器排出ライン２１０を含むことができる。前記緩衝容器排出ライン２１０は、高分子重合工程の反応器に連結され、前記フィードストリームを反応器に供給することができる。

【0041】

前記緩衝容器排出ライン２１０は、質量流量計を含むことができる。前記質量流量計は、前記緩衝容器排出ライン２１０を介して移送されるフィードストリームの質量流量を測定し、測定値を演算部に伝達することができる。

【0042】

前記緩衝容器排出ライン２１０にも、ポンプ２２０が備えられることができる。前記ポンプ２２０は、前記質量流量計が設けられた地点の前段に設けられることができ、これにより、反応器の最終圧力を決めることができる。

【0043】

本発明の一実施形態によると、前記溶媒再循環システムは、前記溶媒再循環システムに備えられた密度計および質量流量計の測定値の伝達を受け、フィードストリームの組成を計算する演算部を含むことができる。具体的に、前記演算部においては、前記それぞれの密度計および質量流量計の測定値に対する情報の伝達を受け、正常状態の状態方程式および物質収支を用いて、前記緩衝容器２００排出ラインを介して移送されるフィードストリームの組成を計算することができる。また、前記演算部においては、前記溶媒再循環システムに備えられた温度計および圧力計の測定値の伝達を受け、フィードストリームの組成を計算するのに用いることができる。

【0044】

本発明の一実施形態において、前記演算部においては、伝達される質量流量の測定値を用いて、物質収支により前記製造ステップの反応器に供給されるフィードストリームの組成を計算することができる。

【0045】

一例として、溶媒と２個の単量体成分を用いた高分子重合工程において、本発明に係る溶媒再循環システムを用いてフィードストリームの組成を計算する過程を例に挙げて説明することができる。

【0046】

具体的に、溶媒がｓ、第１フィード供給ライン１４１を介して移送される単量体成分がｍ１、第２フィード供給ライン１４２を介して移送される単量体成分をｍ２と命名し、前記緩衝容器２００排出ラインを介して移送されるフィードストリームを８番ストリーム、ポンプ１５０と第３フィード供給ライン１４３が連結された地点との間の溶媒容器排出ライン１４０を介して移送されるストリームを７番ストリームと命名するとき、前記８番ストリーム中のｍ２の組成をｘ_ｍ２、ｍ１の組成をｘ_ｍ１、ｓの組成をｘ_ｓで示し、この際、前記ｍ１、ｍ２、および溶媒の組成の和は１であるため、ｘ_ｓは１－ｘ_ｍ１－ｘ_ｍ２で示すことができる。

【0047】

また、前記７番ストリーム中のｍ２の組成をｘ’_ｍ２、ｍ１の組成をｘ’_ｍ１、ｓの組成をｘ’_ｓで示し、前記７番ストリームの組成は、８番ストリームに合流する以前のｍ２ストリームとの物質収支により下記関係式１で示すことができる。

【0048】

【数1】

【0049】

前記関係式１中、ｍ_７は７番ストリームの総質量流量であり、ｍ_８は８番ストリームの総質量流量であり、ｍ_ｍ２は８番ストリーム中のｍ２の質量流量であり、ｍ_ｍ１は８番ストリーム中のｍ１の質量流量であり、ｍ_ｓは８番ストリーム中の溶媒（ｓ）の質量流量であり、ｍ_Ｆｍ２はフレッシュ（Ｆｒｅｓｈ） ｍ２ストリームの総質量流量を示す。このように、７番ストリーム中のｍ１、ｍ２、および溶媒（ｓ）の組成を８番ストリームの関数で示すことができる。

【0050】

一方、状態方程式により計算されたモル体積（ｍｏｌａｒ ｖｏｌｕｍｅ）、平均分子量（ｍｗ）と、関係式により質量密度（ｍａｓｓ ｄｅｎｓｉｔｙ）を下記関係式２で示すことができる。

【0051】

【数2】

【0052】

前記数学式２中、ρは質量密度、ｍｗは平均分子量、Ｚは圧縮係数（ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｂｉｌｉｔｙ ｆａｃｔｏｒ）、Ｔは温度、Ｐは圧力、Ｒは気体定数である。

【0053】

この際、ｍｗはの組成の関数、Ｚは状態方程式により計算されるの組成と温度の関数であり、前記関係式１により７番ストリームの組成を８番ストリームの組成に置き換えて示すことができるため、各ストリーム別に下記関係式３での方程式で示すことができる。

【0054】

【数3】

【0055】

前記関係式３中、ρ_７は７番ストリームの質量密度であり、ρ_８は８番ストリームの質量密度であり、ｍｗは８番ストリームの平均分子量であり、ｍｗ’は７番ストリームの平均分子量であり、Ｚは８番ストリームの圧縮係数として状態方程式により計算される組成と温度の関数であり、Ｚ’は７番ストリームの圧縮係数として状態方程式により計算される組成と温度の関数であり、Ｔ_８は８番ストリームの温度であり、Ｔ_７は７番ストリームの温度であり、Ｐ_８は８番ストリームの圧力であり、Ｐ_７は７番ストリームの圧力であり、ｘ_ｍ２はｍ２の組成であり、ｘ_ｍ１はｍ１の組成であり、Ｒは気体定数である。

【0056】

前記７番ストリームと８番ストリームにおいてそれぞれ温度、圧力、および密度値を測定するため、ｍ２の組成とｍ１の組成を求めるために、前記関係式３において２つの式を連立して解を求めることができる。このように、前記関係式１～関係式３により８番ストリームのｍ２の組成およびｍ１の組成を求め、これにより、ｓの組成を求めることができる。

【0057】

また、前記８番ストリームの組成により各フィード供給ラインが連結される地点の前段でのストリームの組成を逆算することで、最終的に後工程ステップで回収された溶媒の組成を逆算することができる。

【0058】

このような演算部における計算方法は、フィード供給ラインの個数、すなわち、重合工程に求められる単量体成分の個数に応じて同様の方式で適用されることができる。

【0059】

前記演算部を介して計算されたフィードストリームの組成と後工程ステップで回収された溶媒の組成によりフィード供給ラインを介して移送される単量体成分の流量と、反応器の運転条件を制御することで、オフ（ｏｆｆ－ｇｒａｄｅ）生産品を最小化し、効果的な分離工程運転を行うことで、高分子の生産条件を最適化することができる。

【0060】

以上、本発明に係る溶媒再循環システムを記載および図面に図示したが、上記の記載および図面の図示は、本発明を理解するための核心的な構成だけを記載および図示したものであって、上記の記載および図面に図示した工程および装置の他に、別に記載および図示していない工程および装置は、本発明に係る溶媒再循環システムを実施するために適宜応用して利用されてもよい。実施形態の組成を予測するために、同様に摂動鎖統計会合流体理論（Ｐｅｒｔｕｒｂｅｄ ｃｈａｉｎ ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ ａｓｓｏｃｉａｔｉｎｇ ｆｌｕｉｄ ｔｈｅｏｒｙ （ＰＣ－ＳＡＦＴ））状態方程式を用いた。

【0061】

以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明する。ただし、下記の実施例は、本発明を例示するためのものであって、本発明の範囲および技術思想の範囲内で多様な変更および修正が可能であることは、通常の技術者にとって明白であり、これらにのみ本発明の範囲が限定されるものではない。

【0062】

実施例および比較例
比較例１
図１に示された工程フローチャートのように、溶媒再循環システムを運転した。

【0063】

具体的に、溶媒容器１００に溶媒容器供給ライン１１０を介して純粋ヘキサン（Ｆｒｅｓｈ Ｃ６）を供給し、液体溶媒再循環ライン１２０および気体溶媒再循環ライン１３０を介してポリオレフィン重合工程で回収された溶媒および単量体を供給しなかった。この際、前記溶媒容器１００には温度計および圧力計を設け、前記溶媒容器供給ライン１１０には質量流量計を設けた。

【0064】

前記溶媒容器１００の下部に設けられた溶媒容器排出ライン１４０を介して溶媒ストリームを移送し、前記溶媒容器排出ライン１４０に連結された第１フィード供給ライン１４１を介してオクテン（Ｆｒｅｓｈ Ｃ８）を供給し、第２フィード供給ライン１４２を介してブテン（Ｆｒｅｓｈ Ｃ４）を供給せず、第３フィード供給ライン１４３を介してエチレン（Ｆｒｅｓｈ Ｃ２）を供給した。この際、前記第１フィード供給ライン１４１～第３フィード供給ライン１４３には質量流量計を設けた。

【0065】

前記第３フィード供給ライン１４３が連結された地点後段の溶媒容器排出ライン１４０には熱交換器を設け、前記ヘキセン、オクテン、およびエチレンを含むストリームを熱交換後に緩衝容器２００に供給した。

【0066】

前記緩衝容器２００の下部に設けられた緩衝容器排出ライン２１０を介してフィードストリームを移送し、それをポリオレフィン重合工程の反応器に供給した。この際、前記緩衝容器排出ライン２１０には圧力計および温度計を設けた。

【0067】

前記８番ストリームおよび７番ストリーム中のヘキセン（Ｃ６）、オクテン（Ｃ８）、ブテン（Ｃ４）、およびエチレン（Ｃ２）の質量分率を下記表１に示した。

【0068】

比較例２
前記比較例１において、前記液体溶媒再循環ライン１２０および気体溶媒再循環ライン１３０を介してポリオレフィン重合工程で回収された溶媒および単量体を供給し、前記溶媒容器供給ライン１１０および第１フィード供給ライン１４１～第３フィード供給ライン１４３を介して供給されるＦｒｅｓｈ Ｃ６、Ｆｒｅｓｈ Ｃ８、およびＦｒｅｓｈ Ｃ２の流量を制御したことを除いては、前記比較例１と同様の方法で行った。

【0069】

比較例３
前記比較例１において、前記溶媒容器供給ライン１１０および第３フィード供給ライン１４３を介して供給されるＦｒｅｓｈ Ｃ６およびＦｒｅｓｈ Ｃ２の流量を変更し、Ｆｒｅｓｈ Ｃ８の代わりに第２フィード供給ライン１４２を介してＦｒｅｓｈ Ｃ４を投入したことを除いては、前記比較例１と同様の方法で行った。また、前記８番ストリームおよび７番ストリーム中のヘキセン（Ｃ６）、オクテン（Ｃ８）、ブテン（Ｃ４）、およびエチレン（Ｃ２）の質量分率を下記表１に示した。

【0070】

比較例４
前記比較例３において、前記液体溶媒再循環ライン１２０および気体溶媒再循環ライン１３０を介してポリオレフィン重合工程で回収された溶媒および単量体を供給し、前記溶媒容器供給ライン１１０および第２フィード供給ライン１４１～第３フィード供給ライン１４３を介して供給されるＦｒｅｓｈ Ｃ６、Ｆｒｅｓｈ Ｃ４、およびＦｒｅｓｈ Ｃ２の流量を制御したことを除いては、前記比較例３と同様の方法で行った。

【0071】

実施例１
図１に示された工程フローチャートのように、溶媒再循環システムを運転した。

【0072】

具体的に、溶媒容器１００に溶媒容器供給ライン１１０を介して純粋ヘキサン（Ｆｒｅｓｈ Ｃ６）を供給し、液体溶媒再循環ライン１２０および気体溶媒再循環ライン１３０を介してポリオレフィン重合工程で回収された溶媒および単量体混合物を供給しなかった。この際、前記溶媒容器１００には温度計および圧力計を設け、前記溶媒容器供給ライン１１０には質量流量計を設けた。

【0073】

前記溶媒容器１００の下部に設けられた溶媒容器排出ライン１４０を介して溶媒ストリームを移送し、前記溶媒容器排出ライン１４０に連結された第１フィード供給ライン１４１を介してオクテン（Ｆｒｅｓｈ Ｃ８）を供給し、第２フィード供給ライン１４２を介してブテン（Ｆｒｅｓｈ Ｃ４）を供給せず、第３フィード供給ライン１４３を介してエチレン（Ｆｒｅｓｈ Ｃ２）を供給した。この際、前記第１フィード供給ライン１４１～第３フィード供給ライン１４３には質量流量計を設け、前記第１フィード供給ライン１４１と第２フィード供給ライン１４２との間、および前記第２フィード供給ライン１４２と第３フィード供給ライン１４３との間にはそれぞれ密度計を設けた。

【0074】

前記第３フィード供給ライン１４３が連結された地点後段の溶媒容器排出ライン１４０には熱交換器を設け、前記ヘキセン、オクテン、およびエチレンを含むストリームを熱交換後に緩衝容器２００に供給した。

【0075】

前記緩衝容器２００の下部に設けられた緩衝容器排出ライン２１０を介してフィードストリームを移送し、それをポリオレフィン重合工程の反応器に供給した。この際、前記緩衝容器排出ライン２１０には圧力計、温度計、および密度計を設けた。

【0076】

また、前記溶媒容器供給ライン１１０および第１フィード供給ライン１４１～第３フィード供給ライン１４３を介して供給されるＦｒｅｓｈ Ｃ６、Ｆｒｅｓｈ Ｃ８、およびＦｒｅｓｈ Ｃ２の流量を前記比較例１のように制御した。

【0077】

前記それぞれの温度計、圧力計、密度計、および質量流量計における測定値を演算部（図示せず）に伝達し、前記演算部を介して、前記関係式１～３により物質収支と状態方程式を組み合わせおよび応用して８番ストリームおよび７番ストリーム中のヘキセン（Ｃ６）、オクテン（Ｃ８）、ブテン（Ｃ４）、およびエチレン（Ｃ２）の質量分率を計算し、その結果を下記表１に示した。

【0078】

実施例２
前記実施例１において、前記液体溶媒再循環ライン１２０および気体溶媒再循環ライン１３０を介してポリオレフィン重合工程で回収された溶媒および単量体を供給し、前記溶媒容器供給ライン１１０および第１フィード供給ライン１４１～第３フィード供給ライン１４３を介して供給されるＦｒｅｓｈ Ｃ６、Ｆｒｅｓｈ Ｃ８、およびＦｒｅｓｈ Ｃ２の流量を前記比較例２のように制御したことを除いては、前記実施例１と同様の方法で行った。

【0079】

前記それぞれの温度計、圧力計、密度計、および質量流量計における測定値を演算部（図示せず）に伝達し、前記演算部を介して、前記関係式１～３により物質収支と状態方程式を組み合わせおよび応用して８番ストリームおよび７番ストリーム中のヘキセン（Ｃ６）、オクテン（Ｃ８）、ブテン（Ｃ４）、およびエチレン（Ｃ２）の質量分率を計算し、その結果を下記表１に示した。

【0080】

実施例３
前記実施例１において、前記溶媒容器供給ライン１１０および第３フィード供給ライン１４３を介して供給されるＦｒｅｓｈ Ｃ６およびＦｒｅｓｈ Ｃ２の流量を変更し、Ｆｒｅｓｈ Ｃ８の代わりに第２フィード供給ライン１４２を介してＦｒｅｓｈ Ｃ４を投入したことを除いては、前記実施例１と同様の方法で行った。前記それぞれの温度計、圧力計、密度計、および質量流量計における測定値を演算部（図示せず）に伝達し、前記演算部を介して、前記関係式１～３により物質収支と状態方程式を組み合わせおよび応用して８番ストリームおよび７番ストリーム中のヘキセン（Ｃ６）、オクテン（Ｃ８）、ブテン（Ｃ４）、およびエチレン（Ｃ２）の質量分率を計算し、その結果を下記表１に示した。

【0081】

実施例４
前記実施例３において、前記液体溶媒再循環ライン１２０および気体溶媒再循環ライン１３０を介してポリオレフィン重合工程で回収された溶媒および単量体を供給し、前記溶媒容器供給ライン１１０および第２フィード供給ライン１４１～第３フィード供給ライン１４３を介して供給されるＦｒｅｓｈ Ｃ６、Ｆｒｅｓｈ Ｃ４、およびＦｒｅｓｈ Ｃ２の流量を制御したことを除いては、前記実施例３と同様の方法で行った。

【0082】

前記それぞれの温度計、圧力計、密度計、および質量流量計における測定値を演算部（図示せず）に伝達し、前記演算部を介して、前記関係式１～３により物質収支と状態方程式を組み合わせおよび応用して８番ストリームおよび７番ストリーム中のヘキセン（Ｃ６）、オクテン（Ｃ８）、ブテン（Ｃ４）、およびエチレン（Ｃ２）の質量分率を計算し、その結果を下記表１に示した。

【0083】

【表1】

【0084】

前記表１中、ＲＭＳＥは、８番ストリームの組成に対し、実施例１の場合、比較例１における測定値と対比した計算値に対する二乗平均平方根誤差値を示したものであり、実施例３の場合、比較例３における測定値と対比した計算値に対する二乗平均平方根誤差値を測定したものである。

【0085】

前記表１を参照すると、比較例１と実施例１および比較例３と実施例３の場合は、回収された溶媒を用いていない場合であり、両方とも本発明に係る溶媒再循環システムを用いて８番ストリームと７番ストリームの組成を計算した結果、ＲＭＳＥがＦｒｅｓｈ Ｃ８単量体の使用時（実施例１）には０．００８、Ｆｒｅｓｈ Ｃ４単量体の使用時（実施例３）には０．００１３レベルと少なく示されることを確認した。

【0086】

また、比較例２および比較例４の場合は、回収された溶媒を用いた場合であり、８番ストリームの測定が不可能であって、７番ストリームの組成ないし回収された溶媒の組成の逆算が不可能であった。これに対し、実施例２および実施例４の場合は、本発明に係る溶媒再循環システムを用いて８番ストリームの組成の計算が可能であり、これにより、７番ストリームの組成ないし回収された溶媒の組成の逆算が可能であった。このような再循環溶媒の組成予測のためのモデルは、運転データの蓄積により向上することができ、フィードが液相である工程に汎用的に活用可能であるという長所がある。

【符号の説明】

【0087】

１００・・・溶媒容器
１１０・・・溶媒容器供給ライン
１２０・・・液体溶媒再循環ライン
１３０・・・気体溶媒再循環ライン
１４０・・・溶媒容器排出ライン
１４１・・・第１フィード供給ライン
１４２・・・第２フィード供給ライン
１４３・・・第３フィード供給ライン
１５０・・・ポンプ
２００・・・緩衝容器
２１０・・・緩衝容器排出ライン
２２０・・・ポンプ

【図1】

【国際調査報告】