[发明专利]聚合槽温度分布推算设备及聚合槽温度分布推算程序

说明书

技术领域

本发明涉及推算单螺旋翼的气相聚合反应槽的槽内温度分布的聚合槽温度分布推算设备以及聚合槽温度分布推算程序。

背景技术

近年的聚丙烯製造工艺，随着催化剂的高活性化和高立构规整性化而被简单化，一般使用气相聚合反应工艺。与以往的浆液聚合相比，由于气相聚合反应器不使用溶剂，所以是不需要溶剂回收体系和干燥体系的非常精简的工艺。

然而，因气相状态而热容量低，所以温度变化对于反应量变化有变剧烈的倾向，且随着设备的大型化、高负荷化，该倾向变得显著。

此外，由于聚合温度与聚合物软化温度的差不大，所以为了实现稳定的运转而必须充分把握聚合槽内的流动行为和聚合槽内的温度分布，并将冷却方法最优化。

对于流动行为一直以来都有报道，但多涉及基本的循环时间(参考非专利文献1)、设备设计所必需的搅拌动力(参考非专利文献2)。

此外，对于这些要求，最近进行了使用离散元法(以下，有时称为DEM)的解析，来研究层内详细的流动行为(参考非专利文献3)。

然而，非专利文献3虽然示出了使用DEM来模拟搅拌反应器内的粒子流动的研究，但并没有考虑到反应，因此不能由此推算聚合槽内的温度分布。

在此，对于聚烯烃聚合反应中的槽内温度行为，在流化床型反应器中进行考虑了DEM中的反应的解析(参考非专利文献4)。

非专利文献1：H.Reichert，F.Vock，E.Kolk and R.Sinn，‘MechanicalBehaviour of Stirred Beds with and without Aeration’，Ger.Chem.Eng.，1，82-88(1978)

非专利文献2：B.Cooker and R.M.Nedderman，‘Mixing in a HelicalRibbon Powder Agitator’，Powder Technol.，46，263-269(1986)

非专利文献3：Y.Kaneko，T.Shiojima and M.Horio，‘NumericalAnalysis of Mixing Characteristics in Single Helical Ribbon PowderAgitators Using DEM Simulation’，Powder Technol.，108(1)(2000)55-64

非专利文献4：Y.kaneko，T.Shiojima and M.Horio，‘DEMSimulation of Fluidized Beds for Gas-Phase Olefin Polymerization’，Chem.Eng.Sci.，54(1999)5809-5821(Included in Chapter 2)

发明内容

本发明要解决的技术问题

然而，非专利文献4中记载的对于聚烯烃聚合反应中槽内温度行为的考虑了DEM中反应之后的解析，以二维反应器为对象，且以称为流化床的混合时间非常短的设备为对象。

另一方面，本发明中作为对象的气相聚合反应是大型搅拌槽的固液气三相体系的聚合反应，是混合时间为数分钟的指令。

因此，如果在DEM中直接考虑反应，则存在计算时间变得非常庞大而事实上无法计算的问题。

在此，本发明中作为对象的搅拌槽呈现出非常规矩的混合行为。

因此，本发明的发明者们进行了锐意研究，结果通过用DEM计算粉体的速度场，并在其中偶合热平衡，由此开发出计算聚合槽内的温度分布的方法，从而完成了本发明。根据该方法，计算时间被大幅缩短，从而能够现实地进行计算。

即，使用该方法，可以用于不扩大温度分布而能够有效冷却的气相聚合反应槽的最佳设计，而且，能够实现反应器内温度条件、搅拌条件、生产量等反应条件的最优化。

本发明是鉴于所述情况而完成的，其目的在于提供：在气液固三相体系中，对于伴有反应·相变化的复杂体系的单螺旋翼气相聚合反应槽，通过将DEM和连续体模型偶合的解析法来推算槽内温度分布的聚合槽温度分布推算设备以及聚合槽温度分布推算程序。

用于解决技术问题的方法