CN105073787B - 吸水性树脂的制造装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种吸水性树脂的制造装置，其为具备聚合反应器、和用于去除在聚合反应器内的聚合反应中产生的聚合热的冷却器的吸水性树脂的制造装置，其能够抑制聚合物附着在从聚合反应器导出的气体所接触的管道等的内壁面。在吸水性树脂的制造装置(500)中，被与在反应器主体(200A)内的聚合反应伴随的聚合热加热的气体在第1管道(202)内流动而流入至热交换结构体(100)并被冷却，通过该冷却得到的冷却流体在第2管道(203)内流动而流入至反应器主体(200A)内。并且，在制造装置(500)中，第1管道用温度调节部(71)将第1管道(202)的温度调节至规定的温度范围，聚合反应器用温度调节部(72)将反应器主体(200A)的上部的温度调节至规定的温度范围。

Description

吸水性树脂的制造装置
技术领域
本发明涉及用于使水溶性烯键式不饱和单体聚合来制造吸水性树脂的制造装置。
背景技术
吸水性树脂在纸尿布、生理用品等卫生材料、宠物垫等日用品、食品用吸水片、电缆用止水材料、以及防结露材料等工业材料、绿化、农业、以及园艺用的保水剂、土壤改良剂等中大范围被使用。吸水性树脂在上述的用途中，特别是作为卫生材料来使用。
这样的吸水性树脂通常为轻度交联的高分子。作为吸水性树脂，例如已知淀粉-丙烯腈接枝共聚物的水解物(参照专利文献1)、淀粉-丙烯酸接枝共聚物的中和物(参照专利文献2)等淀粉系吸水性树脂、醋酸乙烯酯-丙烯酸酯共聚物的皂化物(参照专利文献3)、以及聚丙烯酸部分中和物(参照专利文献4、5、6)等。
吸水性树脂能够使水溶性烯键式不饱和单体在水性液态介质(含水的液态介质)中聚合来制造，但由于在聚合反应中产生聚合热，因此需要去除该聚合热。作为去除聚合热的方法，可列举出在进行水溶性烯键式不饱和单体的聚合反应的聚合反应器的外侧和/或内部，设置水等冷介质流动的套筒、盘管的方法、在聚合反应器处连接热交换结构体(回流冷凝器)等冷却器的方法(参照专利文献7)、利用聚合液的蒸发潜热的方法等。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特公昭49-43395号公报
专利文献2：日本特开昭51-125468号公报
专利文献3：日本特开昭52-14689号公报
专利文献4：日本特开昭62-172006号公报
专利文献5：日本特开昭57-158209号公报
专利文献6：日本特开昭57-21405号公报
专利文献7：日本特开平4-372603号公报
发明内容
发明所要解决的课题
在通过聚合反应制造吸水性树脂时，即便采用上述任意的聚合热去除方法，也会产生由聚合热的去除带来的聚合液(含有吸水性树脂的液态介质)的凝胶化、聚合物的析出。
特别是在聚合反应器处连接热交换结构体等冷却器的方法中，在聚合反应器内的气体所接触的部分处聚合物的析出会成为较大麻烦的原因。热交换结构体等冷却器如下构成：通过聚合反应器内的加热了的气体与热交换流体之间的热交换来冷却所述气体，使该经冷却的气体流入至聚合反应器内。在使用这样的冷却器去除聚合热的情况下，在聚合反应器与冷却器之间连接的、气体所流动的管道的内壁面等处，气体冷凝并进一步固化而得到的聚合物会附着，该附着物成为核而生长成块状物。
块状物附着在管道的内壁面时，会引起管道的堵塞。另外，附着在管道的内壁面的块状物的至少一部分剥离时，存在该剥离了的块状物的片段伴随气体一同介由管道流入至聚合反应器的可能，其结果是，产生通过聚合反应器内的聚合反应生成的吸水性树脂的均质性降低的问题。
本发明的目的在于提供一种吸水性树脂的制造装置，其为具备聚合反应器、和用于去除在聚合反应器内的聚合反应中产生的聚合热的冷却器的吸水性树脂的制造装置，其能够抑制聚合物附着在从聚合反应器导出的气体所接触的管道等的内壁面。
用于解决课题的手段
本发明为一种吸水性树脂的制造装置，其特征在于，其具备：
聚合反应器：其为使水溶性烯键式不饱和单体在液态介质中进行聚合反应而生成吸水性树脂的聚合反应器，所述聚合反应器具备反应器主体和气体导出部，所述反应器主体收容水溶性烯键式不饱和单体和液态介质并在上部留下气相部分，所述气体导出部连接于所述反应器主体并将所述气相部分的气体从该反应器主体导出；
第1流路部：其连接于所述气体导出部并具有第1流路，所述第1流路为通过该气体导出部从所述反应器主体导出的所述气体所流动的流路；
第1流路部用温度调节部：其将所述第1流路部的温度调节至在该第1流路部的所述第1流路中流动的所述气体不会冷凝的预先确定的温度范围；
冷却器：其为冷却所述气体的冷却器，并具备冷却器主体和冷却流体导出部，所述冷却器主体连接于所述第1流路部，在该第1流路部的所述第1流路中流动的所述气体流入而冷却该流入的气体，所述冷却流体导出部连接于所述冷却器主体，并将在该冷却器主体冷却而得到的冷却流体从该冷却器主体导出；和
第2流路部：其连接于所述冷却流体导出部并具有第2流路，所述第2流路为通过该冷却流体导出部从所述冷却器主体导出的所述冷却流体朝向所述反应器主体流动的流路。
另外，本发明的吸水性树脂的制造装置优选进一步具备聚合反应器用温度调节部，所述聚合反应器用温度调节部将所述反应器主体的温度调节至所述气体不会冷凝的预先确定的温度范围。
另外，在本发明的吸水性树脂的制造装置中，通过所述第1流路部用温度调节部调节的所述第1流路部的温度范围、以及通过所述聚合反应器用温度调节部调节的所述反应器主体的温度范围优选为30[℃]以上且150[℃]以下。
另外，在本发明的吸水性树脂的制造装置中，通过所述第1流路部用温度调节部调节的所述第1流路部的温度范围、以及通过所述聚合反应器用温度调节部调节的所述反应器主体的温度范围在将所述反应器主体内的所述气相部分的气体的温度设为T[℃]的情况下，优选为(T－20)[℃]以上且T[℃]以下。
发明的效果
根据本发明，吸水性树脂的制造装置具备聚合反应器、第1流路部、第1流路部用温度调节部、冷却器以及第2流路部。聚合反应器为使水溶性烯键式不饱和单体在液态介质中进行聚合反应而生成吸水性树脂的聚合反应器，其具有反应器主体和气体导出部。在反应器主体中，收容水溶性烯键式不饱和单体和液态介质并在上部留下气相部分。气体导出部将存在于反应器主体的气相部分的气体从反应器主体导出。
第1流路部具有通过气体导出部从反应器主体导出的气体所流动的第1流路。第1流路部用温度调节部将第1流路部的温度调节至在第1流路中流动的气体不会冷凝的预先确定的温度范围。
冷却器为冷却气体的冷却器，其具有冷却器主体和冷却流体导出部。关于冷却器主体，在第1流路中流动的气体流入而冷却该流入的气体。冷却流体导出部将在冷却器主体冷却而得到的冷却流体从冷却器主体导出。其中，在冷却流体中，流入至冷却器主体的气体包含冷却而冷凝的液体以及经冷却的气体。
第2流路部具有通过冷却流体导出部从冷却器主体导出的冷却流体朝向反应器主体流动的第2流路。
在如上构成的本发明的吸水性树脂的制造装置中，关于被与在反应器主体内的聚合反应相伴的聚合热加热的气体，其在第1流路部的第1流路中流动而流入至冷却器主体并被冷却，通过该冷却得到的冷却流体在第2流路部的第2流路中流动而流入至反应器主体。由此，能够去除反应器主体内的聚合热，能够谋求反应器主体内的聚合反应的稳定化。
此外，在本发明的吸水性树脂的制造装置中，由于第1流路部用温度调节部将第1流路部的温度调节至在第1流路中流动的气体不会冷凝的预先确定的温度范围，因此能够抑制聚合物(气体冷凝并进一步固化而得到的物质)附着在从反应器主体导出的气体接触的、形成第1流路的第1流路部的内壁面。其结果，在第1流路部中，能够防止气体所流动的第1流路的堵塞。另外，由于在第1流路部的内壁面处的聚合物附着得到抑制，因此能够防止介由第1流路部、冷却器以及第2流路部，附着物的片段伴随气体一同流入至反应器主体内。其结果，能够防止通过反应器主体内的聚合反应生成的吸水性树脂的均质性降低。
附图说明
本发明的目的、特色以及优点通过下述的详细说明和附图而变得明确。
图1为示出本发明的一个实施方式的吸水性树脂的制造装置500的构成的图。
图2为示出制造装置500所具备的热交换结构体100、110的构成的图。
具体实施方式
以下以附图为参考来详细说明本发明优选的实施方式。
图1为示出本发明的一个实施方式的吸水性树脂的制造装置500的构成的图。吸水性树脂能够通过使水溶性烯键式不饱和单体进行聚合反应来制造。对水溶性烯键式不饱和单体的聚合方法没有特别限定，可使用作为代表性的聚合方法的水溶液聚合法、乳液聚合法、逆相悬浮聚合法等。
在水溶液聚合法中，例如可以通过将水溶性烯键式不饱和单体的水溶液、内部交联剂以及水溶性自由基聚合引发剂在根据需要进行搅拌的同时加热来进行聚合。在该水溶液聚合法中，水被用作液态介质，使水溶性烯键式不饱和单体成为水溶液状态来进行聚合反应。
另外，在逆相悬浮聚合法中，例如可以通过将水溶性烯键式不饱和单体的水溶液、表面活性剂、疏水性高分子系分散剂、水溶性自由基聚合引发剂以及内部交联剂在石油系烃分散介质中在搅拌下加热来进行聚合。在该逆相悬浮聚合法中，水和石油系烃分散介质被用作液态介质，将水溶性烯键式不饱和单体的水溶液添加至石油系烃分散介质中，由此进行聚合反应。
在本实施方式中，从能够进行精密的聚合反应控制和宽范围的粒径控制的观点出发，优选逆相悬浮聚合法。在下文，作为本发明的实施方式的一个例子，对通过逆相悬浮聚合法制造吸水性树脂的制造装置500进行说明。
吸水性树脂的制造装置500包含作为冷却器起作用的热交换结构体100、聚合反应器200、浓缩器300和干燥机400而构成。
聚合反应器200为使水溶性烯键式不饱和单体在液态介质中进行聚合反应而生成吸水性树脂的聚合反应器，其具有形成为容器状的反应器主体200A。在该反应器主体200A中，(按在上部形成气相部分的方式)收容水溶性烯键式不饱和单体和液态介质并在上部留下气相部分，在该反应器主体200A内进行聚合反应。而且，在反应器主体200A处，在上部设置有作为气体导出部起作用的气体导出开口部206A、和冷却流体流入开口部206B，在底部设置有聚合反应溶液导出开口部204。
关于详细内容见后述，在聚合反应器200中，关于被与在反应器主体200A内的聚合反应相伴的聚合热加热的、存在于气相部分的气体，其介由气体导出开口部206A从反应器主体200A导出而在第1管道202内流动，介由该第1管道202流入至热交换结构体100并被冷却。通过在该热交换结构体100的冷却得到的冷却流体在第2管道203内流动，并介由冷却流体流入开口部206B流入至反应器主体200A内。由此，能够去除反应器主体200A内的聚合热。另外，通过反应器主体200A内的聚合反应得到的聚合反应溶液R1介由聚合反应溶液导出开口部204从反应器主体200A导出。
作为构成聚合反应器200的材料，可列举出铜、钛合金、以及SUS304、SUS316、SUS316L等不锈钢等，从抑制所生成的吸水性树脂的附着这样的观点出发，优选对内壁面实施含氟树脂加工等表面加工。
作为吸水性树脂的原料所使用的水溶性烯键式不饱和单体，例如可列举出(甲基)丙烯酸(“(甲基)丙烯酸”是指“丙烯酸”和“甲基丙烯酸”。下同)、2-(甲基)丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸、马来酸等具有酸基的单体及其盐；(甲基)丙烯酰胺、N,N-二甲基(甲基)丙烯酰胺、2-羟基乙基(甲基)丙烯酸酯、N-羟甲基(甲基)丙烯酰胺等非离子性不饱和单体；(甲基)丙烯酸二乙基氨基乙酯、(甲基)丙烯酸二乙基氨基丙酯等含氨基的不饱和单体及其季化物等。它们可以分别单独使用，也可以2种以上并用。
其中，作为为了中和具有酸基的单体而形成盐所使用的碱性化合物，可列举出锂、钠、钾、铵等化合物。更详细而言，可列举出氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、碳酸钠、碳酸铵等。
在水溶性烯键式不饱和单体中，作为优选的单体，从工业上容易获得的观点出发，可列举出(甲基)丙烯酸及其盐。
此外，在中和具有酸基的单体的情况下，其中和度优选为水溶性烯键式不饱和单体的酸基的30～90摩尔％。通过中和度为30摩尔％以上，酸基易于离子化，能够抑制吸水能力变低。通过中和度为90摩尔％以下，在作为卫生材料使用的情况下，能够抑制在安全性等方面发生问题。
在本实施方式中，水溶性烯键式不饱和单体以水溶液形式使用。水溶性烯键式不饱和单体水溶液的单体浓度优选为20质量％～饱和浓度。
在水溶性烯键式不饱和单体水溶液中，根据需要，可以包含链转移剂、增粘剂等。作为链转移剂，例如可列举出硫醇类、硫醇酸类、仲醇类、次磷酸、亚磷酸等化合物。它们可以单独使用，也可以2种以上并用。作为增粘剂，可列举出羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、甲基纤维素、聚乙二醇、聚丙烯酸、聚丙烯酸中和物、聚丙烯酰胺等。
作为石油系烃分散介质，例如可列举出正己烷、正庚烷、2-甲基己烷、3-甲基己烷、2,3-二甲基戊烷、3-乙基戊烷、正辛烷等碳数为6～8的脂肪族烃，环己烷、甲基环己烷、环戊烷、甲基环戊烷、反式-1,2-二甲基环戊烷、顺式-1,3-二甲基环戊烷、反式-1,3-二甲基环戊烷等脂环族烃，苯、甲苯、二甲苯等芳香族烃等。它们当中，从工业上容易获得和安全性的观点出发，更适宜使用正己烷、正庚烷、2-甲基己烷、3-甲基己烷、正辛烷等碳数为6～8的脂肪族烃；环己烷、甲基环戊烷、以及甲基环己烷等碳数为6～8的脂环族烃。这些石油系烃分散介质可以单独使用，也可以2种以上并用。
此外，在这些石油系烃分散介质中，从逆相悬浮的状态良好且易于得到适宜的粒径、工业上容易获得且品质稳定的观点出发，优选使用正庚烷、环己烷。另外，作为上述烃的混合物的例子，即使使用市售的Exxsol Heptane(Exxon Mobil Corporation制造：含有正庚烷及异构体的烃75～85％)等也可获得适宜的结果。
从使得水溶性烯键式不饱和单体水溶液均匀地分散、使聚合温度的控制容易的观点出发，石油系烃分散介质的用量通常相对于100质量份水溶性烯键式不饱和单体水溶液，优选为50～600质量份，更优选为50～400质量份，进一步优选为50～200质量份。
在逆相悬浮聚合中，为了使得水溶性烯键式不饱和单体水溶液分散于石油系烃分散介质，得到更稳定的聚合粒子，使用表面活性剂、必要时的疏水性高分子系分散剂。从使聚合无异常地稳定结束这样的观点出发，只要能够使表面活性剂、疏水性高分子系分散剂在水溶性烯键式不饱和单体水溶液聚合前存在，并使水溶性烯键式不饱和单体水溶液充分分散在石油系烃分散介质中、使该液滴稳定化后进行聚合，则对各自添加的时期没有特别限定。在借鉴现有技术时虽然一部分会存在例外，但是表面活性剂、疏水性高分子系分散剂通常在添加水溶性烯键式不饱和单体水溶液之前，预先溶解或分散于石油系烃分散介质中。
作为用于确保聚合时的分散稳定性而使用的表面活性剂，例如可列举出脱水山梨糖醇脂肪酸酯、聚氧乙烯脱水山梨糖醇脂肪酸酯、聚甘油脂肪酸酯、聚氧乙烯甘油脂肪酸酯、蔗糖脂肪酸酯、山梨糖醇脂肪酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇脂肪酸酯、聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基苯基醚、聚氧乙烯蓖麻油、聚氧乙烯固化蓖麻油、烷基烯丙基甲醛缩合聚氧乙烯醚、聚氧乙烯聚氧基丙基烷基醚、聚乙二醇脂肪酸酯、烷基葡糖苷、N-烷基葡糖酰胺、聚氧乙烯脂肪酰胺、以及聚氧乙烯烷基胺等非离子系表面活性剂、脂肪酸盐、烷基苯磺酸盐、烷基甲基牛磺酸酸盐、聚氧乙烯烷基苯基醚硫酸酯盐、聚氧乙烯烷基醚硫酸酯盐、聚氧乙烯烷基醚磺酸及其盐、聚氧乙烯烷基苯基醚磷酸及其盐、聚氧乙烯烷基醚磷酸及其盐等阴离子系表面活性剂。它们可以分别单独使用，也可以2种以上并用。
在这些表面活性剂中，从单体水溶液的分散稳定性的观点出发，优选为选自由聚甘油脂肪酸酯、蔗糖脂肪酸酯以及脱水山梨糖醇脂肪酸酯组成的组中的至少一种。
相对于100质量份水溶性烯键式不饱和单体水溶液，所使用的表面活性剂的添加量优选为0.01～5质量份，更优选为0.05～3质量份。通过表面活性剂的添加量为0.01质量份以上，能够抑制水溶性烯键式不饱和单体水溶液的分散稳定性变低，通过为5质量份以下，在经济上变得有利。
为了进一步提高聚合时的分散稳定性，可以将疏水性高分子系分散剂与表面活性剂并用。疏水性高分子系分散剂优选选择使用在所使用的石油系烃分散介质中溶解或分散的分散剂，例如可列举出以粘度平均分子量计为20000以下、优选为10000以下、进一步优选为5000以下的分散剂。具体而言，可列举出马来酸酐改性聚乙烯、马来酸酐改性聚丙烯、马来酸酐改性乙烯-丙烯共聚物、马来酸酐-乙烯共聚物、马来酸酐-丙烯共聚物、马来酸酐-乙烯-丙烯共聚物、聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物、氧化型聚乙烯、氧化型聚丙烯、氧化型乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、乙基纤维素、马来酸酐化聚丁二烯、马来酸酐化EPDM(乙烯/丙烯/二烯三元共聚物)等。
在它们当中，优选为选自由马来酸酐改性聚乙烯、马来酸酐改性聚丙烯、马来酸酐改性乙烯-丙烯共聚物、马来酸酐-乙烯共聚物、马来酸酐-丙烯共聚物、马来酸酐-乙烯-丙烯共聚物、聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物、氧化型聚乙烯、氧化型聚丙烯以及氧化型乙烯-丙烯共聚物组成的组中的至少一种。
相对于100质量份水溶性烯键式不饱和单体水溶液，疏水性高分子系分散剂的添加量优选为0～5质量份，更优选为0.01～3质量份，进一步优选为0.05～2质量份。通过疏水性高分子系分散剂的添加量为5质量份以下，在经济上是有利的。
在将水溶性烯键式不饱和单体水溶液添加至预先填充于聚合反应器200内的石油系烃分散介质并使其分散时，通过搅拌部201使其分散，关于由该搅拌部201进行的搅拌条件，根据期望的分散液滴径的不同而不同，因此不能一概而论。分散液滴径可根据搅拌部201的搅拌翼的种类、翼径、转速等来调节。作为搅拌翼，例如可以使用推进式翼、明轮式翼、锚式翼、涡轮式翼、Pfaudler翼、螺条翼、FULLZONE翼(Shinko Pantec Co.,Ltd制造)、MAXBLEND翼(住友重机械工业株式会社制造)、Super-Mix(佐竹化学机械工业株式会社制造)等。
在聚合反应器200的反应器主体200A内，将向石油系烃分散介质以规定的添加速度添加的水溶性烯键式不饱和单体水溶液在表面活性剂存在下在石油系烃分散介质中通过搅拌部201充分搅拌来使其分散，使液滴稳定化。接下来，在将反应器主体200A内充分进行氮置换后，根据需要在内部交联剂的存在下通过水溶性自由基聚合引发剂进行逆相悬浮聚合，得到含水凝胶状交联聚合物的悬浮液。
作为本实施方式所使用的水溶性自由基聚合引发剂，例如可列举出过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸钠等过硫酸盐；过氧化氢等过氧化物；2,2’-偶氮双(2-脒基丙烷)二盐酸盐、2,2’-偶氮双[N-(2-羧基乙基)-2-甲基丙酸二胺]四水盐、2,2’-偶氮双(1-亚氨基-1-吡咯烷酮基-2-甲基丙烷)二盐酸盐、2,2’-偶氮双[2-甲基-N-(2-羟基乙基)-丙酸酰胺]等偶氮化合物等。
在它们当中，从容易获得且易于操作的观点出发，优选为过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸钠以及2,2’-偶氮双(2-脒基丙烷)二盐酸盐。
此外，水溶性自由基聚合引发剂可以与亚硫酸盐、抗坏血酸等还原剂并用来用作氧化还原聚合引发剂。
关于水溶性自由基聚合引发剂的用量，通常每100质量份水溶性烯键式不饱和单体为0.01～1质量份。通过为0.01质量份以上，能够抑制聚合率变低，通过为1质量份以下，能够抑制产生急剧的聚合反应。
对水溶性自由基聚合引发剂的添加时期没有特别限定，优选预先添加至水溶性烯键式不饱和单体水溶液。
作为根据需要使用的内部交联剂，例如可列举出(聚)乙二醇(“(聚)”是指有“聚”的前缀的情况和无的情况。下同)、1,4-丁二醇、甘油、三羟甲基丙烷等多元醇类，使多元醇类与丙烯酸、甲基丙烯酸等不饱和酸反应而得到的具有二个以上乙烯基的聚不饱和酯类，N,N’-亚甲基双丙烯酰胺等双丙烯酰胺类，(聚)乙二醇二缩水甘油醚、(聚)乙二醇三缩水甘油醚、(聚)甘油二缩水甘油醚、(聚)甘油三缩水甘油醚、(聚)丙二醇聚缩水甘油醚、(聚)甘油聚缩水甘油醚等含有二个以上缩水甘油基的聚缩水甘油基化合物等。它们可以分别单独使用，也可以2种以上并用。
相对于100质量份水溶性烯键式不饱和单体，内部交联剂的添加量优选为0～3质量份，更优选为0～1质量份，进一步优选为0.001～0.1质量份。通过添加量为3质量份以下，可抑制交联变得过度，能够抑制吸水性能变得过低。内部交联剂优选预先添加至水溶性烯键式不饱和单体水溶液。
聚合反应器200的反应器主体200A内的逆相悬浮聚合时的反应温度根据所使用的聚合引发剂的种类、量的不同而不同，因此不能一概而论，优选为30～100℃，更优选为40～90℃。通过反应温度为30℃以上，能够抑制聚合率变低，另外，通过反应温度为100℃以下，能够抑制产生急剧的聚合反应。
将如此得到的含有含水凝胶状交联聚合物R2的聚合反应溶液R1(含水凝胶状交联聚合物R2的悬浮液)设为第1步的聚合，可以进行以后几次添加水溶性烯键式不饱和单体水溶液来反复聚合的“多步聚合”。尤其在卫生材用途方面的使用中，从所得吸水性树脂粒子的大小和生产效率的观点出发，优选进行2步聚合。
通过第1步的水溶性烯键式不饱和单体的聚合得到的粒子的大小在多步聚合中，从得到适度的聚集粒径的观点出发，优选中位粒径为20～200μm，更优选为30～150μm，进一步优选为40～100μm。其中，第1步的聚合粒子的中位粒径在所述第1步的聚合结束后，可以通过脱水、干燥来测定。
在进行2步聚合情况下，通过依据后述的方法，将通过第1步的聚合得到的粒子聚集，能够得到适于卫生材料用途的平均粒径较大的吸水性树脂。
此时，第2步聚合所使用的水溶性烯键式不饱和单体水溶液需要降低表面活性剂的作用以使不会形成独立的液滴。例如，在第1步的聚合结束后冷却，在表面活性剂至少一部分析出的温度下添加第2步聚合的水溶性烯键式不饱和单体水溶液，由此能够得到上述聚集的粒子。
其中，只要为通过第2步聚合的水溶性烯键式不饱和单体水溶液的添加而得到凝集粒子的方法，则不限定于上述方法。
另外，如上所述通过在降低表面活性剂的界面活性作用的基础上，进行第2步聚合的水溶性烯键式不饱和单体水溶液的添加，由此能够进一步减少石油系烃分散介质在吸水性树脂中的残存量。
作为第2步聚合的水溶性烯键式不饱和单体，可以使用与作为第1步聚合的水溶性烯键式不饱和单体示例的同样的单体，单体的种类、中和度、中和盐以及单体水溶液浓度与第1步聚合的水溶性烯键式不饱和单体可以相同也可以不同。
对于添加至第2步聚合的水溶性烯键式不饱和单体水溶液的聚合引发剂，也可以从作为第1步聚合的水溶性烯键式不饱和单体示例的单体中选择来使用。
另外，在第2步聚合的水溶性烯键式不饱和单体水溶液中，根据需要，还可以添加内部交联剂、链转移剂等，可以从作为第1步聚合的水溶性烯键式不饱和单体示例的单体中选择来使用。
关于第2步聚合的水溶性烯键式不饱和单体相对于100质量份第1步聚合的水溶性烯键式不饱和单体的添加量，从得到适度的聚集粒子的观点出发，优选为50～300质量份，更优选为100～200质量份，最优选为120～160质量份。
第2步的逆相悬浮聚合中的通过搅拌部201进行的搅拌只要整体均匀混合即可。聚集粒径可以根据表面活性剂的析出状态、第2步聚合的水溶性烯键式不饱和单体相对于第1步聚合的水溶性烯键式不饱和单体的量而改变。其中，作为适于卫生材料用途的吸水性树脂的聚集粒径，优选为200～600μm，进一步优选为250～500μm，最优选为300～450μm。
关于第2步的逆相悬浮聚合的反应温度，也根据聚合引发剂的种类、量的不同而不同，因此不能一概而论，优选为30～100℃，更优选为40～90℃。在进行2步以上的多步聚合的情况下，可以将以后的第2步聚合换而理解为第3步、第4步来实行。
在本实施方式的吸水性树脂的制造装置500中，介由作为第1流路部起作用的第1管道202，热交换结构体100连接于聚合反应器200的反应器主体200A。第1管道202的一个端部按与反应器主体200A的气相部分连通的方式连接于设置在反应器主体200A的上部的气体导出开口部206A，另一个端部连接于热交换结构体100的气体流入开口部51。另外，在第1管道202处设置有开关管道内的流路的第1阀202A。第1阀202A处于开放状态时，存在于反应器主体200A的气相部分的气体介由气体导出开口部206A，从反应器主体200A导出而在第1管道202内流动，介由气体流入开口部51流入至热交换结构体100。
热交换结构体100通过反应器主体200A内的被加热的气体与热交换流体之间的热交换来冷却所述气体，将通过该冷却得到的冷却流体介由作为冷却流体导出部起作用的冷却流体导出开口部52导出至外部。其中，在介由冷却流体导出开口部52导出的冷却流体中，包含从反应器主体200A流入至热交换结构体100的气体被冷却而冷凝(液化)的液体、以及经冷却的气体。
作为第2流路部起作用的第2管道203连接在该冷却流体导出开口部52与反应器主体200A的冷却流体流入开口部206B之间。在第2管道203处设置有开关管道内的流路的第2阀203A。第2阀203A处于开放状态时，热交换结构体100内的冷却流体介由冷却流体导出开口部52从热交换结构体100导出，在第2管道203内流动，介由冷却流体流入开口部206B流入至反应器主体200A内。其中，关于热交换结构体100的结构的详细内容见后述。
在吸水性树脂的制造装置500中，由于在热交换结构体100中，通过反应器主体200A内的被加热的气体与热交换流体之间的热交换来冷却所述气体，该被冷却的冷却流体介由第2管道203流入至反应器主体200A内，因此能够去除反应器主体200A内的聚合热，能够谋求水溶性烯键式不饱和单体的聚合反应的稳定化。
在反应器主体200A的底部设置有聚合反应溶液导出开口部204，其用于从聚合反应结束后的反应器主体200A导出含有含水凝胶状交联聚合物R2的聚合反应溶液R1。介由聚合反应溶液导出开口部204从反应器主体200A导出的聚合反应溶液R1流入至浓缩器300。
本实施方式的吸水性树脂的制造装置500作为特征性结构具备作为第1流路部用温度调节部起作用的第1管道用温度调节部71以及聚合反应器用温度调节部72。
第1管道用温度调节部71将第1管道202的温度调节至在第1管道202内流动的气体不会冷凝的预先确定的温度范围(以下称为“规定的温度范围”)。第1管道用温度调节部71通过从外部加热第1管道202或进行保温，将第1管道202的温度调节至规定的温度范围。
在本实施方式中，“加热”是指主动地赋予热量。因此，作为第1管道用温度调节部71通过加热第1管道202而将第1管道202的温度调节至规定的温度范围的方法，可列举出(1)对第1管道202从外部赋予热量而升温至一定温度，然后不赋予热量的方法，(2)对第1管道202从外部持续地赋予热量的方法等。作为对第1管道202从外部赋予热量的方法，可列举出按围住第1管道202的方式设置加热部件的(按围住第1管道202的方式接触加热部件而配置的)方法，向第1管道20吹送热风的方法等。
另一方面，在本实施方式中，“保温”是指不赋予热量并使热量不易流失、即使温度不易下降。因此，作为通过第1管道用温度调节部71对第1管道202进行保温来将第1管道202的温度调节至规定的温度范围的方法，可列举出将由石棉等形成的保温材料(隔热材料)缠绕至第1管道202等来使热量不易流失的方法。
其中，在本实施方式中，第1管道用温度调节部71可以按通过加热及保温第1管道202来将第1管道202的温度调节至规定的温度范围的方式构成。在该情况下，将保温材料缠绕至第1管道202上对第1管道202进行保温，同时向该第1管道202直接、主动地从外部赋予热来进行加热即可。
根据本实施方式的吸水性树脂的制造装置500，由于第1管道用温度调节部71将第1管道202的温度调节至在第1管道202内流动的气体不会冷凝的规定温度范围，因此能够抑制聚合物(气体冷凝并进一步固化而得到的物质)附着在从反应器主体200A导出的气体所接触的第1管道202的内壁面。其结果，在第1管道202中，能够防止气体所流动的流路的堵塞。另外，由于在第1管道202的内壁面处的聚合物附着得到抑制，因此能够防止附着物的片段介由第1管道202、热交换结构体100、以及第2管道203，伴随气体一同流入至反应器主体200A内。其结果，能够防止通过反应器主体200A内的聚合反应生成的吸水性树脂的均质性降低。
聚合反应器用温度调节部72将反应器主体200A的至少上部的温度调节至存在于反应器主体200A的气相部分的气体不会冷凝的预先确定的温度范围(规定温度范围)。聚合反应器用温度调节部72通过从外部加热或对反应器主体200A的至少上部进行保温，将反应器主体200A的温度调节至规定的温度范围。
作为聚合反应器用温度调节部72通过加热反应器主体200A来将反应器主体200A的温度调节至规定的温度范围的方法、以及聚合反应器用温度调节部72通过对反应器主体200A进行保温来将反应器主体200A的温度调节至规定的温度范围的方法，可列举出与上述第1管道用温度调节部71同样的方法。
根据本实施方式的吸水性树脂的制造装置500，由于聚合反应器用温度调节部72将反应器主体200A的温度调节至存在于反应器主体200A的气相部分的气体不会冷凝的规定温度范围，因此能够抑制聚合物附着在反应器主体200A的上部的气体所接触的内壁面。其结果，能够防止附着物的片段混入至反应器主体200A内，能够防止通过反应器主体200A内的聚合反应生成的吸水性树脂的均质性降低。
另外，通过第1管道用温度调节部71调节的第1管道202的温度范围、以及通过聚合反应器用温度调节部72调节的反应器主体200A的温度范围优选为30℃以上且150℃以下，进一步优选为40℃以上且90℃以下，特别优选为50℃以上且80℃以下。在第1管道202以及反应器主体200A的温度小于30℃的情况下，存在无法充分发挥聚合物的附着抑制效果的可能。另外，在第1管道202及反应器主体200A的温度超过150℃时，与150℃以下的温度相比，无法获得显著的聚合物的附着抑制效果，设在这样的高温下在经济上是不利的。
另外，关于通过第1管道用温度调节部71调节的第1管道202的温度范围、以及通过聚合反应器用温度调节部72调节的反应器主体200A的温度范围，在将反应器主体200A的气相部分的气体的温度设为T[℃]的情况下，可以按设定成(T－20)[℃]以上且T[℃]以下、特别是(T－10)[℃]以上且T[℃]以下。由此，能够更有效地抑制聚合物附着在第1管道202以及反应器主体200A的内壁面。
在本实施方式的吸水性树脂的制造装置500中，在反应器主体200A的底部，如前所述，设置有聚合反应溶液导出开口部204，其用于从聚合反应结束后的反应器主体200A放出含有含水凝胶状交联聚合物R2的聚合反应溶液R1。介由聚合反应溶液导出开口部204从反应器主体200A导出的聚合反应溶液R1流入至浓缩器300。
浓缩器300为从聚合反应溶液R1馏去液体成分的部件，其具有形成为容器状的浓缩器主体300A。在该浓缩器主体300A中，收容聚合反应溶液R1并在上部留下气相部分(使得在上部形成气相部分)，在该浓缩器主体300A内进行液体成分的馏去。接下来，在浓缩器主体300A处，在上部设置有聚合反应溶液流入开口部308、气体导出开口部309A以及分散介质流入开口部309B，在底部设置有浓缩液导出开口部305。
第3管道205连接在反应器主体200A的聚合反应溶液导出开口部204、与浓缩器主体300A的聚合反应溶液流入开口部308之间。在第3管道205处，设置有开关管道内的流路的第3阀205A。第3阀205A处于开放状态时，从反应器主体200A介由聚合反应溶液导出开口部204导出的含有含水凝胶状交联聚合物R2的聚合反应溶液R1在第3管道205内流动，介由聚合反应溶液流入开口部308流入至浓缩器主体300A内。
浓缩器300在浓缩器主体300A内，从聚合反应溶液R1馏去液体成分。作为构成浓缩器300的材料，可列举出铜、钛合金、以及SUS304、SUS316、SUS316L等不锈钢等，从抑制含水凝胶状交联聚合物R2的附着这样的观点出发，优选对内壁面实施含氟树脂加工等表面加工。
从浓缩器300中的聚合反应溶液R1馏去液体成分的处理可以在常压下进行也可以在减压下进行，为了提高液体成分的馏去效率，可以在氮气等气流下进行。另外，在本实施方式中，在浓缩器300的浓缩器主体300A内配置有搅拌部301，一边通过该搅拌部301搅拌聚合反应溶液R1一边进行液体成分的馏去处理。
在常压下进行通过浓缩器300的馏去处理的情况下，浓缩器主体300A的设定温度优选为70～250℃，更优选为80～180℃，进一步优选为80～140℃，最优选为90～130℃。另外，在减压下进行通过浓缩器300的馏去处理的情况下，浓缩器主体300A的设定温度优选为60～100℃，更优选为70～90℃。
另外，例如在从浓缩器主体300A中的聚合反应溶液R1馏去液体成分的处理中，优选添加含有2个以上具有与来自水溶性烯键式不饱和单体的官能团的反应性的官能团的后交联剂。通过在聚合后添加交联剂使其反应，吸水性树脂粒子的表面层的交联密度增高，能够提高加压下吸水能力、吸水速度、凝胶强度等各性能，可赋予作为卫生材料用途适宜的性能。
作为所述交联反应所使用的后交联剂，只要为可与来自聚合所使用的水溶性烯键式不饱和单体的官能团反应的物质，就没有特别限定。
作为所使用的后交联剂，例如可列举出乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、三羟甲基丙烷、甘油、聚氧乙二醇、聚氧丙二醇、聚甘油等多元醇类；(聚)乙二醇二缩水甘油醚、(聚)乙二醇三缩水甘油醚、(聚)甘油二缩水甘油醚、(聚)甘油三缩水甘油醚、(聚)丙二醇聚缩水甘油醚、(聚)甘油聚缩水甘油醚等聚缩水甘油基化合物；表氯醇、表溴醇、α-甲基表氯醇等卤代环氧化合物；2,4-甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯等异氰酸酯化合物等具有2个以上反应性官能团的化合物；3-甲基-3-氧杂环丁烷甲醇、3-乙基-3-氧杂环丁烷甲醇、3-丁基-3-氧杂环丁烷甲醇、3-甲基-3-氧杂环丁烷乙醇、3-乙基-3-氧杂环丁烷乙醇、3-丁基-3-氧杂环丁烷乙醇等氧杂环丁烷化合物、1,2-亚乙基双噁唑啉等噁唑啉化合物、碳酸乙二醇酯等碳酸酯化合物等。它们可以分别单独使用，也可以2种以上并用。
它们当中，从在反应性上优异的观点出发，优选为(聚)乙二醇二缩水甘油醚、(聚)乙二醇三缩水甘油醚、(聚)甘油二缩水甘油醚、(聚)甘油三缩水甘油醚、(聚)丙二醇聚缩水甘油醚、(聚)甘油聚缩水甘油醚等聚缩水甘油基化合物。
相对于100质量份用于聚合的水溶性烯键式不饱和单体的总量，所述后交联剂的添加量优选为0.01～5质量份，更优选为0.02～3质量份。通过后交联剂的添加量为0.01质量份以上，能够提高所得吸水性树脂的加压下吸水能力、吸水速度、凝胶强度等各性能，通过为5质量份以下，能够抑制吸水能力变得过低。
此外，关于后交联剂的添加方法，可以将后交联剂直接添加也可以作为水溶液添加，根据需要，也可以将使用了亲水性有机溶剂的溶液作为溶剂添加。作为该亲水性有机溶剂，例如可列举出甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇以及丙二醇等低级醇类、丙酮、甲乙酮等酮类、二乙基醚、二噁烷、以及四氢呋喃等醚类、N,N-二甲基甲酰胺等酰胺类、以及二甲亚砜等亚砜类等。这些亲水性有机溶剂可以分别单独使用，也可以2种以上并用。
所述后交联剂的添加时期只要为聚合结束后即可，没有特别限定。在从浓缩器300的浓缩器主体300A中的聚合反应溶液R1馏去液体成分的处理中，后交联反应优选在相对于100质量份吸水性树脂为1～200质量份的范围的水分存在下实施，进一步优选在5～100质量份的范围的水分存在下实施，更进一步优选在10～50质量份的水分存在下实施。如此，通过调节后交联剂添加时的水分量，能够更适宜地实施吸水性树脂的粒子表面层中的后交联，能够显示优异的吸水性能。
后交联反应的温度优选为50～250℃，更优选为60～180℃，进一步优选为60～140℃，最优选为70～120℃。
另外，在常压下进行通过浓缩器300的馏去处理的情况下，在通过共沸蒸馏出体系外的液体成分当中仅回流石油系烃分散介质，由此能够促进脱水。作为用于实现这样的浓缩器300中的石油系烃分散介质的回流的构成，在本实施方式中，在浓缩器主体300A处，介由第4管道302连接热交换结构体110。第4管道302的一个端部按与浓缩器主体300A的气相部分连通的方式连接于浓缩器主体300A的上部的气体导出开口部309A，另一个端部连接于热交换结构体110的气体流入开口部51。另外，在第4管道302处，设置有开关管道内的流路的第4阀302A。第4阀302A处于开放状态时，存在于浓缩器主体300A的气相部分的气体(聚合反应溶液R1中的液体成分的蒸气)介由气体导出开口部309A在第4管道302内流动，介由气体流入开口部51流入至热交换结构体110。
热交换结构体110通过浓缩器主体300A内的被加热的气体与热交换流体之间的热交换冷却所述气体，将通过该冷却得到的冷却流体介由冷却流体导出开口部52导出至外部。第5管道303连接在该冷却流体导出开口部52与浓缩器主体300A的分散介质流入开口部309B之间。在第5管道303处设置有油水分离装置307和开关管道内的流路的第5阀303A。第5阀303A处于开放状态时，在油水分离装置307处从冷却流体分离的石油系烃分散介质在第5管道303内流动，介由分散介质流入开口部309B流入至浓缩器主体300A内。另外，设置有从油水分离装置307分支的第6管道304，在油水分离装置307处从冷却流体分离的水溶液通过第6阀304A开放而回收至分离回收器401。
此外，在本实施方式中，将配置于第5管道303的第5阀303A设为关闭状态，使油水分离装置307不运转，由此也能够将从热交换结构体110的冷却流体导出开口部52放出的冷却流体回收至分离回收器401。另外，可以代替回收的石油系烃分散介质，将新的石油系烃分散介质添加至浓缩器主体300A。
在浓缩器主体300A的底部设置有浓缩液导出开口部305，其用于从浓缩结束后的浓缩器主体300A导出将规定量的液体成分馏去而浓缩的聚合反应溶液R1的浓缩液。介由浓缩液导出开口部305从浓缩器主体300A导出的浓缩液流入至干燥机400。
第7管道306连接在浓缩液导出开口部305与干燥机400之间。在第7管道306处设置有开关管道内的流路的第7阀306A。第7阀306A处于开放状态时，从浓缩器主体300A介由浓缩液导出开口部305导出的浓缩液在第7管道306内流动，流入至干燥机400内。
干燥机400加热浓缩液，以使水分率优选达到20质量％以下、更优选达到10质量％以下，得到经干燥的吸水性树脂。通过干燥机400得到的吸水性树脂为了提高其流动性等各种特性，可以添加无定形二氧化硅粉末等各种添加物。此外，所述馏去处理可以直接用干燥机400进行浓缩及干燥，也可以代替馏去处理，通过倾析、过滤、离心分离机，分离生成粒子，然后洗涤，干燥。
由于气体的冷凝而聚合物附着这样的问题不仅限于连接于聚合反应器200的反应器主体200A的第1管道202、以及反应器主体200A的内壁面，而且在具有收容聚合反应溶液R1的浓缩器主体300A的浓缩器300中也会产生。
因此，本实施方式的吸水性树脂的制造装置500优选在第4管道302处设置与上述设置于第1管道202的第1管道用温度调节部71同样地构成的温度调节部，优选在浓缩器主体300A处设置与设置于反应器主体200A的聚合反应器用温度调节部72同样地构成的温度调节部。
设置于第4管道302的温度调节部(以下，称为“第4管道用温度调节部”)将第4管道302的温度调节至在第4管道302内流动的气体不会冷凝的预先确定的规定温度范围。第4管道用温度调节部通过从外部加热或对第4管道302进行保温，将第4管道302的温度调节至规定的温度范围。
作为通过第4管道用温度调节部加热第4管道302来将第4管道302的温度调节至规定的温度范围的方法、以及通过第4管道用温度调节部对第4管道302进行保温来将第4管道302的温度调节至规定的温度范围的方法，可列举出与所述第1管道用温度调节部71同样的方法。
根据本实施方式的吸水性树脂的制造装置500，由于第4管道用温度调节部将第4管道302的温度调节至在第4管道302内流动的气体不会冷凝的规定温度范围，因此能够抑制聚合物附着在从浓缩器主体300A导出的气体所接触的第4管道302的内壁面。其结果，在第4管道302中，能够防止气体流动的流路的堵塞。另外，由于在第4管道302的内壁面处的聚合物附着得到抑制，因此能够防止附着物的片段介由第4管道302、热交换结构体110、以及第5管道303，伴随气体一同流入至浓缩器主体300A内。其结果是，能够防止将收容在浓缩器主体300A内的聚合反应溶液R1浓缩而生成的吸水性树脂的均质性降低。
设置于浓缩器主体300A的温度调节部(以下，称为“浓缩器用温度调节部”)将浓缩器主体300A的至少上部的温度调节至存在于浓缩器主体300A的气相部分的气体不会冷凝的预先确定的规定温度范围。浓缩器用温度调节部通过从外部加热或对浓缩器主体300A的至少上部进行保温，将浓缩器主体300A的温度调节至规定的温度范围。
作为通过浓缩器用温度调节部加热浓缩器主体300A来将浓缩器主体300A的温度调节至规定的温度范围的方法、以及通过浓缩器用温度调节部对浓缩器主体300A进行保温来将浓缩器主体300A的温度调节至规定的温度范围的方法，可列举出与所述第1管道用温度调节部71同样的方法。
根据本实施方式的吸水性树脂的制造装置500，由于浓缩器用温度调节部将浓缩器主体300A的温度调节至存在于浓缩器主体300A的气相部分的气体不会冷凝的规定温度范围，因此能够抑制聚合物附着在浓缩器主体300A的上部的气体所接触的内壁面。其结果，能够防止附着物的片段混入至浓缩器主体300A内，能够防止将收容在浓缩器主体300A内的聚合反应溶液R1浓缩而生成的吸水性树脂的均质性降低。
另外，关于通过第4管道用温度调节部调节的第4管道302的温度范围、以及通过浓缩器用温度调节部调节的浓缩器主体300A的温度范围，优选为30℃以上且150℃以下，进一步优选为40℃以上且90℃以下，特别优选为50℃以上且80℃以下。在第4管道302及浓缩器主体300A的温度小于30℃的情况下，存在无法充分发挥聚合物的附着抑制效果的可能。另外，在第4管道302及浓缩器主体300A的温度超过150℃时，与150℃以下的温度相比，无法获得显著的聚合物的附着抑制效果，这样的高温下在经济上不利。
另外，关于通过第4管道用温度调节部调节的第4管道302的温度范围、以及通过浓缩器用温度调节部调节的浓缩器主体300A的温度范围，在将浓缩器主体300A的气相部分的气体的温度设为T[℃]的情况下，可以设定成(T－20)[℃]以上且T[℃]以下、特别是(T－10)[℃]以上且T[℃]以下。由此，能够更有效地抑制聚合物附着在第4管道302以及浓缩器主体300A的内壁面。
接着，在参照附图的同时对热交换结构体100、110进行说明。图2为示出制造装置500所具备的热交换结构体100、110的构成的图。
热交换结构体100、110分别与收容含有作为水溶性烯键式不饱和单体的聚合物的吸水性树脂的聚合反应溶液R1的反应器主体200A以及浓缩器主体300A连接，冷却反应器主体200A以及浓缩器主体300A内的气体。以下，将收容聚合反应溶液R1的反应器主体200A和浓缩器主体300A统称为“收容器”。
热交换结构体100、110包括成为从收容器导出的气体所流动的流路的多个内部管道11和外壳2。外壳2包括下述而构成：按自外部包覆多个内部管道11的方式形成为筒状(在本实施方式中为圆筒状)的主体部21、连于该主体部21的轴线S方向一个端部的第1盖部22、和连于主体部21的轴线S方向另一个端部的第2盖部23。
在主体部21内，多个内部管道11形成管束1而设置。另外在主体部21处，形成有热交换流体供给开口部61和热交换流体导出开口部62，所述热交换流体供给开口部61形成用于将通过在内部管道11内流动的气体之间的热交换冷却气体的热交换流体供给至主体部21内的开口，所述热交换流体导出开口部62形成用于将热交换流体导出至外部的开口。此外，在本实施方式中，热交换流体供给开口部61设置于主体部21的轴线S方向另一个端部的一侧(设置第2盖部23的一侧)，热交换流体导出开口部62设置于主体部21的轴线S方向一个端部的一侧(设置第1盖部22的一侧)。在主体部21内，热交换流体按从热交换流体供给开口部61向热交换流体导出开口部62流动的方式形成。
另外，在主体部21内设置有多个障碍板3。障碍板3按使在主体部21内流动的热交换流体的流动方向规律地变化的方式构成。多个障碍板3在轴线S方向上隔着一定间隔与轴线S正交设置。在障碍板3处形成有插通孔，内部管道11插通至该插通孔处。通过将这样的障碍板3设置在主体部21内，热交换流体被引导至障碍板3，一边按蛇行的方式改变流动方向B一边在主体部21内流动，因此能够提高在围绕主体部21的内部管道11内流动的气体与热交换流体之间的热交换效率。
第1盖部22包含与主体部21的轴线S方向一个端部相连的筒状(在本实施方式中圆筒状)的第1周壁部22a、和塞住该第1周壁部22a的一个端部的顶板22b而构成。在第1盖部22处形成有气体流入开口部51，其形成用于使从收容器导出的气体介由第1盖部22流入至内部管道11内的流入开口。在本实施方式中，气体流入开口部51设置于第1盖部22的第1周壁部22a。
第2盖部23包含与主体部21的轴线S方向另一个端部相连的筒状(在本实施方式中为圆筒状)的第2周壁部23a、和塞住该第2周壁部23a的一个端部的底板23b而构成。在第2盖部23处形成有冷却流体导出开口部52，其形成用于将在内部管道11内流动的气体被冷却而生成的冷却流体介由第2盖部23导出至外部的导出开口。在本实施方式中，冷却流体导出开口部52设置于第2盖部23的底板23b。
另外，在外壳2内，配置有第1间隔壁41和第2间隔壁42。第1间隔壁41分隔第1盖部22和主体部21。第1间隔壁41在主体部21的轴线S方向一个端部固定有周边部。具体而言，第1间隔壁41在主体部21的轴线S方向一个端部的内周面处接合固定由周边部的外周面。另外，第1间隔壁41也可以在主体部21的轴线S方向一个端部的端面处接合固定有周边部的底面。该第1间隔壁41处形成有内部管道11的一个端部插通的插通孔。
第2间隔壁42分隔第2盖部23和主体部21。第2间隔壁42在主体部21的轴线S方向另一个端部固定有周边部。具体而言，第2间隔壁42在主体部21的轴线S方向另一个端部的内周面处接合固定有周边部的外周面。另外，第2间隔壁42也可以在主体部21的轴线S方向另一个端部的端面处接合固定有周边部的上表面。在该第2间隔壁42处形成有内部管道11的另一个端部插通的插通孔。
在本实施方式的热交换结构体100、110中，从收容器导出的气体介由形成于第1盖部22的气体流入开口部51流入至被第1盖部22和第1间隔壁41围住的空间。如此，流入至被第1盖部22和第1间隔壁41围住的空间的气体在被筒状的主体部21围绕的多个内部管道11内流动。在内部管道11内流动的气体进行与在主体部21内流动的热交换流体之间的热交换而冷却。如此冷却的冷却流体流入至被第2盖部23和第2间隔壁42围住的空间。流入至被第2盖部23和第2间隔壁42围住的空间的冷却流体介由形成于第2盖部23的冷却流体导出开口部52导出至外部。如此，热交换结构体100、110能够冷却从收容器导出的气体。
实施例
以下，示出本发明的实施例，对本发明具体地进行说明，但本发明不受下述的实施例的任何限定。
(实施例1)
使用图1所示的制造装置500，进行基于逆相悬浮聚合法的吸水性树脂的制造。在实施例1的吸水性树脂的制造中，将水溶性烯键式不饱和单体在石油系烃分散介质中、在分散稳定剂的存在下、使用自由基聚合引发剂通过逆相悬浮聚合法进行2步的聚合反应。
在聚合反应器200的反应器主体200A处，介由第1管道202连接热交换结构体100，在反应器主体200A内的气体所接触的第1管道202以及反应器主体200A的上部设置保温材料(石棉，厚度：40mm)。该保温材料作为第1管道用温度调节部71以及聚合反应器用温度调节部72起作用。
另外，在浓缩器300的浓缩器主体300A处，介由第4管道302连接热交换结构体110，在浓缩器主体300A内的气体所接触的第4管道302以及浓缩器主体300A的上部设置保温材料(石棉，厚度：40mm)。该保温材料作为第4管道用温度调节部以及浓缩器用温度调节部起作用。
在第1步的聚合时，在反应器主体200A内投入作为石油系烃分散介质的保持在25℃的温度的正庚烷9000kg、作为分散稳定剂的聚甘油脂肪酸酯(商品名：SUNSOFT Q-185S，太阳化学株式会社制造)的10质量％正庚烷溶液351kg。
接着，一边通过搅拌部201在反应器主体200A内搅拌，一边加热反应器主体200A内的内容物至90℃，溶解分散稳定剂。接着，将反应器主体200A内的内容物冷却至50℃。
另一方面，在另外的容器中，加入作为水溶性烯键式不饱和单体的80质量％丙烯酸水溶液3505kg，一边冷却，一边滴加作为碱性中和剂的30质量％氢氧化钠水溶液3890kg，进行中和以使中和度达到水溶性烯键式不饱和单体的酸基的75摩尔％。接着，加入作为自由基聚合引发剂的过硫酸钾3.5kg、作为交联剂的N,N’-亚甲基双丙烯酰胺0.7kg、水1908kg并溶解，以水溶液形式制备第1步的聚合用的单体。
如上所述在另外的容器中制备的保持在10℃的温度的第1步的聚合用的单体水溶液的全部量加入至反应器主体200A，将反应器主体200A的内容物设为30℃，用氮气将体系内充分置换。
接着，一边通过搅拌部201在反应器主体200A内搅拌，一边将反应器主体200A内的内容物加热至成为55℃，引发聚合。聚合引发后，由于聚合热，反应器主体200A的内容物升温，从内容物到达80℃的时间点起在80℃下进行30分钟聚合，然后将反应器主体200A的内容物冷却至13℃，得到第1步的反应混合物。
另一方面，在另外的容器中，制备第2步的聚合用的单体水溶液。具体而言，在另外的容器中，加入作为水溶性烯键式不饱和单体的80质量％丙烯酸水溶液3505kg，一边冷却一边滴加作为碱性中和剂的30质量％氢氧化钠水溶液3890kg，进行中和以使中和度达到水溶性烯键式不饱和单体的酸基的75摩尔％。接着，加入作为自由基聚合引发剂的过硫酸钾3.5kg、作为交联剂的N,N’-亚甲基双丙烯酰胺0.7kg、水1908kg并溶解，制备第2步的聚合用的单体水溶液。
将如上所述在另外的容器中制备的保持在13℃的温度的第2步的聚合用的单体水溶液的全部量投入至收容所述的第1步的反应混合物的反应器主体200A内，用氮气将体系内充分置换。
接着，一边通过搅拌部201在反应器主体200A内搅拌，一边将反应器主体200A内的内容物加热至55℃，引发聚合。聚合引发后，由于聚合热，反应器主体200A的内容物升温，从内容物到达80℃的时间点起在80℃下进行30分钟聚合后，得到第2步的反应混合物。
将该第2步的反应混合物移送至浓缩器主体300A，一边通过搅拌部301在浓缩器主体300A内搅拌，一边加热浓缩器主体300A内的内容物至90℃，通过正庚烷和水的共沸蒸馏分离正庚烷和水，正庚烷返回浓缩器主体300A内，7431kg的水提出至体系外。接着，加入作为交联剂的N,N’-亚甲基双丙烯酰胺2.8kg，使浓缩器主体300A内的内容物在90℃下反应，得到经表面交联的反应混合物。
将该经表面交联的反应混合物移送至干燥机400，通过进一步加热将规定量的水以及正庚烷提出至体系外，用网眼开口为850μm的筛子筛经干燥的吸水性树脂，得到经改性的实施例1的吸水性树脂7567kg。
在如上制造吸水性树脂的实施例1中，不存在作为对于网眼开口为850μm的筛子为筛未通过物的粒径异常的吸水性树脂，粒径异常的吸水性树脂的产生率为0％。如此，能够降低粒径异常的吸水性树脂的产生率是由于：在反应器主体200A内的气体所接触的第1管道202以及反应器主体200A的上部、浓缩器主体300A内的气体所接触的第4管道302以及浓缩器主体300A的上部设置了保温材料，因此聚合物在第1管道202、反应器主体200A、第4管道302以及浓缩器主体300A的内壁面的附着得到抑制，其结果，在反应器主体200A以及浓缩器主体300A处附着物的片段流入得到抑制。
(比较例1)
在第1管道202、反应器主体200A的上部、第4管道302以及浓缩器主体300A的上部未设置保温材料，除此以外，与实施例1同样地进行，得到比较例1的吸水性树脂。
在比较例1中，存在作为对于网眼开口为850μm的筛子为筛未通过物的粒径异常的吸水性树脂，粒径异常的吸水性树脂的产生率为7.7％。
本发明可以不脱离其精神或主要特征地以其他各种方式实施。因此，所述的实施方式在全部方面均不过是示例，本发明的范围为权利要求书所示的范围，不受说明书正文的任何拘束。此外，属于权利要求范围的变形、变更全在本发明的范围内。
符号说明
1 管束
2 外壳
3 障碍板
11 内部管道
21 主体部
22 第1盖部
23 第2盖部
41 第1间隔壁
42 第2间隔壁
51 气体流入开口部
52 冷却流体导出开口部
61 热交换流体供给开口部
62 热交换流体导出开口部
71 第1管道用温度调节部
72 聚合反应器用温度调节部
100、110 热交换结构体
200 聚合反应器
200A 反应器主体
201、301 搅拌部
202 第1管道
202A 第1阀
203 第2管道
203A 第2阀
204 聚合反应溶液导出开口部
205 第3管道
205A 第3阀
206A、309A 气体导出开口部
206B 冷却流体流入开口部
300 浓缩器
300A 浓缩器主体
302 第4管道
302A 第4阀
303 第5管道
303A 第5阀
304 第6管道
304A 第6阀
305 浓缩液导出开口部
306 第7管道
306A 第7阀
307 油水分离装置
308 聚合反应溶液流入开口部
309B 分散介质流入开口部
400 干燥机
401 分离回收器
500 制造装置

Claims (6)

1.一种吸水性树脂的制造装置，其特征在于，其具备：
聚合反应器：其为使水溶性烯键式不饱和单体在液态介质中进行聚合反应而生成吸水性树脂的聚合反应器，
所述聚合反应器具备反应器主体、反应器主体用气体导出部和反应器主体用流体导出部，
所述反应器主体收容水溶性烯键式不饱和单体和具有经悬浮的聚合产物的液态介质并在反应器主体上部留下气相部分，
所述反应器主体用气体导出部连接于所述反应器主体并将所述气相部分的气体从该反应器主体导出，
所述反应器主体用流体导出部连接于所述反应器主体并将所述液态介质和经悬浮的聚合产物的一部分从所述反应器主体导出；
第1流路部：其连接于所述反应器主体用气体导出部并具有第1流路，所述第1流路为通过该反应器主体用气体导出部从所述反应器主体导出的所述气体所流动的流路；
第1流路部用温度调节部：其将所述第1流路部的温度调节至在该第1流路部的所述第1流路中流动的所述气体不会冷凝的预先确定的温度范围；
冷却器：其为冷却来自所述反应器主体的所述气相部分的所述气体的冷却器，并具备冷却器主体和冷却流体导出部，
所述冷却器主体连接于所述第1流路部，在该第1流路部的所述第1流路中流动的所述气体流入而冷却该流入的气体，
所述冷却流体导出部连接于所述冷却器主体，并将在该冷却器主体冷却而得到的冷却流体从该冷却器主体导出；
第2流路部：其连接于所述冷却流体导出部并具有第2流路，所述第2流路为通过该冷却流体导出部从所述冷却器主体导出的所述冷却流体朝向所述反应器主体流动的流路；
聚合反应器用温度调节部：其通过从外部加热或对所述反应器主体的至少上部进行保温，将所述反应器主体的温度调节至存在于所述反应器主体的气相部分的气体不会冷凝的预先确定的温度范围；
第3流路部：其连接于所述反应器主体流体导出部并具有第3流路，所述第3流路为通过该反应器主体流体导出部从所述反应器主体导出的所述流体所流动的流路；
浓缩器：其为浓缩所述聚合产物的浓缩器，并具备浓缩器主体和液体流入部，
所述浓缩器主体收容具有经悬浮的所述聚合产物的所述液态介质，并在浓缩器主体上部留下气相部分，
所述液体流入部连接于所述浓缩器主体和所述第3流路，并将具有经悬浮的聚合产物的所述液态介质纳入所述浓缩器主体；和
浓缩器用温度调节部：其将所述浓缩器主体上部的温度调节至所述浓缩器内的气相部分的气体不会冷凝的预先确定的温度范围。
2.根据权利要求1所述的吸水性树脂的制造装置，其特征在于，通过所述第1流路部用温度调节部调节的所述第1流路部的温度范围、以及通过所述聚合反应器用温度调节部调节的所述反应器主体的温度范围为30℃以上且150℃以下。
3.根据权利要求1所述的吸水性树脂的制造装置，其特征在于，通过所述第1流路部用温度调节部调节的所述第1流路部的温度范围、以及通过所述聚合反应器用温度调节部调节的所述反应器主体的温度范围在将所述反应器主体内的所述气相部分的气体的温度设为T的情况下，为(T－20)以上且T以下，其中T和(T－20)的单位为℃。
4.根据权利要求1所述的吸水性树脂的制造装置，其特征在于，所述反应器主体在上部具备与所述第2流路部连接的冷却流体流入开口部，流过所述第2流路的所述冷却流体通过所述冷却流体流入开口部返回至所述反应器主体。
5.根据权利要求1所述的吸水性树脂的制造装置，其特征在于，所述聚合反应为如下的多步聚合：将含有含水凝胶状交联聚合物的聚合反应溶液即含水凝胶状交联聚合物的悬浮液设为第1步的聚合，以后进行几次添加水溶性烯键式不饱和单体水溶液来反复进行聚合。
6.根据权利要求1所述的吸水性树脂的制造装置，其特征在于，所述聚合反应中多步聚合的步数为2步。
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