CN117177810A - 反应装置及乙烯系聚合物的制造方法 - Google Patents

反应装置及乙烯系聚合物的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明的反应装置具备：反应器，具有筒状的形状；及多个第1冷却配管，配置在反应器的内部，用来流通冷媒。多个第1冷却配管各自具有反复弯曲并延伸的蜿蜒部。蜿蜒部包含：多个延伸部，直线状延伸或弯曲延伸；及多个弯曲部，连结多个延伸部中邻接的2个延伸部的端部。多个第1冷却配管中的至少2个距反应器的内壁面的距离不同。至少2个第1冷却配管中距反应器的内壁面的距离最小的第1冷却配管中所包含的多个延伸部中的至少一部分的长度，小于内壁面的周长的2/3。

Description

反应装置及乙烯系聚合物的制造方法
技术领域
本发明涉及一种反应装置及乙烯系聚合物的制造方法。
背景技术
专利文献1中揭示一种具备内部可流通冷媒的挡板及蜿蜒配管的聚合装置。专利文献2中揭示一种具备内部可流通冷媒的挡板及线圈状冷却管的聚合装置。专利文献3中揭示一种树脂合成装置，该树脂合成装置具备内部可流通热介质的挡板、以及具有螺旋带叶片及锚叶片的搅拌单元。
[背景技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利特开平7-233202号公报
[专利文献2]日本专利特开平7-233206号公报
[专利文献3]日本专利特开2013-151621号公报
发明内容
本发明的第1实施方式中，提供一种反应装置。所述反应装置例如具备具有筒状的形状的反应器。所述反应装置例如具备用来流通冷媒的多个第1冷却配管。所述反应装置中，多个第1冷却配管例如配置在反应器的内部。所述反应装置中，多个第1冷却配管各自例如具有反复弯曲并延伸的蜿蜒部。所述反应装置中，蜿蜒部例如包含直线状延伸或弯曲延伸的多个延伸部。所述反应装置中，蜿蜒部例如包含连结多个延伸部中邻接的2个延伸部的端部的多个弯曲部。所述反应装置中，多个第1冷却配管中的至少2个例如距反应器的内壁面的距离不同。所述反应装置中，至少2个第1冷却配管中距反应器的内壁面的距离最小的第1冷却配管中所包含的多个延伸部中的至少一部分的长度，例如小于内壁面的周长的2/3。
所述任一反应装置中，距反应器的内壁面的距离最小的第1冷却配管中所包含的多个延伸部中超过1/2个数的延伸部的长度，可小于内壁面的周长的2/3。所述任一反应装置中，蜿蜒部的表面积相对于反应器的内容量的比可为0.1～0.9[m2/m3]。所述任一反应装置中，蜿蜒部的表面积相对于反应器的内容量的比可为0.5～0.7[m2/m3]。所述反应装置中，反应容器的内容量可为40～300m3。
所述任一反应装置可具备与反应器的延伸方向大致平行地延伸的多个挡板。所述任一反应装置中，多个挡板各者的至少一部分可与反应器的内壁面相接配置。所述任一反应装置中，多个第1冷却配管中的一部分可配置在多个挡板中所包含的2个挡板之间的位置且远离反应器的内壁面的位置。所述任一反应装置中，多个挡板中的至少1个可具有用来流通冷媒的第2冷却配管。
所述任一反应装置可具备回流冷凝器。所述任一反应装置中，回流冷凝器可具有用来流通冷媒的第3冷却配管。所述任一反应装置可具备套管。所述任一反应装置中，套管可具有用来流通冷媒的第3冷却配管。所述任一反应装置可用于悬浊聚合的用途。
本发明的第2实施方式中，提供一种乙烯系聚合物的制造方法。所述制造方法例如具有如下阶段，即，使用第1实施方式的反应装置使乙烯系单体聚合来生产乙烯系聚合物。
另外，所述发明内容并未列举本发明的全部必要特征。此外，这些特征群的次组合也会成为发明。
附图说明
图1表示聚合装置100的一例的概略截面图。
图2概略性地表示配置在反应容器110的内部的内部结构物的一例。
图3表示反应容器110的一例的概略截面图。
图4表示反应容器110的一例的概略俯视图。
图5概略性地表示挡板232的内部结构的一例。
图6概略性地表示蜿蜒冷却管252的结构的一例。
图7概略性地表示蜿蜒冷却管252的结构的另一例。
图8概略性地表示蜿蜒冷却管252的结构的另一例。
图9概略性地表示聚合装置900的主要部分的一例。
图10概略性地表示聚合装置1000的主要部分的一例。
图11概略性地表示聚合装置1100的主要部分的一例。
图12概略性地表示聚合装置1200的主要部分的一例。
图13概略性地表示聚合装置1300的主要部分的一例。
图14概略性地表示聚合装置1400的主要部分的一例。
图15概略性地表示聚合装置1500的主要部分的一例。
图16概略性地表示聚合装置1600的主要部分的一例。
具体实施方式
以下，通过发明的实施方式对本发明进行说明，以下实施方式并不限定权利要求书的发明。此外，实施方式中说明的全部特征组合并非为发明的技术手段所必需。本说明书中，在将数值范围表记为“A～B”的情况下，该表记是指A以上且B以下。
(聚合装置100的概要)
使用图1、图2、图3及图4对聚合装置100的一例的详情进行说明。聚合装置100例如用于聚合物的制造。聚合装置100可用于悬浊聚合的用途。
更具体而言，聚合装置100用于乙烯系聚合物的制造。作为乙烯系聚合物的制造方法而例示如下方法，即，该方法具有使用聚合装置100使乙烯系单体聚合来生产乙烯系聚合物的阶段。所述乙烯系聚合物的制造方法，例如具有在配置在聚合装置100的反应器中贮存包含乙烯系单体的原材料的阶段。所述乙烯系聚合物的制造方法，例如具有开始所述乙烯系单体的聚合反应来生产乙烯系聚合物的阶段。
图1表示聚合装置100的一例的概略截面图。本实施方式中，聚合装置100具备反应容器110、搅拌机120、1个或多个(有时简单地称为1个以上)挡板130、1个以上的蜿蜒冷却管140、1个以上的蜿蜒冷却管150、套管170、及回流冷凝器180。本实施方式中，搅拌机120具有搅拌轴122、搅拌叶片124、及动力机构126。本实施方式中，挡板130具有本体132及1个以上的支架134。本实施方式中，套管170具有热介质的流路172。本实施方式中，回流冷凝器180具有热介质的流路182。
本实施方式中，搅拌轴122及搅拌叶片124配置在反应容器110的内部。本实施方式中，1个以上的挡板130各自配置在反应容器110的内部。本实施方式中，1个以上的蜿蜒冷却管140各自配置在反应容器110的内部。本实施方式中，1个以上的蜿蜒冷却管150各自配置在反应容器110的内部。
本实施方式中，动力机构126配置在反应容器110的外部。本实施方式中，套管170配置在反应容器110的外部。本实施方式中，回流冷凝器180配置在反应容器110的外部。
本实施方式中，蜿蜒冷却管140及蜿蜒冷却管150以距反应容器110的内表面的距离不同的方式配置。具体而言，蜿蜒冷却管150配置在比蜿蜒冷却管140更靠近反应容器110的侧面的位置。该情况下，蜿蜒冷却管140与反应容器110的侧面的距离L2，大于蜿蜒冷却管150与反应容器110的侧面的距离L1。
蜿蜒冷却管140与反应容器110的侧面的距离L2，可为蜿蜒冷却管140的截面中心与反应容器110的侧面的距离的最小值。蜿蜒冷却管150与反应容器110的侧面的距离L1，可为蜿蜒冷却管150的截面中心与反应容器110的侧面的距离的最小值。例如，在蜿蜒冷却管140或蜿蜒冷却管150为圆管的情况下，蜿蜒冷却管140或蜿蜒冷却管150的截面为圆形，蜿蜒冷却管140或蜿蜒冷却管150的截面中心为该圆的中心。
由此，根据本实施方式，可高效地去除反应容器110的内部的热。例如在聚合装置100用于聚合物的制造的情况下，聚合装置100可高效地去除聚合反应中产生的反应热。
此外，特别是在氯乙烯系单体、或以氯乙烯系化合物为主体的单体混合物(有时将两者一并称为氯乙烯系单体)的悬浊聚合中，如果在反应容器110的内部配置冷却线圈、导流管等内部结构物，那么搅拌机120所需的动力将会增加。此外，所述内部结构物的形状、大小及设置位置会对聚合装置100的混合性能带来影响。因此，有的内部结构物会导致在反应容器110的内部产生流动缓慢的部分。如果在反应容器110的内部产生流动缓慢的部分，那么反应容器110的内部温度会变得不均匀。其结果，生产的聚合物的粒子尺寸及/或聚合度变得不均匀，或聚合物的积垢容易附着在反应容器110的内壁或内部结构物的表面。所述积垢会成为损坏使用聚合物的成形制品的品质的鱼眼的原因。
此外，在除热效率相同的条件下，反应容器110的大型化与反应时间的缩短处于取舍关系。因此，为了使反应容器110大型化，并且缩短反应时间，优选增大聚合装置100的除热效率。
作为增大聚合装置100的除热效率的方法，考虑降低冷媒的温度。然而，如果降低冷媒的温度，那么聚合物的制造成本增加。作为增大聚合装置100的除热效率的另一方法，考虑增加套管170或回流冷凝器180的除热量。特别是当为40m3以上的大型聚合器时，如果仅利用套管170进行除热，那么除热量将会不足，因此考虑大幅增加回流冷凝器180的除热量。然而，如果增加回流冷凝器180的除热负载，那么反应容器110的内部的聚合物浆体的发泡量会增加。如果聚合物浆体的发泡量增加，那么有时回流冷凝器180的除热能力降低，或聚合物的积垢附着在回流冷凝器180的内部。
此外，例如在使用专利文献1记载的聚合装置使聚合器的容量大型化的情况下，如果蜿蜒配管的导热面积不足，那么有可能难以在维持制品品质的同时缩短反应时间。另一方面，在专利文献2记载的聚合装置中，可通过比较简单的结构物来增加导热面积。然而，在装置的结构上，无法将挡板与线圈状冷却管配置在大致相同的圆周上。因此，可设置线圈状冷却管的区域相对于装置容量的比率比较小。在使用专利文献2记载的聚合装置使聚合器的容量大型化的情况下，如果使线圈状冷却管彼此的距离变小以增加导热面积，那么聚合装置的混合性能有可能降低。此外，在因干扰等导致线圈状冷却管的表面产生积垢或块状反应物的情况下，罐内作业变得复杂，因此难以充分去除所述积垢等。
相对于此，根据本实施方式的聚合装置100，以距反应容器110的内表面的距离不同的方式配置蜿蜒冷却管140及蜿蜒冷却管150。由此，可使用对聚合装置100的混合性能的影响较小的比较简单的结构物来增加导热面积。此外，根据本实施方式的聚合装置100，关于蜿蜒冷却管140及蜿蜒冷却管150的设置位置的自由度较大。例如，1个以上的蜿蜒冷却管140及1个以上的蜿蜒冷却管150中的至少1个及挡板130可配置在大致相同的圆周上。由此，可使蜿蜒冷却管150对聚合装置100的混合性能的影响更小，并且可增加整个装置的导热面积。
(聚合装置100的各部的概要)
本实施方式中，反应容器110贮存合成反应的原料。在聚合装置100用于聚合物的制造的情况下，例如在反应容器110的内部装入聚合性的单体、聚合引发剂、水性介质、分散助剂等之后，开始聚合。例如可使用任意界面活性剂作为分散助剂。
反应容器110例如具有筒状的形状。反应容器110可具有圆筒状的形状，也可具有方筒状的形状。反应容器110例如以反应容器110的延伸方向(图中为z方向)为铅垂方向的方式设置。
作为将反应容器110以与反应容器110的延伸方向垂直的面(图中为xy平面)切断所得的截面(有时称为横截面)的形状，例示圆形、椭圆形、多边形等。另外，反应容器110的横截面的形状也可为实质上可视为圆形、椭圆形、多边形的形状。
反应容器110的内容量并未特别限定，反应容器110的内容量例如为1～300m3。反应容器110的内容量的下限值可为40m3，可为80m3，可为100m3，可为120m3，可为130m3，可为150m3，可为200m3，也可为250m3。反应容器110的内容量的上限值也可为300m3以上。反应容器110的内容量的上限值可为350m3，也可为400m3。反应容器110的内容量越大，本实施方式的冷却能力的提高越可有利地发挥作用。
反应容器110的内容量被规定为反应容器110贮存液体直至反应容器110的预先规定的上限位置为止的情况下的容量。反应容器110的内容量例如是未在反应容器110的内部配置搅拌轴、叶片、挡板、线圈等内部结构物的情况下的反应容器110的内部体积。
如上所述，反应容器110的大型化与反应时间的缩短处于取舍关系。如果反应容器110的内容量为40m3以上，那么聚合装置100的除热效率容易不足，难以在使反应容器110大型化的同时缩短反应时间。特别是，在反应容器110的内容量为80m3以上的情况下，本实施方式的聚合装置100的效果表现地更显著。下文说明反应容器110的详情。
本实施方式中，搅拌机120对反应容器110的内部贮存的液体进行搅拌。本实施方式中，搅拌轴122保持搅拌叶片124且使搅拌叶片124旋转。本实施方式中，搅拌叶片124安装在搅拌轴122上，对反应容器110的内部贮存的液体进行搅拌。
搅拌叶片124的形状并未特别限定，作为搅拌叶片124的形状，例示法武都拉式叶片、布码具式叶片、桨式叶片、倾斜桨式叶片、涡轮叶片、螺旋桨叶片、及这些的组合。由此，通过搅拌轴122旋转，产生从搅拌轴122呈辐射状向外周的喷出流。搅拌叶片124具有的叶片的个数并未特别限定，作为所述叶片的个数，例示2～6个。搅拌叶片124的设置位置及设置数量并未特别限定，搅拌叶片124优选设置为多级。作为搅拌叶片124的级数，例示2～6级。
本实施方式中，动力机构126使搅拌轴122旋转。动力机构126具有例如作为产生动力的动力部(未图示)与将动力部产生的动力传递至搅拌轴122的动力传递部(未图示)。动力部例示电动机。动力传递部例示减速机。
搅拌轴122的旋转数、以及搅拌叶片124的形状、大小、叶片的个数、设置位置、设置数量及设置间隔Pi，根据聚合装置100的用途来适当决定。搅拌轴122的旋转数、以及搅拌叶片124的形状、大小、叶片的个数、设置位置、设置数量及设置间隔Pi，例如是考虑了反应容器110的内容量、反应容器110的形状、配置在反应容器110的内部的内部结构物、除热单元的构成、除热能力、及用来聚合而装入的原材料的组成来决定。
例如，在聚合装置100用于悬浊聚合的用途的情况下，以施加至内容物(该情况下为水性悬浊混合物)的搅拌能量为80～200kgf·m/s·m3的方式决定搅拌轴122的旋转数。此处，施加至内容物的“搅拌能量”被规定为从在聚合装置100的运转中由配置在动力机构126的搅拌机用驱动电动机负载的能量A减去电动机效率及传导损耗、机械损耗等各种能量损耗B所得的、内容物的每单位量(有时称为单位内容量)的搅拌所需的净能量。作为所述单位量，例示单位质量、单位体积等。例如，当设内容物的体积为C时，搅拌能量通过下述的数式(1)算出。
(数式1)
(A－B)/C[kgf·m/s·m3]
由搅拌机用驱动电动机负载的能量，例如可使用电力计等测量设备电性地测量。此外，搅拌能量可通过变更搅拌轴122的旋转数而容易地调节。
聚合装置100中的搅拌轴122的旋转数，例如是基于事先实施的试验工厂中的聚合试验来决定。一般而言，从试验工厂到聚合装置100的规模放大以聚合装置100的搅拌状态与试验工厂的搅拌状态大致一致的方式实施。例如，在试验工厂及聚合装置100中，以反应容器110的形状及大小与搅拌叶片124、挡板130、蜿蜒冷却管140、蜿蜒冷却管150等内部结构物的形状及大小以及配置相似的方式，决定各内部结构物的形状及大小以及配置。
由此，根据一实施方式，可以以聚合装置100中的搅拌能量与试验工厂中的搅拌能量大致相同的方式，决定聚合装置100中的搅拌轴122的旋转数。如上所述，搅拌能量例如以“(A－B)/C”的形式算出。作为基于搅拌能量来决定搅拌轴122的旋转数的方法，可采用任意周知的方法。
试验工厂中的搅拌轴122的旋转数例如按下述顺序决定。例如，通过使用试验工厂的聚合试验而获得试验工厂中的搅拌轴122的旋转数与聚合物的品质的关系。由此，决定可获得目标的品质的聚合物的搅拌轴122的旋转数。所述品质并未特别限定，作为所述品质，例如例示粒子尺寸。
具体而言，在使用试验工厂的聚合试验中，根据目标的聚合物的还原黏度(有时称为K值)来设定聚合温度。此处，聚合温度与聚合物的平均聚合度具有相关关系，聚合物的K值广泛用作表示聚合物的平均聚合度的指标。
此外，在使用试验工厂的聚合试验中，根据试验工厂的除热能力来决定聚合时间。例如，根据(i)成为起始原料的单体的装入量、(ii)聚合引发剂的投入量、及(iii)试验工厂的除热能力，以反应的发热量不超过试验工厂的除热能力的方式决定聚合时间。
在如此以试验工厂具有充分的除热能力的方式设定聚合时间的情况下，通过根据K值的目标值来设定聚合温度，而可生产具有目标的平均聚合度的聚合物。由此，例如在聚合温度及聚合时间相同，且搅拌轴122的旋转数不同的多个条件下分别实施聚合试验。
根据搅拌轴122的旋转数不同的多个试验结果，获得试验工厂中的搅拌轴122的旋转数与聚合物的品质的关系。由此，如果决定聚合物的品质的目标值，那么可决定获得目标的品质的聚合物的搅拌轴122的旋转数。
在以试验工厂具有充分的除热能力的方式设定聚合时间的情况下，通过根据K值的目标值来设定聚合温度，会产生具有目标的平均聚合度的聚合物。另一方面，在试验工厂的除热能力相对于设定的聚合时间而言不充分的情况下，会因聚合反应所致的发热导致聚合温度上升。如上所述，聚合温度与生成的聚合物的平均聚合度之间存在相关关系。因此，当聚合温度上升时，生成的聚合物的K值与K值的目标值的误差变大。此外，根据聚合温度的上升程度，有时会无法控制反应。
如此，生成的聚合物的K值可用作与聚合装置100的除热能力相关的指标。例如，在使用聚合装置100生成聚合物的情况下，在相对于设定的聚合时间而获得了目标的K值时，可判定聚合装置100具有充分的除热能力。
如上所述，从试验工厂到聚合装置100的规模放大，会以聚合装置100的搅拌状态与试验工厂的搅拌状态大致一致的方式实施。例如，在配置在反应容器110的内部的各内部结构物的大小相对于目标的聚合装置100中的反应容器110的内径及/或直体部高度的比率，与试验工厂中的各内部结构物的大小相对于试验工厂的反应容器的内径及/或直体部高度的比率大致一致的情况下，当聚合装置100中的搅拌能量与试验工厂中的搅拌能量大致相同时，经规模放大的聚合装置100的搅拌状态与试验工厂的搅拌状态大致一致。
例如，以在试验工厂与目标的聚合装置100之间，挡板130的延伸方向(图中为上下方向)的长度相对于反应容器110的直体部的高度的比大致相同的方式，决定目标的聚合装置100中的挡板130的大小。以在试验工厂与目标的聚合装置100之间，挡板130的与延伸方向大致垂直的方向(图中为左右方向)的长度相对于反应容器110的内部的直径(有时称为内径)的比大致相同的方式，决定目标的聚合装置100中的挡板130的大小。以在试验工厂与目标的聚合装置100之间挡板130的个数及配置大致相同的方式，决定目标的聚合装置100中的挡板130的个数及配置。在其它结构物(例如搅拌叶片124、蜿蜒冷却管140、蜿蜒冷却管150等)中也相同。
此外，如上所述，如果决定了经规模放大的聚合装置100中的聚合物的品质的目标值，那么可根据上述试验工厂中的搅拌轴122的旋转数与聚合物的品质的关系，来决定经规模放大的聚合装置100中的搅拌轴122的旋转数。具体而言，首先，根据(i)聚合装置100中的聚合物的品质的目标值、及(ii)试验工厂中的搅拌轴122的旋转数与聚合物的品质的关系，来决定试验工厂中的搅拌轴122的旋转数。接下来，以聚合装置100中的搅拌能量与试验工厂中的搅拌能量大致相同的方式，决定聚合装置100中的搅拌轴122的旋转数。
由此，可考虑目标的聚合装置100的(i)搅拌叶片124的形状、大小、叶片的个数、设置位置、设置数量及设置间隔Pi、以及(ii)反应容器110的内容量、反应容器110的形状及配置在反应容器110的内部的内部结构物等，在不严格测量所述每单位内容量的搅拌能量[kgf·m/s·m3]的情况下决定目标的聚合装置100的搅拌轴122的旋转数。另外，目标的聚合装置100中的搅拌轴122的旋转数也可根据聚合试验的模拟结果来决定。
本实施方式中，挡板130使聚合装置100的混合性能提高。例如，挡板130使反应容器110的内部的上下方向的混合性能提高。挡板130的设置位置并未特别限定，例如挡板130配置在反应容器110的内壁的附近。挡板130可由反应容器110的侧壁支撑。另一实施方式中，挡板130由反应容器110的顶板或底板支撑，且配置在搅拌叶片124的附近。挡板130在聚合装置100用于聚合物的制造的情况下，可以挡板130的上端没于液相中的方式配置，也可以挡板130的上端不没于液相中的方式配置。
挡板130的个数优选为1～12个左右，优选为2～8个左右，更优选为3～6个左右，进而优选为4～6个左右。优选偶数个挡板130绕反应容器110的延伸轴(有时称为中心轴)大致对称地配置。由此，聚合装置100的混合性能进而提高，可抑制液体的滞留。其结果，可抑制积垢的产生。
本实施方式中，挡板130的主体132使聚合装置100的混合性能提高。主体132的形状并未特别限定，主体132例如具有与反应容器110的延伸方向大致平行地延伸的板状或筒状的形状。在主体132具有圆筒状的形状的情况下，主体132的直径可为40～500mm。主体132的延伸方向(图中为z方向)的长度Bh(有时称为高度Bh)并未特别限定。
主体132的与延伸方向大致垂直的方向(图中为x或y方向)的长度Bw(有时称为宽度Bw)并未特别限定。主体132的宽度Bw相对于反应容器110的内径的比率可为1～10％，可为2.5～7.5％，可为3～7％。
在主体132具有筒状的形状的情况下，各自具有筒状的形状的1个以上的主体132的横截面的面积的合计值相对于反应容器110的直体部的横截面的面积的比率可为0.4～3％。在所述比率未达0.4％的情况下，作为挡板的功能不足，反应容器110的内部的上下方向的混合有可能不充分。例如，在聚合装置100具备单一挡板130的情况下，所述比率会未达0.4％。例如，在氯乙烯系单体的悬浊聚合中，当反应容器110的内部的上下方向的混合不充分时，生产的聚合物的粒度分布会变宽。其结果，在将生产的聚合物成形为片材状的情况下，例如有可能是鱼眼增加，成形制品的品质降低。
另一方面，在所述比率超过3％的情况下，搅拌机120所需的动力过度增加。此外，挡板130与反应容器110的内壁面之间的液体的流动性会降低。其结果，积垢有可能附着在反应容器110或反应容器110的内部的结构物。例如，在聚合装置100具备超过8个的挡板130的情况下，根据聚合装置100的设计，所述比率有时会超过3％。
至少1个挡板130的主体132可具有用来流通热介质的流路。所述流路可形成在主体132的内部，也可配置在主体132的外部。所述流路可为单层管，也可具有双层管结构。
热介质可为周知的冷媒。作为冷媒，例示水、盐水、氟氯烷及其它液化气体等。在使用液化气体作为冷媒的情况下，该液化气体可通过在蜿蜒冷却管140的内部蒸发而作为冷媒发挥功能。冷媒的线速可为0.1～6.0m/s左右。
主体132例如经由支架134而连接于反应容器110的内壁面。主体132与聚合装置100的内壁面的距离优选为40mm以上。在所述距离未达40mm的情况下，有时在反应容器110的内部的气液界面附近，聚合物的积垢容易附着在反应容器110的内壁面与挡板130之间。下文说明主体132的详情。
本实施方式中，支架134保持主体132。例如，支架134的一端与反应容器110的内壁面相接，支架134的另一端与主体132相接。如上所述，支架134可以以主体132与聚合装置100的内壁面的距离为40mm以上的方式保持主体132。
本实施方式中，蜿蜒冷却管140在其内部形成用来流通热介质的流路。蜿蜒冷却管140可为单层管。蜿蜒冷却管140配置在比蜿蜒冷却管150更靠近反应容器110的中心轴的位置。蜿蜒冷却管140的个数优选为1～12个左右，优选为2～8个左右，更优选为3～6个左右，进而优选为4～6个左右。优选偶数个蜿蜒冷却管140绕反应容器110的中心轴大致对称地配置。
热介质可为周知的冷媒。作为冷媒，例示水、盐水、氟氯烷及其它液化气体等。在使用液化气体作为冷媒的情况下，该液化气体可通过在蜿蜒冷却管140的内部蒸发而作为冷媒发挥功能。冷媒的线速可为0.1～6.0m/s左右。
本实施方式中，蜿蜒冷却管140的至少一部分反复弯曲并延伸。蜿蜒冷却管140中反复弯曲并延伸的部分的延伸方向的长度Ph，可小于挡板130的主体132的延伸方向(图中为z方向)的长度Bh，也可与该Bh大致相同，也可大于该Bh。由此，每单位设置面积的导热面积变大。
图1所示的例中，蜿蜒冷却管140一边反复弯曲一边与反应容器110的延伸方向大致平行地延伸。图1所示的例中，蜿蜒冷却管140整体反复弯曲并延伸。蜿蜒冷却管140中反复弯曲并延伸的部分的延伸方向的长度Ph相对于蜿蜒冷却管140的延伸方向的全长Pt(未图示)的比率可为0.25以上，可为0.5以上，可为0.75以上，可为0.8以上，也可为0.9以上。
蜿蜒冷却管140在聚合装置100用于聚合物的制造的情况下，可以蜿蜒冷却管140的上端没于液相中的方式配置。其原因在于，如果蜿蜒冷却管140的上部露出于气相中，那么导热效率降低，或聚合物的积垢容易附着在蜿蜒冷却管140。在聚合末期因液体收缩而气液界面降低。因此，优选蜿蜒冷却管140配置在即便在聚合结束时蜿蜒冷却管140的上端与气液界面也具有充分距离的位置。下文说明蜿蜒冷却管140的详情。
本实施方式中，蜿蜒冷却管150在其内部形成用来流通热介质的流路。蜿蜒冷却管150可为单层管。蜿蜒冷却管150配置在比蜿蜒冷却管140更靠近反应容器110的侧壁的位置。蜿蜒冷却管150的个数优选为1～12个左右，优选为2～8个左右，更优选为3～6个左右，进而优选为4～6个左右。蜿蜒冷却管150的个数可与蜿蜒冷却管140的个数相同，也可与蜿蜒冷却管140的个数不同。优选偶数个蜿蜒冷却管150绕反应容器110的中心轴大致对称地配置。
热介质可为周知的冷媒。作为冷媒，例示水、盐水、氟氯烷及其它液化气体等。在使用液化气体作为冷媒的情况下，该液化气体可通过在蜿蜒冷却管140的内部蒸发而作为冷媒发挥功能。冷媒的线速可为0.1～6.0m/s左右。
本实施方式中，蜿蜒冷却管150的至少一部分反复弯曲并延伸。蜿蜒冷却管150中反复弯曲并延伸的部分的延伸方向的长度Ph，可小于挡板130的主体132的延伸方向(图中为z方向)的长度Bh，也可与该Bh大致相同，也可大于该Bh。由此，每单位设置面积的导热面积变大。
图1所示的例中，蜿蜒冷却管150一边反复弯曲一边与反应容器110的延伸方向大致平行地延伸。图1所示的例中，蜿蜒冷却管150整体反复弯曲并延伸。蜿蜒冷却管150中反复弯曲并延伸的部分的延伸方向的长度Ph相对于蜿蜒冷却管150的延伸方向的全长Pt(未图示)的比率可为0.25以上，可为0.5以上，可为0.75以上，可为0.8以上，也可为0.9以上。
蜿蜒冷却管150在聚合装置100用于聚合物的制造的情况下，可以蜿蜒冷却管150的上端没于液相中的方式配置。其原因在于，如果蜿蜒冷却管150的上部露出于气相中，那么导热效率降低，或聚合物的积垢容易附着在蜿蜒冷却管150。在聚合末期因液体收缩而气液界面降低。因此，优选蜿蜒冷却管150配置在即便在聚合结束时蜿蜒冷却管150的上端与气液界面也具有充分距离的位置。
一实施方式中，蜿蜒冷却管150中的冷媒的流通方向，以冷媒从反应容器110的下方朝反应容器110的上方流动的方式设定。另一实施方式中，蜿蜒冷却管150中的冷媒的流通方向，以冷媒从反应容器110的上方朝反应容器110的下方流动的方式设定。
例如，从回流冷凝器180送回的液体比反应容器110内部的液体温度低且密度大。因此，在从回流冷凝器180送回的液体的流入口的附近，有在反应容器110内部液体从上方朝下方流动的倾向。由此，例如，配置在从回流冷凝器180送回的液体的流入口的附近的蜿蜒冷却管150，可构成为冷媒从反应容器110的下方朝反应容器110的上方流通。下文说明蜿蜒冷却管150的详情。
本实施方式中，套管170从反应容器110的外部对反应容器110进行加热或冷却。如上所述，套管170具有构成为可流通热介质的流路172。套管170通过控制在流路172中流动的热介质的温度及流量的至少一者而调整反应容器110的加热量及除热量。
热介质可为周知的冷媒。作为冷媒，例示水、盐水、氟氯烷、各种液化气体等。作为冷媒，优选使用液状的冷媒。在使用液化气体作为冷媒的情况下，该液化气体可通过在蜿蜒冷却管140的内部蒸发而作为冷媒发挥功能。冷媒的线速可为0.1～6.0m/s左右。
本实施方式中，回流冷凝器180用于反应容器110的除热。例如，来自反应容器110的蒸气供给至回流冷凝器180。回流冷凝器180将所述蒸气冷却而液化。回流冷凝器180将通过所述冷却而产生的液体送回反应容器110。如上所述，回流冷凝器180具有构成为可流通热介质的流路182。回流冷凝器180通过在流路182中流通的热介质与反应容器110的蒸气之间的热交换，而对来自反应容器110的蒸气进行冷却。通过控制在流路182中流动的热介质的温度及流量的至少一者，而可调整反应容器110的除热量。
(除热单元的关系)
如上所述，本实施方式中，反应容器110具有除热单元、挡板130、蜿蜒冷却管140、蜿蜒冷却管150、套管170及回流冷凝器180。使用各除热装置进行除热的除热量相对于总发热量的比率并未特别限定。所述比率例如是考虑到生产的聚合物的品质、制造成本等来决定。例如，挡板130的除热量相对于总发热量的比率优选为10～30％。蜿蜒冷却管140及蜿蜒冷却管150的除热量的合计相对于总发热量的比率优选为10～50％。套管170的除热量相对于总发热量的比率优选为20～40％。回流冷凝器180的除热量相对于总发热量的比率优选为10～50％。
此外，优选蜿蜒冷却管140及蜿蜒冷却管150，以蜿蜒冷却管140及蜿蜒冷却管150的表面积的合计值相对于反应容器110的内容量的比为0.1～0.9[m2/m3]的方式进行设计。所述比更优选为0.5～0.7[m2/m3]。由此，可使蜿蜒冷却管140及蜿蜒冷却管150的除热量的合计相对于总发热量的比率为10～50％。
(聚合装置100的各部的材质)
聚合装置100的各部的材质是考虑到机械强度、耐腐蚀性、导热性等来适当决定。例如，作为用于搅拌轴122、搅拌叶片124、挡板130、蜿蜒冷却管140及蜿蜒冷却管150的材料，优选为高铬高纯度铁氧体系不锈钢、2相不锈钢、奥氏体系不锈钢等不锈钢。这些材料的导热性及耐腐蚀性优异。此外，作为反应容器110的内壁面的材料，例示包含不锈钢的包覆钢。所述包覆钢的外层材料优选为碳钢，该包覆钢的内层材料优选为不锈钢。
(聚合装置100的用途)
如上所述，聚合装置100用于聚合物的制造。聚合方式可为悬浊聚合，也可为乳化聚合。更具体而言，聚合装置100用于将各种乙烯系单体、例如乙烯、丙烯等烯烃类、氯乙烯、偏二氯乙烯等卤化乙烯类、乙酸乙烯酯等乙烯酯类、乙烯基乙醚等乙烯醚类、甲基丙烯酸甲酯等(甲基)丙烯酸酯类、马来酸或富马酸的金属盐或酯类、苯乙烯等芳香族乙烯基类、丁二烯、氯丁二烯、异戊二烯等二烯系单体、丙烯腈等聚合来生产聚合物的用途。聚合装置100尤佳为用于将氯乙烯或以其为主体的单体混合物聚合来生产聚合物的用途。
在使用聚合装置100生产聚合物的情况下，从聚合装置的供给口(未图示)供给各原料，在装入至反应容器110的内部的反应化合物的温度达到预先规定的温度的时间点，在挡板130、蜿蜒冷却管140、蜿蜒冷却管150及套管170各自中流通冷媒而开始该反应化合物的除热。另一方面，开始利用回流冷凝器180进行除热的时期，优选为聚合转化率达到4％以后，更优选为聚合转化率为4～20％的时间点。
即便在使用聚合装置100生产聚合物的情况下，各种聚合条件也可与周知的聚合条件相同。作为所述聚合条件，例示原料等的装入比率、原料等的装入方法、聚合温度等。
例如，在使用聚合装置100并通过悬浊聚合来生产氯乙烯系聚合物的情况下，水性介质、氯乙烯单体、有时其它共聚单体、分散助剂、聚合引发剂等的装入，以与周知的氯乙烯系聚合物的制造方法相同的方式执行。此外，聚合条件可与周知的氯乙烯系聚合物的制造方法相同。
作为聚合的单体，除单独使用氯乙烯以外，也可使用以氯乙烯为主体的单体混合物(氯乙烯50质量％以上)。作为与氯乙烯共聚合的共聚单体，例示例如：乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯等乙烯酯；丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯等丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯；乙烯、丙烯等烯烃；无水马来酸；丙烯腈；苯乙烯；偏二氯乙烯；及其它可与氯乙烯共聚合的单体。
作为所述分散助剂，使用氯乙烯在水性介质中聚合时通常使用的化合物。作为所述分散助剂，例示：甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素等水溶性纤维素醚；部分皂化聚乙烯醇、丙烯酸聚合物；及明胶等水溶性聚合物等。所述分散助剂可单独使用，也可将2种以上组合使用。分散助剂例如相对于装入的单体每100质量份而添加0.01～5质量份。
此外，对于所使用的聚合引发剂，可为以往用于氯乙烯系的聚合的聚合引发剂。作为所述聚合引发剂，例示过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸二(2-乙基己基)酯、过氧化二碳酸二乙氧基乙酯等过碳酸化合物；α-过氧化新癸酸异丙苯酯、过氧化新癸酸第三丁酯、过氧化新庚酸第三酯、过氧化新癸酸己酯、过氧化新癸酸辛酯等过氧化酯化合物；乙酰基环己基磺酰基过氧化物、2-过氧化苯氧基乙酸-2,4,4-三甲基戊酯等过氧化物；及偶氮双-2,4-二甲基戊腈、偶氮双(4-甲氧基-2,4-二甲基戊腈)等偶氮化合物等。所述聚合引发剂可单独使用，也可将2种以上组合使用。聚合引发剂例如可相对于单体每100质量份而添加0.01～3质量份，优选相对于单体每100质量份而添加0.05～3质量份。
进而可根据需要，添加在氯乙烯的聚合中适当使用的聚合调整剂、链转移剂、pH值调整剂、缓冲剂、凝胶化改良剂、抗静电剂、积垢防止剂等。另外，关于本发明中所获得的氯乙烯聚合物的还原黏度(K值)，通过使用本发明的装置，可获得所需范围的聚合物，优选获得40～90范围的聚合物。
作为pH值调整剂或缓冲剂，例示柠檬酸、柠檬酸三钠、柠檬酸二铵、柠檬酸三铵、邻苯二甲酸氢钾、硝酸钠、碳酸钠、碳酸钾、碳酸铯、碳酸氢钠、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钡、磷酸二钠、磷酸二钾、磷酸三钾等。所述pH值调整剂或缓冲剂可单独使用，也可将2种以上组合使用。
聚合装置100可为反应装置的一例。反应容器110可为反应器的一例。反应容器110的内表面可为反应器的内壁面的一例。反应容器110的侧面可为反应器的内壁面的一例。配置在挡板130的主体132中的热介质的流路可为第2冷却配管的一例。挡板130的支架134可为挡板的至少一部分的一例。蜿蜒冷却管140可为第1冷却配管的一例。蜿蜒冷却管150可为第1冷却配管的一例。蜿蜒冷却管140中的1个与蜿蜒冷却管150中的1个可为多个第1冷却配管中的至少2个的一例。流路172可为第3冷却配管的一例。流路182可为第3冷却配管的一例。
图2概略性地表示配置在反应容器110的内部的内部结构物的一例。图2中，出于简单说明的目的而省略搅拌机120的描写。如图2所示，聚合装置100具备1个以上的挡板130、挡板232、挡板234、挡板236、及挡板238。此外，聚合装置100具备蜿蜒冷却管242、蜿蜒冷却管244、蜿蜒冷却管246、及蜿蜒冷却管248作为1个以上的蜿蜒冷却管140。同样，聚合装置100具备蜿蜒冷却管252、蜿蜒冷却管254、蜿蜒冷却管256、及蜿蜒冷却管258作为1个以上的蜿蜒冷却管150。
图3表示反应容器110的一例的概略截面图。图3中，出于简单说明的目的而省略蜿蜒冷却管140的描写。此外，出于简单说明的目的而预设了挡板232、挡板234、挡板236及挡板238的设置位置。
如图3所示，本实施方式中，反应容器110具备直体部312、第1镜板314、第2镜板316、及台座318。本实施方式中，直体部312具有圆筒状的形状。当将直体部312的延伸方向(图中为z方向)的长度设为Hb，且将直体部312的内径设为Db时，直体部312例如以Hb/Db的值为1.0～3.0的方式进行设计。直体部312可以Hb/Db的值为1.5～2.5的方式进行设计。
本实施方式中，第1镜板314与直体部312的一端部结合而构成反应容器110的底板。本实施方式中，第2镜板316与直体部312的另一端部结合而构成反应容器110的顶板。本实施方式中，台座318保持动力机构126。
此外，如图3所示，在聚合装置100的周围配置有：冷媒供给配管332，用来从冷媒的供给源对反应容器110供给冷媒；及冷媒送回配管334，用来从反应容器110对冷媒的供给源送回热交换后的冷媒。此外，根据图3所示的实施方式，构成为挡板232及挡板234由连结部342连结，且从挡板232流出的冷媒可流入至挡板234。此外，构成为挡板234及挡板236由连结部344连结，从挡板234流出的冷媒可流入至挡板236。同样，构成为挡板236及挡板238由连结部346连结，且从挡板236流出的冷媒可流入至挡板238。下文说明各挡板的详情。
根据本实施方式，从冷媒供给配管332供给至反应容器110的冷媒流入至挡板232，通过挡板234、挡板236及挡板238而排出至冷媒送回配管334。另外，冷媒的流通方式并不限定于本实施方式。
例如，另一实施方式中，从冷媒供给配管332供给至反应容器110的冷媒流入至挡板232，通过挡板234而排出至冷媒送回配管334。此外，从冷媒供给配管332供给至反应容器110的冷媒流入至挡板238，通过挡板236而排出至冷媒送回配管334。又一实施方式中，挡板232、挡板234、挡板236及挡板238各自构成为可独立控制供给至各挡板的冷媒的流量。
图4表示反应容器110的一例的概略俯视图。本实施方式中，(i)挡板232、挡板234、挡板236及挡板238、(ii)蜿蜒冷却管242、蜿蜒冷却管244、蜿蜒冷却管246及蜿蜒冷却管248、(iii)蜿蜒冷却管252、蜿蜒冷却管254、蜿蜒冷却管256及蜿蜒冷却管258配置为同心圆状。
本实施方式中，蜿蜒冷却管242、蜿蜒冷却管244、蜿蜒冷却管246、蜿蜒冷却管248配置在大致相同圆周上。此外，本实施方式中，(i)挡板232、挡板234、挡板236及挡板238、(ii)蜿蜒冷却管252、蜿蜒冷却管254、蜿蜒冷却管256及蜿蜒冷却管258配置在大致相同圆周上。
即，在直体部312的特定位置上的横截面中，挡板232、挡板234、挡板236及挡板238的横截面的中心、与蜿蜒冷却管252、蜿蜒冷却管254、蜿蜒冷却管256及蜿蜒冷却管258的横截面的中心配置在大致相同圆周上。直体部312的特定位置上的横截面，可为以与直体部312的延伸方向(图中为z方向)垂直的面(图中为xy平面)、且通过蜿蜒冷却管252、蜿蜒冷却管254、蜿蜒冷却管256及蜿蜒冷却管258的中心的平面切断反应容器110所得的截面。该情况下，横截面中的各配管的宽度与各配管的直径一致。
本实施方式中，挡板232、挡板234、挡板236及挡板238绕反应容器110的中心轴配置在大致对称的位置上。蜿蜒冷却管242、蜿蜒冷却管244、蜿蜒冷却管246及蜿蜒冷却管248绕反应容器110的中心轴配置在大致对称的位置上。蜿蜒冷却管252、蜿蜒冷却管254、蜿蜒冷却管256及蜿蜒冷却管258绕反应容器110的中心轴配置在大致对称的位置上。
如图4所示，蜿蜒冷却管252配置在挡板232与挡板234之间的位置。蜿蜒冷却管254配置在挡板234与挡板236之间的位置。蜿蜒冷却管256配置在挡板236与挡板238之间的位置。蜿蜒冷却管258配置在挡板238与挡板232之间的位置。蜿蜒冷却管252、蜿蜒冷却管254、蜿蜒冷却管256及蜿蜒冷却管258的外周的直径，小于挡板232、挡板234、挡板236及挡板238的宽度Bw。
本实施方式中，配置蜿蜒冷却管242、蜿蜒冷却管244、蜿蜒冷却管246及蜿蜒冷却管248的圆的直径，小于配置蜿蜒冷却管252、蜿蜒冷却管254、蜿蜒冷却管256及蜿蜒冷却管258的圆的直径。根据本实施方式，在反应容器110的直体部312的直径方向上，蜿蜒冷却管可配置为多级。由此，例如与在反应容器110的内部配置环状或螺旋状的较大的配管的情况相比，内部结构物的配置的自由度提高。其结果，可制作冷却效率优异的聚合装置100。
配置蜿蜒冷却管242、蜿蜒冷却管244、蜿蜒冷却管246及蜿蜒冷却管248的外周的假想圆的直径D1的大小并未别限定，优选大于搅拌叶片124的旋转区域的直径D2。D1/D2优选为1.1以上，更优选为1.2以上。
本实施方式中，蜿蜒冷却管252、蜿蜒冷却管254、蜿蜒冷却管256及蜿蜒冷却管258各自与直体部312的内表面的距离均为L1。同样，蜿蜒冷却管242、蜿蜒冷却管244、蜿蜒冷却管246及蜿蜒冷却管248各自与直体部312的内表面的距离均为L2。如图4所示，本实施方式中，L2>L1。
所述L1及L2的大小并未特别限定，优选L1以各蜿蜒冷却管的外周与直体部312的内表面的距离为40mm以上的方式进行设定。另外，也可以L1为40mm以上的方式进行设定。在所述距离或L1未达40mm的情况下，在反应容器110的内部的气液界面附近，有时聚合物的积垢容易附着在反应容器110的内壁面与蜿蜒冷却管150之间。
同样，蜿蜒冷却管242与蜿蜒冷却管252的距离Pc优选为40mm以上。距离Pc例如通过在所述横截面中算出蜿蜒冷却管242的外周与蜿蜒冷却管252的外周的距离的最小值来决定。在Pc未达40mm的情况下，有时容易附着聚合物的积垢。
特定的蜿蜒冷却管与直体部312的内表面的距离，可决定为与直体部312的延伸方向垂直、且通过该特定的蜿蜒冷却管的中心的截面中的两者的最短距离。各蜿蜒冷却管与直体部312的内表面的距离，例如通过在所述横截面中算出沿各蜿蜒冷却管的延伸方向的中心线与直体部312的内表面的距离的最小值来决定。另外，本实施方式中，沿所述各蜿蜒冷却管的延伸方向的中心线呈圆弧状弯曲。下文说明所述距离的详情。
如图4所示，在直体部312的特定位置上的横截面中，蜿蜒冷却管242、蜿蜒冷却管244、蜿蜒冷却管246及蜿蜒冷却管248的横截面具有圆弧状的形状。同样，蜿蜒冷却管252、蜿蜒冷却管254、蜿蜒冷却管256及蜿蜒冷却管258的横截面具有圆弧状的形状。蜿蜒冷却管242、蜿蜒冷却管244、蜿蜒冷却管246及蜿蜒冷却管248的横截面的形状、与蜿蜒冷却管252、蜿蜒冷却管254、蜿蜒冷却管256及蜿蜒冷却管258的横截面的形状可为相似形。例如，在蜿蜒冷却管242及蜿蜒冷却管252的横截面具有圆弧状的形状的情况下，蜿蜒冷却管242的圆弧的中心角与蜿蜒冷却管252的圆弧的中心角可大致相同。至于蜿蜒冷却管244及蜿蜒冷却管254、蜿蜒冷却管246及蜿蜒冷却管256、以及蜿蜒冷却管248及蜿蜒冷却管258也相同。
在所述蜿蜒冷却管的形状为圆弧状的情况下，圆弧的中心角的大小可为270度以下。圆弧的中心角的大小可为240度以下，可为210度以下，可为180度以下，可为150度以下，可为120度以下，可为90度以下，也可为60度以下。
此外，本实施方式中，蜿蜒冷却管252、蜿蜒冷却管254、蜿蜒冷却管256及蜿蜒冷却管258中的至少一者的延伸方向的长度(图中的圆弧长度)，小于直体部312的内周长的2/3。所述延伸方向的长度(图中的圆弧长度)可为直体部312的内周长的1/2以下，可小于直体部312的内周长的1/2，可为直体部312的内周长的1/3以下，可小于直体部312的内周长的1/3，可为直体部312的内周长的1/4以下，可小于直体部312的内周长的1/4，可为直体部312的内周长的1/6以下，也可小于直体部312的内周长的1/6。
如上所述，日本专利特开平7-233206号公报中记载的线圈状冷却管具有大致圆形的形状。即，冷却管的圆弧的中心角几乎为360度。因此，无法将挡板与线圈状冷却管配置在大致相同圆周上。相对于此，根据本实施方式，配置在比蜿蜒冷却管140更靠近直体部312的内侧的位置的1个以上的蜿蜒冷却管150中的至少1个通过具有所述构成而可配置在2个挡板130之间。由此，可使蜿蜒冷却管150对聚合装置100的混合性能带来的影响更小，并且可增加整个装置的导热面积。
直体部312的内表面可为反应器的内壁面的一例。蜿蜒冷却管252可为距反应器的内壁面的距离最小的第1冷却配管的一例。蜿蜒冷却管254可为距反应器的内壁面的距离最小的第1冷却配管的一例。蜿蜒冷却管256可为距反应器的内壁面的距离最小的第1冷却配管的一例。蜿蜒冷却管258可为距反应器的内壁面的距离最小的第1冷却配管的一例。
(另一实施方式的一例)
本实施方式中，以蜿蜒冷却管从直体部312的中心向外侧多层化为2层的情况为例，对聚合装置100的一例进行说明。然而，聚合装置100并不限定于本实施方式。另一实施方式中，也可为蜿蜒冷却管从直体部312的中心向外侧多层化为3层以上。优选蜿蜒冷却管从直体部312的中心向外侧多层化为2～5层。
图5概略性地表示挡板232的内部结构的一例。另外，挡板234、挡板236及挡板238也具有与挡板232相同的内部结构。本实施方式中，挡板232具有包含内管510与外管520的双层管结构。挡板232具有供冷媒流入至内管510的内部的流入口512、及供从外管520的内部流出冷媒的流出口522。
本实施方式中，挡板232的流入口512经由配管532及流量调整阀542而连接于冷媒供给配管332。由此，通过调整流量调整阀542的开度而调整流入至挡板232的冷媒的流量。同样，挡板234的流入口512经由配管534及流量调整阀544而连接于冷媒供给配管332。
本实施方式中，挡板232的流出口522经由连结部342而连接于冷媒送回配管334及挡板234。如图5所示，本实施方式中，连结部342具有配管552、流量调整阀554、配管556、及流量调整阀558。
配管552连接流出口522与冷媒送回配管334。流量调整阀554配置在配管552的中途，调整在配管552中流动的冷媒的流量。配管556连接流出口522与挡板234。更具体而言，配管556连接配管552上的位置且流量调整阀554及挡板232的流出口522之间的位置、与配管534上的位置且流量调整阀544及挡板234的流入口512之间的位置。流量调整阀558配置在配管556的中途，调整在配管556中流动的冷媒的流量。
(另一实施方式的一例)
本实施方式中，以挡板232具有双层管结构，从挡板232的下方流入的冷媒从挡板232的下方流出，且从挡板234的下方流入至挡板234的情况为例，对聚合装置100的一例进行说明。然而，聚合装置100并不限定于本实施方式。
另一实施方式中，可将配管构成为从挡板232的下方流入的冷媒从挡板232的上方流出，且从挡板234的上方流入至挡板234。又一实施方式中，挡板232也可为单层管。
图6概略性地表示蜿蜒冷却管252的结构的一例。另外，其它蜿蜒冷却管140及蜿蜒冷却管150也具有与蜿蜒冷却管252相同的结构。如图6所示，蜿蜒冷却管252一边反复弯曲一边沿z方向延伸。本实施方式中，蜿蜒冷却管252具有蜿蜒部610。蜿蜒部610具有多个延伸部612与1个以上的弯曲部614。
在关联于图6来说明的蜿蜒冷却管252中，蜿蜒部610具有15个延伸部612与14个弯曲部614。有时将单一蜿蜒部610中的延伸部612的个数称为级数。如图6所示，本实施方式中，蜿蜒冷却管252在延伸部612中在xy平面上延伸，且在弯曲部614中向z方向弯曲。
本实施方式中，多个延伸部612各自在大致相同的平面上延伸。例如，即便在以延伸部612在相同平面上延伸的方式设计的情况下，有时也会因伴随于制作的误差、伴随于安装的误差等而延伸部612不完全在相同平面上延伸。该情况下，可视为延伸部612在大致相同平面上延伸。另外，应注意延伸部612在大致相同平面上延伸的情况并不限定于所述例。
在该点，蜿蜒冷却管252与螺旋状的冷却配管不同。通过蜿蜒冷却管252蜿蜒延伸，与冷却配管呈螺旋状延伸的情况相比，可使每单位设置面积的表面积变大。
如关联于图4所说明，在本实施方式中，多个延伸部612各自一边在xy平面上弯曲一边延伸。多个延伸部612各者的延伸方向的长度PL也可相同，至少2个延伸部612的延伸方向的长度也可不同。在本实施方式中，PL是延伸部612在xy平面上的长度。PL可为利用与延伸部612的延伸方向大致垂直的面(该情况下为与z方向大致平行的面)切断延伸部612的情况下的、通过延伸部612的截面的中心的xy平面中的延伸部612的长度。
如上所述，PL可小于直体部312的内周长的2/3。在该点，蜿蜒冷却管252与日本专利特开平7-233206号公报中记载的线圈状冷却管不同。
在单一蜿蜒部610中，多个延伸部612中超过1/2个数的延伸部612的PL可小于直体部312的内周长的2/3。所述PL可为直体部312的内周长的1/2以下，可小于直体部312的内周长的1/2，可为直体部312的内周长的1/3以下，可小于直体部312的内周长的1/3，可为直体部312的内周长的1/4以下，可小于直体部312的内周长的1/4，可为直体部312的内周长的1/6以下，也可小于直体部312的内周长的1/6。
多个延伸部612中超过2/3的个数的延伸部612的PL，可小于直体部312的内周长的2/3。所述PL可为直体部312的内周长的1/2以下，可小于直体部312的内周长的1/2，可为直体部312的内周长的1/3以下，可小于直体部312的内周长的1/3，可为直体部312的内周长的1/4以下，可小于直体部312的内周长的1/4，可为直体部312的内周长的1/6以下，也可小于直体部312的内周长的1/6。
一实施方式中，多个延伸部612中的至少1个在大致相同平面上弯曲延伸。例如，多个延伸部612中的至少1个沿假想性地配置在xy平面上的圆弧或椭圆弧延伸。另一实施方式中，多个延伸部612中的至少1个在大致相同平面上直线状延伸。
本实施方式中，多个延伸部612中的2个在大致平行的2个平面上延伸。例如，邻接的2个延伸部612在大致平行的2个平面上延伸。由此，获得阶梯状延伸的蜿蜒部610。另一实施方式中，多个延伸部612中的2个可在不平行的2个平面上延伸。例如，邻接的2个延伸部612在交叉的2个平面上延伸。由此，获得锯齿状延伸的蜿蜒部610。
本实施方式中，1个以上的弯曲部614分别连结邻接的2个延伸部612的端部。在图6所示的实施方式中，1个以上的弯曲部614分别包含向z方向弯曲的部分。由此，蜿蜒部610一边弯曲一边向z方向延伸。弯曲部614的形状并未特别限定。将弯曲部614利用与蜿蜒冷却管252的延伸方向平行的面且通过弯曲部614的中心的面切断所得的截面(有时称为纵截面)的形状，可具有连续弯曲的形状，也可具有由多个直线构成的形状。作为连续弯曲的形状，例示圆弧状或椭圆弧状。弯曲部614也可包含具有连续弯曲的形状的部分、及具有由1个以上的直线构成的形状的部分。
蜿蜒冷却管252的流路的直径并未特别限定，所述直径优选为10～200mm。单一蜿蜒冷却管252中所包含的延伸部612的个数(有时称为级数)并未特别限定，所述级数优选为2～70。邻接的2个延伸部612的距离(有时称为间距)Pp的大小并未特别限定，所述Pp优选为60mm以上。在Pp未达60mm的情况下，容易附着聚合物的积垢。
(另一实施方式的一例)
在本实施方式中，以蜿蜒冷却管252一边弯曲一边向z方向延伸的情况为例，对蜿蜒冷却管252的一例进行了说明。然而，蜿蜒冷却管252并不限定于本实施方式。另一实施方式中，蜿蜒冷却管252也可一边弯曲一边向x方向或y方向延伸。
本实施方式中，以延伸部612在xy平面上延伸且弯曲部614向z方向弯曲的情况为例，对蜿蜒冷却管252的一例进行了说明。然而，蜿蜒冷却管252并不限定于本实施方式。另一实施方式中，弯曲部614也可具有在xy平面上弯曲的第1弯曲部件、及向z方向弯曲的第2弯曲部件。
图7概略性地表示蜿蜒冷却管252的结构的另一例。本实施方式中，蜿蜒冷却管252一边锯齿状弯曲一边向z方向延伸。本实施方式中，蜿蜒冷却管252具备供给配管702、流出配管704及蜿蜒部710。本实施方式中，蜿蜒部710具有多个延伸部712与1个以上的弯曲部714。
供给配管702供流通供给至蜿蜒部710的冷媒。流出配管704供流通从蜿蜒部710流出的冷媒。蜿蜒部710一边反复弯曲一边向z方向延伸。
关联于图7来说明的蜿蜒冷却管252在未大致平行地配置多个延伸部712的点，与关联于图6来说明的蜿蜒冷却管252不同。至于所述不同点以外的特征，关联于图7来说明的蜿蜒冷却管252可具有与关联于图6来说明的蜿蜒冷却管252相同的构成。
图8概略性地表示蜿蜒冷却管252的结构的另一例。本实施方式中，蜿蜒冷却管252具备供给配管702、流出配管704及蜿蜒部810。本实施方式中，蜿蜒部810具有蜿蜒部812、连结部822、蜿蜒部814、连结部824、及蜿蜒部816。
本实施方式中，蜿蜒部810一边反复弯曲一边向z方向延伸。本实施方式中，蜿蜒部812一边反复弯曲一边向x方向延伸。蜿蜒部812例如向x方向的正方向延伸。本实施方式中，连结部822连结蜿蜒部812与蜿蜒部814。本实施方式中，蜿蜒部814一边反复弯曲一边向x方向延伸。蜿蜒部814例如向x方向的负方向延伸。本实施方式中，连结部824连结蜿蜒部814与蜿蜒部816。本实施方式中，蜿蜒部816一边反复弯曲一边向x方向延伸。蜿蜒部814例如向x方向的正方向延伸。
蜿蜒部812、蜿蜒部814及蜿蜒部816各自具有与蜿蜒部610相同的构成。例如，蜿蜒部812、蜿蜒部814及蜿蜒部816中的至少1个，具有多个延伸部与1个以上的弯曲部。该情况下，多个延伸部各自可在xy平面上延伸，可在xz平面上延伸，也可在yz平面上延伸。
图9概略性地表示聚合装置900的主要部分的一例。聚合装置900在蜿蜒冷却管140的间距Pp与蜿蜒冷却管150的间距Pp不同的点与聚合装置100不同。至于所述不同点以外的特征，聚合装置900可具有与聚合装置100相同的构成。
蜿蜒冷却管140的间距Pp可大于蜿蜒冷却管150的间距Pp。例如，在反应容器110的内部流动的浆体的黏度比较大的情况下，该浆体的流动缓慢。如果浆体的流动缓慢，那么积垢容易附着在蜿蜒冷却管140、蜿蜒冷却管150、直体部312等的表面。作为浆体的黏度比较大的情况，例示氯乙烯的悬浊聚合。即便在该情况下，通过蜿蜒冷却管140具有比较大的间距Pp，搅拌叶片124产生的喷出流也可具有充分的势头地到达蜿蜒冷却管150及直体部312。由此，蜿蜒冷却管140、蜿蜒冷却管150、直体部312等附近的流动状态得到改善，从而可防止积垢的附着。
(另一实施方式的一例)
另一实施方式中，蜿蜒冷却管140的间距Pp也可小于蜿蜒冷却管150的间距Pp。
图10概略性地表示聚合装置1000的主要部分的一例。聚合装置1000在蜿蜒冷却管140的级数与蜿蜒冷却管150的级数不同的点与聚合装置100不同。关于所述不同点以外的特征，聚合装置1000可具有与聚合装置100相同的构成。此外，在技术上不矛盾的范围内，聚合装置1000可具有其它实施方式的各种聚合装置的特征。
一实施方式中，以蜿蜒冷却管140的上端的位置位于蜿蜒冷却管150的上端的位置之下的方式，调整蜿蜒冷却管140及蜿蜒冷却管150的级数。例如，在反应容器110的内部流动的浆体的黏度比较大的情况下，在气液界面上容易附着积垢或发泡。作为浆体的黏度比较大的情况，例示氯乙烯的悬浊聚合。如果气液界面上的发泡剧烈，那么会限制利用回流冷凝器180进行的除热。即便在该情况下，通过抑制配置在靠近搅拌叶片124的位置的蜿蜒冷却管140的上端的高度，而使气液界面的流动活跃，从而可抑制浆体的附着及发泡。优选以蜿蜒冷却管140的上端的位置位于配置在最上级的搅拌叶片124之下的方式，调整蜿蜒冷却管140的级数。
(另一实施方式的一例)
另一实施方式中，以蜿蜒冷却管140的下端的位置位于蜿蜒冷却管150的下端的位置之上的方式，调整蜿蜒冷却管140及蜿蜒冷却管150的级数。又一实施方式中，以蜿蜒冷却管140不妨碍搅拌叶片124的旋转的方式调整蜿蜒冷却管140的级数。
图11概略性地表示聚合装置1100的主要部分的一例。聚合装置1100于在蜿蜒冷却管140与蜿蜒冷却管150之间具备蜿蜒冷却管1160的点与聚合装置100不同。关于所述不同点以外的特征，聚合装置1100可具有与聚合装置100相同的构成。此外，在技术上不矛盾的范围内，聚合装置1100可具有其它实施方式的各种聚合装置的特征。
图12概略性地表示聚合装置1200的主要部分的一例。聚合装置1200在具备具有半圆状的横截面的蜿蜒冷却管1252代替蜿蜒冷却管252、蜿蜒冷却管256及蜿蜒冷却管258的点，与聚合装置100不同。关于所述不同点以外的特征，聚合装置1200可具有与聚合装置100相同的构成。此外，在技术上不矛盾的范围内，聚合装置1200可具有其它实施方式的各种聚合装置的特征。
图13概略性地表示聚合装置1300的主要部分的一例。聚合装置1300在具备包含直线状延伸的延伸部612的蜿蜒冷却管1351、蜿蜒冷却管1352、蜿蜒冷却管1353、蜿蜒冷却管1354、蜿蜒冷却管1355及蜿蜒冷却管1356代替包含弯曲延伸的延伸部612的蜿蜒冷却管252、蜿蜒冷却管254、蜿蜒冷却管256及蜿蜒冷却管258的点，与聚合装置100不同。此外，聚合装置1200在具备挡板1331、挡板1332、挡板1333、挡板1334、挡板1335、挡板1336的点与聚合装置100不同。关于所述不同点以外的特征，聚合装置1300可具有与聚合装置100相同的构成。此外，在技术上不矛盾的范围内，聚合装置1300可具有其它实施方式的各种聚合装置的特征。
本实施方式中，蜿蜒冷却管1351、蜿蜒冷却管1352、蜿蜒冷却管1353、蜿蜒冷却管1354、蜿蜒冷却管1355及蜿蜒冷却管1356，在假想的正六边形的边上中绕反应容器110的中心轴配置在大致对称的位置。此外，挡板1331、挡板1332、挡板1333、挡板1334、挡板1335及挡板1336配置在所述假想的正六边形的顶点。
根据本实施方式，蜿蜒冷却管140的个数与蜿蜒冷却管150的个数不同。例如，蜿蜒冷却管140的个数小于蜿蜒冷却管150的个数。根据本实施方式，蜿蜒冷却管140的形状与蜿蜒冷却管150的形状不相似。例如，蜿蜒冷却管140的延伸部612弯曲延伸，而蜿蜒冷却管150的延伸部612直线状延伸。
(另一实施方式的一例)
本实施方式中，以挡板1331、挡板1332、挡板1333、挡板1334、挡板1335及挡板1336配置在假想的正六边形的顶点的情况为例，对聚合装置1300的一例进行了说明。然而，聚合装置1300并不限定于本实施方式。
另一实施方式中，挡板1331、挡板1332、挡板1333、挡板1334、挡板1335及挡板1336的至少1个，可配置在所述正六边形与直体部312之间。又一实施方式中，挡板1331、挡板1332、挡板1333、挡板1334、挡板1335及挡板1336的至少1个，可配置在所述正六边形与配置有蜿蜒冷却管242、蜿蜒冷却管244、蜿蜒冷却管246及蜿蜒冷却管248的假想的圆之间。
根据本实施方式，以蜿蜒冷却管140的个数小于蜿蜒冷却管150的个数的情况为例，对聚合装置1300的一例进行了说明。然而，聚合装置1300并不限定于本实施方式。另一实施方式中，蜿蜒冷却管140的个数可大于蜿蜒冷却管150的个数。
根据本实施方式，以蜿蜒冷却管140的延伸部612弯曲延伸，而蜿蜒冷却管150的延伸部612直线状延伸的情况为例，对聚合装置1300的一例进行了说明。然而，聚合装置1300并不限定于本实施方式。另一实施方式中，可为蜿蜒冷却管140的延伸部612直线状延伸，而蜿蜒冷却管150的延伸部612弯曲延伸。
(另一实施方式的一例)
本实施方式中，以假想圆1403的直径大于假想圆1404的直径，且小于假想圆1405的直径的情况为例，对聚合装置1300的一例进行说明。然而，聚合装置1300并不限定于本实施方式。另一实施方式中，假想圆1403的直径可小于假想圆1404的直径。又一实施方式中，假想圆1403的直径可大于假想圆1405的直径。
图14概略性地表示聚合装置1400的主要部分的一例。聚合装置1400在配置挡板232、挡板234、挡板236及挡板238的假想圆1403，配置在配置蜿蜒冷却管242、蜿蜒冷却管244、蜿蜒冷却管246及蜿蜒冷却管248的假想圆1404与配置蜿蜒冷却管252、蜿蜒冷却管254、蜿蜒冷却管256及蜿蜒冷却管258的假想圆1405之间的点，与聚合装置100不同。关于所述不同点以外的特征，聚合装置1400可具有与聚合装置100相同的构成。此外，在技术上不矛盾的范围内，聚合装置1400可具有其它实施方式的各种聚合装置的特征。
图15概略性地表示聚合装置1500的主要部分的一例。聚合装置1500在挡板232配置在蜿蜒冷却管242与蜿蜒冷却管252之间，挡板234配置在蜿蜒冷却管244与蜿蜒冷却管254之间，挡板236配置在蜿蜒冷却管246与蜿蜒冷却管256之间，挡板238配置在蜿蜒冷却管248与蜿蜒冷却管258之间的点，与聚合装置1400不同。关于所述不同点以外的特征，聚合装置1500可具有与聚合装置1400相同的构成。此外，在技术上不矛盾的范围内，聚合装置1500可具有其它实施方式的各种聚合装置的特征。
图16概略性地表示聚合装置1600的主要部分的一例。聚合装置1600在不具备蜿蜒冷却管244及蜿蜒冷却管248的点与聚合装置100不同。关于所述不同点以外的特征，聚合装置1600可具有与聚合装置100相同的构成。此外，在技术上不矛盾的范围内，聚合装置1600可具有其它实施方式的各种聚合装置的特征。
例如，在反应容器110的内部流动的浆体的黏度比较大的情况下，如果蜿蜒冷却管140及蜿蜒冷却管150在直体部312的直径方向上配置为多级，那么有可能在蜿蜒冷却管140与蜿蜒冷却管150之间的区域滞留浆体。作为浆体的黏度比较大的情况，例示氯乙烯的悬浊聚合。该情况下，通过沿直体部312的圆周方向改变蜿蜒冷却管140及蜿蜒冷却管150的直径方向的级数，可抑制浆体的滞留。其结果，促进浆体的混合。
实施例
以下，示出实施例来对本发明具体地进行说明。另外，本发明并不限制于下述实施例。
(聚合装置及聚合条件)
实施例1～6、8及9中，使用图2所示的聚合装置100、与去离子水、氯乙烯单体及市售的试剂，改变聚合装置100的大小、以及蜿蜒冷却管140及蜿蜒冷却管150的结构来生产氯乙烯聚合物。实施例7及10中，使用图11所示的聚合装置1100、与去离子水、氯乙烯单体及市售的试剂，改变聚合装置1100的大小、以及蜿蜒冷却管140及蜿蜒冷却管150的结构来生产氯乙烯聚合物。此外，作为比较例1，使用具有日本专利特开平7-233206号公报记载的结构的聚合装置、与市售的试剂来生产氯乙烯聚合物。将实施例1～10及比较例1各自所使用的聚合装置100或聚合装置1100的规格的详情示于表1、表2或表3。
在实施例1～10及比较例1中，冷媒的供给温度相同。在实施例1～10及比较例1各自中，根据具备与各例相同的内部结构物的试验工厂中的搅拌轴122的旋转数与品质的关系，来设定聚合装置100或聚合装置1100的搅拌轴122的旋转数。聚合装置100或聚合装置1100的搅拌轴122的旋转数，以试验工厂中的搅拌能量的计划值与聚合装置100或聚合装置1100中的搅拌能量的计划值大致一致的方式进行设定。
在实施例1～10及比较例1各者中，根据聚合物的K值的目标值来设定聚合温度。另外，实施例1～10及比较例1各自中的聚合温度，和具备与各例相同的内部结构物的试验工厂中的聚合温度相同。将实施例1～10及比较例1各自中的聚合条件的详情示于表4、表5或表6。
实施例1～10及比较例1中，挡板130、蜿蜒冷却管140、蜿蜒冷却管150及套管170的入口侧的冷媒的流量及温度相同。如表1～表3所示，在实施例1～10及比较例1各自中，改变蜿蜒冷却管140及蜿蜒冷却管150的表面积的合计值而实施聚合试验。其结果，在实施例1～10及比较例1各自中，挡板130的除热量相对于总发热量的比率为约12～17％。蜿蜒冷却管140及蜿蜒冷却管150的除热量相对于总发热量的比率为约22～44％。套管170的除热量相对于总发热量的比率为约25～34％。回流冷凝器180的除热量相对于总发热量的比率为约19～27％。
(评估)
在实施例1～10及比较例1各者中，测定从开始聚合至结束聚合为止的时间(即聚合时间)。此外，在实施例1～10及比较例1各自中，测定生成的氯乙烯聚合物的K值。
在实施例1～10及比较例1各者中，判定所测定的聚合时间是否为计划值。此外，判定所测定的氯乙烯聚合物的K值是否为目标值。在聚合时间为计划值，且获得目标的K值的情况下，判定聚合装置具有充分的冷却能力。
(与积垢相关的评估)
此外，在实施例1～10及比较例1各者中，反复进行聚合试验。预先规定的次数的聚合试验结束之后，目视观察蜿蜒冷却管140及蜿蜒冷却管150的表面，确认有无积垢附着。在未确认到积垢附着的情况下，表示配置在反应容器110内的内部结构物即便反复进行聚合试验也不会引起积垢附着。
[表1]
[表2]
[表3]
/>
[表4]
[表5]
[表6]
(实施例1)
(聚合装置100的规格)
将实施例1中使用的聚合装置100的规格的详情示于表1。实施例1中，首先，准备内容量为80 m3的反应容器110。反应容器110的直体部312的直径为3600 mm，直体部312的高度为6800 mm。
在反应容器110的内部，配置由外径90 mm的沃斯田铁系不锈钢制圆筒状管构成的4个蜿蜒冷却管140。4个蜿蜒冷却管140各者的中心与反应容器110的中心轴的距离为1360mm。此外，4个蜿蜒冷却管140以反应容器110的中心轴为中心而配置在对称性的位置。4个蜿蜒冷却管140各者的级数为12级。即，4个蜿蜒冷却管140各者具有12个延伸部612。在4个蜿蜒冷却管140各自中，邻接的延伸部612之间的距离(有时称为间距Pp)为400mm。
同样，在反应容器110的内部，设置由外径90 mm的沃斯田铁系不锈钢制圆筒状管构成的4个蜿蜒冷却管150。4个蜿蜒冷却管150各者的中心与反应容器110的中心轴的距离为1610 mm。此外，4个蜿蜒冷却管150以反应容器110的中心轴为中心而配置在对称性的位置。4个蜿蜒冷却管150各者的级数为12级。此外，在4个蜿蜒冷却管150各自中，间距Pp为400mm。实施例1中，蜿蜒冷却管140及蜿蜒冷却管150的表面积的合计值相对于反应容器110的内容量的比率为0.645[m2/m3]。
接下来，考虑使用试验工厂获得的实验结果来决定搅拌轴122的旋转数。搅拌轴122的旋转数是考虑到试验工厂的实验结果等，以上述搅拌能量为80～200kgf·m/s·m3的方式决定。具体而言，以在生产的氯乙烯树脂的K值为65.1的聚合温度获得目标的品质的方式，决定搅拌轴122的旋转数。在使用试验工厂的实验中，依据JIS K 7367-2来测定氯乙烯树脂的还原黏度(K值)。
另外，搅拌叶片124的形状及叶片数、以及搅拌叶片124的设置位置、设置数量及设置间隔Pi，以与试验工厂中使用的搅拌叶片124相同的方式实施规模放大。搅拌叶片124的尺寸是以搅拌叶片124的尺寸相对于试验工厂中使用的反应容器110的尺寸的比率为固定的方式实施规模放大。以同样方式决定挡板232、挡板234、挡板236及挡板238的大小及配置。
(聚合方法)
按照下述顺序合成氯乙烯聚合物。将反应条件的详情示于表4。
首先，将去离子水34,700kg、皂化度80.0摩尔％的部分皂化聚乙烯醇10.3kg、甲氧基取代度28.5质量％及羟丙基取代度8.9％的羟丙基甲基纤维素4.4kg制成水溶液投入至反应容器110的内部。接下来，将氯乙烯单体31,200kg装入至反应容器110的内部。其后，一边通过搅拌机120对混合溶液进行搅拌，一边将聚合引发剂A、聚合引发剂B及聚合引发剂C利用泵压入至反应容器110的内部。
使用包含过氧化二碳酸二(2-乙基己基)酯的异烷烃溶液作为聚合引发剂A。过氧化二碳酸二(2-乙基己基)酯的添加量为34.4kg。使用包含过氧化新癸酸第三丁酯的异烷烃溶液作为聚合引发剂B。过氧化新癸酸第三丁酯的添加量为3.3kg。使用包含过氧化新癸酸异丙苯酯的异烷烃溶液作为聚合引发剂C。过氧化新癸酸异丙苯酯的添加量为7.7kg。
接下来，通过向套管170通入热水，使反应容器110内部的混合溶液的温度升温至57℃而开始聚合。此外，在反应容器110内部的混合溶液的温度达到57℃的时间点，开始向挡板130、蜿蜒冷却管140、蜿蜒冷却管150及套管170通入冷却水。其后，在聚合转化率达到20％的时间点，使回流冷凝器180动作。
在将反应容器110内部的混合溶液的温度维持于57℃的条件下，在反应容器110内部的压力与聚合开始后的平均压力相比降低0.09MPa的时间点，停止所有冷却。在从停止所有冷却起18分钟后，将足够使聚合反应停止的量的三乙二醇·双〔3-(3-第三丁基-5-甲基-4-羟基苯基)丙酸酯〕水性分散液(浓度:40质量％)投入至反应容器110的内部。由此，聚合反应结束而获得氯乙烯聚合物。
此外，确认积垢的附着状况，将所述聚合试验作为1批次来反复进行所述聚合试验。
实施例1中，测定投入聚合引发剂之后至使聚合反应结束为止的时间。此外，聚合反应结束之后，测定合成的氯乙烯树脂的还原黏度(K值)。将K值及聚合时间的测定结果示于表4。此外，预先规定的次数的聚合试验结束之后，目视确认反应容器110内部的积垢的附着状况。将积垢的附着状况的确认结果示于表4。
(实施例2～4)
使用具有表1所示的规格的聚合装置100，按与实施例1相同的顺序合成氯乙烯聚合物。实施例2～4中，K值的目标值为65.1。将各实施例中的反应条件的详情示于表4。此外，将K值及聚合时间的测定结果、以及积垢的附着状况的确认结果示于表4。
(实施例5～8)
使用具有表2所示的规格的聚合装置100或聚合装置1100，按与实施例1相同的顺序合成氯乙烯聚合物。在实施例5～7中，K值的目标值为65.1。在实施例8中，K值的目标值为58.6。将各实施例中的反应条件的详情示于表5。此外，将K值及聚合时间的测定结果、以及积垢的附着状况的确认结果示于表5。
(实施例9～10)
使用具有表3所示的规格的聚合装置100或聚合装置1100，按与实施例1相同的顺序合成氯乙烯聚合物。在实施例9～10中，K值的目标值为65.1。将各实施例中的反应条件的详情示于表6。此外，将K值及聚合时间的测定结果、以及积垢的附着状况的确认结果示于表6。
(比较例1)
使用专利文献2所示的聚合装置，按照与实施例1相同的顺序合成氯乙烯聚合物。在比较例1中，K值的目标值为65.1。
在比较例1的聚合装置中，使用线圈状的冷却配管代替蜿蜒冷却管140。使用外径60mm的沃斯田铁系不锈钢制圆筒状管作为冷却配管。线圈状的冷却配管的中心与反应容器110的中心的距离为1100mm。线圈的级数为12级，线圈的间距为400mm。
同样地，使用线圈状的冷却配管代替蜿蜒冷却管150。使用外径60mm的沃斯田铁系不锈钢制圆筒状管作为冷却配管。线圈状的冷却配管的中心与反应容器110的中心的距离为1350mm。线圈的级数为12级，线圈的间距为400mm。
将比较例中的反应条件的详情示于表6。此外，将K值及聚合时间的测定结果、以及积垢的附着状况的确认结果示于表6。
如表4～表6所示，在实施例1～7及9～10中获得K值为65.1的氯乙烯聚合物。此外，聚合时间为2～3小时，为与计划值相同的程度。在实施例8中，获得K值为58.6的氯乙烯聚合物。此外，聚合时间为150分钟，为与计划值相同的程度。在实施例1～10中，即便在反复执行聚合试验之后，也无法确认到积垢的附着。根据各实施例，显示聚合装置具有充分的冷却能力。此外，根据各实施例，显示可同时实现反应容器的大型化与聚合时间的缩短。
另外，在比较例1中，也获得K值为65.1的氯乙烯聚合物。此外，聚合时间也为2小时10分钟中，为与计划值相同的程度。即便在使用比较例1的聚合装置的情况下，如果为80m3左右的容量，那么可在比较短的时间合成目标的K值的氯乙烯聚合物。然而，反复执行聚合试验之后，确认到极其轻微的积垢的附着。
以上，使用实施方式对本发明进行了说明，但本发明的技术范围并不限定于所述实施方式记载的范围。本领域技术人员明白可对所述实施方式施加多种变更或改良。根据权利要求书的记载明白，施加了该变更或改良的实施方式也包含在本发明的技术范围内。
当注意权利要求书、说明书及附图中所示的装置、系统、程序及方法中的动作、顺序、步骤及阶段等各处理的执行顺序，只要未特别明示“更前”、“先于”等，此外只要不是将前处理的输出用于后处理中，那么可以任意顺序实现。关于权利要求书、说明书及附图中的动作流程，即便方便起见使用“首先，”、“接下来，”等进行说明，也并不是指必须以该顺序实施。
[附图标记的说明]
100 聚合装置
110 反应容器
120 搅拌机
122 搅拌轴
124 搅拌叶片
126 动力机构
130 挡板
132 主体
134 支架
140 蜿蜒冷却管
150 蜿蜒冷却管
170 套管
172 流路
180 回流冷凝器
182 流路
232 挡板
234 挡板
236 挡板
238 挡板
242 蜿蜒冷却管
244 蜿蜒冷却管
246 蜿蜒冷却管
248 蜿蜒冷却管
252 蜿蜒冷却管
254 蜿蜒冷却管
256 蜿蜒冷却管
258 蜿蜒冷却管
312 直体部
314 第1镜板
316 第2镜板
318 台座
332 冷媒供给配管
334 冷媒送回配管
342 连结部
344 连结部
346 连结部
510 内管
512 流入口
520 外管
522 流出口
532 配管
534 配管
542 流量调整阀
544 流量调整阀
552 配管
554 流量调整阀
556 配管
558 流量调整阀
610 蜿蜒部
612 延伸部
614 弯曲部
702 供给配管
704 流出配管
710 蜿蜒部
712 延伸部
714 弯曲部
810 蜿蜒部
812 蜿蜒部
814 蜿蜒部
816 蜿蜒部
822 连结部
824 连结部
900 聚合装置
1000 聚合装置
1100 聚合装置
1160 蜿蜒冷却管
1200 聚合装置
1252 蜿蜒冷却管
1300 聚合装置
1331 挡板
1332 挡板
1333 挡板
1334 挡板
1335 挡板
1336 挡板
1351 蜿蜒冷却管
1352 蜿蜒冷却管
1353 蜿蜒冷却管
1354 蜿蜒冷却管
1355 蜿蜒冷却管
1356 蜿蜒冷却管
1400 聚合装置
1403 假想圆
1404 假想圆
1405 假想圆
1500 聚合装置
1600 聚合装置

Claims (10)

1.一种反应装置，具备：
反应器，具有筒状的形状；及
多个第1冷却配管，配置在所述反应器的内部，用来流通冷媒；
所述多个第1冷却配管各自具有反复弯曲并延伸的蜿蜒部，
所述蜿蜒部包含：
多个延伸部，直线状延伸或弯曲延伸；及
多个弯曲部，连结所述多个延伸部中邻接的2个延伸部的端部；
所述多个第1冷却配管中的至少2个距所述反应器的内壁面的距离不同，
所述至少2个第1冷却配管中距所述反应器的内壁面的距离最小的第1冷却配管中所包含的所述多个延伸部中的至少一部分的长度，小于所述内壁面的周长的2/3。
2.根据权利要求1所述的反应装置，其中距所述反应器的内壁面的距离最小的第1冷却配管中所包含的所述多个延伸部中超过1/2个数的延伸部的长度，小于所述内壁面的周长的2/3。
3.根据权利要求1所述的反应装置，其中所述蜿蜒部的表面积相对于所述反应器的内容量的比为0.1～0.9[m2/m3]。
4.根据权利要求3所述的反应装置，其中所述蜿蜒部的表面积相对于所述反应器的所述内容量的比为0.5～0.7[m2/m3]。
5.根据权利要求1所述的反应装置，其中所述反应器的内容量为40～300m3。
6.根据权利要求1所述的反应装置，其中还具备与所述反应器的延伸方向大致平行地延伸的多个挡板，
所述多个挡板各自的至少一部分与所述反应器的所述内壁面相接配置，
所述多个第1冷却配管中的一部分配置在所述多个挡板中所包含的2个挡板之间的位置、且远离所述反应器的所述内壁面的位置。
7.根据权利要求6所述的反应装置，其中所述多个挡板中的至少1个具有用来流通冷媒的第2冷却配管。
8.根据权利要求1所述的反应装置，其中还具备回流冷凝器及套管，
所述回流冷凝器及所述套管各自具有用来流通冷媒的第3冷却配管。
9.根据权利要求1所述的反应装置，其中所述反应装置用于悬浊聚合的用途。
10.一种乙烯系聚合物的制造方法，具有使用权利要求1至8中任一项所述的反应装置使乙烯系单体聚合来生产乙烯系聚合物的阶段。
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