JP2002282664A - ガス吹き出しノズル及びこれを用いた槽 - Google Patents

ガス吹き出しノズル及びこれを用いた槽

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JP2002282664A
JP2002282664A JP2001092575A JP2001092575A JP2002282664A JP 2002282664 A JP2002282664 A JP 2002282664A JP 2001092575 A JP2001092575 A JP 2001092575A JP 2001092575 A JP2001092575 A JP 2001092575A JP 2002282664 A JP2002282664 A JP 2002282664A
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gas
stirring blade
tank
gas blowing
organic solvent
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Toshiaki Tange
稔章 丹下
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DIC Corp
DIC Technology Corp
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DIC Technology Corp
Dainippon Ink and Chemicals Co Ltd
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  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 有機溶剤を含有する樹脂溶液等において、樹
脂溶液の混合、撹拌効率を損なうことなく、気液接触効
率を向上させて有機溶剤等の蒸発性成分を除去する。 【解決手段】 ガス導入部6とガス吹き出し部7からな
るガス吹き出しノズルに、ガス吹き出し部7の先端部8
に直径Dのガス吹き出し孔9を水平方向に直線的に間隔
2D以上として複数個設け、撹拌翼2の下部に配置して
樹脂溶液4中に不活性ガスを吹き込む。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】粘性体中へガスを吹き込むた
めのガス吹き出しノズルに関し、さらに粘性体にガスを
吹き込みながら撹拌する槽に関する。
【0002】
【従来の技術】ファインケミカル製品の製造には種々の
有機溶剤が使用されており、製造工程の一つとして反応
後の反応生成物溶液より有機溶剤の少なくとも一部を系
外に除き、製品中の有機溶剤の含有率を低減する操作が
行われる。
【0003】反応生成物溶液から有機溶剤の少なくとも
一部を系外に除く操作法としては、生成物が固体の場合
には濾過が用いられ、また、反応生成物が液体で且つ溶
媒との分離が容易な場合には、比重差及び界面張力を利
用した液−液遠心分離あるいはコアレッサー等に代表さ
れる膜分離方式により溶媒を分離する。
【0004】反応生成物と有機溶剤とが一様に混合され
ているような溶液の場合には蒸発により有機溶剤を分離
する方法が一般的に用いられ、特に有機溶剤を含有する
樹脂溶液(有機溶剤の含有率20〜40%)より有機溶
剤含有率を1000ppm以下にするような場合には、
系内に窒素ガス等の不活性ガスを吹き込み、気液の接触
を促進させて有機溶剤の蒸発効率を高めることで工程時
間の短縮、生産能力の増大を図っている。
【0005】しかしながら、樹脂の種類によっては長時
間加熱すると重合及び変色するおそれがあり、できる限
り短時間で有機溶剤を取り除くことが必要とされる。
【0006】このため、不活性ガスの吹き込みは、槽上
部ノズルより吹き込み管を槽内部に導入して樹脂溶液中
に浸漬する状態で取り付け、気液の接触を向上させ有機
溶剤の蒸発を促進させるために、不活性ガス吹き込み量
を増加させるか、あるいは不活性ガスを細分化させる方
法が採られている。
【0007】前者の不活性ガス吹き込み量を増加させる
方法の場合、有機溶剤の留出効率は高まるものの、液表
面から不活性ガスが吐出して気泡が破裂する時に樹脂溶
液の微少な液滴が発生して飛沫となり、有機溶剤の蒸気
とともに系外へ飛沫同伴されて冷却後液化した有機溶剤
に混入する不具合を生じてしまう。
【0008】ファインケミカル製品の製造工程において
は、有機溶剤は蒸留により精製され繰り返し使用される
が、蒸留時の飛沫同伴により樹脂溶液が微量に混入した
有機溶剤を使用した場合、製品の汚染のみならず異常反
応が発生する可能性があるため好ましくない。
【0009】上述の問題を解決するために、不活性ガス
を細分化して樹脂溶液中に吹き出す後者の方法が一般的
に採用されるが、樹脂溶液の粘度が高い場合には細分化
された不活性ガスが液中で合体しやすくなるため、気液
接触の効率が低減することになる。
【0010】このため、ガス吹き出し量とともに、ガス
吹き出しノズルの形状、吹き出し部の形状、吹き出し孔
の大きさ・間隔・向き等が種々検討されている。
【0011】一般的には、気液接触を促進させるために
ガス吹き出し部の先端を環状にし、この環状部分に孔を
設けた図1に示すようなスパージャーリング1を用い、
このスパージャーリングから発生した気泡を更に細かく
分散させるために、図2に示すようにタービン型の撹拌
翼2と併用される。なお、図2において3は槽、4は樹
脂溶液、5は気泡を表している。
【0012】この場合、気液の接触効率を高めるために
攪拌翼の回転数を高めることは有効であるが、回転数を
高めすぎると気液界面での液を押し下げる力が高くなり
気液界面からの気体の放出を抑制したり、気体の分散を
抑制して気体を合体させながら撹拌軸近傍から直上に放
出してしまう事も知られている。
【0013】また、有機溶剤を含有する樹脂溶液の場合
には、回転数を高めると剪断力により樹脂が重合する危
険性があるため、混合撹拌効率と気液接触効率を両立す
べく、従来の撹拌翼では例えば10m3 スケールで10
0rpm程度に回転数を保つ必要があった。
【0014】こうした観点から、より低い回転数(約4
0rpm)で優れた効果を発揮するマックスブレンド
翼、フルゾーン翼等の大型撹拌翼も各攪拌機メーカによ
り開発されている。
【0015】これら大型撹拌翼の混合、撹拌性能を十分
に発揮させるには、攪拌翼の回転数のみならず、撹拌翼
と槽内壁の隙間も重要な要素であことが知られている。
【0016】すなわち、撹拌翼の下端と槽底とのボトム
ギャップGと槽内径Dとの比G/Dが許容範囲を超える
と、槽底部に槽壁面から中央部への吸い込み流が形成さ
れて槽底のボトム中央部での固体物質の沈降や堆積等を
生じてしまうため、ボトムパドルの吐出流を槽壁面上昇
流に効率よく変換するために、一般的には乱流域におい
てG/D<0.05、層流域ではG/D<0.03の範
囲となるように設定する。
【0017】したがって、上述のスパージャーリングを
大型撹拌翼の下部に配置した場合には、必然的にスパー
ジャーリングの設置スペースを確保すべく、最適なボト
ムギャップG0よりもボトムギャップGを大きく取らな
ければならず、混合、撹拌効率を低下させることにな
る。
【0018】また、ボトムギャップGを確保してスパー
ジャーリングを配置するためには、リング自体を細管と
する必要があり、樹脂溶液等の粘性体に使用する場合に
は大型撹拌翼による粘性体の乱流、層流による負荷がか
かるために槽底部に固定する構造としなければならず、
撹拌翼とスパージャーリングとのクリアランスを精度良
く維持することも必要となる。さらに、槽内の原料変更
に伴う洗浄作業時には、固定された構造とすることによ
り作業効率を著しく低減することにもなる。
【0019】大型撹拌翼とガス吹き出しとを併用するた
めに、不活性ガス吹き出し配管を単に撹拌翼と槽壁面と
の間に配置させても、液中に吹き込まれた不活性ガスは
撹拌翼で細かく砕かれることなく、撹拌翼外周の円周運
動のみで分散されるため撹拌槽内全体には分散されず、
気液接触面積を増大させることも困難となり、有機溶剤
の留出にはほとんど効果がない。
【0020】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、有機溶剤を含有する樹脂溶液等において、
樹脂溶液の混合、撹拌効率を損なうことなく、気液接触
効率を向上させて有機溶剤等の蒸発性成分を除去するこ
とにある。
【0021】
【課題を解決するための手段】本発明者は上記実状に鑑
みて鋭意検討したところ、不活性ガス吹き出しノズルを
特殊な形状とし、その先端部にガス吹き出し孔を特定方
向に配列させることにより、大型撹拌翼と併用して混
合、撹拌効率と気液接触効率を向上することができるこ
とを見出し、本発明を完成するに至った。
【0022】すなわち本発明は、ガス導入部6とガス吹
き出し部7からなるガス吹き出しノズルにおいて、該ガ
ス吹き出し部の先端部8に直径Dのガス吹き出し孔9を
水平方向に直線的に間隔2D以上として複数個設けたこ
とを特徴とするガス吹き出しノズルを提供するものであ
る。
【0023】図3に示すように、本発明のガス吹き出し
ノズルはガス吹き出し孔の直径Dに対して、孔の間隔を
2D以上として直線的に複数個配置した構造を有し、そ
れぞれの孔から吹き出されたガスが樹脂溶液中で合体す
ることなく、細分化された状態で樹脂溶液中に分散させ
ることが可能となる。なお、この孔の間隔は孔の中心か
ら隣接する孔の中心までの距離である。
【0024】また、先端部の孔は一列に配列させてもよ
いし、気泡が合体することない範囲であれば、同一面上
に一列目と2列目の孔の間隔が上述の間隔となるように
複数列配置させてもよい。あるいは、槽の形状及び撹拌
翼の形状に応じて接触しない範囲で孔の設置面をずらし
た多段構造としても良い。
【0025】直径Dの大きさとしては、ガス吹き出しノ
ズルを配置させる槽の大きさ、混合、撹拌する樹脂の種
類、ガス吹き出し量等の条件にもよるが、1〜3mmの
範囲の孔であれば問題なく実施できる。
【0026】この場合、孔の間隔は2D以上、すなわち
2〜6mm以上の間隔とすればよく、5Dから10Dの
範囲の間隔、すなわち5〜30mmとすることが特に好
ましい。
【0027】ガス吹き出し部の形状は、ガス導入部から
ガス吹き出し部の先端部に向かうにしたがって厚さが薄
くなる形状とすることにより、孔から吹き出される気泡
の形状を均一にすることができるので好ましい。
【0028】ガス吹き出し部の先端部の長さは、孔の大
きさ、間隔、設置個数にもよるが、例えば孔の直径が2
mm、間隔が15mm、孔の数を8個とした場合は、1
15mm程度の長さが適当である。
【0029】本発明のガス吹き出しノズルを樹脂溶液中
に浸漬させた場合、孔の中に樹脂溶液が侵入することを
防止するためには図4に示すようにガス導入部6とガス
吹き出し部7との成す角をθは、90°<θ≦150°
の範囲とすることが好ましい。
【0030】本発明のノズルを撹拌翼2を有する槽3内
で使用する場合は、図5に示すように、不活性ガスの分
散を促進するためにガス吹き出し部7の先端部8を撹拌
翼2の下部に配置することがよい。
【0031】なお、本発明によるノズルはその先端部8
を撹拌翼2の下部に配置することができるので、撹拌翼
の設置位置(上下位置)を変更する必要がなく、本来の
撹拌翼の性能を十分に発揮できるボトムギャップG0を
確保することができる。
【0032】特に、ガス吹き出し部7の先端部8を撹拌
翼2の下部端部より撹拌翼全幅Wの1/8〜1/4の位
置に配置させることにより、吹き出されたガスの気泡5
が撹拌翼により効率的に細分化されるので好ましい。
【0033】また、気泡の細分化の効果をより向上させ
るためには撹拌翼の回転方向に直行する向きに配置する
か、あるいは撹拌翼の回転方向に対向するように配置す
ることが好ましい。
【0034】図6は撹拌翼2を有する槽3を上部から見
た場合、各部材の位置関係を投影面上で示した図であ
る。この投影面上において、ガス導入部6からガス吹き
出し部7の先端部8への延長線L1とガス導入部6から
撹拌翼の回転軸方向への延長線L2との成す角δは、0
°≦δ<45°とすることが好ましいのである。
【0035】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
るガス吹き出しノズルを使用することにより、大型撹拌
翼の本来の性能を損なうことなく併用することが可能と
なり、有機溶剤を含有する樹脂溶液から、効率的に有機
溶剤を除去でる。
【図面の簡単な説明】
【図1】スパージャーリングの概念図。
【図2】スパージャーリングを使用した従来の撹拌翼を
有する槽の概念図。
【図3】本発明による一実施形態のガス吹き出しノズル
の概念図。
【図4】本発明によるガス吹き出しノズルの側面から見
た概念図。
【図5】撹拌翼を有する槽に本発明によるガス吹き出し
ノズルを使用した場合を示す概念図。
【図6】図5の上部から見た場合の投影面図。
【符号の説明】
1 スパージャーリング 2 撹拌翼 3 槽 4 樹脂溶液 5 気泡 6 ガス導入部 7 ガス吹き出し部 8 先端部 9 ガス吹き出し孔
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4D076 AA03 AA24 BA09 BA10 CB01 CD12 FA13 HA03 JA05 4G035 AB07 AB10 4G078 AA01 AA13 AB20 BA05 BA09 CA01 CA05 CA12 CA17 DA03 EA10

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガス導入部とガス吹き出し部からなるガ
    ス吹き出しノズルにおいて、該ガス吹き出し部の先端部
    に直径Dのガス吹き出し孔を水平方向に直線的に間隔2
    D以上として複数個設けたことを特徴とするガス吹き出
    しノズル。
  2. 【請求項2】 該ガス吹き出し部の形状は該ガス導入部
    から該ガス吹き出し部の先端部に向かうにしたがって厚
    さが薄くなる形状であることを特徴とする請求項1に記
    載のガス吹き出しノズル。
  3. 【請求項3】 該ガス導入部と該ガス吹き出し部との成
    す角をθとしたとき、90°<θ≦150°であること
    を特徴とする請求項1又は2に記載のガス吹き出しノズ
    ル。
  4. 【請求項4】 撹拌翼を有する槽において、該撹拌翼の
    下部に請求項1から3のいずれかに記載のガス吹き出し
    ノズルのガス吹き出し部の先端部を配置したことを特徴
    とする槽。
  5. 【請求項5】 ガス吹き出しノズルのガス吹き出し部の
    先端部を、該撹拌翼の下部端部より撹拌翼全幅の1/8
    〜1/4の位置に配置したことを特徴とする請求項4に
    記載の槽。
  6. 【請求項6】 投影面上におけるガス導入部からガス吹
    き出し部の先端部への延長線とガス導入部から撹拌翼の
    回転軸方向への延長線との成す角をδとしたとき、0°
    ≦δ<45°であることを特徴とする請求項4又は5に
    記載の槽。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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KR101878777B1 (ko) * 2016-01-29 2018-07-16 주식회사 효성 반응가스 순환용 루프를 구비한 고분자 중합장치

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