JP2019519656A5

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Publication number: JP2019519656A5
Application number: JP2018568392A
Authority: JP
Filing date: 2017-06-23
Publication date: 2020-08-06
Anticipated expiration: 2037-06-23

Claims

第１の均質化予備重合設備（「ＨＰＰＵ」）及び連続して第２の重合設備を備える重合システムにおける、反応混合物を含む液体モノマーのイオン重合用のイオン重合カスケードプロセスであって、
前記ＨＰＰＵ内で重合反応が開始し、重合ループと、冷却剤ループと、前記重合ループと前記冷却剤ループの間で共有される熱交換型反応器システム（「ＨＥＲＳ」）と、からなる前記第２の重合設備内で重合反応が続き、
・前記ＨＥＲＳが、１０を超え、４５０未満である、反応混合物の体積に対する表面積の比（ｍ²／ｍ³で表される「Ｓ／Ｖ」）を有し、
・前記ＨＰＰＵが、６００を超える、例えば１０００と５０００の間の、反応混合物の体積に対する表面積の比（ｍ²／ｍ³で表される「Ｓ／Ｖ」）を有し、及び、
・前記第１の均質化予備重合設備内の反応混合物の残留時間と第２の重合設備内の反応混合物の残留時間の間の比が、０．０１％と５％の間、好ましくは０．１％と２％の間、例えば０．１％と１％の間で構成されることを特徴とする、前記イオン重合カスケードプロセス。
ＨＰＰＵ反応器内の反応混合物の残留時間（ＨＰＰＵ反応器の体積を体積供給量で除することにより計算される）が、０．５秒〜２００秒の範囲内、より好ましくは１秒〜１００の範囲内、更により好ましくは２秒〜５０秒の範囲内、特には３秒〜２５秒の範囲内である、請求項１に記載のイオン重合カスケードプロセス。
前記重合ループ内の反応混合物の残留時間（重合ループ反応器の体積を体積供給量で除することにより計算される）が、好ましくは５秒〜１２０分の範囲内、より好ましくは１０秒〜１００分の範囲内、更により好ましくは１分〜１００分の範囲内、更により好ましくは２分〜９０分の範囲内、特には１０分〜６０分の範囲内である、請求項１又は２に記載のイオン重合カスケードプロセス。
均質化予備重合設備（「ＨＰＰＵ」）反応器が、流体チャネルを備える流体デバイスであり、その最小寸法が、５０ミクロン〜８．０ミリメートルの範囲内、例えば１．０ミリメートル〜３．０ミリメートルの範囲内である、請求項１〜３のいずれか１項に記載のイオン重合カスケードプロセス。
均質化予備重合設備（「ＨＰＰＵ」）反応器が、流体チャネルを備える流体デバイスであり、そのような流体デバイスの特有の寸法が、反応混合物の流れ方向に対して垂直な最小の寸法として定義され、前記特有の寸法が、５０ミクロンと８．０ミリメートルの間、例えば４００ミクロンと７．０ミリメートルの間、例えば１．０ミリメートルと５．５ミリメートルの間、例えば１．０ミリメートルと３ミリメートルの間で構成される、請求項１〜４のいずれか１項に記載のイオン重合カスケードプロセス。
均質化予備重合設備（「ＨＰＰＵ」）反応器が、少なくとも１個の反応混合物の通路及び１個以上の熱制御通路を含む流体デバイスであり、前記１個以上の熱制御通路が、各々が壁によって縁どられた２つの体積の内部に位置及び配置され、前記壁が平面で互いに平行であり、前記平面の壁の間に位置し、前記平面の壁及び前記平面の壁の間に延在する壁により規定される反応混合物の通路が、マイクロメートルからミリメートルの範囲内である、請求項１〜５のいずれか１項に記載のイオン重合カスケードプロセス。
均質化予備重合設備（「ＨＰＰＵ」）反応器が、Ｖｉｌｌｅｒｍａｕｘ試験（ＶｉｌｌｅｒｍａｕｘＪ．らの「ＵｓｅｏｆＰａｒａｌｌｅｌＣｏｍｐｅｔｉｎｇＲｅａｃｔｉｏｎｓｔｏＣｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅＭｉｃｒｏＭｉｘｉｎｇＥｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，」ＡｌＣｈＥＳｙｍｐ. Ｓｅｒ. ８８（１９９１）６, ｐ. ２８６に記載の方法により測定される）で８０％を超えるＵＶ透過率により特徴づけられる混合性能により特徴づけられる、請求項１〜６のいずれか１項に記載のイオン重合カスケードプロセス。
ＨＰＰＵ反応器が、
・０．５を超え、好ましくは０．７５を超え、例えば０．９５を超え、及び
・３．０未満、好ましくは２．５未満、例えば２．０未満
である伝熱容量係数（ＭＷ／ｍ３．Ｋで表される）により特徴づけられる、請求項１〜７のいずれか１項に記載のイオン重合カスケードプロセス。
第２段階プロセスが、重合ループ、冷却剤ループ及び前記重合ループと前記冷却剤ループの間で共有される熱交換型反応器システム（「ＨＥＲＳ」）を備える第２の重合設備内のイオン重合ループプロセスであって、前記重合ループが、ポリマー回収システム及び循環ポンプを備えかつ前記ＨＥＲＳの注入口及び排出口に接続される反応混合物配管システムを備え、前記冷却剤ループが、前記ＨＥＲＳの注入口及び排出口に接続される冷却剤配管システムを備え、
１．前記ＨＥＲＳが、少なくとも１個のセクションを備え、その中で反応混合物及び冷却剤が循環されており、
２．前記ＨＥＲＳのセクションが、反応混合物が循環される「ｎ」（ｎは１以上の整数である）個の平行六面体のチャネル及び冷却剤が循環される「ｎ＋１」個の通路を備え、３．セクションの「ｎ」個のチャネル内の反応混合物の流路が、一方向に平行であり、４．セクションの「ｎ＋１」個の通路内の冷却剤の流路が、反応混合物の流路に対して一方向に平行であり、及び
５．冷却剤が、反応混合物と直接接触していない
ことを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載のイオン重合カスケードプロセス。
前記ＨＥＲＳの冷却剤側内部の任意の点の間の冷却剤の温度差が、３℃未満である、請求項９に記載のイオン重合カスケードプロセス。
第２段階プロセスが、重合ループ、冷却剤ループ及び前記重合ループと前記冷却剤ループの間で共有される熱交換型反応器システム（「ＨＥＲＳ」）を備える第２の重合設備内のイオン重合ループプロセスであって、
前記重合ループが、ポリマー回収システム及び循環ポンプを備えかつ前記ＨＥＲＳの注入口及び排出口に接続される反応混合物配管システムを備え、前記冷却剤ループが、前記ＨＥＲＳの注入口及び排出口に接続される冷却剤配管システムを備え、
１．前記ＨＥＲＳが、反応混合物及び冷却剤の両方が循環されている少なくとも１個のセクションを備え、
２．前記ＨＥＲＳのセクションが、反応混合物が循環されている「ｎ」（ｎは１以上の整数である）個の平行六面体のチャネル及び冷却剤が循環され、少なくとも部分的に蒸発している「ｎ＋１」個の通路を備え、
３．セクションの「ｎ」個のチャネル内の反応混合物の流路が、一方向に平行であり、４．冷却剤が、蒸発性の冷却剤であり、
５．セクションの「ｎ＋１」個の通路内の蒸発性の冷却剤の流路が、反応混合物の流路に対して一方向に平行であり、
６．冷却剤が、反応混合物と直接接触しておらず、及び
７．冷却剤配管システムが、冷却剤液化システムを備える
ことを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のイオン重合カスケードプロセス。
前記ＨＥＲＳが、少なくとも「ｘ」個のセクションを備え、ｘは２以上の整数であり、前記セクションが、平行で、かつ連続し、かつ並んでおり、前記ＨＥＲＳのセクション内の反応混合物の流路が、次のセクション内の反応混合物の流路と反対であり（「蛇行流路」）、最初のセクションのチャネル内の反応混合物の流路が、上向きであり、最後のセクションのチャネル内の反応混合物の流路が、下向きであり、前記ＨＥＲＳのセクションのチャネル内の反応混合物の流路の方向が、縦であり、前記ＨＥＲＳのセクションの通路内の冷却剤の流路の方向が、縦で上向きであり、及び、セクションが、その最後の冷却剤の通路を、次のセクションの最初の冷却剤の通路と共有している、プレーツラー（ｐｌａｔｕｌａｒ）反応器である、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のプロセス。
セクションの数「ｘ」が、対であり、４以上、例えば６、８又は１０である、請求項１２に記載のプロセス。
各ＨＥＲＳのセクションが、反応混合物の「ｎ」（ｎは４と１６の間の整数である）個の平行六面体のチャネル及び冷却剤の「ｎ＋１」個の平行六面体のチャネル通路を備える、請求項１２〜１３のいずれか１項に記載のプロセス。
反応混合物の平行六面体のチャネルの寸法が、
・第１の寸法（「高さ」）が、２ｍと１０ｍの間、好ましくは４ｍと８ｍの間、例えば４．５ｍと６．５ｍの間で構成され、及び／又は
・第２の寸法（「奥行き」）が、０．１ｍと３ｍの間、好ましくは０．５ｍと２ｍの間、例えば０．７５ｍと１．５ｍの間で構成され、及び／又は
・第３の寸法（「幅」）が、２ｍｍと５０ｍｍの間、例えば４ｍｍと４５ｍｍの間、好ましくは８ｍｍと３５ｍｍの間、例えば１２ｍｍと２５ｍｍの間で構成され、
前記冷却剤の平行六面体のチャネルの寸法が、
・第１の寸法（「高さ」）が、２ｍと１０ｍの間、好ましくは４ｍと８ｍの間、例えば４．５ｍと６．５ｍの間で構成され、及び／又は
・第２の寸法（「奥行き」）が、０．１ｍと３ｍの間、好ましくは０．５ｍと２ｍの間、例えば０．７５ｍと１．５ｍの間で構成され、及び／又は
・第３の寸法（「幅」）が、１ｍｍと３０ｍｍの間、好ましくは２ｍｍと２０ｍｍの間、例えば５ｍｍと１６ｍｍの間で構成される
ことを特徴とする、請求項１２〜１４のいずれか１項に記載のプロセス。
反応混合物を含む液体モノマーが、ルイス酸共開始剤系、すなわち、好ましくは開始剤とともに、共開始剤として作用するルイス酸（しばしば触媒又は活性剤とみなされる）である触媒系を含む、請求項１〜１５のいずれか１項に記載のプロセス。
開始剤が存在し、前記ＨＰＰＵに導入される前に液体モノマーと予備混合する、請求項１６に記載のプロセス。
前記ＨＰＰＵが、７５０を超え、好ましくは１０００と３５００の間の、反応混合物の体積に対する表面積の比（ｍ²／ｍ³で表される「Ｓ／Ｖ」）により特徴づけられる、請求項１〜１７のいずれか１項に記載のプロセス。
前記ＨＰＰＵの排出口を前記第２の重合設備に接続する配管の内部体積（Ｖｅｘｔ）と、前記ＨＰＰＵの反応混合物の通路の内部体積（Ｖｈｐｐｕ）の間の比が、３未満、好ましくは２未満、例えば１未満である（Ｖｅｘｔ／Ｖｈｐｐｕ＜３；Ｖｅｘｔ／Ｖｈｐｐｕ＜２；Ｖｅｘｔ／Ｖｈｐｐｕ＜１）、請求項１〜１８のいずれか１項に記載のプロセス。
前記ＨＰＰＵの反応物質の排出口を前記第２の重合設備に接続する配管が、熱的に分離されている及び／又は（例えば冷却システムの使用により）熱的に制御されている、請求項１〜１９のいずれか１項に記載のプロセス。
前記ＨＰＰＵの排出口における反応物質温度（Ｔｈｐｐｕ）と、前記第２の重合設備内の導入地点における反応物質の温度（Ｔｉｎ）の間の差が、１０℃未満、好ましくは５℃未満、例えば２℃未満である（［Ｔｈｐｐｕ−Ｔｉｎ］＜１０℃；［Ｔｈｐｐｕ−Ｔｉｎ］＜５℃；［Ｔｈｐｐｕ−Ｔｉｎ］＜２℃）、請求項１〜２０のいずれか１項に記載のプロセス。