JP3208713U - Heat exchange mixing device and solution transfer cooling device - Google Patents
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Abstract
【課題】被処理物に効率的に伝熱しかつ被処理物を攪拌混合し、溶液移送冷却装置内の固形分の堆積を大幅に遅らせること等の効果を得ることができる熱交換ミキシング装置及び溶液移送冷却装置を提供する。【解決手段】熱交換チューブ内に、該熱交換チューブの内径に略等しい幅の螺旋ミキシング部材202cを配置し、螺旋ミキシング部材202cは、略長手方向に進む波形を有する螺旋板部材であり、該波形の波面が前記螺旋板部材の中心線と直角以外の角度で交差している熱交換ミキシング装置である。【選択図】図4A heat exchange mixing apparatus and a solution capable of efficiently transferring heat to an object to be processed and stirring and mixing the object to be processed to significantly delay the accumulation of solid contents in a solution transfer cooling device. A transfer cooling device is provided. A spiral mixing member 202c having a width substantially equal to the inner diameter of the heat exchange tube is disposed in the heat exchange tube, and the spiral mixing member 202c is a spiral plate member having a waveform that proceeds in a substantially longitudinal direction, In the heat exchange mixing device, the wave front of the corrugation intersects with the center line of the spiral plate member at an angle other than a right angle. [Selection] Figure 4
Description
本考案は、熱交換ミキシング装置及び溶液移送冷却装置、さらに詳しくは、被処理物に効率的に伝熱しかつ被処理物を攪拌混合する熱交換ミキシング装置溶液及び移送冷却装置に関する。 The present invention relates to a heat exchange mixing device and a solution transfer / cooling device, and more particularly to a heat exchange mixing device solution and a transfer / cooling device that efficiently transfer heat to an object to be processed and stir and mix the object to be processed.
被処理物を熱伝導率の高い材料でできたパイプ内を流動させ、該パイプの周囲に冷媒や高温流体を接触させることによって、被処理物を冷却・加熱することは、広く行われている。加工処理を効率的に行うために、被処理物の材料を予めそれに適した温度になるよう冷却・加熱することも一般に行われている。 It is widely practiced to cool and heat an object to be processed by flowing the object in a pipe made of a material having a high thermal conductivity and bringing a refrigerant or a high-temperature fluid into contact with the pipe. . In order to efficiently perform the processing, it is generally performed to cool and heat the material of the object to be processed at a temperature suitable for the material.
一方、ポリエチレン、ポリプロピレン等の重合体製品を製造する際、例えばノルマルヘキサン等の溶媒の中で触媒とエチレンとを反応させてポリエチレンをつくる重合体反応器の内壁へ、重合体が付着する。また、重合体反応器からペレット化等の後処理装置において、溶剤と重合生成物混合溶液を冷却しながら移送するための移送手段の内壁へ、重合体が析出付着する、いわゆる重合体ファウリングが発生する。
ポリエチレン等の重合ではまた、重合体反応器内での重合反応によって反応熱が発生するという問題もある。この反応熱を効率的に除去するすなわち冷却しないと、運転条件のコントロールができず、重合反応物の物性が著しく変化し、重合体反応器の運転停止を余儀なくされる場合もある。
On the other hand, when a polymer product such as polyethylene or polypropylene is produced, the polymer adheres to the inner wall of a polymer reactor that produces polyethylene by reacting a catalyst with ethylene in a solvent such as normal hexane. Further, in a post-treatment device such as pelletization from a polymer reactor, so-called polymer fouling, in which the polymer deposits and adheres to the inner wall of the transfer means for transferring the solvent and the polymerization product mixed solution while cooling, Occur.
Polymerization of polyethylene or the like also has a problem that heat of reaction is generated by the polymerization reaction in the polymer reactor. If this heat of reaction is not efficiently removed, that is, if it is not cooled, the operating conditions cannot be controlled, the physical properties of the polymerization reaction product change significantly, and the operation of the polymer reactor may be forced to stop.
一方、反応熱を除去するために、重合体反応器の内壁及び重合体反応器からペレット化等の後処理装置に冷却しながら移送するための移送手段に、シェルアンドチューブ熱交換器を設定する場合がある。この場合、冷却剤と溶媒中に含まれる重合体とを離隔する金属管内壁に重合体ファウリングが形成される。
この重合体ファウリングは、熱伝導率が金属管に比し約二桁低いことから、重合体ファウリングが、前記反応熱の除去の除去すなわち冷却を著しく低下させる。同時に、実質的管径が細くなることにより、輸送ポンプの負荷が増加し、輸送ポンプの損傷や、流量低減による生産効率の低下という弊害が発生する。
On the other hand, in order to remove the reaction heat, a shell and tube heat exchanger is set in the inner wall of the polymer reactor and a transfer means for transferring the polymer reactor while cooling from the polymer reactor to a post-treatment device such as pelletizing. There is a case. In this case, a polymer fouling is formed on the inner wall of the metal tube that separates the coolant and the polymer contained in the solvent.
Since this polymer fouling has a thermal conductivity that is about two orders of magnitude lower than that of the metal tube, the polymer fouling significantly reduces the removal or cooling of the reaction heat. At the same time, since the substantial pipe diameter is reduced, the load on the transport pump is increased, and there is an adverse effect that the transport pump is damaged or the production efficiency is reduced due to the reduced flow rate.
この重合体ファウリングの発生増大を防止するために、
(1)反応器内及び移送管内の流速を上げること
(2)反応器内及び移送管内表面の凹凸をできるだけ小さくすること
(3)重合体ファウリングの起点が触媒及び重合体粒子の静電付着であるという技術分析に基づく静電除去剤を添加すること
(4)エチレンフィードノズルの構造を改良すること
(5)フランジのギャップ等にポリマーが対流しないような構造を改良すること
が提案されている(例えば、非特許文献1参照)。
In order to prevent an increase in the occurrence of this polymer fouling,
(1) Increasing the flow velocity in the reactor and transfer pipe (2) Minimizing irregularities on the reactor and transfer pipe surface as much as possible (3) Starting point of polymer fouling is the electrostatic adhesion of catalyst and polymer particles (4) Improvement of the structure of the ethylene feed nozzle (5) Improvement of the structure that prevents the polymer from convection in the gap of the flange, etc. (For example, refer nonpatent literature 1).
従来技術の重合体ファウリング防止方法として、特定の一般式で表される平均分子量が、30000以下のポリオキシレン系重合体を含むファウリング防止剤を、重合装置内又は後行程の溶剤重合物溶液内成分に添加することが提案されている(例えば、特許文献1参照)。 As a conventional polymer fouling prevention method, an antifouling agent containing a polyoxylene polymer having an average molecular weight represented by a specific general formula of 30000 or less is used as a solvent polymer solution in a polymerization apparatus or in a subsequent process. It has been proposed to add to internal components (see, for example, Patent Document 1).
他の従来技術の重合体ファウリング防止方法、すなわち重合反応器への触媒スラリー供給系の閉塞を防止し、連続運転を可能とするオレフィン重合方法として、オレフィン重合方法であって、固体に担持した予備重合触媒を含む触媒スラリーを、オレフィンの本重合を行う気相反応器に供給するに際して、該予備重合触媒1gに対して、0.3〜3.0mgの有機アルミニウム化合物を同伴させることが提案されている(例えば、特許文献2参照)。 Another prior art polymer fouling prevention method, that is, an olefin polymerization method that prevents clogging of the catalyst slurry supply system to the polymerization reactor and enables continuous operation, is an olefin polymerization method, and is supported on a solid. When supplying a catalyst slurry containing a prepolymerization catalyst to a gas phase reactor for main polymerization of olefin, it is proposed that 0.3 g to 3.0 mg of an organoaluminum compound is accompanied with 1 g of the prepolymerization catalyst. (For example, refer to Patent Document 2).
他の従来技術の重合体ファウリング防止方法として、高温のプロセスストリームに曝される金属チューブ熱交換装置に腐蝕および腐蝕に誘導されるファウリングに対する抵抗性を賦与するために、内側表面および外側表面を有するプロセスストリームを加熱又は冷却するための伝熱装置10であって、前記伝熱装置10は、X、YおよびZを含むスチール合金で形成されるチューブであり、前記チューブは、40マイクロインチ(1.1μm)未満の算術平均表面粗さを有するスチール合金からなる基材層、内側表面および外側表面の少なくとも一方の上に形成された10〜40重量%のクロムを含有するクロム富化酸化物層、硫化物、酸化物、酸硫化物またはそれらの混合物を含む前記クロム富化酸化物層、の3層を含む伝熱装置10等の表面上に形成された表面保護層を設けることが提案されている(例えば、特許文献3参照)。
As another prior art polymer fouling prevention method, the inner surface and outer surface are used to impart resistance to corrosion and corrosion-induced fouling to metal tube heat exchangers exposed to high temperature process streams. A
上述した技術によっても重合体ファウリングの発生は、産業上の要求を満たす程度に有効に防止も減少もさせることができないため、さらに他の方法、技術が提案されている。すなわち、金属配管の内壁に、薬液又は所要のガスにより除去され得る薄膜を被着形成することが提案されている(例えば、特許文献4参照)。 Even with the techniques described above, the occurrence of polymer fouling cannot be effectively prevented or reduced to an extent that satisfies industrial requirements, and therefore other methods and techniques have been proposed. That is, it has been proposed to deposit and form a thin film that can be removed by a chemical solution or a required gas on the inner wall of a metal pipe (see, for example, Patent Document 4).
他の重合体ファウリング発生防止技術として、内壁に樹脂皮膜を形成させた容器を用いて化学的操作又は物理的操作を行い、該操作の工程中に容器内壁に生成したスケールを前記樹脂皮膜と共に除去するスケール除去方法が提案されている(例えば、特許文献5参照)。 As another polymer fouling prevention technique, chemical operation or physical operation is performed using a container having a resin film formed on the inner wall, and the scale formed on the inner wall of the container during the operation process is combined with the resin film. A scale removal method for removal has been proposed (see, for example, Patent Document 5).
さらに他の重合体ファウリング発生防止技術として、液体又はペースト状の流動物を送液する配管内に配設するチューブにおいて、チューブを配管内に貫通して載置し、一方の端辺を封鎖した該チューブの他端から該チューブ内に送気して該チューブを膨らませて管路内に密着させた後に該チューブ、両端をチューブの内側から配管の端部に密着固定する配管用インナーチューブの設置方法が提案されている(例えば、特許文献6参照)。 Furthermore, as another polymer fouling prevention technique, in a tube disposed in a pipe for feeding a liquid or paste-like fluid, the tube is placed through the pipe and one end is sealed. An inner tube for piping that is fed into the tube from the other end of the tube and inflates the tube so that the tube is brought into close contact with the inside of the pipe, and both ends of the tube are firmly fixed from the inside of the tube to the end of the pipe. An installation method has been proposed (see, for example, Patent Document 6).
重合体ファウリングは、非特許文献1に示されるように、物理的には高速で通過させること、接触面での保護層の形成、滞留発生阻止、化学的には静電気防止剤を添加すること等のよって解消できるように考えられている。
しかし、現実的には、前記特許文献1〜3の重合体ファウリング対策のいずれも不完全で、重合体ファウリングの発生による冷却効率の低下や、重合体ファウリングによる流路の狭隘化すなわち流量の減少が、産業界の大きな障害となったままである。
As shown in Non-Patent Document 1, the polymer fouling is physically passed at a high speed, the protective layer is formed on the contact surface, the retention is prevented, and the antistatic agent is chemically added. It is thought that it can be solved by.
However, in reality, none of the polymer fouling countermeasures of Patent Documents 1 to 3 is incomplete, the cooling efficiency is reduced due to the occurrence of polymer fouling, or the flow path is narrowed due to polymer fouling, that is, Reduced flow remains a major obstacle for industry.
一方、特許文献4及び5によって提案された技術は、既に内壁に形成された薄膜や樹脂皮膜が運転条件変更等により溶解したり剥離したりして、新しく生成した重合体中に混入する恐れが極めて高く、品質管理上受け入れられない問題を含んでいる。 On the other hand, in the techniques proposed by Patent Documents 4 and 5, the thin film or resin film already formed on the inner wall may be dissolved or peeled off due to a change in operating conditions or the like, and may be mixed into the newly formed polymer. It is extremely expensive and contains unacceptable problems in quality control.
特許文献6によって提案された技術は、柔軟で巻き状態で保管されたインナーチューブは、円柱筒を束ねた移送装置の各円柱筒、例えば、約10メートルのものの全長に装着することが極めて困難であり、工業上の実施が実質上不可能であると判断される。 The technique proposed by Patent Document 6 is that it is extremely difficult to attach the inner tube stored in a flexible and wound state to the entire length of each cylindrical cylinder of the transfer device in which the cylindrical cylinders are bundled, for example, about 10 meters. It is judged that industrial implementation is practically impossible.
本考案者が確認した重合体ファーリングが発生する実際の例として、重合体移送冷却装置は、直径170センチメートルの円形断面に、外直径25.4ミリメートル、肉厚1.2ミリメートル、長さ10メートルのSUS304製円筒管の約1500本を均等ピッチで固定して円柱管束を形成している。
この円柱管束は、全体を耐圧シェル内に取付け、シェル内下部入口から冷媒を圧入することによって、冷媒が円柱管束の間に流入する。冷媒は、各円筒管の周囲を流れて各円筒管内の溶媒と重合物の混合溶液を冷却する。
As a practical example of the occurrence of polymer furling confirmed by the present inventors, the polymer transfer cooling device has a circular cross section of 170 centimeters in diameter, an outer diameter of 25.4 millimeters, a wall thickness of 1.2 millimeters, and a length. A cylindrical tube bundle is formed by fixing approximately 1500 SUS304 cylindrical tubes of 10 meters at an equal pitch.
The entire cylindrical tube bundle is mounted in a pressure-resistant shell, and the refrigerant flows in between the cylindrical tube bundles by press-fitting the refrigerant from the lower inlet in the shell. The refrigerant flows around each cylindrical tube to cool the mixed solution of the solvent and the polymer in each cylindrical tube.
冷却されることによって過飽和状態となった重合体は、溶媒から析出分離し、一部は管壁に付着成長し、ファウリングを形成する。その結果、液体固体の混合液は、流路が細った円筒管内を流動するようになり、定圧ポンプの流量が低下し、定常運転ができなくなってしまう。 The polymer that becomes supersaturated by cooling precipitates and separates from the solvent, and part of the polymer adheres to the tube wall and grows to form fouling. As a result, the liquid-solid mixed solution flows in a cylindrical tube with a narrow flow path, the flow rate of the constant pressure pump is reduced, and steady operation cannot be performed.
すなわち、前述した重合体溶液移送冷却装置は、通常24時間連続運転される。その場合、約6ヶ月〜1年経過後には、円柱管内壁に析出堆積した重合体ファウリングが累乗的に増加し、重合体生成物溶液の流動を著しく妨げるようになる。その結果、定圧ポンプの吐出量が低下し、定常な運転条件が確保できなくなり、冷却装置の作動を停止して重合体ファウリングの除去をしなければならない。 That is, the polymer solution transfer cooling device described above is normally operated continuously for 24 hours. In that case, after about 6 months to 1 year, the polymer fouling deposited and deposited on the inner wall of the cylindrical tube increases progressively, and the flow of the polymer product solution is significantly hindered. As a result, the discharge amount of the constant pressure pump is reduced, and steady operating conditions cannot be ensured, and the operation of the cooling device must be stopped to remove the polymer fouling.
一方、定量ポンプを使用した場合には、吐出圧が上昇し、ポンプモーターが過負荷になり、急停止する恐れがある。 On the other hand, when a metering pump is used, the discharge pressure rises, the pump motor becomes overloaded, and there is a risk of sudden stop.
このような従来技術では避けることができない重合体移送装置の重合体ファーリングの除去作業は、産業上ほとんどの場合、高圧水洗浄で行なわれている。
高圧水洗浄は、往復動ポンプにより加圧した高圧水をノズルから噴射させ、噴射衝撃エネルギーにより堆積した重合体ファーリングを管壁から剥離し、粉砕し、排出・除去する。
In most cases in the industry, the removal work of the polymer furling of the polymer transfer device, which cannot be avoided by the prior art, is performed by high-pressure water washing.
In high-pressure water washing, high-pressure water pressurized by a reciprocating pump is jetted from a nozzle, and the polymer furling deposited by jet impact energy is peeled off from the tube wall, pulverized, discharged and removed.
該高圧の値は、例えば高圧7MPa以上30MPa、超高圧30MPa以上100MPa、超超高圧100MPa以上の250MPaでも行われている。公益社団法人日本洗浄技術技能開発協会発行の「産業洗浄(高圧洗浄作業)安全衛生管理指針」によれば、高圧水洗浄は、特定の検定を受けた作業者が行い、監視者を置き、頑丈な足場を作らなければならない。 The value of the high pressure is, for example, also measured at a high pressure of 7 MPa to 30 MPa, an ultra high pressure of 30 MPa to 100 MPa, and an ultra ultra high pressure of 100 MPa to 250 MPa. According to the “Industrial Cleaning (High Pressure Cleaning Work) Safety and Health Management Guidelines” published by the Japan Cleaning Technology Skills Development Association, high pressure water cleaning is performed by a worker who has received a specific certification, and a supervisor is assigned to make it sturdy. Must make a good scaffold.
一つの重合体移送冷却装置の洗浄には、足場設置等から検査終了までに二週間以上を要する場合がある。その上、高圧水洗浄を行っている間は、重合体製造を停止しなければならないのであるから、不稼働損を生じ、産業活動上きわめて影響の大きな障害である。 In some cases, it takes two weeks or more for the cleaning of one polymer transfer cooling device from the installation of the scaffold to the end of the inspection. In addition, while the high-pressure water washing is being performed, the polymer production must be stopped, resulting in a loss of non-operation, which is a significant obstacle to industrial activities.
この重合体移送冷却装置は圧力容器であり、規則すなわち安全基準により定期点検が義務付けられている。 This polymer transfer cooling device is a pressure vessel and is required to be regularly inspected according to regulations, that is, safety standards.
(考案の目的)
本考案は、従来技術のいずれによっても解決されていない重合体製造ライン等における熱交換ミキシング装置及び溶液移送冷却装置の上述した問題点に鑑みてなされたものであって、被処理物に効率的に伝熱しかつ被処理物を攪拌混合し、溶液移送冷却装置内の固形分の堆積を大幅に遅らせること等の効果を得ることができる熱交換ミキシング装置及び溶液移送冷却装置を提供することを目的とする。
(Purpose of the idea)
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the heat exchange mixing device and the solution transfer cooling device in a polymer production line and the like that have not been solved by any of the prior arts, and is efficient for an object to be processed. It is an object to provide a heat exchange mixing device and a solution transfer cooling device capable of obtaining effects such as heat transfer to the substrate and stirring and mixing the object to be processed to significantly delay the accumulation of solids in the solution transfer cooling device. And
本考案はさらに、熱交換ミキシング装置内に固形分が堆積した場合にも、螺旋ミキシング部材を引き抜くことによって、従来技術に比較して極めて簡易な作業設備によって、少数の現場作業者によって短時間に、しかも高圧水洗浄等の危険作業を行うことなく、ファウリング堆積物を除去することができる熱交換ミキシング装置及び溶液移送冷却装置を提供することを目的とする。 The present invention further reduces the number of on-site workers in a short period of time by pulling out the spiral mixing member even when solids are accumulated in the heat exchange mixing device. And it aims at providing the heat exchange mixing apparatus and solution transfer cooling device which can remove a fouling deposit, without performing dangerous work, such as high-pressure water washing.
本考案はまた、生成された液体固体混合物等の溶液に望ましくない重合物等の管付着物が混入する恐れの少ない熱交換ミキシング装置及び溶液移送冷却装置を提供することを目的とする。 It is another object of the present invention to provide a heat exchange mixing device and a solution transfer cooling device that are less likely to cause undesirable polymer deposits or the like from adhering to a solution such as a produced liquid solid mixture.
本考案はさらに、従来技術の高圧水洗浄によって発生する産業廃棄物の排出量に比較して極めて少ない産業廃棄物の排出量である熱交換ミキシング装置及び溶液移送冷却装置を提供することを目的とする。 It is another object of the present invention to provide a heat exchange mixing apparatus and a solution transfer cooling apparatus that are industrial waste emissions that are extremely small compared to the industrial waste emissions generated by the high-pressure water washing of the prior art. To do.
第1考案は、熱交換チューブ内に、該熱交換チューブの内径に略等しい幅の螺旋ミキシング部材を配置し、
前記螺旋ミキシング部材は、略長手方向に進む波形を有する螺旋板部材であり、該波形の波面が前記螺旋板部材の中心線と直角以外の角度で交差していることを特徴とする熱交換ミキシング装置である。
1st device arrange | positions the spiral mixing member of the width | variety substantially equal to the internal diameter of this heat exchange tube in a heat exchange tube,
The spiral mixing member is a spiral plate member having a waveform that travels in a substantially longitudinal direction, and a wave front of the waveform intersects with a center line of the spiral plate member at an angle other than a right angle. Device.
第2考案は、冷媒シェルの内部に、複数の熱交換チューブを互いに平行に配置した溶液移送冷却装置において、
前記熱交換チューブ内に、該熱交換チューブの内径に略等しい幅の螺旋ミキシング部材を配置し、
前記螺旋ミキシング部材は、略長手方向に進む波形を有する螺旋板部材であり、該波形の波面が前記螺旋板部材の中心線と直角以外の角度で交差していることを特徴とする溶液移送冷却装置である。
The second device is a solution transfer cooling device in which a plurality of heat exchange tubes are arranged in parallel with each other inside the refrigerant shell.
A spiral mixing member having a width substantially equal to the inner diameter of the heat exchange tube is disposed in the heat exchange tube,
The spiral mixing member is a spiral plate member having a waveform that travels in a substantially longitudinal direction, and the wave front of the waveform intersects with a center line of the spiral plate member at an angle other than a right angle. Device.
第3考案は、重合反応装置と、該重合反応装置の重合生成物出口部に連結されて熱交換機能を有する冷却流路部とを有する重合体製造装置であって、
前記冷却流路部は、冷媒シェルの内部に、複数の熱交換チューブを互いに平行に配置してなり、
前記熱交換チューブ内に、該熱交換チューブの内径に略等しい幅の螺旋ミキシング部材を配置し、
前記螺旋ミキシング部材は、略長手方向に進む波形を有する螺旋板部材であり、該波形の波面が前記螺旋板部材の中心線と直角以外の角度で交差していることを特徴とする重合体製造装置である。
The third device is a polymer production apparatus having a polymerization reaction device and a cooling flow path unit connected to a polymerization product outlet part of the polymerization reaction device and having a heat exchange function,
The cooling flow path portion is formed by arranging a plurality of heat exchange tubes in parallel with each other inside the refrigerant shell,
A spiral mixing member having a width substantially equal to the inner diameter of the heat exchange tube is disposed in the heat exchange tube,
The spiral mixing member is a spiral plate member having a waveform that advances in a substantially longitudinal direction, and a wave front of the waveform intersects with a center line of the spiral plate member at an angle other than a right angle. Device.
本考案の実施態様は、以下の通りである。
本考案において、前記波形の波面が、前記螺旋ミキシング部材の全幅にわたって直線的に延びていることを特徴とする。
本考案において、前記波形の波面が、中心線上から縁に向かって下流側へ傾斜していることを特徴とする。
本考案において、前記波形の山部が、前記螺旋ミキシング部材の中心線に関し線対称であることを特徴とする。
本考案において、前記螺旋ミキシング部材が、ステンレス合金によって製造されていることを特徴とする。
本考案において、前記螺旋ミキシング部材が、アルミニュウム合金によって製造されていることを特徴とする。
本考案において、前記螺旋ミキシング部材が、銅合金によって製造されていることを特徴とする。
本考案において、前記螺旋ミキシング部材が、チタン合金によって製造されていることを特徴とする。
本考案において、前記螺旋ミキシング部材が、ニッケル合金によって製造されていることを特徴とする。
Embodiments of the present invention are as follows.
In the present invention, the corrugated wavefront extends linearly over the entire width of the spiral mixing member.
In the present invention, the wavefront of the waveform is inclined toward the downstream side from the center line toward the edge.
In the present invention, the peak portion of the corrugated shape is line symmetric with respect to a center line of the spiral mixing member.
In the present invention, the spiral mixing member is made of a stainless alloy.
In the present invention, the spiral mixing member is made of an aluminum alloy.
In the present invention, the spiral mixing member is made of a copper alloy.
In the present invention, the spiral mixing member is made of a titanium alloy.
In the present invention, the spiral mixing member is made of a nickel alloy.
本考案の熱交換ミキシング装置及び溶液移送冷却装置によれば、被処理物の流れが波形の波面に直角以外角度で当たる。被処理物の流れが波形の波面に直角に当たる場合、波形の陰に成る部分、すなわち波形の山部の裏側(下流側)において被処理物の流れが減速する。その結果原則伝側速が落ち、波形の山部の裏側に被処理部内の固形成分や粘性が高く比重の大きい部分が滞留して堆積し、ファーリングが発生する恐れがある。
本考案のように被処理物の流れが波形の波面に直角以外角度で当たる場合、波形の山部の裏側の流れに熱交換チューブの内面に向かう、すなわち螺旋ミキシング部材の中心線に対し傾斜したベクトルが発生し、波形の山部の裏側において被処理物が熱交換チューブの内面に向かって流れ、波形の山部の裏側に被処理部内の固形成分や粘性が高く比重の大きい部分が滞留する恐れが少なくなる。
この被処理物が熱交換チューブの内面に向かってのベクトルは、熱交換チューブの内面におけるファーリングを払い除く作用もする。
According to the heat exchange mixing device and the solution transfer cooling device of the present invention, the flow of the object to be processed hits the corrugated wavefront at an angle other than a right angle. When the flow of the object to be processed hits the corrugated wave front at a right angle, the flow of the object to be processed is decelerated at the portion behind the corrugation, that is, the back side (downstream side) of the corrugated peak. As a result, in principle, the transmission speed decreases, and a solid component or a portion with high viscosity and high viscosity in the processing target portion is accumulated and accumulated on the back side of the peak portion of the waveform, which may cause furling.
When the flow of the workpiece hits the corrugated wavefront at an angle other than a right angle as in the present invention, the flow on the back side of the corrugated peak is directed to the inner surface of the heat exchange tube, that is, inclined with respect to the center line of the spiral mixing member A vector is generated, and the object to be processed flows toward the inner surface of the heat exchange tube on the back side of the corrugated crest, and a solid component and a portion having a high specific gravity and a high specific gravity stay on the back side of the corrugated peak. There is less fear.
The vector of the object to be processed toward the inner surface of the heat exchange tube also acts to remove the furling on the inner surface of the heat exchange tube.
従って、本考案の交換ミキシング装置及び溶液移送冷却装置によれば、被処理物に効率的に伝熱しかつ被処理物を攪拌混合し、該装置内の固形分の堆積を大幅に遅らせること等の効果を得ることができる熱交換ミキシング装置及び溶液移送冷却装置を構成することができる。 Therefore, according to the exchange mixing device and the solution transfer cooling device of the present invention, it is possible to efficiently transfer heat to the object to be processed and to stir and mix the object to be processed, thereby significantly delaying the accumulation of solids in the apparatus. A heat exchange mixing device and a solution transfer cooling device that can obtain the effect can be configured.
本考案の熱交換ミキシング装置及び溶液移送冷却装置によればまた、熱交換ミキシング装置内に固形分が堆積した場合にも、従来技術に比較して極めて簡易な作業設備によって、従来技術に比較して極めて簡易な作業設備によって、少数の現場作業者によって短時間に、しかも高圧水洗浄等の危険作業を行うことなく、ファウリング堆積物を除去することができる熱交換ミキシング装置及び溶液移送冷却装置を構成することができる。 According to the heat exchange mixing device and the solution transfer cooling device of the present invention, and also when solids are accumulated in the heat exchange mixing device, the work equipment is much simpler than the conventional technology and compared with the conventional technology. Heat exchange mixing device and solution transfer cooling device that can remove fouling deposits in a short time by a small number of field workers and without performing dangerous work such as high-pressure water washing by a very simple work facility Can be configured.
本考案の熱交換ミキシング装置及び溶液移送冷却装置によればまた、生成された液体固体混合物等の溶液に望ましくない重合物等の管付着物が混入する恐れの少ない熱交換ミキシング装置及び溶液移送冷却装置を構成することができる。 According to the heat exchange mixing device and the solution transfer cooling device of the present invention, the heat exchange mixing device and the solution transfer cooling that are less likely to cause undesirable polymer adhering tube adhering to the solution such as the generated liquid solid mixture. A device can be configured.
本考案の熱交換ミキシング装置及び溶液移送冷却装置によればさらに、従来技術の高圧水洗浄によって発生する産業廃棄物の排出量に比較して極めて少ない産業廃棄物の排出量である熱交換ミキシング装置及び溶液移送冷却装置を構成することができる。 According to the heat exchange mixing device and the solution transfer cooling device of the present invention, the heat exchange mixing device that is an industrial waste discharge amount that is extremely small compared to the industrial waste discharge amount generated by the high pressure water cleaning of the prior art. And a solution transfer cooling device.
本考案の熱交換ミキシング装置及び溶液移送冷却装置によればさらに、新しく生成されたポリマー溶液等の被移送冷却流体に、管内面に付着した既存ポリマー等の望ましくない不純物が混入する恐れがないという効果を得ることができる。 According to the heat exchange mixing device and the solution transfer cooling device of the present invention, furthermore, there is no possibility that undesirable impurities such as existing polymer adhering to the inner surface of the pipe are mixed into the transferred cooling fluid such as a newly generated polymer solution. An effect can be obtained.
本考案の熱交換ミキシング装置及び溶液移送冷却装置によればさらに、従来の高圧水洗浄技術に比較して産業廃棄物の排出が極めて少ないという効果を得ることができる。 According to the heat exchange mixing device and the solution transfer cooling device of the present invention, it is possible to obtain an effect that the discharge of industrial waste is extremely small as compared with the conventional high-pressure water washing technique.
本考案の熱交換ミキシング装置及び溶液移送冷却装置を好適に実施できるものとして、重合体の製造における重合反応、架橋反応等の化学的操作、脱溶剤、混合等の物理的操作の工程中の溶液移送が挙げられる。また、塗料、接着剤等の重合体を主成分とする組成物の製造等における重合体と他の成分の混合、脱溶剤等の物理的操作の工程中の溶液移送等にも適用できる。
本考案は、例えば、ポリ(メタ)アクリル酸メチル、ポリ(メタ)アクリル酸エチル、ポリ(メタ)アクリル酸ブチル等の(メタ)アクリル酸エステル系重合体、ウレタン系重合体、塩化ビニル系重合体、塩化ビニリデン系重合体、SBR、酢酸ビニル系重合体等の重合体、或いはこれらを構成する単量体の共重合体の製造時の溶液移送に適用され、ウレタンエマルジョン、アクリルエマルジョン等のマルジョンにおける溶液移送にも好ましく適用できるものである。
The heat exchange mixing device and the solution transfer cooling device of the present invention can be suitably implemented as a solution in the process of physical operation such as chemical operation such as polymerization reaction, cross-linking reaction, desolvation, and mixing in the production of the polymer. Transfer. Further, the present invention can also be applied to solution transfer during physical operation processes such as mixing of a polymer and other components in the production of a composition mainly composed of a polymer such as paint and adhesive, and other solvents.
The present invention includes, for example, (meth) acrylate polymers such as poly (meth) methyl acrylate, poly (meth) ethyl acrylate, poly (meth) butyl acrylate, urethane polymers, vinyl chloride heavy polymers. Applied to solution transfer during the production of polymers such as polymers, vinylidene chloride polymers, SBR, vinyl acetate polymers, or copolymers of monomers constituting these, such as urethane emulsions and acrylic emulsions. It can be preferably applied to solution transfer in
(第1実施形態)
本考案の第1実施形態の溶液移送冷却装置を図に基づいて説明する。実施形態の説明における数値は、全て例示である。
(First embodiment)
A solution transfer cooling apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. All numerical values in the description of the embodiments are examples.
溶液移送冷却装置1は、熱交換機能を有し、ポリエチレン中低圧重合法を実施する圧力容器に使用するシェルアンドチューブ型の装置である。シェルアンドチューブ型の熱交換器としては、固定管板式、遊動頭式、U字管式の3タイプが知られている。溶液移送冷却装置1は、遊動頭式であって、被熱交換流体の高温・高圧による長尺の熱交換チューブの伸縮を遊動頭蓋の移動によって吸収する。 The solution transfer cooling device 1 is a shell-and-tube type device having a heat exchange function and used for a pressure vessel for carrying out a low pressure polymerization method in polyethylene. Three types of shell-and-tube heat exchangers are known: a fixed tube plate type, a floating head type, and a U-shaped tube type. The solution transfer cooling device 1 is a floating head type, and absorbs the expansion and contraction of the long heat exchange tube due to the high temperature and high pressure of the heat exchange fluid by the movement of the floating skull.
溶液移送冷却装置1は、図1に示すように、胴体すなわち冷媒シェル10内を熱交換チューブ支持板12によって区切ることによって、被熱交換流体室すなわち溶液室14と冷媒室16を形成している。
被熱交換流体すなわち被処理物Rを収容する溶液室14は、冷媒シェル10の端部をシェルカバー20によって塞いで形成されている。冷媒シェル10の溶液室14のある部分において、下側に溶液入口22が配置され、上側に溶液出口24が形成されている。溶液室14は、区切り板40によって、下側の溶液室高温部14aと下側の溶液室低温部14bとに分けられている。
溶液Rとして、ノルマヘキサンと重合体の溶液が例示される。
As shown in FIG. 1, the solution transfer cooling device 1 forms a heat exchange fluid chamber, that is, a
The
Examples of the solution R include a solution of normal hexane and a polymer.
冷却水等の冷媒Wを収容する冷媒室16は、図1及び図2に示すように、シェル10の端部を冷媒室蓋30によって塞がれている。冷媒シェル10の内部には、例えば約2000本の熱交換チューブ102が互いに平行に配置されている。冷媒室16内において、チューブシート12の反対側には、遊動頭蓋34が配置されている。冷媒室16には、冷媒Wを攪拌するための邪魔板36が配置されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
熱交換チューブ102は、冷媒流通部分の長さは10メートルであり、外径が25.4ミリメートル、肉厚が2.0ミリメートルであり、内径が21.4ミリメートルである。
熱交換チューブ102は、図4に示すように、冷媒シェル10の両端部近傍の内部に固着された熱交換チューブ支持板12に溶接106によって固着されている。
The
As shown in FIG. 4, the
熱交換チューブ102のそれぞれの内部には、螺旋ミキシング部材120が配置されている。螺旋ミキシング部材120の材料は、図3に示すように、波形の帯部材120aである。該波形は略長手方向へ進んでいるが、波形の波面は中心線に対し直角以外の角度で交差している。その交差角度は、10°〜70°、好ましくは20°〜50°、より好ましくは30°である。
A spiral mixing member 120 is disposed inside each
波形の帯部材120aは、中心線Oを中心に螺旋状に捻られて、図4に示すように、螺旋ミキシング部材120となる。
The
(第2実施形態)
熱交換チューブ102のそれぞれの内部には、図5に示すように、切り刻み螺旋ミキシング部材202cが配置されている。切り刻み螺旋ミキシング部材202cの幅は、熱交換チューブ102の内径に略等しく、21.30ミリメートルである。切り刻み螺旋ミキシング部材202cの少なくとも一端部は、図5に示すように、熱交換チューブ102の端部に固着するためにかしめられている。
(Second Embodiment)
As shown in FIG. 5, a chopped
切り刻み螺旋ミキシング部材202cの材料は、図6(a)に示すように、SUS300系等のステンレス鋼が例示されるステンレス合金,アルミニュウム合金、銅合金、チタン合金、ニッケル合金等の平らな帯状部材202aによって製造される。
As shown in FIG. 6A, the material of the chopped
帯状部材202aは、図6(b)に示すように、長手方向すなわち中心線O方向に延びた方向に、例えばサインカーブをなすような繰り返し凹凸を設ける波板加工を施されて、波板部材202bになる。繰り返し凹凸は、くの字状に中心線Oで曲がっている。繰り返し凹凸の波面は、中心軸線Oと直角以外の角度で交差して直線状に延びている。
As shown in FIG. 6 (b), the strip-shaped
波板部材202bは、図6(c)に示すように、切り刻み領域100が形成される。波板部材202bの切り刻み領域100を除く部分は、全幅領域102である。切り刻み領域100には、波板部材202bの両縁から中心線Oまで延びた一対の切り刻み104が、長手方向に所定の間隔をおいて形成される。
As shown in FIG. 6C, the
切り刻み領域100は、図7の拡大図に示されるように、波板部材202bにおいて、切り刻み領域100の長手方向の一方の側、例えば上流側の上流右半分をAR,上流左半分をALとする。切り刻み領域100の右半分をBR、左半分をBLとする。下流側の下流右半分をCR,下流左半分をCLとする。
As shown in the enlarged view of FIG. 7, the chopped
次に、切り刻み領域100が、図6(d)に示すように、中心線O上において右半分BRと左半分BLが直交するように折り曲げられる。この折り曲げにおいて、上流右半分ARと上流左半分をALの同一面性、上流右半分ARと切り刻み領域100の右半分BRの同一面性、下流右半分CRと下流左半分をCLの同一面性、下流右半分CLと切り刻み領域100の左半分BLの同一面性は維持される。
Next, as shown in FIG. 6D, the
次に、各全幅領域102が中心線を中心に、一般的には90°捻られる。この捻り角度は、被処理物の比重、粘度、含有されている固形物に比重等を考慮して、90°以外の角度にして効率的なミキシングや熱伝達を行うこともできる。
Each
R 被処理物
W 冷媒
O 中心線
1 溶液移送冷却装置
10 冷媒シェル
12 熱交換チューブ支持板
14 溶液室
16 冷媒室
20 シェルカバー
22 溶液入口
24 溶液出口
30 冷媒室蓋
100 切り刻み領域
102 全幅領域
104 切り刻み
R Workpiece W Refrigerant O Center line 1 Solution
Claims (19)
前記螺旋ミキシング部材は、略長手方向に進む波形を有する螺旋板部材であり、該波形の波面が前記螺旋板部材の中心線と直角以外の角度で交差していることを特徴とする熱交換ミキシング装置。 A helical mixing member having a width substantially equal to the inner diameter of the heat exchange tube is disposed in the heat exchange tube,
The spiral mixing member is a spiral plate member having a waveform that travels in a substantially longitudinal direction, and a wave front of the waveform intersects with a center line of the spiral plate member at an angle other than a right angle. apparatus.
前記熱交換チューブ内に、該熱交換チューブの内径に略等しい幅の螺旋ミキシング部材を配置し、
前記螺旋ミキシング部材は、略長手方向に進む波形を有する螺旋板部材であり、該波形の波面が前記螺旋板部材の中心線と直角以外の角度で交差していることを特徴とする溶液移送冷却装置。 In the solution transfer cooling device in which a plurality of heat exchange tubes are arranged in parallel with each other inside the refrigerant shell,
A spiral mixing member having a width substantially equal to the inner diameter of the heat exchange tube is disposed in the heat exchange tube,
The spiral mixing member is a spiral plate member having a waveform that travels in a substantially longitudinal direction, and the wave front of the waveform intersects with a center line of the spiral plate member at an angle other than a right angle. apparatus.
前記冷却流路部は、冷媒シェルの内部に、複数の熱交換チューブを互いに平行に配置してなり、
前記熱交換チューブ内に、該熱交換チューブの内径に略等しい幅の螺旋ミキシング部材を配置し、
前記螺旋ミキシング部材は、略長手方向に進む波形を有する螺旋板部材であり、該波形の波面が前記螺旋板部材の中心線と直角以外の角度で交差していることを特徴とする重合体製造装置。 A polymer production apparatus having a polymerization reaction apparatus and a cooling flow path section connected to a polymerization product outlet section of the polymerization reaction apparatus and having a heat exchange function,
The cooling flow path portion is formed by arranging a plurality of heat exchange tubes in parallel with each other inside the refrigerant shell,
A spiral mixing member having a width substantially equal to the inner diameter of the heat exchange tube is disposed in the heat exchange tube,
The spiral mixing member is a spiral plate member having a waveform that advances in a substantially longitudinal direction, and a wave front of the waveform intersects with a center line of the spiral plate member at an angle other than a right angle. apparatus.
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JPWO2017085943A1 (en) * | 2015-11-20 | 2019-01-24 | 秀之 春山 | Heat exchange mixing device and solution transfer cooling device |
JP2021095985A (en) * | 2019-12-19 | 2021-06-24 | 株式会社ナノテック | Tube structure |
CN117309667A (en) * | 2023-08-02 | 2023-12-29 | 中国科学院力学研究所 | Experimental device and analysis method for determining specific components in sample |
-
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- 2016-10-18 JP JP2016005028U patent/JP3208713U/en active Active
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