JP3643051B2

JP3643051B2 - Polymer recovery method

Info

Publication number: JP3643051B2
Application number: JP2001165500A
Authority: JP
Inventors: 大輔白水; 明弘鳥谷; 昌樹面手
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp; Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp; Mitsubishi Rayon Co Ltd
Priority date: 2001-05-31
Filing date: 2001-05-31
Publication date: 2005-04-27
Anticipated expiration: 2021-05-31
Also published as: JP2002363292A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリマーラテックス中からポリマー粉体を回収する噴霧乾燥プロセスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ポリマーラテックスからポリマーを粉体で回収する方法には、ポリマーラテックスを直接熱風中で噴霧乾燥するプロセスなどが行われている。
ポリマーラテックスを熱風中で直接噴霧するプロセスは、重合後のポリマーラテックスから一挙に乾燥粉末を得ることが可能なことから、工程を簡略にでき、設備コスト、運転管理の観点から、工業的に優位なプロセスである。噴霧乾燥プロセスとしては、オープンサイクルおよびクローズドサイクルが用いられる。
オープンサイクルにおいて、ポリマーラテックスを乾燥させる加熱ガスは、ポリマーラテックスからポリマーを粉体で回収した後、乾燥器から大気中に出ていく。したがって、高い温度のガスを大気中に排出するため、エネルギーのロスが大きく、また、環境への悪影響が懸念される。
一方、クローズドサイクルにおいて、乾燥器から排出されたガスの一部が、加熱器により加熱され、再び乾燥器に戻されるので、加熱器に供給される燃料が節約でき、ランニングコストを低くすることができる。また、大気へ排出されるガス量も少ないため、オープンサイクルと比較して、環境への影響も低い。
また、ポリマー粉体に代表されるような、粉塵爆発を起こしやすい粉体を噴霧乾燥して回収する場合、噴霧乾燥工程において粉塵爆発を防ぐ必要がある。爆発は、加速された燃焼であるので、噴霧乾燥器内で酸素濃度を低くすることは重要である。クローズドサイクルにおいては、ポリマー粉体回収後のガスの一部が、再び加熱器にて加熱されるため、酸素濃度を低く保つことができ、粉塵爆発の可能性は低い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開昭４７−７１２５号公報では、洗浄剤乾燥後のガスの５０ｖｏｌ％から８０ｖｏｌ％を循環させる、クローズドサイクルのプロセスが提案されているが、凝縮器がないために、乾燥器内にて蒸発した水分が循環系内の水蒸気分率を高め、循環系内、特に粉体捕集装置で水蒸気が結露する。また、この結露を防ぐために、噴霧乾燥器の出口部の温度を高くすると、ポリマーラテックスを噴霧乾燥する際、ポリマー粉体が壁面へ付着したり、乾燥器の出口部で粉体の閉塞などの問題が起こり好ましくない。
また、クローズドサイクルによる噴霧乾燥では、乾燥器にて乾燥させた水分量の当分量の水分を、凝縮器によって凝縮する必要があり、乾燥器にて乾燥する処理量が増加するにつれて、凝縮器での凝縮量が増加し、凝縮器および凝縮器の付帯設備（冷媒製造設備など）に大型の装置を用いる必要があり好ましくない。
特開昭６０−１１０３０１号公報では、ガス循環式噴霧乾燥装置によって、酸素濃度や循環ガス圧力を制御する方法が提案されているが、Ｎ₂ガスの供給が必須であり、Ｎ₂ガスを生成するコストが生じ好ましくない。
【０００４】
本発明の課題は、ポリマーラテックス中から、ポリマー粉体を回収する噴霧乾燥プロセスに関して、噴霧乾燥器の出口部の温度が、ポリマー粉体の壁面付着や、噴霧乾燥器の出口部で粉体の閉塞などが起こらない特定の温度範囲になるように噴霧乾燥し、かつ噴霧乾燥器内の酸素濃度が特定の濃度より低く、かつ小型の凝縮器を用いるポリマーの回収方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明のポリマー回収方法は、加熱ガスによって、噴霧乾燥器内にてポリマーラテックスを噴霧・乾燥し、ポリマーラテックス中のポリマーを粉体として回収する方法において、噴霧乾燥器の出口部の温度を制御し、ポリマーラテックスからポリマー粉体を分離・回収後の排ガスの一部を凝縮器に供給して水分を凝縮後、直火加熱器に導入して加熱、再循環することを特徴とする。
上記方法において、循環系内の酸素濃度（体積％）を、５ｖｏｌ％以下に制御することが望ましい。
また、噴霧乾燥器の出口部の温度を、ポリマーラテックスの最低成膜温度より１５℃高い温度未満に制御することが望ましい。
また、前記凝縮器に排ガスの６０ｖｏｌ％以上を供給することが望ましい。
凝縮器出口の温度は、下限が４５℃から、上限は凝縮器入口の温度より５℃低い温度未満に制御することが望ましい。
また、噴霧乾燥器と凝縮器間に設けられた排出弁を備えた排出経路より、排ガスの４０ｖｏｌ％以下の量を排出することが望ましい。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図１を用いて詳しく説明する。
図示例のポリマーの回収方法では、循環ガスは、噴霧乾燥器１、凝縮器２、直火加熱器３の順に移動し、再び噴霧乾燥器１に戻り再循環する。
また、噴霧乾燥器１と凝縮器２間は、ガス循環経路４で接続されており、その途中に、粉体捕集装置１１、ブロワー１２が設けられ、排出弁１３を備えた排出経路１４が接続している。
また、凝縮器２と直火加熱器３間は、ガス循環経路５で接続されており、その途中に、排出弁１８を備えた排出経路１９が接続し、また、ブロワー２０が設けられている。
また、直火加熱器３と噴霧乾燥器１間は、ガス循環経路６で接続されており、その途中に、ブロワー２１とフィルター２２が設けられている。
【０００７】
本発明において、直火加熱器３は、後述する凝縮器２より供給される循環ガスを燃焼直火により加熱ガスとする装置である。燃料と燃焼補助ガスである空気を燃焼するための最小限の量を循環系外から供給し、燃料を燃焼することにより、循環ガスを加熱することが好ましい。燃料は、天然ガスに代表されるようなガス燃料や、灯油に代表されるような液状の燃料を用いても良い。
このような直火加熱器を用いることにより、循環系内の酸素濃度を低減することができる。
【０００８】
本発明において、噴霧乾燥器１内では、直火加熱器３からの加熱ガスによって、ポリマーラテックスの噴霧、乾燥を行う。この噴霧乾燥器１は、少なくとも、噴霧乾燥器１上部に微粒化装置７、入口部８を設けている。
ポリマー粉体の分離回収は、ポリマー粉体と蒸発水分を含む循環ガスの混合物を別途設けられた分離装置によって行ってもよいが、噴霧乾燥器１下部に出口部２３を設け、噴霧乾燥器１内でポリマー粉体の回収を行うことが好ましい。
上記微粒化装置７は、噴霧乾燥器１内に、ポリマーラテックスを噴霧導入する装置である。
上記入口部８は、微粒化装置７から噴霧されたポリマーラテックスを乾燥させる加熱ガスを導入する装置であり、ポリマーラテックスに、直火加熱器３からガス循環経路６を通って送られる加熱ガスが直接あたるように設けられている。
出口部２３は、噴霧乾燥器１下部に設けられ、ポリマー粉体を排出する粉体排出口９と、粉体排出口９で排出されないポリマー粉体、および蒸発した水分を含む循環ガスを排出する、ガス排出口１０からなる。
加熱ガスおよび噴霧されたポリマーラテックスは、噴霧乾燥器１の上部から下部に、下降し流れるようにすることが好ましい。
【０００９】
本発明において、出口部２３の温度は重要であり、入口部８の温度、入口部８におけるガス導入量、微粒化装置７からの噴霧量を制御することによって、出口部２３の温度制御がなされている。例えば、出口部２３の温度を上げたい場合は、入口部８の温度を上げる、入口部８からのガス導入量を増加させる、微粒化装置７からのラテックス噴霧量を下げる等の操作を単独、もしくは組み合わせて行う。
出口部２３の温度は、ポリマーラテックスの最低成膜温度より１５℃高い温度未満に制御することが望ましい。この温度より高くなると、ポリマー粉体が壁面に付着したり、出口部２３において、粉体の閉塞が起こる可能性が生じるからである。
また、出口部２３の温度の下限は、特に制限しないが、５０℃より高いことが望ましい。これは、５０℃以下であると乾燥不十分な粉体になり、好ましくないからである。
ここで、ポリマーラテックスの最低成膜温度とは、ポリマーラテックスからフイルムを成膜する際、透明な連続フイルムを形成することが可能な状態になる最低温度のことである。最低成膜温度は、粒子内の組成が均一な場合、ほぼポリマーのガラス転移温度と同じになる。
ところで、粉体構造の決定因子は、ポリマーラテックスのポリマー粒子表層の付着力であり、我々は、この粒子表層の付着力が、「粒子表層のガラス転移温度」と「粒子表層の温度」との関係で決まることを明らかにした。
多層ポリマー構造であるポリマーラテックスにおいて、「粒子表層のガラス転移温度」、すなわち最低成膜温度を目安にして、噴霧乾燥器１の出口部２３の温度を制御することによって、ポリマー粒子表層の付着力を制御し、上述したポリマー粉体の壁面付着、出口部２３の閉塞、乾燥不十分等を防ぎ、良好なポリマー粉体を得ることができる。
上記ポリマーラテックスの最低成膜温度の測定方法としては、まず、水平に設置したアルミニウム製板の両端に、加熱または冷却装置を設け、アルミニウム製板に温度勾配を持たせる。次に、温度勾配を持たせたアルミニウム製板の上に、ポリマーラテックスを均一に薄く広げ乾燥させた後に、ポリマーラテックスが透明な連続フイルムを形成する最低の温度を測定し、これを最低成膜温度とする。
【００１０】
また、噴霧乾燥器１内での酸化防止のため、噴霧するポリマーラテックスに、適当な酸化防止剤や添加剤等を加え、噴霧乾燥することもできる。
更には、得られるポリマー粉体の耐ブロッキング性、嵩比重等の粉体性能を向上させるため、シリカ、タルク、炭酸カルシウム等の無機質充填剤や、ポリアクリレート、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド等を添加して噴霧乾燥することもできる。
また、噴霧乾燥器１の全体形状および容量は、特に限定されるものではなく、実験室で使用するような小規模なスケールから、工業的に使用するような大規模なスケールまでいずれにも使用することができる。
【００１１】
微粒化装置７に注入されるポリマーラテックスとしては、芳香族ビニル系単量体、シアン化ビニル系単量体、エチレン系不飽和カルボン酸系単量体、不飽和カルボン酸アルキルエステル系単量体、ハロゲン化ビニル系単量体、マレイミド系単量体等を１種又は２種以上を共重合、シード重合、またはグラフト重合、複合化したものなどがあげられる。また、ジエン系共重合体やアクリル系ゴム状重合体等のゴム状共重合体の存在下に不飽和ニトリル単量体、（メタ）アクリル酸エステル単量体、芳香族ビニル系単量体、またはこれらと共重合可能な単量体等を１種または２種以上重合して得られるグラフト共重合体、例えばアクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体、メチルメタクリレート-ブタジエン-スチレン共重合体等を使用することも可能である。
ポリマーラテックスの重合方法としては、特に限定されるものではなく、一般公知の乳化重合法を用いることができる。その他、ジビニルベンゼン、１−３ブチレンジメタクリレート、アリルメタクリレート、グリシジルメタクリレートなどの架橋剤、メルカプタン類、テレペン類といった連鎖移動剤を併せて使用することも可能である。
使用する重合開始剤としては、特に限定されないが、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウムなどの水溶性過硫酸、ジイソピロピルベンゼンヒドロパーオキサイド、ｐ−メンタンハイドロパーオキサイド、キュメインハイドロパーオキサイド、ｔ−ブチルハイドロパーオキサイドなどの有機過酸過物を一成分としたレドックス系開始剤を使用できる。
また、上記ラテックスは単独でも良いが、複数のラテックスの混合物であっても良い。
【００１２】
ガス排出口１０から排出された、ポリマー粉体および蒸発水分を含む循環ガスの混合物は、粉体捕集装置１１へ送られ、粉体と排ガスに分離される。粉体補修装置１１は、サイクロンやバクフィルター等からなる。
ここで、排ガスとは、噴霧乾燥器１のガス排出口１０から出た粉体と蒸発水分を含む循環ガスの混合物を、サイクロンやバクフィルターなどを通過させることにより粉体のみを分離・回収した後のガスのことである。
【００１３】
粉体捕集装置１１から出た排ガスは、ブロワー１２により、排出弁１３を備えた排出経路１４および凝縮器２へ送られる。
排ガスの１〜４０ｖｏｌ％のガスは、排出弁１３を備えた排出経路１４から排出することが望ましい。排出することで、凝縮器２で処理する凝縮量を減少させることができる。但し、排出経路１４から出る排ガスが４０ｖｏｌ％より多いと、循環系内の酸素濃度が、５ｖｏｌ％を超えてしまうので好ましくない。
排出経路１４、１９からの排ガス排出量は、直火加熱器３から排出される燃焼排ガス量、燃焼補助ガスの一部、および噴霧乾燥器１で乾燥された水蒸気の一部のそれぞれの当量分を排出している。また、排出弁１３を備えた排出経路１４は、凝縮器２で処理する凝縮量を減少させるために、噴霧乾燥器１と凝縮器間２に設けることが望ましい。
【００１４】
本発明において、排ガスの６０ｖｏｌ％を越えるガスを、凝縮器２に供給し水分を凝縮後、直火加熱器３にて加熱することによって、循環系内の酸素濃度が５％ｖｏｌl以下になることが望ましい。
凝縮器２に供給される排ガスの量が、６０ｖｏｌ％以下になると、噴霧乾燥器１内の酸素濃度が５ｖｏｌ％を越えてしまい、噴霧乾燥器１内での自動酸化による燃焼や、粉塵爆発の可能性があり好ましくない。特に、自動酸化性のポリマーを乾燥させる場合は、酸素濃度が、２ｖｏｌ％以下であることが望ましい。
【００１５】
凝縮器２は、噴霧乾燥器１にて、乾燥によって蒸発した水分を凝縮させることで、循環ガス中の水分の一部を、循環系外に排出する装置である。用いられる凝縮器２としては、間接冷却による凝縮器、例えば多管型凝縮器などを用いてもよく、特に、直接冷却による凝縮器、例えばウエットスクラバーなどを用いることが好ましい。
凝縮器２を設けることにより、水分を循環系外に排出することができるので、噴霧乾燥器１の出口部２３の温度を低くすることが可能となり、出口部２３に付着するポリマー量が低減される。
また本発明において、凝縮器出口１６の温度を制御することは、非常に重要であり、下限は４５℃から、上限は凝縮器入口１５の温度より５℃低い温度未満で制御する。
これは凝縮器出口１６の温度が４５℃より低いと、凝縮器２で処理する凝縮量が増大し、大型の凝縮器２が必要となり好ましくない。
また、凝縮器出口１６の温度が、凝縮器入口１５の温度より５℃低い温度以上であると、循環ガス中の蒸発水分が凝縮されず、循環ガスの湿度が高くなり、結果的にサイクロン・バグフィルターなどの粉体捕集装置１１で、噴霧乾燥器１のガス排出口１０から出たガス中の水蒸気が結露してしまう恐れがあるため、好ましくない。凝縮器出口１６から排出される循環ガス中の水蒸気分率は、９．４ｖｏｌ％〜５７．０ｖｏｌ％が好ましい。
したがって、凝縮器出口１６の温度、すなわち冷却媒体の温度は、凝縮器出口１６の温度を下限は４５℃から、上限は凝縮器入口１５の温度より５℃低い温度未満に冷却できるように適宜決定することが望ましい。
上述するように、凝縮器出口１６の温度を制御し、凝縮器入口１５と凝縮器出口１６での温度差を小さくすることによって、凝縮器２での処理量を制限し、伝熱面積の小さい、安価で小型の凝縮器２を用いることが可能になる。
定常状態においては、噴霧乾燥器１での蒸発量と、直火加熱器３からの燃焼排ガス中の水蒸気量および追加ガス中に含まれる水蒸気量と同じ量の水蒸気量を、排出経路１４、１９および凝縮器２による凝縮にて循環系外に排出する必要がある。
ここで、追加ガスとは、循環系外から供給される空気のことで、循環ガスが直火加熱器３から、噴霧乾燥器１へ移行するときに供給される。
【００１６】
凝縮器２を出た循環ガスは、再び直火加熱器３で加熱され、ブロワー２１より供給される追加ガスと混合され、乾燥用の加熱ガスになる。加熱ガスは、フィルター２２を通過した後、噴霧乾燥器１の入口部８に導入される。ここで、フィルター２２は、加熱ガス中のすす・灰などの個体を取り除く役割を果たす。
【００１７】
【実施例】
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。
（実施例１）
図１のプロセスにて、以下の各装置を用いてポリマー粉体を回収した。
噴霧乾燥器１は、直胴部内径３．５ｍ、直胴部高さ４ｍ、コーン部高さ２．８ｍのものを用い、微粒化装置７には、回転ディスク（回転数１５０００ｒｐｍ）を用いた。
凝縮器２は、熱交換部長さ１．０ｍ、邪魔板間隔０．１８４ｍ、熱交換器外径０．３１ｍ、熱交換単管外径０．０２６ｍ、単管数６６本で構成されている邪魔板付き多管型凝縮器を用いた。
噴霧乾燥に使用したポリマーラテックスの組成（重量％）は、メチルメタクリレート８４％、ブチルアクリレート１６％、ｎ−オクチルメルカプタン０．００５７％であり、固形分率（重量％）は３７．８％であった。このポリマーラテックスの最低成膜温度は６６℃であった。このポリマーラテックスを流量８８．４ｋｇ／ｈｒで噴霧乾燥装置１に送り、ラテックス中のポリマーを回収した。
このときの循環ガス量、乾燥器入口部８温度、乾燥器出口部２３温度、排出弁１３、１９排出量、凝縮器入口１５温度、凝縮器出口１６温度、露点を表１に示す。
【００１８】
【表１】

【００１９】
以下、運転条件を詳細に説明する。
循環ガスを直火加熱器３により加熱し、大気温度２５℃、相対湿度６０％の空気を加熱された循環ガスと混合し、フィルター２２を通過させ、噴霧乾燥器１に導入した。この送風ガスの酸素濃度は４ｖｏｌ％であった。ポリマーラテックスを噴霧乾燥器１内に噴霧し、ポリマー粉体を粉体排出口９およびサイクロン・バグフィルターからなる粉体捕集装置１１より３３．４ｋｇ／ｈｒの量を回収した。得られたポリマー粉体の水分率（重量％）は０．５ｗｔ％であった。循環ガスはサイクロン・バグフィルターからなる粉体捕集装置１１で、粉体と分離され、ブロワー１２により、排出弁１３を備えたガス排出経路１４および凝縮器２へと送った。凝縮器出口１６における循環ガスの温度は５０℃に制御した。凝縮器２の伝熱面積は５．４ｍ²であり、凝縮量は少なく、凝縮器２の能力であれば十分であった。
この結果、噴霧乾燥器１の出口部２３へのポリマー粉体の付着も少なく、噴霧乾燥器１の入口部８の酸素濃度は４ｖｏｌ％であり、粉塵爆発や自動酸化による燃焼の可能性は低く、安全に運転できた。
【００２０】
（比較例１）
噴霧乾燥器１の出口部２３の温度を１００℃（ポリマーラテックス１の最低成膜温度６６℃より１５℃高い温度以上）となるように入口部８の温度、乾燥器送風量を変更した以外は実施例１と同様の条件で運転したところ、噴霧乾燥器１の出口部２３の付着が激しいことが確認された。
【００２１】
【発明の効果】
本発明のポリマーの回収方法により、循環系内の酸素濃度を低く制御でき、かつ噴霧乾燥器の出口部２３へのポリマー付着が少なく、かつ凝縮器２は安価で小型な装置を利用できるので、噴霧乾燥器１内で自動酸化する固形物を安全に、かつ安定に、かつ安価に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のポリマーの回収方法の概略図である。
【符号の説明】
１噴霧乾燥器
２凝縮器
３直火加熱器
７微粒化装置
８入口部
９粉体排出口
１０ガス排出口
１１粉体捕集装置
１３排出弁
１４排出経路
１５凝縮器入口
１６凝縮器出口
２３出口部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a spray drying process for recovering polymer powder from polymer latex.
[0002]
[Prior art]
As a method for recovering the polymer from the polymer latex as a powder, a process of spray-drying the polymer latex directly in hot air is performed.
The process of directly spraying polymer latex in hot air can obtain a dry powder from the polymer latex after polymerization at once, so the process can be simplified and industrially superior from the viewpoint of equipment cost and operation management. Process. As the spray drying process, an open cycle and a closed cycle are used.
In the open cycle, the heated gas for drying the polymer latex recovers the polymer from the polymer latex as a powder and then exits from the dryer to the atmosphere. Therefore, since high temperature gas is discharged into the atmosphere, energy loss is large, and there is a concern about adverse environmental effects.
On the other hand, in the closed cycle, part of the gas discharged from the dryer is heated by the heater and returned to the dryer again, so that the fuel supplied to the heater can be saved and the running cost can be reduced. it can. In addition, since the amount of gas discharged to the atmosphere is small, the environmental impact is low compared to the open cycle.
In addition, when powder that is likely to cause dust explosion, such as polymer powder, is collected by spray drying, it is necessary to prevent dust explosion in the spray drying process. Since explosions are accelerated combustion, it is important to reduce the oxygen concentration in the spray dryer. In the closed cycle, a part of the gas after the polymer powder is recovered is heated again by the heater, so that the oxygen concentration can be kept low and the possibility of dust explosion is low.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, JP-A-47-7125 proposes a closed cycle process in which 50 vol% to 80 vol% of the gas after drying the cleaning agent is circulated. However, since there is no condenser, The evaporated water increases the water vapor fraction in the circulation system, and water vapor is condensed in the circulation system, particularly in the powder collector. In order to prevent this dew condensation, if the temperature of the outlet part of the spray dryer is increased, when the polymer latex is spray-dried, the polymer powder adheres to the wall surface, or the powder part is blocked at the outlet part of the dryer. Problems occur and are not preferred.
In addition, in spray drying by a closed cycle, it is necessary to condense the amount of water equivalent to the amount of water dried in the dryer with a condenser, and as the processing amount to be dried in the dryer increases, The amount of condensation increases, and it is not preferable to use a large apparatus for the condenser and its ancillary equipment (refrigerant production equipment, etc.).
Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-110301 proposes a method for controlling the oxygen concentration and the circulating gas pressure with a gas circulation spray drying apparatus. However, the supply of N ₂ gas is essential and N ₂ gas is generated. Cost is undesirable.
[0004]
The problem of the present invention is that the temperature at the outlet of the spray dryer is such that the temperature of the outlet of the spray dryer adheres to the wall surface of the polymer powder or the powder at the outlet of the spray dryer. It is an object of the present invention to provide a method for recovering a polymer which is spray-dried to a specific temperature range in which clogging does not occur and the oxygen concentration in the spray dryer is lower than a specific concentration and uses a small condenser.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The polymer recovery method of the present invention controls the temperature at the outlet of the spray dryer in a method in which the polymer latex is sprayed and dried in a spray dryer with a heated gas, and the polymer in the polymer latex is recovered as a powder. Then, a part of the exhaust gas after separation and recovery of the polymer powder from the polymer latex is supplied to the condenser to condense the moisture, and then introduced into a direct fire heater and heated and recirculated.
In the above method, it is desirable to control the oxygen concentration (volume%) in the circulatory system to 5 vol% or less.
Further, it is desirable to control the temperature at the outlet of the spray dryer to a temperature lower than 15 ° C. higher than the minimum film forming temperature of the polymer latex.
Moreover, it is desirable to supply 60 vol% or more of exhaust gas to the condenser.
It is desirable to control the temperature at the condenser outlet from a lower limit of 45 ° C. and an upper limit of 5 ° C. lower than the temperature at the condenser inlet.
Moreover, it is desirable to discharge | emit 40 vol% or less of waste gas from the discharge path provided with the discharge valve provided between the spray dryer and the condenser.
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to FIG.
In the polymer recovery method of the illustrated example, the circulating gas moves in the order of the spray dryer 1, the condenser 2, and the direct fire heater 3, and returns to the spray dryer 1 and recirculates again.
Further, the spray dryer 1 and the condenser 2 are connected by a gas circulation path 4. A powder collecting device 11 and a blower 12 are provided in the middle of the spray dryer 1, and a discharge path 14 having a discharge valve 13 is provided. Connected.
Further, the condenser 2 and the direct-fired heater 3 are connected by a gas circulation path 5, and a discharge path 19 having a discharge valve 18 is connected in the middle of the condenser 2 and a blower 20 is provided. .
Further, the direct fire heater 3 and the spray dryer 1 are connected by a gas circulation path 6, and a blower 21 and a filter 22 are provided in the middle thereof.
[0007]
In the present invention, the direct fire heater 3 is an apparatus that uses a circulating gas supplied from a condenser 2 described later as a heated gas by direct combustion. It is preferable to heat the circulating gas by supplying a minimum amount for burning the fuel and air as the combustion auxiliary gas from outside the circulation system and burning the fuel. As the fuel, a gas fuel represented by natural gas or a liquid fuel represented by kerosene may be used.
By using such a direct fire heater, the oxygen concentration in the circulation system can be reduced.
[0008]
In the present invention, in the spray dryer 1, the polymer latex is sprayed and dried by the heated gas from the direct flame heater 3. The spray dryer 1 includes at least an atomizer 7 and an inlet 8 at the top of the spray dryer 1.
Separation and recovery of the polymer powder may be performed by a separation device separately provided with a mixture of the polymer powder and a circulating gas containing evaporated water, but an outlet 23 is provided at the lower part of the spray dryer 1, and the spray dryer 1 It is preferable to recover the polymer powder in the inside.
The atomization device 7 is a device that introduces polymer latex into the spray dryer 1 by spraying.
The inlet portion 8 is a device that introduces a heating gas for drying the polymer latex sprayed from the atomization device 7, and the heated gas sent from the direct fire heater 3 through the gas circulation path 6 to the polymer latex. It is provided to hit directly.
The outlet 23 is provided at the lower part of the spray dryer 1 and discharges a powder discharge port 9 for discharging the polymer powder, a polymer powder not discharged at the powder discharge port 9, and a circulating gas containing evaporated water. The gas outlet 10.
The heated gas and the atomized polymer latex are preferably allowed to flow downward from the upper part of the spray dryer 1.
[0009]
In the present invention, the temperature of the outlet 23 is important, and the temperature of the outlet 23 is controlled by controlling the temperature of the inlet 8, the amount of gas introduced into the inlet 8, and the amount of spray from the atomizer 7. ing. For example, when it is desired to increase the temperature of the outlet 23, operations such as increasing the temperature of the inlet 8, increasing the amount of gas introduced from the inlet 8, and decreasing the amount of latex sprayed from the atomizer 7 are performed alone. Or do it in combination.
It is desirable to control the temperature of the outlet portion 23 to be less than 15 ° C. higher than the minimum film forming temperature of the polymer latex. This is because if the temperature is higher than this temperature, the polymer powder may adhere to the wall surface or the powder may be blocked at the outlet 23.
The lower limit of the temperature of the outlet 23 is not particularly limited, but is preferably higher than 50 ° C. This is because if the temperature is 50 ° C. or lower, the powder becomes insufficiently dried, which is not preferable.
Here, the minimum film forming temperature of the polymer latex is the minimum temperature at which a transparent continuous film can be formed when forming a film from the polymer latex. The minimum film-forming temperature is approximately the same as the glass transition temperature of the polymer when the composition in the particles is uniform.
By the way, the determinant of the powder structure is the adhesion force of the polymer particle surface layer of the polymer latex, and we have determined that the adhesion force of this particle surface layer is the “glass transition temperature of the particle surface layer” and “the temperature of the particle surface layer”. Clarified that it depends on the relationship.
In the polymer latex having a multilayer polymer structure, the adhesion of the surface layer of the polymer particle is controlled by controlling the temperature of the outlet 23 of the spray dryer 1 with reference to the “glass transition temperature of the particle surface layer”, that is, the minimum film forming temperature. Thus, it is possible to prevent the above-described adhesion of the polymer powder to the wall surface, blockage of the outlet 23, insufficient drying, and the like, and obtain a good polymer powder.
As a method for measuring the minimum film forming temperature of the polymer latex, first, a heating or cooling device is provided at both ends of a horizontally installed aluminum plate so that the aluminum plate has a temperature gradient. Next, after the polymer latex is spread uniformly and thinly on an aluminum plate with a temperature gradient, the lowest temperature at which the polymer latex forms a transparent continuous film is measured, and this is the minimum film formation. Let it be temperature.
[0010]
In addition, in order to prevent oxidation in the spray dryer 1, an appropriate antioxidant or additive may be added to the polymer latex to be sprayed and spray dried.
Furthermore, in order to improve the powder performance such as blocking resistance and bulk specific gravity of the obtained polymer powder, inorganic fillers such as silica, talc and calcium carbonate, polyacrylate, polyvinyl alcohol, polyacrylamide and the like are added. It can also be spray dried.
Further, the overall shape and capacity of the spray dryer 1 are not particularly limited, and can be used for any scale from a small scale used in a laboratory to a large scale used industrially. can do.
[0011]
The polymer latex injected into the atomizer 7 includes aromatic vinyl monomers, vinyl cyanide monomers, ethylenically unsaturated carboxylic acid monomers, and unsaturated carboxylic acid alkyl ester monomers. , Vinyl halide monomers, maleimide monomers, and the like may be copolymerized, seed polymerized, graft polymerized, or composited of one or more of them. In addition, in the presence of a rubbery copolymer such as a diene copolymer or an acrylic rubbery polymer, an unsaturated nitrile monomer, a (meth) acrylic acid ester monomer, an aromatic vinyl monomer, Or a graft copolymer obtained by polymerizing one or more monomers copolymerizable with these, for example, acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer, methyl methacrylate-butadiene-styrene copolymer, etc. It is also possible to do.
The polymerization method of the polymer latex is not particularly limited, and a generally known emulsion polymerization method can be used. In addition, crosslinking agents such as divinylbenzene, 1-3 butylene dimethacrylate, allyl methacrylate, glycidyl methacrylate, and chain transfer agents such as mercaptans and terpenes can be used in combination.
Although it does not specifically limit as a polymerization initiator to be used, Water-soluble persulfuric acid, such as potassium persulfate, sodium persulfate, and ammonium persulfate, a diisopropyl benzene hydroperoxide, p-menthane hydroperoxide, and a cumin hydroperoxide. Redox initiators containing an organic peracid peroxide such as oxide and t-butyl hydroperoxide as one component can be used.
The latex may be a single latex or a mixture of a plurality of latexes.
[0012]
The mixture of the circulating gas containing the polymer powder and the evaporated water discharged from the gas discharge port 10 is sent to the powder collecting device 11 and separated into the powder and the exhaust gas. The powder repair device 11 is composed of a cyclone, a back filter, or the like.
Here, the exhaust gas is a powder and a circulating gas mixture containing evaporated water that have been discharged from the gas discharge port 10 of the spray dryer 1 and separated and recovered only by passing the mixture through a cyclone or a bag filter. The latter gas.
[0013]
The exhaust gas discharged from the powder collecting device 11 is sent by the blower 12 to the discharge path 14 including the discharge valve 13 and the condenser 2.
It is desirable that 1 to 40 vol% of the exhaust gas is discharged from the discharge path 14 provided with the discharge valve 13. By discharging, the amount of condensation processed by the condenser 2 can be reduced. However, if the amount of exhaust gas exiting from the discharge path 14 is more than 40 vol%, the oxygen concentration in the circulation system exceeds 5 vol%, which is not preferable.
The amount of exhaust gas discharged from the

discharge paths

14 and 19 is equivalent to the amount of combustion exhaust gas discharged from the direct-fired heater 3, part of the combustion auxiliary gas, and part of water vapor dried by the spray dryer 1. Is discharged. Further, the discharge path 14 including the discharge valve 13 is preferably provided between the spray dryer 1 and the condenser 2 in order to reduce the amount of condensation processed by the condenser 2.
[0014]
In the present invention, a gas exceeding 60 vol% of the exhaust gas is supplied to the condenser 2 to condense moisture, and then heated by the direct flame heater 3, so that the oxygen concentration in the circulation system is 5% vol or less. Is desirable.
When the amount of exhaust gas supplied to the condenser 2 becomes 60 vol% or less, the oxygen concentration in the spray dryer 1 exceeds 5 vol%, and combustion due to auto-oxidation in the spray dryer 1 or dust explosion occurs. There is a possibility that it is not preferable. In particular, when the auto-oxidizing polymer is dried, the oxygen concentration is desirably 2 vol% or less.
[0015]
The condenser 2 is a device that discharges a part of the water in the circulation gas to the outside of the circulation system by condensing the water evaporated by drying in the spray dryer 1. As the condenser 2 to be used, a condenser by indirect cooling, such as a multi-tube condenser, may be used, and it is particularly preferable to use a condenser by direct cooling, for example, a wet scrubber.
By providing the condenser 2, moisture can be discharged out of the circulation system, so that the temperature of the outlet 23 of the spray dryer 1 can be lowered, and the amount of polymer adhering to the outlet 23 is reduced. The
In the present invention, it is very important to control the temperature of the condenser outlet 16, and the lower limit is controlled from 45 ° C., and the upper limit is controlled below 5 ° C. lower than the temperature of the condenser inlet 15.
If the temperature of the condenser outlet 16 is lower than 45 ° C., the amount of condensation processed in the condenser 2 increases, and a large condenser 2 is required, which is not preferable.
If the temperature at the condenser outlet 16 is 5 ° C. or higher than the temperature at the condenser inlet 15, the evaporated water in the circulating gas is not condensed and the humidity of the circulating gas becomes high. This is not preferable because the water vapor in the gas discharged from the gas discharge port 10 of the spray dryer 1 may be condensed in the powder collecting device 11 such as a bag filter. The water vapor fraction in the circulating gas discharged from the condenser outlet 16 is preferably 9.4 vol% to 57.0 vol%.
Therefore, the temperature of the condenser outlet 16, that is, the temperature of the cooling medium is appropriately determined so that the lower limit of the temperature of the condenser outlet 16 can be cooled from 45 ° C., and the upper limit can be cooled below 5 ° C. below the temperature of the condenser inlet 15. It is desirable to do.
As described above, by controlling the temperature of the condenser outlet 16 and reducing the temperature difference between the condenser inlet 15 and the condenser outlet 16, the processing amount in the condenser 2 is limited and the heat transfer area is small. It is possible to use an inexpensive and small-sized condenser 2.
In the steady state, the amount of water vapor in the spray dryer 1 and the amount of water vapor in the combustion exhaust gas from the direct-fired heater 3 and the amount of water vapor contained in the additional gas are the same as the

discharge paths

14 and 19. And it is necessary to discharge out of the circulation system by condensation by the condenser 2.
Here, the additional gas is air supplied from outside the circulation system, and is supplied when the circulation gas is transferred from the direct flame heater 3 to the spray dryer 1.
[0016]
The circulating gas exiting the condenser 2 is again heated by the direct fire heater 3 and mixed with the additional gas supplied from the blower 21 to become a heating gas for drying. The heated gas passes through the filter 22 and is then introduced into the inlet portion 8 of the spray dryer 1. Here, the filter 22 serves to remove solids such as soot and ash in the heated gas.
[0017]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be specifically described by way of examples.
(Example 1)
In the process of FIG. 1, polymer powder was collected using the following apparatuses.
The spray dryer 1 has a straight barrel portion inner diameter of 3.5 m, a straight barrel portion height of 4 m, and a cone portion height of 2.8 m, and the atomizer 7 uses a rotating disk (rotation speed: 15000 rpm). .
The condenser 2 has a heat exchange length of 1.0 m, a baffle plate distance of 0.184 m, a heat exchanger outer diameter of 0.31 m, a heat exchange single pipe outer diameter of 0.026 m, and a baffle constituted by 66 single tubes. A multi-tube condenser with a plate was used.
The composition (% by weight) of the polymer latex used for spray drying was 84% methyl methacrylate, 16% butyl acrylate, 0.0057% n-octyl mercaptan, and the solid content (% by weight) was 37.8%. It was. The minimum film forming temperature of this polymer latex was 66 ° C. This polymer latex was sent to the spray drying apparatus 1 at a flow rate of 88.4 kg / hr, and the polymer in the latex was recovered.
Table 1 shows the circulation gas amount, dryer inlet 8 temperature, dryer outlet 23 temperature, discharge valves 13 and 19 discharge, condenser inlet 15 temperature, condenser outlet 16 temperature, and dew point.
[0018]
[Table 1]

[0019]
Hereinafter, the operating conditions will be described in detail.
The circulating gas was heated by the direct flame heater 3, air having an atmospheric temperature of 25 ° C. and a relative humidity of 60% was mixed with the heated circulating gas, passed through the filter 22, and introduced into the spray dryer 1. The oxygen concentration of this blowing gas was 4 vol%. The polymer latex was sprayed into the spray dryer 1 and the polymer powder was recovered in an amount of 33.4 kg / hr from the powder collector 9 including the powder outlet 9 and the cyclone bag filter. The resulting polymer powder had a moisture content (wt%) of 0.5 wt%. The circulating gas was separated from the powder by a powder collecting device 11 composed of a cyclone bag filter and sent to a gas discharge path 14 provided with a discharge valve 13 and a condenser 2 by a blower 12. The temperature of the circulating gas at the condenser outlet 16 was controlled to 50 ° C. The heat transfer area of the condenser ² was 5.4 m ² , the amount of condensation was small, and the capacity of the condenser 2 was sufficient.
As a result, there is little adhesion of the polymer powder to the outlet 23 of the spray dryer 1, the oxygen concentration of the inlet 8 of the spray dryer 1 is 4 vol%, and the possibility of combustion due to dust explosion or auto-oxidation is low. I was able to drive safely.
[0020]
(Comparative Example 1)
Except for changing the temperature of the inlet 8 and the air flow of the dryer so that the temperature of the outlet 23 of the spray dryer 1 is 100 ° C. (more than 15 ° C. higher than the minimum film forming temperature 66 ° C. of the polymer latex 1). When operated under the same conditions as in Example 1, it was confirmed that the outlet 23 of the spray dryer 1 was strongly attached.
[0021]
【The invention's effect】
According to the polymer recovery method of the present invention, the oxygen concentration in the circulation system can be controlled low, the amount of polymer adhering to the outlet 23 of the spray dryer is small, and the condenser 2 can use an inexpensive and small device. The solid matter that is auto-oxidized in the spray dryer 1 can be produced safely, stably, and inexpensively.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view of a polymer recovery method of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Spray dryer 2 Condenser 3 Direct fire heater 7 Atomization apparatus 8 Inlet part 9 Powder discharge port 10 Gas discharge port 11 Powder collection apparatus 13 Discharge valve 14 Discharge path 15 Condenser inlet 16 Condenser outlet 23 Outlet Part

Claims

In the method of spraying and drying a polymer latex in a spray dryer with a heated gas and recovering the polymer in the polymer latex as a powder, the temperature of the outlet of the spray dryer is controlled, and the polymer latex is polymerized. A method for recovering a polymer, comprising supplying a part of exhaust gas after separation and recovery of powder to a condenser to condense moisture, then introducing it into a direct fire heater and heating and recirculating.

2. The polymer recovery method according to claim 1, wherein the oxygen concentration (% by volume) in the circulation system is controlled to 5 vol% or less.

The method for recovering a polymer according to claim 1 or 2, wherein the temperature at the outlet of the spray dryer is controlled to be less than 15 ° C higher than the minimum film forming temperature of the polymer latex.

The polymer recovery method according to claim 1, wherein 60 vol% or more of exhaust gas is supplied to the condenser.

5. The polymer recovery method according to claim 1, wherein the lower limit of the temperature at the condenser outlet is controlled from 45 ° C., and the upper limit is controlled to be lower than a temperature lower by 5 ° C. than the temperature at the condenser inlet.

The polymer recovery method according to any one of claims 1 to 5, wherein an amount of 40 vol% or less of the exhaust gas is discharged from a discharge path provided with a discharge valve provided between the spray dryer and the condenser.