JP4119658B2 - 易重合性物質取扱設備における易重合性物質の重合抑制方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、（メタ）アクロレイン、（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリル酸エステル等の易重合性物質の製造、取り扱いを行う設備における易重合性物質の重合抑制方法に関し、詳しくは、設備内において機器や配管の継ぎ手として用いられるベローズ型伸縮管継手内部における易重合性物質からなる重合物の付着、成長を抑える重合抑制方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ベローズ型伸縮管継手は、図３に示すように、伸縮可能なベローズ状（蛇腹状）のベローズ管１１の両端に、他の配管や機器を接続するためのフランジ１２，１３が接合されたものである。
このベローズ型伸縮管継手は、機器や配管の熱による伸縮、回転機器の振動、地盤沈下等に伴う回転機器の芯ずれ等による機器や配管の損傷を防止する目的で、機器や配管の接続部分において継ぎ手として用いられている。
【０００３】
また、ベローズ型伸縮管継手には、ベローズ管が管軸に対して直交方向に振れることによるベローズ管の損傷を防止するために、ベローズ管の管軸方向の伸縮を妨げることなく、ベローズ管が管軸に対して直交方向に振れないようにする規制部材が通常、設けられている。
【０００４】
例えば、従来の易重合性物質を取り扱う設備内で、機器や配管の接続に用いられているベローズ型伸縮管継手においては、ベローズ管１１内部を流れる流体（液状またはガス状の易重合性物質）の流速が速い場合に、ベローズの窪み１４，１４・・・で渦流が発生し、この渦流に伴ってベローズ管１１が振動を起こし、ベローズ管１１の疲労破壊が起こるおそれがある。そのため、易重合性物質取扱設備におけるベローズ型伸縮管継手としては、図４に示すような、ベローズ管１１の伸縮を妨げることなく、ベローズの窪み１４，１４・・・での渦流の発生を防ぐことでベローズ管１１の振動を抑え、さらにはベローズ管１１の管軸に直交する方向への振れを防止する円筒部材１５（規制部材）が、その一端と流体入り側のベローズ管１１の端部近傍の内壁面とを接合させて、ベローズ管１１内部に設けられたものが用いられていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ベローズ管内部に円筒部材１５を有するベローズ型伸縮管継手が設けられた設備において、易重合性物質を取り扱う場合、ベローズ管１１と円筒部材１５との間隙に易重合性物質が滞留してしまい、ここで易重合性物質の重合が起こりやすくなるという問題があった。
そして、易重合性物質の重合物がベローズ管１１の窪み１４に堆積し、ベローズ管１１の伸縮を妨げてしまうことがあった。また、この重合物がベローズ型伸縮管継手から下流に流れ出し、下流の機器や配管において目詰まりなどの支障をきたすことがあった。
【０００６】
よって、本発明の目的は、ベローズ型伸縮管継手が設けられた易重合性物質取扱設備において、ベローズ管の疲労破壊およびベローズ管の管軸に直交する方向への振れを防止しつつ、ベローズ型伸縮管継手内部における易重合性物質の重合を抑制する方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明の易重合性物質取扱設備における易重合性物質の重合抑制方法は、伸縮可能なベローズ管を有するベローズ型伸縮管継手が設けられた、易重合性物質を取り扱う設備における易重合性物質の重合抑制方法であって、ベローズ型伸縮管継手が、両端にフランジが接合された伸縮可能なベローズ状のベローズ管と、該ベローズ管の外側に設けられたベローズ管の振れを抑える規制部材とを具備するもの、または両端にフランジが接合された伸縮可能なベローズ状のベローズ管単体のものであり、ベローズ管内部を流れる液状の易重合性物質の平均流速を、０．１〜５ｍ／ｓにすることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の易重合性物質取扱設備における易重合性物質の重合抑制方法は、伸縮可能なベローズ管を有するベローズ型伸縮管継手が設けられた、易重合性物質を取り扱う設備における易重合性物質の重合抑制方法であって、ベローズ型伸縮管継手が、両端にフランジが接合された伸縮可能なベローズ状のベローズ管と、該ベローズ管の外側に設けられたベローズ管の振れを抑える規制部材とを具備するもの、または両端にフランジが接合された伸縮可能なベローズ状のベローズ管単体のものであり、ベローズ管内部を流れるガス状の易重合性物質の平均流速を、２〜５０ｍ／ｓにすることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の易重合性物質取扱設備における易重合性物質の重合抑制方法は、易重合性物質が、（メタ）アクロレイン、（メタ）アクリル酸および（メタ）アクリル酸エステルからなる群から選ばれる少なくとも１種である場合に、とりわけ有用である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明における易重合性物質取扱設備とは、易重合性物質の製造を行う装置あるいは易重合性物質を取り扱う装置を含む設備のことである。具体的には、易重合性物質の合成に使用される反応器、易重合性物質の精製を行う蒸留塔などを具備した設備であって、さらに、必要に応じてこれらに付随する熱交換器、貯留タンク、およびこれらの間に配設される配管等を有するものである。
【００１１】
このような易重合性物質取扱設備において、ベローズ型伸縮管継手は、例えば、蒸留塔に付属のリボイラとその入口側の配管との継目部分；流量の大きなポンプとその前後の配管との継目部分；コンプレッサーとその前後の配管との継目部分等で使用されるものである。
【００１２】
また、本発明における易重合性物質としては、重合し易い物質であれば特に限定はされないが、例えば、重合性ビニル化合物を挙げることができる。重合性ビニル化合物としては、例えば、（メタ）アクリル酸などの不飽和カルボン酸類、メチル（メタ）アクリレート、ノルマルブチル（メタ）アクリレート、イソブチル（メタ）アクリレート、ターシャリーブチル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、ラウリル（メタ）アクリレート、トリデシル（メタ）アクリレート、ステアリル（メタ）アクリレートなどのアルキル（メタ）アクリレート類、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、ベンジル（メタ）アクリレート、イソボルニル（メタ）アクリレート、グリシジル（メタ）アクリレート、テトラヒドロフルフリル、アリル（メタ）アクリレートなどの脂環・芳香環・複素環およびビニル基含有（メタ）アクリレート類、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、２−メトキシエチル（メタ）アクリレート、２−エトキシエチル（メタ）アクリレートなどのヒドロキシルまたはアルコキシル基含有（メタ）アクリレート類、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、１，３−ブチレングリコールジ（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレートなどの多官能（メタ）アクリレート類、フタル酸２−（メタ）アクロイルオキシエチル、ヘキサヒドロフタル酸２−（メタ）アクロイルオキシエチルなどのカルボン酸含有（メタ）アクリレート類、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレートメチルクロライド塩、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレートベンジルクロライド塩、ジエチルアミノエチル（メタ）アクリレートなどのジアルキルアミノエチル（メタ）アクリレート類、トリフルオロエチル（メタ）アクリレート、ヘプタデカフルオロデシル（メタ）アクリレートなどのハロゲン化アルキル（メタ）アクリレート類、（メタ）アクロレインなどの不飽和アルデヒド類が挙げられる。易重合性物質は単独でも複数の化合物の混合物でもよい。
【００１３】
ここで、（メタ）アクリル酸とは、アクリル酸またはメタクリル酸のことを意味し、（メタ）アクリレートとは、アクリレートまたはメタクリレートのことを意味し、（メタ）アクロレインとは、アクロレインまたはメタクロレインのことを意味する。
【００１４】
本発明における易重合性物質には、上述の易重合性物質を含む液も含まれる。易重合性物質を含む液とは、例えば、上記の易重合性物質と易重合性物質の合成または生成時の副生物との混合物である。また、第三成分溶媒として水、トルエン、ヘキサン等の上記の易重合性物質に対して非反応性の溶媒が混合した液である場合もある。
【００１５】
以下、リボイラが設置された蒸留塔を例にとり、本発明の易重合性物質取扱設備における易重合性物質の重合抑制方法を詳しく説明する。
図１は、本発明における易重合性物質取扱設備の一例を示す概略構成図である。この易重合性物質取扱設備は、蒸留塔２１と、蒸留塔２１に併設されたリボイラ２２と、蒸留塔２１の塔底から易重合性物質をリボイラ２２に送る接続配管２３と、リボイラで加熱された加熱流体を蒸留塔２１に返送する接続配管２４とを具備して概略構成されるものである。
そして、この易重合性物質取扱設備において、ベローズ型伸縮管継手は、リボイラ２２入口側と接続配管２３との継目部分２５に設けられている。
【００１６】
ベローズ型伸縮管継手は、図２に示すように、両端にフランジ１２，１３が接合された、伸縮可能なベローズ状（蛇腹状）のベローズ管１１と、ベローズ管１１の両端近傍および中央の外側に取り付けられた固定リング３１，３２，３３と、固定リング３１，３２，３３の周縁の挿通孔（図示略）に挿通され、固定リング３１，３３とそれぞれ係合するストッパ３４，３５が両端に取り付けられた規制ロッド３６，３６・・・（規制部材）とを具備して構成されるものであり、規制ロッド３６によってベローズ管１１の管軸方向の伸縮が妨げられることなく、ベローズ管１１の管軸の直交方向への振れが抑えられているものである。
【００１７】
本発明においては、易重合性物質が液体の場合は、ベローズ管１１内部を流れる易重合性物質の平均流速を５ｍ／ｓ以下に、易重合性物質がガスの場合は、ベローズ管１１内部を流れる易重合性物質の平均流速を５０ｍ／ｓ以下にとどめる必要がある。ベローズ管１１内部を流れる易重合性物質の平均流速が、液体の場合５ｍ／ｓ、ガスの場合５０ｍ／ｓを超えると、ベローズ管１１の窪み１４での渦流が発生しやすくなる。そのため、ベローズ管１１内部に規制部材（例えば図４に示す円筒部材１５）を設けていない図１のベローズ型伸縮管継手においては、ベローズ管１１の振動が発生しやすくなる。
【００１８】
また、本発明においては、易重合性物質が液体の場合は、ベローズ管１１内部を流れる易重合性物質の平均流速を０．１ｍ／ｓ以上に、易重合性物質がガスの場合は、ベローズ管１１内部を流れる易重合性物質の平均流速を２ｍ／ｓ以上にすることが好ましい。ベローズ管１１内部を流れる易重合性物質の平均流速が、液体の場合０．１ｍ／ｓ未満、ガスの場合２ｍ／ｓ未満となると、ベローズ管１１の窪み１４において易重合性物質の滞留、それに伴う重合が起きやすくなる。ベローズ管１１内部を流れる易重合性物質の平均流速の調整は、例えば、接続配管２３の途中に設けられた送液ポンプ（図示略）における送液量を調整することによって行うことができる。
【００１９】
以上説明したような易重合性物質取扱設備における易重合性物質の重合抑制方法にあっては、ベローズ型伸縮管継手として、ベローズ管１１内部にベローズ管１１の振れを抑える規制部材が設けられていないものを用いているので、ベローズ管１１内部で易重合性物質が滞留できる場所が減り、ベローズ型伸縮管継手内部における易重合性物質の重合を抑えることができる。
【００２０】
また、ベローズ管１１内部を流れる易重合性物質の平均流速を、易重合性物質が液体の場合５ｍ／ｓ以下に、易重合性物質がガスの場合５０ｍ／ｓ以下にしているので、ベローズ管１１内部に規制部材を設けなくても、ベローズ管１１の窪み１４における渦流の発生が抑えられ、渦流に伴うベローズ管１１の振動によるベローズ管１１の疲労破壊を防止できる。そして、ベローズ管１１内部を流れる易重合性物質の平均流速を、ベローズ管１１の窪み１４での渦流が発生しない程度に規制しているので、図４に示すようなベローズ管１１内部の円筒部材１５（規制部材）が不要となる。
【００２１】
また、ベローズ管１１内部を流れる易重合性物質の平均流速を、易重合性物質が液体の場合０．１ｍ／ｓ以上に、易重合性物質がガスの場合２ｍ／ｓ以上にすれば、易重合性物質がベローズ管１１の窪み１４に滞留することがない。これにより、易重合性物質の重合物がベローズ管１１の窪み１４に堆積することがなく、ベローズ管１１の伸縮を妨げることがない。また、この重合物がベローズ型伸縮管継手から下流に流れ出し、下流の機器や配管において目詰まりなどの支障をきたすこともない。
【００２２】
また、このような易重合性物質取扱設備における易重合性物質の重合抑制方法は、易重合性物質が、温度上昇に伴う重合物発生が顕著である（メタ）アクロレイン、（メタ）アクリル酸および（メタ）アクリル酸エステルから選ばれる少なくとも１種である場合にとりわけ有用である。
【００２３】
なお、本発明で用いられるベローズ型伸縮管継手は、図２に示すものに限定はされず、規制ロッドの代わりに円筒部材が、規制部材としてベローズ管１１の外側に設けられたものであっても構わない。
また、本発明で用いられるベローズ型伸縮管継手は、ベローズ管内部にベローズ管の振れを抑える規制部材が設けられていないものであればよく、例えば、図３に示すようなベローズ管１１の外側にも規制部材が設けられていないものであっても構わない。
【００２４】
【実施例】
以下に実施例を示して、本発明をさらに説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００２５】
〔実施例１〕
メタクリル酸を精製する蒸留塔に併設されたリボイラの入口側と配管との継目部分に、図２に示される、ベローズ管の振れ防止用としてベローズ管の外側に規制部材を有するベローズ型伸縮管継手を設けて、蒸留塔の運転を開始した。１年後に開放して内部を点検したところ、ベローズ管内部に重合物は見られなかった。運転中のベローズ型伸縮管継手内を流れる液体のメタクリル酸濃度は９５ｗｔ％、温度は９４℃、ベローズ管内の平均流速は２ｍ／ｓであった。
【００２６】
〔比較例１〕
メタクリル酸を精製する蒸留塔に設置されたリボイラの入口側と配管との継目部分に、図４に示される、ベローズ管の振れ防止用としてベローズ管の内側に規制部材を有するベローズ型伸縮管継手を設けた以外は、実施例１と同様の条件で、蒸留塔の運転を行った。１年間運転した後に開放して内部を点検したところ、規制部材とベローズ管との隙間がメタクリル酸の重合物で充満されており、そこから剥離した重合物がリボイラ入口の管に付着し、管を閉塞させていた。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の易重合性物質取扱設備における易重合性物質の重合抑制方法は、伸縮可能なベローズ管を有するベローズ型伸縮管継手が設けられた、易重合性物質を取り扱う設備における易重合性物質の重合抑制方法であって、ベローズ型伸縮管継手として、ベローズ管内部に、ベローズ管の振れを抑える規制部材が設けられていないものを用い、ベローズ管内部を流れる易重合性物質の平均流速を、易重合性物質が液体の場合５ｍ／ｓ以下、易重合性物質がガスの場合５０ｍ／ｓ以下にする方法であるので、ベローズ管の疲労破壊を防止しつつ、ベローズ型伸縮管継手内部における易重合性物質の重合を抑制することができる。
【００２８】
また、本発明の易重合性物質取扱設備における易重合性物質の重合抑制方法において、ベローズ管内部を流れる易重合性物質の平均流速を、易重合性物質が液体の場合０．１ｍ／ｓ以上、易重合性物質がガスの場合２ｍ／ｓ以上にすれば、ベローズ型伸縮管継手内部における易重合性物質の重合をさらに抑制することができる。
【００２９】
また、ベローズ型伸縮管継手として、ベローズ管の外側に、ベローズ管の振れを抑える規制部材が設けられているものを用いれば、効果的にベローズ管の振れによるベローズ管の損傷を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明における易重合性物質取扱設備の一例を示す概略構成図である。
【図２】 本発明における易重合性物質取扱設備に設けられるベローズ型伸縮管継手の一例を示す側断面図および正面図である。
【図３】 ベローズ型伸縮管継手の他の例を示す側断面図および正面図である。
【図４】 従来の易重合性物質取扱設備に設けられるベローズ型伸縮管継手の一例を示す側断面図および正面図である。
【符号の説明】
１１ ベローズ管
１５ 円筒部材（規制部材）
３６ 規制ロッド（規制部材）

Claims (3)

1. 伸縮可能なベローズ管を有するベローズ型伸縮管継手が設けられた、易重合性物質を取り扱う設備における易重合性物質の重合抑制方法であって、
   ベローズ型伸縮管継手が、両端にフランジが接合された伸縮可能なベローズ状のベローズ管と、該ベローズ管の外側に設けられたベローズ管の振れを抑える規制部材とを具備するもの、または両端にフランジが接合された伸縮可能なベローズ状のベローズ管単体のものであり、
   ベローズ管内部を流れる液状の易重合性物質の平均流速を、０．１〜５ｍ／ｓにすることを特徴とする易重合性物質取扱設備における易重合性物質の重合抑制方法。
2. 伸縮可能なベローズ管を有するベローズ型伸縮管継手が設けられた、易重合性物質を取り扱う設備における易重合性物質の重合抑制方法であって、
   ベローズ型伸縮管継手が、両端にフランジが接合された伸縮可能なベローズ状のベローズ管と、該ベローズ管の外側に設けられたベローズ管の振れを抑える規制部材とを具備するもの、または両端にフランジが接合された伸縮可能なベローズ状のベローズ管単体のものであり、
   ベローズ管内部を流れるガス状の易重合性物質の平均流速を、２〜５０ｍ／ｓにすることを特徴とする易重合性物質取扱設備における易重合性物質の重合抑制方法。
3. 易重合性物質が、（メタ）アクロレイン、（メタ）アクリル酸および（メタ）アクリル酸エステルからなる群から選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする請求項１または２に記載の易重合性物質取扱設備における易重合性物質の重合抑制方法。

Images