JP4144967B2 - Horizontal reactor - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリエステル、ポリアミド及びポリカーボネートなどの高分子化合物の合成に使用する横型反応装置に関する。更に詳しくは、反応によって揮発性の低分子物質を副生する高分子化合物の合成に使用する横型反応装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
ポリエステル、ポリアミド及びポリカーボネートなどの高分子化合物、中でもポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレートで代表されるポリエステルはそのすぐれた物理的、化学的性質を有するため、種々の用途に広く用いられている。特に、ポリエステルは、強度や弾性率等の機械特性、耐熱性等に優れているため、衣料用やタイヤコード等の産業用の繊維として、あるいはフィルムやエンジニアリングプラスチックとして広く用いられている。
【0003】
一般に、このような各種の用途に使用されるポリエステルの製造方法としては、直接重合法又はエステル交換法が用いられる。
【0004】
ここで、前者の直接重合法は、酸成分とジオール成分とを直接エステル化反応させることによりポリエステル先駆体を形成し、次いで該ポリエステル先駆体を減圧下で重縮合させてポリエステルを製造する方法である。他方、後者のエステル交換法は、酸成分の低級アルキルエステルとジオールとをエステル交換反応させてポリエステル先駆体を形成し、次いで該ポリエステル先駆体を減圧下で重縮合させる方法である。
【0005】
このようなポリエステルの重合に際しては、従来はバッチ方式によるものが多く用いられていたが、近年においてスケールメリットを生かし、安価にポリエステルを製造するために、連続方式への切り替えが進められてきている。何故ならば、連続方式を採用することによる歩留まりの低下、品質の向上、重合度の均一化、操業性の向上等そのメリットが極めて大きいからである。
【0006】
一般に、ポリエステルの連続重合による製造方法の多くは、エステル交換反応装置又はエステル化反応装置と、重縮合反応装置とが複数組み合わせれたプロセスにより行われている。例えば、先ず原料をエステル交換反応装置又はエステル化反応装置に供給して単量体又はオリゴマーを生成し、得られた単量体又はオリゴマーを初期重縮合反応装置へと供給して減圧下で反応させて低重合体を生成する。次いで、この低重合体をさらに重縮合反応装置へ供給して減圧下で中間重合体及び高重合体を生成させる方式が行われている。
【0007】
このような重縮合反応装置においては、従来より、より速い反応速度を得るための方法が数多く提案され、実用化されてきた。例えば、このような従来の方法の一つとして、ポリエステルの重縮合反応においてグリコール類のような副生物を速やかに分離・除去する目的で反応物を薄層にして反応を行わせる薄膜反応装置を用いることが行われている。また、激しい撹拌を行なって反応物の蒸発面積を大きくすることで、前記の副生物の蒸発を容易にできる反応装置を用いることも行われている。
【0008】
このような反応装置としては、濡れ壁式やスクリュー方式の縦型反応装置、一軸、二軸方式の横型反応装置が一般に使用されている。さらには、反応物の自由表面積を大きくとることができるように撹拌に配慮した反応装置も多く市販されているが、これらの反応装置では、強烈な撹拌を行なうことが要求されるために、このための設備費が高価となり、多くのエネルギーを消費するという問題を有している。しかも、強烈な撹拌を行なうことに伴なう反作用によって、得られる反応物は重合度斑等が生じ易く、得られるポリエステルの品質が悪くなるという問題を有している。さらには、気相部に長時間滞在したポリマー等の更新が十分に行われないことによる劣化ポリマーが異物として混入することで反応物の品質をも悪化させるという重大な問題を有している。
【0009】
このような問題を解決するための従来技術としては、特公昭40−3964号公報に、横型反応装置を用いることが提案されている。この従来技術は、撹拌によって反応液を掻き上げ、この掻き上げた反応液の大部分を落下させることによって、絶えず反応液の新しい液膜を形成させ、反応を極めて短時間で遂行させようとするものである。また、この反応装置では、それぞれ撹拌羽根を保持する撹拌軸を横型反応器の両端にのみ設けることによって、横型反応器内部の中間部から撹拌軸を無くす構造を採っている。さらに、該反応装置は、(1) 大部分の横型反応器内周壁面に対して小さな間隙を置いて相対する前記の攪拌羽根と、(2) 横型反応器の内部を2室以上に仕切ると共に、その中央部には開口を有し、更に該攪拌羽根と一体回転する仕切板とを具備している。その際、仕切板に設ける前記の開口は液注入口から液排出口へ近づく程その径を大きくすることが提案されている。
【0010】
確かに、このような反応装置によれば、横型反応器の内周壁面を絶えず新しい反応液で濡らしながら更新できるため、反応液への熱伝達が良好であり、反応液が長時間に渡って内周壁面に付着しないという利点を有している。また、横型反応器内部の中間部に撹拌軸が設けられていないために、撹拌軸のまわりに団子状の反応液の塊が生じるという事態が発生しないという大きな利点も有している。しかしながら、該反応装置では、仕切板間の間隔が大きくなると、反応液が攪拌羽根より落下する際に、安定した垂れ膜の形成が困難となるという欠点を有している。また、該反応装置では、反応液の大部分は仕切板に設けられた中央開口から溢れて、仕切板で仕切られた隣の室に流れ込むため、重合度が高く高粘度となった反応液を安定かつ連続的に排出口へ向って送液することが難しくなるという問題がある。
【0011】
また、前述の問題を解決するための従来技術として、特開平8−259699号公報には、スリットを設けた複数の平板に取り付けられた連続又は不連続なリボン翼により高粘度となった重合物を出口側に安定して送液する重合反応装置が提案されている。確かに、この従来装置では、リボン翼を用いることで送液能力が大きくなるが、「スリットを設けた複数の平板に取り付けられた連続又は不連続なリボン翼」という構成を有するために装置構造が複雑になり、装置製作・コスト面で不利である。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
以上に述べた諸問題に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、強烈な撹拌を必要とせず、しかも反応中の異物発生を少なくでき、これによって、反応速度あるいは反応効率と製造されるポリエステルの品質を著しく向上させることができる安価な横型反応装置を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】
ここに、前記の課題を解決する手段として、ポリエステル、ポリアミド又はポリカーボネートからなる高分子化合物の合成に使用する横型反応装置であって、かつ下記の(A)〜(F)の要素を具備する横型反応装置が提供される。
(A)反応液の入口と出口とをその両端部あるいは両端部近傍にそれぞれ有する円筒状の横型反応器。
(B)該横型反応器内部の両端部にそれぞれ対向して設けられた回転自在の端部円板。
(C)両端部に設けた該端部円板を駆動する、横型反応器の両端部のみに設けられた軸。
(D)中央部に開口を設けて反応液を流通自在とし、かつ該開口によって反応液の液面を制御して横型反応器中に気相部と液溜部を形成させると共に、前記の端部円板間に配設された開口円板。
(E)前記の端部円板と開口円板との間及び/又は開口円板同士の間に横型反応器の内周壁面に対して近接又は密接して架設された撹拌羽根。
(F)少なくとも一つの該撹拌羽根に設けられると共に、撹拌羽根を流下する反応液を複数の流れに分流させるための分流部材。
また、本発明においては、前記横型反応器の液溜部において、出口方向への速度成分を生じるように反応液に対して、前記の分流部材が液送り機能を有するようにすることが好ましい。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら更に詳細に説明する。図1は、本発明を実施するための横型反応装置を例示した側面断面図である。
【0015】
該図において、1は横型反応装置本体であり、2は反応液入口、3は反応液出口であり、それぞれ図示したように横型反応器1の両端部あるいは両端部近傍に設けられている。また、4及び5は横型反応器1の両端に設けられた軸、そして、6は蒸気出口であり、該蒸気出口6は、横型反応器1の外殻上方に開口し、横型反応器1内を減圧に保つための吸引口を兼ねている。更に、7は横型反応器1の内周壁面であり、そして、8及び9は、端部を切り欠いた端部円板である。なお、該端部円板8及び9は、軸4及び5に固定されており、該軸4及び5を駆動装置(図示せず)によって駆動することで、該端部円板8及び9をそれぞれ回転させることができる。その際、該端部円板8及び9には、特開平9−52041号公報に示されているように、鏡部分の液の滞留を防止するために切り欠き開口を設けることが好ましい。
【0016】
次に、10は内周壁面7の長手方向に僅かな間隙を置くか或は密接して設けられた撹拌羽根であって、前記の端部円板と開口円板との間及び/又は開口円板同士の間に架設されている。このとき、前記の僅かな間隔としては、10mm以下、好ましくは5mm以下の間隔とすることが望ましく、このようにして僅かな間隙を設けることによって、攪拌羽根10を円滑に回転させることができる。また、11及び12は分流部材であって、該分流部材11及び12は、撹拌羽根10を流下する反応液の液流幅を制御するために、撹拌羽根10の少なくとも一部に単列又は複列に設けられている。なお、図1の実施態様においては、該分流部材11は平板状の形状を有する部材とし、分流部材12は湾曲した板状の部材としている。更に、13は開口円板であって、該開口円板13は、撹拌羽根10によって長手方向に所定の間隔で連結固定され、かつその中央部に開口を有し、該開口円板13に設ける開口を反応液の入口より出口に近づくにしたがって、開口径が漸次拡大されている。なお、該開口円板13は、さらには横型反応器1の内部を複数の室に仕切る仕切板の役割をも併せ持っている。
【0017】
以上のように構成される本発明の横型反応装置では、撹拌羽根10が回転(回転方向R)して横型反応器1内の気相部を上昇中は、内周壁面7に近接又は密接する側の縁を下向き、これと反対側の落下縁が上向きとなるように、撹拌翼10を傾斜させて設けることが好ましい。また、横型反応器1内の気相部を下降中は、内周壁面7に近接又は密接する側の縁を上向き、これと反対側の落下縁が下向きとなるように、撹拌翼10を傾斜させることが好ましい。このようにすることで、撹拌羽根10が横型反応器1内の気相部を上昇中は、反応液を内周壁面7に沿って掻き揚げ、下降中は、薄膜状態で反応液を撹拌羽根10上から流下させることができる。
【0018】
その際、本発明の横型反応装置では、前述のように分流部材11及び12を設けることで、横型反応器1の気相部において反応液が撹拌羽根10から流下するときに分流部材11及び12によって流下する反応液を分流させることができる。更に、横型反応器1の液溜部においては、開口円板13によって反応液の液レベルが一定に維持されていいる。このため、分流部材12が該液溜部に入ると、分流部材12は反応液を攪拌しながら、出口側へ送液する機能を発揮する。なお、撹拌羽根10を内周壁面7に密接させる場合においては、特開平9−52041号公報に示されているような尾翼14を内周壁面7と僅かな隙間を保持させながら補助的に設けることが好ましい。何故ならば、このようにすることで、該尾翼14によって横型反応器1の内周壁面7に付着した反応液の更新を促進することができるからである。
【0019】
本発明においては、撹拌羽根10から流下する反応液を該攪拌羽根10に設けた分流部材11及び12により、安定した自由表面を持った液流の形成を十分に行うことを可能とし、さらには分流部材11及び12により反応液の送液・攪拌作用を生じせしめることを一大特徴とする。この点に関して、更に、図2(図2は図1のA−A矢視断面図である)を参照しながら、以下に詳細に説明する。
【0020】
該図2において、撹拌羽根10は、その回転方向と逆方向に45°傾斜して設けられると共に、横型反応器1の円周方向に90°づつずらせて、4枚が等ピッチで配設されている。更に、該撹拌羽根10には分流部材11が攪拌羽根10に対して垂直に設けられている。このようにすることで、該攪拌羽根10により掻き上げられた反応液は分流部材11により分流されて、それぞれが適当な幅を有する安定した複数の液膜流を形成して落下する。したがって、従来技術のように撹拌羽根の全幅に広がった不安定な液膜流に代わって、目的とする十分に安定した自由表面を持つ液膜流の形成を行うことが可能となる。なお、このような分流部材11又は12としては、反応液を分流するための適当な高さを持った平板を好適に使用することができる。このとき、該平板は、安定した液膜流を形成させるためのものであるから、この目的を達成できるものであれば、その形状が湾曲していても、湾曲していないくてもよい。更に、該分流部材11は、傾斜させて設けたり、格子状や網状としたり、穴開き板としたり、或いは単なる丸棒や角棒などを用いたりすることもできる。
【0021】
ここで、前記の撹拌羽根10及び開口円板13、分流部材11又は12の数量、形状、及びサイズ、或は設置する間隔等の条件については、ポリマーの製造条件等によって異なる。ただし、これらの条件においては、撹拌羽根10から落下する反応液の自由表面積が大きく、かつ共廻りしないといった条件を備えた安定した液膜流を形成させることができる分流部材11又は12とすることが肝要である。また、横型反応器1の入口2から出口3に向かって、反応液の溶融粘度が変化するため、これに応じてこれらを変えることができることは言うまでもない。
【0022】
本発明の横型反応装置は、反応液を所望の温度に加熱するための加熱手段(図示せず)を有している。その際、該加熱手段は、横型反応器1の外殻を電熱熱源により直接加熱することも、また横型反応器1の外殻を図1に示すように二重ジャケット構造とし、ジャケット内部に適当な加熱媒体、例えばダウサーム(商品名)等の熱媒体液あるいは熱媒体蒸気を存在さて直接加熱することもできる。更には、反応室中に熱交換器の伝熱面を設置する方法等を適宜採用することができる。その際、前記の加熱は開口円板によって仕切られた各反応室毎及び/又はさらに反応室内を分割して各分割領域毎に独立して加熱しうるようにしてもよく、或いは2つ以上の反応室を一体として加熱してもよい。なお、反応圧力については、減圧下で行うことができるのは当然のことながら、減圧下に限定することはなく、不活性ガスの雰囲気下で常圧以上の加圧下でも反応させてもよい。
【0023】
次に、本発明の横型反応装置を用いて、ポリエチレンテレフタレートを製造した場合の実験例を示す。なお、該実験例において、「極限粘度」はオルソクロロフェノールを溶媒として35℃で測定した粘度から求めた値、「%」は重量%である。
【0024】
重合触媒として三酸化アンチモン0.04%を含む極限粘度0.37のポリエチレンテレフタレート中間重合体を550kg/hrの割合で図1の横型反応器1の入口2より供給した。反応液は熱媒を封入したジャケットからの加熱によって、入口2で283℃から出口3で288℃まで加熱するように制御した。また、反応圧力は図示しないエジェクターにより内部のガスを吸引することで、1.9mmHgの真空に保持した。更に、軸4及び5の回転数は4rpmと一定回転となるようモーターで制御して、該軸4及び5を介して端部円板8及び9を回転させると共に、該端部円板8及び9に連結固定されている撹拌羽根10及び開口円板13を回転させた。供給された中間重合体は、撹拌羽根10により掻き上げられ、大部分は撹拌羽根10より整流板11及び12により安定した液膜を形成しながら液溜部へと落下させた。また、一部は撹拌羽根と共に回転し外殻内面を絶えず新しいポリマーで更新させた。この撹拌によりエチレングリコールの揮発を促進し、重縮合反応が促進され、主に開口円板13の中央開口部からの溢流により次の室へと流れ、約1.3時間の滞留時間の後に、出口3より極限粘度0.71のポリエチレンテレフタレート高重合体が得られた。また、撹拌羽根10による掻き上げ効果により横型反応器1の内周壁面7が絶えず新しいポリマーで更新されるため異物の少ないポリエチレンテレフタレートであり、反応速度は整流板11及び12を設けない場合と比較して約1.2倍速かった。また、ポリエチレンテレフタレート高重合体の送液上の問題もなく、長期間にわたって安定した連続運転が可能であった。
【0025】
【発明の効果】
以上に述べた本発明の横型反応装置によれば、強烈な撹拌を必須としないため、反応中の異物発生を少なくでき、これによって、反応速度あるいは反応効率を向上させることができると共に、製造されるポリエステルの品質をも著しく向上させることができる安価で簡単な構造の装置が提供される。しかも、横型反応器の気相部にあっては、撹拌羽根から落下する反応液の液流幅を好ましい値に制御することができるため、安定した自由表面積を持つ液膜として形成させることができ、これによって反応速度を著しく高める効果が得られる。また、横型反応器の液溜部にあっては、分流部材の液送り機能によって、反応液の送液・攪拌をすることができる。このように、品質と反応効率を向上させることが可能な本発明の横型反応装置を使用することによって、反応装置のサイズをコンパクトにすることができると共に、異物の発生が少ない高分子化合物の合成ができ、繊維、フィルム、その他成形素材を製造する上で極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の横型反応装置を模式的に例示した側面断面図である。
【図2】図1のA−A矢視断面図である。
【符号の説明】
1 横型反応装置の外殻
2 反応液入口
3 反応液出口
6 蒸気出口
7 横型反応器の内周壁面
8,9 端部切り欠き円板
10 撹拌羽根
11 分流部材(平面板)
12 分流部材(湾曲板)
13 開口円板
14 尾翼
R 回転方向
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a horizontal reactor used for the synthesis of polymer compounds such as polyester, polyamide and polycarbonate. More specifically, the present invention relates to a horizontal reaction apparatus used for the synthesis of a polymer compound that by-produces a volatile low-molecular substance by reaction.
[0002]
[Prior art]
Polymers such as polyester, polyamide, and polycarbonate, among them polyester represented by polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, and polybutylene terephthalate have excellent physical and chemical properties and are widely used in various applications. . In particular, polyester is excellent in mechanical properties such as strength and elastic modulus, heat resistance, and the like, and is therefore widely used as industrial fibers such as clothing and tire cords, or as films and engineering plastics.
[0003]
Generally, a direct polymerization method or a transesterification method is used as a method for producing a polyester used for such various applications.
[0004]
Here, the former direct polymerization method is a method in which a polyester precursor is formed by directly esterifying an acid component and a diol component, and then the polyester precursor is polycondensed under reduced pressure to produce a polyester. is there. On the other hand, the latter transesterification method is a method in which a lower alkyl ester of an acid component and a diol are transesterified to form a polyester precursor, and then the polyester precursor is polycondensed under reduced pressure.
[0005]
In the case of polymerization of such a polyester, conventionally, a batch method has been used in many cases. However, in recent years, taking advantage of the scale, and in order to produce a polyester at a low cost, switching to a continuous method has been promoted. . This is because the merits such as yield reduction, quality improvement, uniformity of polymerization degree, improvement in operability, etc. are extremely large by adopting the continuous method.
[0006]
In general, most of the production methods by continuous polymerization of polyester are performed by a process in which a plurality of transesterification reaction apparatuses or esterification reaction apparatuses and a polycondensation reaction apparatus are combined. For example, the raw material is first supplied to an ester exchange reaction apparatus or an esterification reaction apparatus to produce a monomer or oligomer, and the obtained monomer or oligomer is supplied to an initial polycondensation reaction apparatus to react under reduced pressure. To produce a low polymer. Next, a system is used in which this low polymer is further supplied to a polycondensation reaction apparatus to produce an intermediate polymer and a high polymer under reduced pressure.
[0007]
In such a polycondensation reaction apparatus, many methods for obtaining a higher reaction rate have been proposed and put into practical use. For example, as one of such conventional methods, a thin film reactor is used in which a reaction is performed in a thin layer for the purpose of quickly separating and removing by-products such as glycols in a polyester polycondensation reaction. It is being used. In addition, by vigorously stirring to increase the evaporation area of the reaction product, a reaction apparatus that can easily evaporate the by-product is also used.
[0008]
As such a reaction apparatus, a wet wall type or screw type vertical reaction apparatus, or a uniaxial or biaxial horizontal reaction apparatus is generally used. Furthermore, many reactors that are agitated so that the free surface area of the reactant can be increased are commercially available. However, these reactors are required to perform intense agitation. Therefore, there is a problem that the equipment cost is high and a lot of energy is consumed. In addition, due to the reaction associated with intense stirring, the resulting reaction product has a problem that the degree of polymerization is likely to occur and the quality of the resulting polyester is deteriorated. Furthermore, there is a serious problem that the quality of the reaction product is deteriorated by the deterioration polymer due to the insufficient renewal of the polymer or the like staying in the gas phase for a long time.
[0009]
As a conventional technique for solving such a problem, Japanese Patent Publication No. 40-3964 proposes to use a horizontal reaction apparatus. In this conventional technique, the reaction solution is stirred up by stirring, and a large part of the stirred up reaction solution is dropped, so that a new liquid film of the reaction solution is constantly formed and the reaction is performed in a very short time. Is. Further, this reaction apparatus employs a structure in which the stirring shaft is eliminated from the intermediate portion inside the horizontal reactor by providing the stirring shafts respectively holding the stirring blades only at both ends of the horizontal reactor. In addition, the reactor comprises (1) the agitating blades facing each other with a small gap with respect to the inner peripheral wall surface of most horizontal reactors, and (2) partitioning the interior of the horizontal reactor into two or more chambers. The central portion has an opening, and further includes a partition plate that rotates integrally with the stirring blade. At that time, it has been proposed that the diameter of the opening provided in the partition plate increases as it approaches the liquid discharge port from the liquid injection port.
[0010]
Certainly, according to such a reaction apparatus, the inner peripheral wall surface of the horizontal reactor can be renewed while constantly being wet with new reaction liquid, so heat transfer to the reaction liquid is good, and the reaction liquid is kept for a long time. It has the advantage that it does not adhere to the inner peripheral wall surface. In addition, since a stirring shaft is not provided in the middle part of the horizontal reactor, there is a great advantage that a situation in which a mass of dumpling reaction liquid is generated around the stirring shaft does not occur. However, the reaction apparatus has a drawback that when the distance between the partition plates is increased, it is difficult to form a stable dripping film when the reaction solution falls from the stirring blade. In the reaction apparatus, most of the reaction solution overflows from the central opening provided in the partition plate and flows into the adjacent chamber partitioned by the partition plate, so that the reaction solution having a high degree of polymerization and a high viscosity can be obtained. There is a problem that it is difficult to feed liquid stably and continuously toward the discharge port.
[0011]
Moreover, as a prior art for solving the above-mentioned problem, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-259699 discloses a polymer having a high viscosity due to continuous or discontinuous ribbon blades attached to a plurality of flat plates provided with slits. A polymerization reaction apparatus has been proposed in which liquid is stably fed to the outlet side. Certainly, in this conventional apparatus, the liquid feeding capacity is increased by using the ribbon blade, but the structure of the apparatus is due to the configuration of “continuous or discontinuous ribbon blades attached to a plurality of flat plates provided with slits”. Is complicated, which is disadvantageous in terms of device production and cost.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
In view of the problems described above, the problem to be solved by the present invention is that a strong stirring is not required, and the generation of foreign substances during the reaction can be reduced, whereby the reaction speed or the reaction efficiency and the polyester produced. Is to provide an inexpensive horizontal reactor capable of significantly improving the quality of the reactor.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
Here, as means for solving the above-mentioned problems, a horizontal reactor used for the synthesis of a polymer compound comprising polyester, polyamide or polycarbonate, and comprising the following elements (A) to (F) A reactor is provided.
(A) A cylindrical horizontal reactor having an inlet and an outlet for the reaction liquid at both ends or in the vicinity of both ends.
(B) A rotatable end disk provided to face both ends of the horizontal reactor.
(C) A shaft provided only at both ends of the horizontal reactor, which drives the end disks provided at both ends.
(D) An opening is provided in the central part to allow the reaction liquid to flow, and the liquid level of the reaction liquid is controlled by the opening to form a gas phase part and a liquid reservoir part in the horizontal reactor, Opening disk disposed between the partial disks.
(E) Stirrer blades installed near or in close proximity to the inner peripheral wall surface of the horizontal reactor between the end disk and the open disk and / or between the open disks.
(F) A flow diverting member that is provided on at least one of the stirring blades and for diverting the reaction liquid flowing down the stirring blade into a plurality of flows.
In the present invention, it is preferable that the diversion member has a liquid feeding function with respect to the reaction liquid so as to generate a velocity component in the outlet direction in the liquid reservoir of the horizontal reactor.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a side cross-sectional view illustrating a horizontal reactor for carrying out the present invention.
[0015]
In this figure, 1 is a horizontal reactor main body, 2 is a reaction liquid inlet, and 3 is a reaction liquid outlet, which are provided at or near both ends of the horizontal reactor 1 as shown. 4 and 5 are shafts provided at both ends of the horizontal reactor 1, and 6 is a steam outlet. The steam outlet 6 opens above the outer shell of the horizontal reactor 1, It also serves as a suction port for keeping the pressure at a reduced pressure. Further, 7 is an inner peripheral wall surface of the horizontal reactor 1, and 8 and 9 are end discs with notched ends. The end discs 8 and 9 are fixed to the shafts 4 and 5, and the end discs 8 and 9 are driven by driving the shafts 4 and 5 by a driving device (not shown). Each can be rotated. At that time, it is preferable that the end discs 8 and 9 are provided with a notch opening in order to prevent the liquid in the mirror part from staying, as disclosed in JP-A-9-52041.
[0016]
Next, 10 is a stirring blade provided with a slight gap in the longitudinal direction of the inner peripheral wall surface 7 or in close contact with it, between the end disk and the opening disk and / or the opening. It is erected between the disks. At this time, the slight interval is desirably 10 mm or less, preferably 5 mm or less. By providing such a slight gap, the stirring blade 10 can be smoothly rotated. Further, reference numerals 11 and 12 denote flow dividing members, and the flow dividing members 11 and 12 are arranged in a single row or a plurality of at least a part of the stirring blade 10 in order to control the flow width of the reaction liquid flowing down the stirring blade 10. It is provided in a row. In the embodiment of FIG. 1, the flow dividing member 11 is a member having a flat plate shape, and the flow dividing member 12 is a curved plate member. Further, reference numeral 13 denotes an opening disk. The opening disk 13 is connected and fixed at a predetermined interval in the longitudinal direction by the stirring blade 10 and has an opening at the center thereof, and is provided in the opening disk 13. As the opening approaches the outlet from the inlet of the reaction solution, the opening diameter gradually increases. The open disc 13 also functions as a partition plate that partitions the interior of the horizontal reactor 1 into a plurality of chambers.
[0017]
In the horizontal reaction apparatus of the present invention configured as described above, the stirring blade 10 is rotated (rotation direction R) and close to or close to the inner peripheral wall surface 7 while the gas phase portion in the horizontal reactor 1 is rising. It is preferable that the stirring blades 10 are inclined so that the side edge faces downward and the falling edge on the opposite side faces upward. Further, while descending the gas phase portion in the horizontal reactor 1, the stirring blade 10 is inclined so that the edge close to or in close contact with the inner peripheral wall surface 7 faces upward and the falling edge on the opposite side faces downward. It is preferable to make it. By doing in this way, while the stirring blade 10 is moving up the gas phase part in the horizontal reactor 1, the reaction solution is stirred up along the inner peripheral wall surface 7, and during the lowering, the reaction solution is stirred in a thin film state. 10 can flow down from above.
[0018]
At that time, in the horizontal reaction apparatus of the present invention, the flow dividing members 11 and 12 are provided as described above, so that the flow dividing members 11 and 12 flow when the reaction liquid flows down from the stirring blade 10 in the gas phase portion of the horizontal reactor 1. The reaction solution flowing down can be divided. Further, the liquid level of the reaction liquid is maintained constant by the opening disk 13 in the liquid reservoir of the horizontal reactor 1. For this reason, when the flow dividing member 12 enters the liquid reservoir, the flow dividing member 12 exhibits the function of feeding the reaction liquid to the outlet side while stirring the reaction liquid. When the stirring blade 10 is brought into close contact with the inner peripheral wall surface 7, a tail blade 14 as shown in Japanese Patent Laid-Open No. 9-52041 is provided in an auxiliary manner while maintaining a slight gap with the inner peripheral wall surface 7. It is preferable. This is because, by doing so, the tail blade 14 can promote the renewal of the reaction liquid adhering to the inner peripheral wall surface 7 of the horizontal reactor 1.
[0019]
In the present invention, it is possible to sufficiently form a liquid flow having a stable free surface by the diverting members 11 and 12 provided on the stirring blade 10 for the reaction liquid flowing down from the stirring blade 10, One of the main features is that the diverting members 11 and 12 cause the reaction solution to be fed and stirred. This point will be described in detail below with reference to FIG. 2 (FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1).
[0020]
In FIG. 2, the stirring blades 10 are provided with an inclination of 45 ° in the direction opposite to the rotation direction thereof, and the four stirring blades 10 are arranged at an equal pitch by being shifted by 90 ° in the circumferential direction of the horizontal reactor 1. ing. Further, the stirring blade 10 is provided with a flow dividing member 11 perpendicular to the stirring blade 10. By doing in this way, the reaction liquid picked up by the stirring blade 10 is diverted by the diverting member 11, and forms a plurality of stable liquid film flows each having an appropriate width and falls. Therefore, instead of the unstable liquid film flow spreading over the entire width of the stirring blade as in the prior art, it is possible to form a target liquid film flow having a sufficiently stable free surface. As such a diversion member 11 or 12, a flat plate having an appropriate height for diverting the reaction liquid can be preferably used. At this time, since the flat plate is for forming a stable liquid film flow, the shape may be curved or uncurved as long as the object can be achieved. Further, the flow dividing member 11 can be provided with an inclination, a lattice shape or a net shape, a perforated plate, or a simple round bar or square bar.
[0021]
Here, the conditions such as the number, shape, and size of the stirring blade 10 and the opening disk 13 and the flow dividing member 11 or 12, or the installation interval differ depending on the polymer manufacturing conditions. However, under these conditions, the flow dividing member 11 or 12 is capable of forming a stable liquid film flow with the condition that the free surface area of the reaction liquid falling from the stirring blade 10 is large and does not rotate together. Is essential. Further, since the melt viscosity of the reaction liquid changes from the inlet 2 to the outlet 3 of the horizontal reactor 1, it goes without saying that these can be changed accordingly.
[0022]
The horizontal reaction apparatus of the present invention has a heating means (not shown) for heating the reaction solution to a desired temperature. At that time, the heating means can directly heat the outer shell of the horizontal reactor 1 with an electric heat source, or the outer shell of the horizontal reactor 1 has a double jacket structure as shown in FIG. A heating medium such as Dowtherm (trade name) or a heating medium vapor may be present and heated directly. Furthermore, a method of installing a heat transfer surface of a heat exchanger in the reaction chamber can be appropriately employed. In this case, the heating may be performed for each reaction chamber partitioned by the opening disk and / or further divided into the reaction chambers so that heating can be performed independently for each divided region, or two or more The reaction chamber may be heated as a unit. The reaction pressure can of course be reduced under reduced pressure, but is not limited to reduced pressure, and the reaction may be carried out under an atmosphere of inert gas under a pressure higher than normal pressure.
[0023]
Next, an experimental example when polyethylene terephthalate is produced using the horizontal reactor of the present invention is shown. In the experimental examples, “Intrinsic viscosity” is a value determined from the viscosity measured at 35 ° C. using orthochlorophenol as a solvent, and “%” is% by weight.
[0024]
A polyethylene terephthalate intermediate polymer having an intrinsic viscosity of 0.37 containing 0.04% of antimony trioxide as a polymerization catalyst was fed from the inlet 2 of the horizontal reactor 1 in FIG. 1 at a rate of 550 kg / hr. The reaction liquid was controlled to be heated from 283 ° C. at the inlet 2 to 288 ° C. at the outlet 3 by heating from a jacket enclosing a heat medium. The reaction pressure was maintained at a vacuum of 1.9 mmHg by sucking the internal gas with an ejector (not shown). Further, the rotational speeds of the shafts 4 and 5 are controlled by a motor so as to be a constant rotation of 4 rpm, and the end disks 8 and 9 are rotated through the shafts 4 and 5, and the end disks 8 and 9 are rotated. The stirring blade 10 and the opening disc 13 connected and fixed to 9 were rotated. The supplied intermediate polymer was scraped up by the stirring blade 10, and most of the intermediate polymer was dropped from the stirring blade 10 into the liquid reservoir while forming a stable liquid film by the rectifying plates 11 and 12. Also, some of them rotated with the stirring blades and the inner surface of the outer shell was constantly renewed with new polymer. This agitation promotes the volatilization of ethylene glycol and promotes the polycondensation reaction, which mainly flows into the next chamber due to overflow from the central opening of the open disc 13 and after a residence time of about 1.3 hours. From the outlet 3, a polyethylene terephthalate high polymer having an intrinsic viscosity of 0.71 was obtained. In addition, the inner peripheral wall surface 7 of the horizontal reactor 1 is constantly renewed with a new polymer due to the scraping effect of the stirring blade 10, so that it is polyethylene terephthalate with less foreign matter, and the reaction rate is compared with the case where the rectifying plates 11 and 12 are not provided. And it was about 1.2 times faster. Further, there was no problem in feeding the high polyethylene terephthalate polymer, and stable continuous operation was possible over a long period of time.
[0025]
【The invention's effect】
According to the horizontal reaction apparatus of the present invention described above, since intense stirring is not essential, the generation of foreign matters during the reaction can be reduced, whereby the reaction rate or reaction efficiency can be improved and manufactured. An inexpensive and simple apparatus capable of significantly improving the quality of the polyester is provided. Moreover, in the gas phase part of the horizontal reactor, the liquid flow width of the reaction liquid falling from the stirring blade can be controlled to a preferable value, so that it can be formed as a liquid film having a stable free surface area. Thereby, the effect of significantly increasing the reaction rate can be obtained. In the liquid reservoir of the horizontal reactor, the reaction liquid can be fed and stirred by the liquid feeding function of the flow dividing member. Thus, by using the horizontal reactor of the present invention capable of improving quality and reaction efficiency, the size of the reactor can be made compact, and the synthesis of a polymer compound with less generation of foreign matters can be achieved. It is extremely useful for producing fibers, films, and other molding materials.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side cross-sectional view schematically illustrating a horizontal reaction apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Outer shell of horizontal reactor 2 Reaction liquid inlet 3 Reaction liquid outlet 6 Steam outlet 7 Inner peripheral wall surface 8 and 9 of a horizontal reactor End notch disk 10 Stirring blade 11 Dividing member (plane plate)
12 Dividing member (curved plate)
13 Opening disc 14 Tail R Rotation direction

Claims (2)

ポリエステル、ポリアミド又はポリカーボネートからなる高分子化合物の合成に使用する横型反応装置であって、かつ下記の(A)〜(F)の要素を具備する横型反応装置。
(A)反応液の入口と出口とをその両端部あるいは両端部近傍にそれぞれ有する円筒状の横型反応器。
(B)該横型反応器内部の両端部にそれぞれ対向して設けられた回転自在の端部円板。
(C)両端部に設けた該端部円板を駆動する、横型反応器の両端部のみに設けられた軸。
(D)中央部に開口を設けて反応液を流通自在とし、かつ該開口によって反応液の液面を制御して横型反応器中に気相部と液溜部を形成させると共に、前記の端部円板間に配設された開口円板。
(E)前記の端部円板と開口円板との間及び/又は開口円板同士の間に横型反応器の内周壁面に対して近接又は密接して架設された撹拌羽根。
(F)少なくとも一つの該撹拌羽根に設けられると共に、撹拌羽根を流下する反応液を複数の流れに分流させるための分流部材。
A horizontal reactor used for the synthesis of a polymer compound comprising polyester, polyamide or polycarbonate, and comprising the following elements (A) to (F).
(A) A cylindrical horizontal reactor having an inlet and an outlet for the reaction liquid at both ends or in the vicinity of both ends.
(B) A rotatable end disk provided to face both ends of the horizontal reactor.
(C) A shaft provided only at both ends of the horizontal reactor, which drives the end disks provided at both ends.
(D) An opening is provided in the central part to allow the reaction liquid to flow, and the liquid level of the reaction liquid is controlled by the opening to form a gas phase part and a liquid reservoir part in the horizontal reactor, Opening disk arranged between the partial disks.
(E) Stirrer blades installed close to or in close contact with the inner peripheral wall surface of the horizontal reactor between the end disk and the open disk and / or between the open disks.
(F) A flow dividing member that is provided on at least one of the stirring blades and splits the reaction liquid flowing down the stirring blade into a plurality of flows.
前記横型反応器の液溜部において、出口方向への速度成分を生じるように反応液に対して、前記の分流部材が液送り機能を有する請求項1記載の横型反応装置。  The horizontal reaction apparatus according to claim 1, wherein the diversion member has a liquid feeding function with respect to the reaction liquid so as to generate a velocity component in the outlet direction in the liquid reservoir of the horizontal reactor.
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