JP4705245B2 - エマルジョン重合の際のモノマー転化を連続的に監視及び制御する方法 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、反応器内でのエマルジョン重合の際、特に工業的規模で準連続的及び連続的エマルジョン重合プロセスにおいてモノマー転化をオンライン監視及び制御する方法に関する。
【０００２】
化学工業での生産プロセスにおいては、安全性の観点が極めて重要である。従って通常、例えば爆発又は化学薬品の放出を引き起こす恐れがある起こり得る危険な状態を回避するために、化学的生産プロセスは常時監視される。
【０００３】
多数の化学反応、例えばエマルジョン重合は、発熱的に進行し、従って熱の放出と結び付いている。このような反応系から、出発物質の反応により生じるよりも僅かな熱が導出される場合には、系内での結果として生じる温度上昇により自体で促進する反応が起こる場合がある。このことは反応の暴走（ラナウェイ：runaway）とも称される。密閉された反応系においては、温度上昇と反応器内部圧の上昇も結び付いている。
【０００４】
従って、発熱化学反応のための反応器は、有効な熱導出のための冷却装置の他に放圧のための特殊な安全装置、例えば安全弁、又は反応器内容物の安全タンクへの急速排出を可能にする特殊な捕集装置（いわゆるキャッチタンク（catch tank）システム）を有する。安全技術の基本的要求として、プロセス制御は常に、安全装置自体が望ましくない条件下、即ち反応器内に存在する反応混合物の自発的断熱暴走に応答しないように設計されるべきである。この原則を実現するするために、通常プロセス制御技術により支援される反応監視装置が設けられ、その主要な課題は、進行するプロセスにおいて反応のあらゆる時点でプロセスの安全性を保証しかつプロセス危険を制限することである。
【０００５】
従来の反応監視は、大抵は出発物質の供給量及び／又は供給速度に関する、装置に起因しかつ調合に依存する固定の限界値及び温度差の監視を基礎としている。
【０００６】
この固定の限界値は、極めて大きな厳守すべき安全性マージンを生じる。経済的観点下でのプロセス制御の最適化は、このようなコンセプトにおいては狭い限界内で可能であるに過ぎない。
【０００７】
しかしながら、装置安全性を維持して空時収率を最適化するためには、これらの固定の限界値を、進行する反応中の正確な測定に係るフレキシブルな限界値と交換することが必要である。
【０００８】
エマルジョン重合の際には、出発物質（主としてモノマー、乳化剤、水、開始剤及び安定剤）が所定の計量供給計画で、乳化されたモノマー滴が熱発生下にポリマー粒子に転化される反応器に導入される。
【０００９】
従って、連続的反応監視は、エマルジョン重合においては実質的に以下の２つの要素からなる：
−反応器内部温度が一定の最高値を上回った際の警報発生による反応の暴走の監視、及び
−モノマー蓄積の際の監視／警報発生。
【００１０】
反応器内のモノマー蓄積とは、まず第一に反応の停止の危険と結び付いている。しかしながら、同時に、モノマー蓄積は、反応混合物の断熱暴走を生じる場合には、計算不能な安定性リスクでもある。従って、信頼できる反応監視のためには、蓄積されたモノマーにより反応器内に存在する、なお放出されていない反応エンタルピーをあらゆる時点で正確に知ることが必要である。
【００１１】
既に、モノマー蓄積を制御するための種々の方法が公知である。
【００１２】
いわゆる“de Haas”反応監視では、反応器の温度調節浴の蒸気もしくは冷却水供給装置のための調節弁の位置が監視される。この変法は、比較的簡単に実現されるという利点を有する。該変法は、既に反応の制御ために存在する測定及び調節計器を利用する。もちろん、この方法は、この理由から必要等級５（ＤＩＮ１９２５０もしくはＩＥＣ６１５０８に基づくＳＩＬＩＩＩ）の保護装置としては使用することができない。さらに、反応混合物の粘度の上昇の際に反応器破損又は温度導出の劣化のような一定の効果を考慮に入れることができない。反応混合物の暴走に際に生じる反応器内圧の上昇も考慮されない。さらに、この形式の反応監視は、複雑な調節計略を備えた反応の際にはその限界に突き当たる。
【００１３】
モノマー堆積を制御するもう１つの方法として、不活性物質（例えば完全脱塩水）の最小貯蔵量及びモノマー供給のための最大貫流量を制御することが公知である。しかしながら、この監視方法は、調合及び反応器の運転形式に関する比較的制限された融通性を可能にするに過ぎない。該方法は、反応の飛躍又は反応の停止を制御するためには専ら不十分である、従って有機的な手段及び場合により“de Haas”反応監視と組み合わせねばならない。この方法の場合も、場合により生じる圧力は明白に考慮されない。この方法は経済的観点において好ましくない。それというのも、固定の量限界に基づき比較的大きな安全性マージンを考慮しなければならないからである。
【００１４】
もう１つの公知方法は、“ワーストケース（worst case）”量の達成後の反応器内部温度と反応器浴温度の間の温度差を監視することである。“ワーストケース”量とは、重合反応を起こすことなく反応器内に流入することができかつ反応の暴走の際でも常になお安全性マージンの内部にある条件を生じるモノマー量である。“ワーストケース”量は、モデルを利用して測定された貫流量を基礎として決定することができる。その際、計算は、供給された熱流だけを考慮する簡単なヒートバランスにより行うことができる。しかしながらこの場合も、暴走の際に場合により発生する圧力は明確には考慮されない。反応器内部温度と反応器浴の間の温度差のための固定の限界値を監視することにより、反応器欠陥及び粘度の影響は考慮されない。さらに、この方法は、外部に配置された熱交換器又は還流冷却器のような拡大された冷却手段を有する反応器のためには条件付きで使用可能であるに過ぎない。
【００１５】
従って、本発明の課題は、変化されない高い装置安全性で経済的なプロセス制御が可能でありあつ特に拡大された冷却手段を有しかつ特にまた拡大された冷却可能性のためにもかつ複雑な調節戦略を伴うプロセスのためにも適用可能である、エマルジョン重合の際のモノマー転化のオンライン監視及び制御のための改良された方法を提供することである。
【００１６】
前記課題は、請求項１記載の本発明による方法により解決される。本発明による方法は、
ａ）イニシャライズ時点ｔ_０＝０を選択しかつ反応器にこの時点のために一定の初期の熱含量Ｑ_０を配属させ、
ｂ）イニシャライズ時点から連続的に反応器に供給された熱量Ｑ_ＩＮ、供給された反応エンタルピーＱ_ＲＥ及び反応器から導出された熱量Ｑ_ｏｕｔを測定し、
ｃ）導出されなかった熱量Ｑ_ＡＤを以下のバランス：
Ｑ_ＡＤ(t)=Ｑ_０＋Ｑ_ＩＮ(t)＋Ｑ_ＲＥ(t)−Ｑ_ＯＵＴ(t)
に基づき計算し、
ｄ）導出されなかった熱量Ｑ_ＡＤ（ｔ）及び反応器の瞬間的内部温度Ｔ（ｔ）から、自発的断熱反応の場合最大発生する内部温度Ｔ_ＡＤを計算し、かつ
ｅ）計算された最大内部温度Ｔ_ＡＤが反応器の瞬間的内部温度Ｔ（ｔ）を一定の値上回る場合には、導出されなかった熱量Ｑ_ＡＤのさらなる上昇を阻止する手段を導入する
ことを特徴とする。
【００１７】
本発明ではまた、モノマー蓄積の監視を導出された熱量を考慮して拡大したヒートバランスを導入することにより改良することを提案する。実際の危険ポテンシャルをなす導出されなかった熱量を考慮した拡大されたヒートバランスの導入によりモノマー蓄積の監視を改善することを提案する。実際の危険ポテンシャルをなす導出されなかった熱量Ｑ_ＡＤは、正確に測定することができかつ反応器安全性にとって重要な一定の値、例えば反応器の最高断熱温度Ｔ_ＡＤは、正確に計算することができる。従って、安全弁又は反応器内容物のための捕集装置の応答前に厳守すべき安全マージンを一層良好に利用することができる。瞬間的転化及び実際の危険ポテンシャルの進行する測定により、供給速度を適合させかつ空時収率を最適化することができる。本発明で提案するヒートバランスは、外部に設置された熱交換器又は還流冷却器を有する反応器でも実施することができる。それというのも、該方法は技術的に簡単にバランシングに採用することができるからである。また、出発物質の最大供給速度又は最大量のための固定の限界値を維持する必要もない。同様に、反応器内部室と浴の間の温度のための固定の限界値も不必要である。さらに、実際に導出された熱量の連続的測定により、反応器欠陥又は粘度変更に関する示唆も得られる。
【００１８】
導出されなかった熱量の上昇を阻止することができる多種多様な手段も考えられる。好ましくは、以下の手段の１つ以上が該当する：
−モノマー供給を絞る、
−例えば反応器浴又は還流冷却器を介する、反応器冷却の強化、
−蓄積されたモノマーの改善された転化のための、開始剤添加の増大。
【００１９】
これらの手段は部分的に製品品質に影響を及ぼすことがあるので、その都度の維持すべきケースバイケースの状況場合にもとづき選択すべきである。
【００２０】
有利には、供給された熱量、反応エンタルピー及び反応器から導出された熱量を、温度及び貫流量測定により、反応器の供給路及び排出路内で並びに冷媒循環路内で測定する。温度及び貫流量測定のためには、信頼できるかつ廉価な測定システムが市販されている。出発物質の比熱容量を認識すれば、熱量は容易に計算することができる。従って、本発明による方法とは大きな設備費は結び付いていない。該方法は、また容易に既存の設備内で実施することができる。
【００２１】
さらに特に好ましくは、最高内部温度Ｔ_ＡＤで反応器内において支配する最高内部圧ｐ_ＡＤを計算する。本発明による方法のこの好ましい態様によれば、反応器混合物の断熱的暴走の場合に生じる最高反応器内部圧も付加的な安全基準として採用されるので、従来の監視方法に対して高められたプラント安全性が生じる。従って、計算された最高内部温度Ｔ_ＡＤ又は最高内部圧ｐ_ＡＤが相応する測定された瞬間的値を一定の尺度で上回らない場合には、導出されなかった熱量Ｑ_ＡＤのさらなる上昇を阻止する有利な手段を提供する。この本発明による実施態様は、反応進行におけるトラブルの際に大抵Ｔ_ＡＤより早くｐ_ＡＤの超過が生じるので、特に好ましい。
【００２２】
有利に、計算された最高内部温度Ｔ_ＡＤ及び／又は計算された最高内部圧ｐ_ＡＤが所定の、反応器特有の限界値を上回る場合には、反応器内へのモノマーのさらなる供給を完全に阻止する。反応監視のための限界値としては、反応器の設計温度又は反応器もしくは場合により存在する安全弁の設計圧力をエラー許容差を考慮して計算に採用することができる。モノマー供給の中断に伴い反応エンタルピーはもはや反応器内では生じないので、反応器内を支配する条件は常に所定の許容差の範囲内にある。その際、反応器を継続して冷却すると、熱は有効に導出されかつ一定の冷却時間後に場合により供給装置を再び開放することができる。
【００２３】
本発明による方法のためのイニシャライズ時点としては、好ましくは、反応器が完全に空にされた時点を選択しかつこの時点を初期の熱含量Ｑ_０＝０に配属する。
【００２４】
このイニシャライズは、手動で操作者により実施することができる。しかしながら、操作エラーを回避するために、イニシャライズは自動的に実施するのが好ましく、例えば一定の最小時間帯の排出弁の開放後に、この時間帯にイニシャライズを自動的に行うことができように反応器を完全に空にすることから出発することができる。しかしながら、反応器を空にすることは、反応器内に配置された充填状態測定センサを介して行うこともできる。完全に空になった反応器のイニシャライズ基準は、反応器から流出する反応媒体の量の測定及び予め反応器内に調合された量とのバランシングにより記録することもできる。
【００２５】
さらに、ヒートバランスの本発明による方法で、反応混合物の瞬間的転化率の監視及び供給された反応体の有効性の表明が反応器圧の計算及び実際に存在する反応器圧の比較により可能である。従って、監視法の有効性の確認のためには、実際の反応器圧ｐ（ｔ）を測定しかつ関係：
ｐ（ｔ）≦ｐ_ｃａｌｃ（ｔ）
［上記式中、ｐ_ｃａｌｃは瞬間的反応器内部温度から計算した圧力である］の維持を連続的に検査するのが有利である。
【００２６】
保護装置として反応監視装置を設置する場合には、好ましくは温度、圧力及び貫流量を少なくとも部分的に冗長的に測定しかつ冗長値の相対的比較により入力値の連続的有効性の確認を実施する。
【００２７】
特に有利に、本発明による監視方法は準連続的エマルジョン法において使用可能である。連続的重合法の場合には、ヒートバランスにまた流出するポリマーと一緒に導出される熱量も考慮すべきである。
【００２８】
本発明に基づき提案されたヒートバランスによる信頼できる反応監視のためには、反応器が反応の進行中に可能な限り十分に混合されかつモノマーが均一に反応することが特に重要である。従って、反応器撹拌機の運転も連続的に監視するのが有利である。モノマーの均等な反応は、供給運転形式によるエマルジョン重合において保証することができる。
【００２９】
本発明による方法を、以下に添付図面に図式的に示された重合反応器を参照して詳細に説明する。
【００３０】
図面には、モノマー、乳化剤、水、開始剤及びその他の助剤のような出発物質の供給装置１１を有する反応器１０が示されている。該反応器は、導管１２を介して空にすることができる。該容器には、導管１３を介して蒸気の形で熱を供給することができる。反応器１０は、第１の循環水ポンプ１５を介して運転される水循環路で温度調節される温度調節ジャケット１４によって包囲されている。第１の蒸気導管１６及び第１の冷却水導管１７は、また冷却水循環路の温度の調節を可能にする。容器１０内に撹拌機１８が配置されており、この軸は上に向かって容器から外に案内されておりかつモータ１９で駆動される。図示の実施例では、さらに生成物循環路２０が見られ、該循環路により容器内に存在する反応媒体は生成物循環ポンプ２１により外部に設置された熱交換器２２を経て導かれる。外部に設置された熱交換器２２における熱交換媒体としては水が使用され、該水は第２の循環水ポンプ２３により循環路内を導かれかつ第２の蒸気導管２４及び第２の冷却水導管２５を介して温度調節される。反応器の温度調節ジャケット１４及外部に設置された熱交換器２２は、図示された冷却循環路による代わりに直接導管１７又は２５からの冷却水により冷却することもできる。反応器及び外部に設置された熱交換器のための好ましい冷媒としての水の他に、もちろんその他の冷媒、例えば冷却ゾル又は類似のものも考えられる。このことは特に、導管１７もしくは２５を介して供給される冷媒が二次循環路から到達する場合に当てはまる。
【００３１】
理想的には、一定の時点で反応器内に存在する導出されなかった、蓄積された供給及び導出された熱量からなる熱量Ｑ_ＡＤを可能な限り正確に計算することが望ましい。しかしながら、実地においては、最も重要な熱流を考慮し、かつ、さらに費用をかけてのみ測定することができるに過ぎない小さい熱寄与は考慮に入れないで十分であることが判明した。図示の実施例では、本発明による方法の実際の実現の際に、図面に鎖線によって示されかつ“Ａ”及び“Ｂ”で示された矩形で図式的に示されている２つの部分バランスゾーンで作業する。それによれば、第１の部分バランスゾーンＡは重合容器及びその浴を包含し、一方第２の部分バランスゾーンＢは外部に設置された熱交換器並びにその冷却循環路を包含する。例えば別の反応器配置において外部に設置された熱交換器の代わりに還流冷却器を使用すれば、該熱交換器の熱流を固有の部分バランスゾーン内で捕捉することができる。
【００３２】
バランスゾーン境界は、それぞれの浴の供給及び排出導管がバランスゾーンを突き抜けかつ所属の循環水ポンプ及び蒸気又は冷却水の供給導管がバランスゾーンの外部にあるように選択されている。バランスゾーン境界部で、供給及び排出導管の温度及び貫流量を測定する。それによって、間接的にバランスゾーン境界の外部にある循環ポンプ１５，２１及び２３の僅かな熱入力も間接的に考慮することができる。
【００３３】
個々の供給流を重合容器に導入する前に混合する限り、これらの混合区間は同様にバランスゾーンの外部にあるのが好ましい。
【００３４】
導出されなかった熱量Ｑ_ＡＤを計算するには、まず全く空にした容器における熱願量Ｑ_０をゼロに設定する。次いで、ヒートバランスをイニシャライズし、かつ、反応混合物の自発的断熱暴走の際に反応温度及び反応器内部圧の上昇を生じるような、導出されなかった熱量を以下のように計算する：
Ｑ_ＡＤ(t)=Ｑ_ＩＮ(t)＋Ｑ_ＲＥ(t)−Ｑ_ＯＵＴ(t)
従って、所定の時点ｔで、導出されなかった熱量は、この時点まで反応器に導入された熱Ｑ_ＩＮと、反応器から導出された熱量Ｑ_ＯＵＴプラスモノマーの供給を介して導入された反応エンタルピーＱ_ＲＥとの差によって与えられる。
【００３５】
図面に示されたプロセスに関しては、以下の熱流を考慮するのが有利である。
【００３６】
【数１】

【００３７】
この場合には、例えば反応器自体を加熱又は冷却するために必要であるか又は発生される熱量、撹拌機によって導入される熱量、及び輻射及び対流によって周囲に放出される熱量は考慮されない。
【００３８】
これらの熱量は、それぞれ所定の時間間隔Δｔにおける温度もしくは温度差及び貫流量、並びに関与する物質の比熱容量を基礎として確認される。典型的な時間間隔は、１時間よりも長い反応時間の場合には好ましくは１〜１０秒の範囲にある。
【００３９】
時点ｔで可能な断熱温度上昇ΔＴ_ＡＤ又はΔｐ_ＡＤは、Ｑ_ＡＤから計算される。積分の代わりに、数値加算を行う。この目的のためには、測定のイニシャライズ（ｔ＝０）から時間ｔまでの時間間隔を全部でｚの時間間隔に分割しかつその都度の時間間隔で測定された熱量を加算する、即ち
【００４０】
【数２】

【００４１】
従って、本発明による方法を実現するには、ヒートバランスのために以下の測定が必要である：
−導入された直接蒸気を含めた、重合容器内への全ての供給流の質量及び体積；
−重合容器に流入する前の全ての混合された供給流の温度；
−重合容器の内部温度；
−重合容器の浴の入口と出口の間の温度差；
−外部に設置された熱交換器の入口と出口の間の温度差；
−重合容器の浴の冷媒の貫流量；
−外部に設置された熱交換器の浴の冷媒の貫流量；
−重合容器の絶対内部圧。
【００４２】
従って、ヒートバランスから計算された導出されなかった熱は、未反応モノマーに相当する。この容器内に蓄積された熱は、自発的な断熱反応の場合には、温度上昇ΔＴ_ＡＤ及びひいてはその結果としてΔｐ_ＡＤへの反応器内圧の上昇をもたらすことになる。その際、安全基準は、両者の変化が反応器のための許容限界値を上回るべきでないことである。限界値としては、通常反応器又は安全弁のための設計データが採用される。典型的な値は、ほぼ２００℃の最高許容温度及び１５バールの最高許容圧力である。
【００４３】
その際、断熱温度上昇ΔＴ_ＡＤは、反応器内のそれぞれの成分ｉの質量ｍ_ｉ及び比熱容量ｃｐiを考慮した導出されなかった熱量Ｑ_ＡＤから、以下のようにして計算される：
【００４４】
【数３】

【００４５】
その際、一定の瞬間における断熱暴走の際に到達可能な最高温度Ｔ_ＡＤは、瞬間的反応器内部温度Ｔ_ＲＩと断熱温度上昇ΔＴ_ＡＤの和によって与えられる：
Ｔ_ＡＤ＝Ｔ_ＲＩ＋ΔＴ_ＡＤ
断熱暴走の際に生じる蒸気圧を計算するためには、理想的ガス法則を採用することができる。その際、断熱圧力は、Ｔ_ＡＤの際のモノマーの供給成分ｉの蒸気圧ｐ_ｉ、Ｔ_ＡＤの際の水蒸気圧ｐ_Ｗ及び重合の開始前に圧力ｐ_０で真空化された反応器に導入された不活性ガス（例えば窒素）の圧縮圧ｐ_Ｋによって与えられる：
【００４６】
【数４】

【００４７】
上記式中、ｎ_ｉはモノマーの供給成分ｉのモル成分である。
【００４８】
この計算法は、正常な場合には十分である。しかしながら、高い蒸気圧を有する成分及び／又は低い充填状態（このことは大きな自由容積に相当する）の場合には、反応監視装置の早すぎる応答を回避するために、精密化した計算法を使用するのが有利である。大きな自由容積は、就中供給操作の開始時に存在する（例えば初期重合中）に存在する。この段階において蒸気圧をより正確に記載するために、自由容積を考慮することができる。その際、蒸気圧の計算は、有機相と水相が混和不能であるかもしくは理想的に混合されているという仮定の下で、理想的ガス法則に基づき行う。同様に、ポリマー内でのモノマーの溶解性を一緒に考慮することができる。
【００４９】
反応器の充填レベルが上昇しかつ自由容積が減少するに伴い、自由容積の考慮は、実際に反応器内に存在するよりも高い圧力を生じる。従って、自由容積を考慮に入れて並びにまた考慮に入れないで全圧を計算するのが有利である。そして、その都度小さい方の値を遮断基準の検査のための使用する。
【００５０】
十分な精密化した計算法により、実際の断熱重合反応の際の反応混合物の複雑な挙動をなお一層良好に記載することができる：その際、反応の断熱暴走を内部温度及び圧力に関して測定された瞬間値から出発してステップ毎に数的にシミュレートする。その際、例えばまた反応媒体、特に形成されたポリマー内での出発物質の溶解性も考慮に入れることができる。各ステップで、ステップの全数によって測定された、反応器内に存在するモノマーのフラクションのポリマーへの転化をシミュレートしかつ相応する反応エンタルピーの発生のシステムへの作用を計算する。しかし、このような計算法は、その複雑性に基づき極めて高性能のコンピュータシステムを必要とする。しかし、この計算法は、反応の断熱暴走に際に発生する最高圧ｐ_ＡＤを既に断熱反応の終了前に、即ち最高温度の達成前に達成することがあり、かつ引き続き圧力の低下が発生し得るこを示す。
【００５１】
人的エラーを回避するためには、ヒートバランスを完全に自動的に開始及び終了させ、かつ反応監視を自動的に活性化及び不活性化するのが好ましい。従って、正常な場合には、システム内への外部からの介入の可能性は存在しない。特別な場合のために、全ての監視されたパラメータが再び正常範囲内にある限り、例えば、反応監視装置の応答後に付加的な機構的な手段を考慮してかつキースイッチによって供給を再始動させることができる。しかし、この状況下でも反応監視プロセス自体の連続的な進行には介入することはできない。
【００５２】
ヒートバランシングの循環的進行は、特定の限界に到達することにより活性化される４つの段階に分けられる。反応器の恒久的監視の場合には、反応器が完全に空になるとヒートバランスをイニシャライズさせる、即ち初期の熱含量Ｑ_０をゼロにセットしかつ全てのカウンターをリセットする。出発物質の導入前に、温度及び貫流量の測定を開始しかつ遅くともモノマーの供給と共に反応監視装置を活性化する。反応の終了後に、反応監視も終了させる。反応器を空にしかつ完全に空になった後にシステムのイニシャル化から初めて監視サイクルを自動的に再始動させる。
【００５３】
本発明による方法の有利な変法によれば、常に暴走の際に生じる最高圧ｐ_ＡＤのみを計算するのではなく、瞬間的反応気圧ｐ_ｃａｌｃをも計算する。この計算は断熱圧ｐ_ＡＤの計算モデルに類似して行うが、但し最高断熱温度Ｔ_ＡＤの代わりに瞬間的に測定された反応器温度が計算パラメータとなる。モデルの基礎となる“ワーストケース”仮定に基づき、計算される反応圧は常に測定される反応器内部圧ｐ（ｔ）の上にあるべきであり、従って関係式：ｐ（ｔ）≦ｐ_ｃａｌｃ（ｔ）が満足されるべきである。この基準が満足されなければ、典型的には、測定がエラーであるか又は処理された測定値が実際に測定された測定値からの偏差を有することから出発することができる。
【００５４】
従って、瞬間的反応器内部圧の常時の計算は、最高断熱圧の計算のモデルのバリデーションとして役立つ。
【００５５】
モデルのオンラインバリデーションの他に、全体的監視及びプロセス制御システムへの適当な組み込みにより、あらゆる時点で入力データ及び信号のバリデーションを行うことも保証することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による方法を実施する装置の略示図である。
【符号の説明】
１０ 反応器、 １１ 供給導管、 １２ 排出導管、 １３ 熱供給導管、 １４ 温度調節ジャケット、 １５ 第１の循環ポンプ、 １６ 第１の蒸気導管、 １７ 冷却水導管、 １８ 撹拌機、 １９ モータ、 ２０ 生成物循環路、 ２１ 生成物循環ポンプ、 ２２ 熱交換器、 ２３ 循環水ポンプ、 ２４ 第２の蒸気導管、 ２５ 第２の循環水導管、 Ａ，Ｂ 部分バランスゾーン

Claims (10)

1. エマルジョン重合の際のモノマー転化を連続的にオンライン監視及び制御する方法において、
   ａ）イニシャライズ時点ｔ_０＝０を選択しかつ反応器にこの時点のために一定の初期の熱含量Ｑ_０を配属させ、
   ｂ）イニシャライズ時点から連続的に反応器に供給された熱量Ｑ_ＩＮ、供給された反応エンタルピーＱ_ＲＥ及び反応器から導出された熱量Ｑ_ｏｕｔを測定し、
   ｃ）導出されなかった熱量Ｑ_ＡＤを以下のバランス：
   Ｑ_ＡＤ(t)=Ｑ_０＋Ｑ_ＩＮ(t)＋Ｑ_ＲＥ(t)−Ｑ_ＯＵＴ(t)
   に基づき計算し、
   ｄ）導出されなかった熱量Ｑ_ＡＤ（ｔ）及び反応器の瞬間的内部温度Ｔ（ｔ）から、自発的断熱反応の場合最大発生する内部温度Ｔ_ＡＤを計算し、かつ
   ｅ）計算された最大内部温度Ｔ_ＡＤが反応器の瞬間的内部温度Ｔ（ｔ）を一定の値上回る場合には、導出されなかった熱量Ｑ_ＡＤのさらなる上昇を阻止する手段を導入する
   ことを特徴とする、エマルジョン重合の際のモノマー転化を連続的に監視及び制御する方法。
2. 導出されなかった熱量Ｑ_ＡＤのさらなる上昇を以下の手段：
   −モノマー供給を絞る、
   −反応器冷却の強化、
   −開始剤添加の増大
   の１つ以上により阻止することを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 熱量Ｑ_ＩＮ、Ｑ_ＲＥ及びＱ_ｏｕｔを反応器の供給及び排出導管における並びに冷媒循環路における温度及び貫流量測定により測定することを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
4. さらに最大内部温度Ｔ_ＡＤで反応器内で支配する最大内部圧ｐ_ＡＤを計算することを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
5. 計算された最大内部温度Ｔ_ＡＤ及び／又は計算された最大内部圧ｐ_ＡＤが所定の反応器特有の限界値を上回ると、反応器内へのモノマーのさらなる供給を阻止することを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
6. イニシャライズ時点ｔ_０を、反応器が完全に空である際に選択し、かつ初期の熱含量Ｑ_０に値ゼロを配属させることを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
7. 該方法のイニシャライズを自動的に実施することを特徴とする請求項６記載の方法。
8. 監視法のバリデーションのために実際の反応器内部圧ｐ（ｔ）を測定しかつ関係：
   ｐ（ｔ）≦ｐ_ｃａｌｃ（ｔ）
   を維持して連続的に監視する、その際ｐ_ｃａｌｃ（ｔ）は瞬間的反応器内部温度から計算された圧力であることを特徴とする請求項４から７までのいずれか１項記載の方法。
9. 温度、圧力及び貫流量を少なくとも部分的に冗長に測定しかつ冗長パラメータの相対比較により入力パラメータの連続的バリデーションを実施することを特徴とする請求項３から８までのいずれか１項記載の方法。
10. エマルジョン重合法を準連続的又は連続的に実施することを特徴とする請求項１から９までのいずれか１項記載の方法。

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