JP4838472B2

JP4838472B2 - 顆粒を不活性ガス流で乾燥及び熱処理するための装置

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Publication number: JP4838472B2
Application number: JP2001541665A
Authority: JP
Inventors: ルートヴィッヒ，アルフォンス; ピレ，ラグンヒルト; ピパー，グンター
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1999-11-30
Filing date: 2000-11-29
Publication date: 2011-12-14
Anticipated expiration: 2020-11-29
Also published as: CZ20021885A3; AR026553A1; EP1235671B1; CN1309544C; TW487621B; EP1235671A1; PL197246B1; CA2394013A1; CN1402663A; HUP0204032A2; ES2207569T3; BG106744A; AU5437601A; BR0015991A; MXPA02005044A; SK7512002A3; PL364818A1; US20030000100A1; CO5290281A1; DE19957664A1

Description

【０００１】
本発明は、ペレットを不活性ガス流で乾燥及び熱処理するための装置、本発明の装置を使用して固相で重縮合ペレットを乾燥する方法、少なくとも１基の本発明の装置で固相において重縮合ペレットを乾燥及び後縮合するための設備、そして使用法に関する。
【０００２】
主として溶融重縮合により調製される重縮合物を、乾燥し、そして一般に後処理して、モノマー及びオリゴマーを除去し、更に後縮合して、分子量を増大させる必要がある。
【０００３】
ポリアミドペレットの乾燥及び後縮合用であると証明された装置は、ＤＥ−Ａ２５３０３０４に開示されている塔型乾燥器であり、例えば焼きなまし（アニール）塔とも呼ばれている。この塔型乾燥器は、高さがある円筒形の装置であり、これにより重縮合ペレットは頂部から底部に通過し、そして熱い不活性ガス（屡々、窒素である）が向流で通過する。重縮合ペレットは一般に湿潤性がある。なぜなら、上流処理工程において、このペレットを水洗した結果、オリゴマー及びモノマー含有率が低減するからである。塔型乾燥器では、最初にペレットを乾燥し、次いで、ペレットを固相後縮合用の生成特定温度（product-specific temperature）に加熱している。塔型乾燥器の頂部で発生する不活性ガス流から、ダストを除去し、そして露点未満に冷却して、水分を除去する。この不活性ガス流を、加熱後、及び必要により、微量酸素の除去後、塔型乾燥器に戻す。不活性ガスを塔型乾燥器に給送する箇所は、主として、塔の直径の関数である：特に、ガス導入口より上側の吸着床の高さは、不活性ガス流の十分に均一な分散を保証するために十分な高さでなければならない。実際に、吸着床の高さの、塔の直径に対する比の下限は、１．３〜２の範囲である。不活性ガス流の実質上均一な分散は、ペレットを極めて均一に乾燥する場合の予備条件であり、そしてこれは、粒子から粒子への粘度数の変化が極めて小さい場合に重要である。塔の直径に対して、乾燥領域の吸着床の高さが大きいのは、実質上均一な分散の要件の結果であり、そしてこれは、特に乾燥又は焼きなまし温度が高い場合、ペレットの滞留時間が、多くの場合、乾燥動力学（kinetics of drying）により必要とされる滞留時間より大きくなることを意味する。更に、圧力損失が高いと、これに対応して、エネルギーコストが比較的高い送風機速度（blower rating）が必要となる。塔型乾燥器の別の不都合は、不活性ガス量がペレットの流動点（流動化点）により限定されることである。従って、流動点を超えないようにするために、容量の大きい設備を、これに対応して塔の直径を大きくして、設計する必要がある。しかしながら、塔の直径が大きいと、塔型乾燥器でプラグ流れを得るのが困難となり、そしてこの流れは、粒子から粒子への粘度数の変化が小さい場合に重要である。不活性ガス流の均一な分散と共に、塔の直径を大きくすると、上述したエネルギーコストも増大する。
【０００４】
単一の装置、例えば、ＤＥ−Ａ２５３０３０４に開示されている乾燥器等の塔型乾燥器で乾燥及び焼きなましする別の不都合は、処理量又は滞留時間の変化に対して柔軟性が低く、更に、異なるモル質量及び／又は異なる焼きなまし条件下で生成物を製造することに関しても柔軟性が低いことである。
【０００５】
従って、ＤＥ−Ａ４３２６１０５では、塔型乾燥器の上流側で予備加熱及び乾燥するための装置を提案しており、この装置により、乾燥処理と焼きなまし処理とを切り離す。ここでは、塔型乾燥器の上流側に２基の流動床装置の設置を提案しており、この装置の一方は、起泡性の流動床を具備しており、そして他方は、プラグ流れ性を示す流動床を具備している。連続運転（操作）する流動床では、乾燥すべき生成物を、流入板、屡々多孔板、棒ぶるい又は特殊設計板（熱い乾燥ガスが、底部から頂部に、この生成物を通過する）に一般に導入する。ここでのガスの速度は、生成物の浮力は保持されるが、空気により運搬又は排出されないように設定する。生成物の移動は、液体と同様の挙動を示す。生成物を一方に連続的に給送する場合、他方の排出口から排出する。従って、ガスは、多くの役割（タスク）を担う必要がある：まず第１に、流動化の原因となり、そして第２に、熱移動及び物質移動用媒体として作用する。流動床装置での集中的熱移動及び物質移動は、急速な加熱及び乾燥のために基本的に適当となる。しかしながら、遅い乾燥動力学の生成物、例えばナイロン−６の場合、生成物の輸送に必要とされるガスの流量が十分に利用さらないので、かかる場合に流動床装置の使用するのは、費用効果が極めて低いものとなる。
【０００６】
流動床装置の他の不都合は、流動化を十分に開発した塔型乾燥器と比較して、生成物の滞留時間分布が広いことである。結果として、生成物の水分含有率は、流動床装置の出口で均一でないため、下流側の保持装置への入口で不均一となる。下流側のモル質量を更に増大させる保持装置での固相縮合は、導入するペレットの不均一な水分含有率に大きな影響を与える。これにより、粒子から粒子への相対粘度が変化し、そして生成物の品質、例えば高速度紡糸を損なうことになる。流動床装置の別の不都合は、流動化に起因にして、ペレットに比較的過酷な機械的応力がかかり、これによりダストが形成することである。
【０００７】
これと対照的に、本発明は、不活性ガス流でペレットの乾燥及び熱処理に有効であり、且つ費用効果が高く、そして生成物の滞留時間分布が狭いこと、流動点の依存が十分でないことに起因して、不活性ガスの流量を著しく増大させること、その結果として、容量を著しく増大させることを保証する装置を提供することを目的とする。更に、乾燥処理と焼きなまし処理とを分離し、そして公知方法の不都合を回避する方法を形成すべきである。
【０００８】
本発明者等は、上記目的がペレットを不活性ガスで乾燥及び熱処理するための装置により達成されることを見出した。本発明の装置は、その上部でペレットを給送及び下部で排出し、不活性ガス流を、立方形基本構成単位の一方の側面に給送し、そして反対側の側面で排出し、更に、不活性ガス流のそれぞれ給送領域及び排出領域に分散器及び保持器を具備する立方形の基本構成単位を有し、且つこれらの各機器が立方形基本構成単位の縦断面全体に亘って実質的に延在している。
【０００９】
本発明者等は、本発明の目的が、
ａ）１基以上の装置において、重縮合ペレットを乾燥し、そして同一物（重縮合ペレット）を、１０５〜１２０℃の最小温度とペレットの軟化点より２℃低い最大温度の間で加熱し、
ｂ）その後、保持装置で同一物を処理し、そして
ｃ）その後、冷却装置で同一物を冷却する
ことにより、固相で重縮合ペレットを乾燥する方法であって、工程ａ）の装置として、少なくとも本発明の装置を選択することを特徴とする方法により達成されることを見出した。
【００１０】
ペレットは、通常、粒径１．５〜５ｍｍ、特に２〜３ｍｍの粒子の形態である。このペレットは、円筒形、球形又はレンズ状であっても良い。本発明により使用されるペレットは、重縮合ペレットであるのが好ましく、特にポリエステルペレット又はポリアミドペレットである。
【００１１】
重縮合物は、モノマーを、低分子量化合物を除去して縮合することにより作製されるポリマーである。重縮合物、好ましくはポリエステル又はポリアミドは、当該技術者等に公知であり、そして文献に以前から開示されているため、ここでは更に詳細な情報を必要としない。
【００１２】
半結晶性重縮合物を使用するのが好ましい。
【００１３】
好ましいポリアミドは、ポリカプロラクタム（ナイロン−６）、ポリヘキサメチレンアジポアミド（ナイロン−６，６）、これらの共重合体、又はその他に、テレフタル酸及び必要によりイソフタル酸、５−スルホイソフタル酸、アジピン酸、ヘキサメチレンジアミン及びカプロラクタムを基礎とする部分的に芳香性のコポリアミドである。
【００１４】
好ましいポリエステルは、ポリアルキレンテレフタレート、特にポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴＰ）及びポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴＰ）である。
【００１５】
好ましい一態様において、使用される重縮合物は、フィラー、補強剤及び従来からの添加剤及び加工助剤を含んでおり、量は、重縮合物に対して、一般に０．１〜９０質量％であり、１０〜７５質量％が好ましく、２０〜７０質量％が特に好ましい。
【００１６】
使用される重縮合物は、高分子量ポリマーを形成するための反応に使用される低分子量ポリマーであっても良く、特に、フィラー及び／又は他の添加剤をこの低分子量ポリマーに予め添加した場合（直接混合）、これを使用する。所望の（最終）分子量に調節する、特に次の処理工程を行う目的で使用される高分子量ポリマーも利用可能である。分子量の変化、例えば分子量増大又は低減反応は、この処理工程中に、例えばエネルギーの導入又は除去、或いは添加物との化学反応に起因して起こる場合がある。
【００１７】
乾燥及び熱処理は、不活性ガス流を用いて行われる。含まれる不活性ガスは、特に、窒素又は過熱水蒸気である。エネルギーに関連する理由から、過熱水蒸気、すなわち１２０〜２３０℃の水蒸気を使用するのが好ましい。不活性ガスを再循環させるのが好ましく、その際に、装置から放出する不活性ガス流を、ダスト除去器、例えばサイクロン又はフィルターに通過させて、そして再加熱後、この装置に再導入する。使用される不活性ガスが水蒸気を含む場合、過剰の水蒸気を排出する（部分排出）。窒素を使用する場合、不活性ガス流全体を、凝縮冷却器（condensation cooler）又はスクラバー塔に通過させることにより、これを冷却し、そして含まれる水を凝縮する。
【００１８】
装置は、立方形の基本構成単位を有しており、その形状を、不活性ガス流に付される側面及びこの側面に対して垂直に計量される装置幅により決定する。不活性ガスの流量と共に、この幅は、装置内のペレット吸着床に起因する圧力損失に対して直接の効果を有しているため、負うエネルギーコストに対して直接効果を有する。産業に関連性のあるペレットの処理量に関し、装置の幅は０．１ｍを一般に超え、好ましくは０．２ｍを超える。エネルギーコストの上昇により、装置の幅に上限を認めており、これは通常１ｍ以下であり、０．６ｍが好ましく、０．４ｍが特に好ましい。
【００１９】
装置の幾何学的な寸法（装置幅及び不活性ガスが供給される側面の面積）、更にこの装置を通過する不活性ガスの処理量を、所定のペレット処理量及び装置内における水分（湿潤）レベルの所定の低下に関して、３つの独立変数として見なすことができる。決定時に重要な部分を担う基準は、特に、エネルギーコスト及び設計条件、更に下流側の固相縮合に適当又は必要とされる温度レベルに関する最適化である。
【００２０】
一般に３００〜１２０００ｋｇ／時である産業上関連するペレット処理量、及び特にポリアミドペレットに関して、最初の水分レベル約１１〜１５質量％から１質量％未満、特に約０．２質量％未満へが一般的である水分レベルの所定の低下である場合、並びに約２０００〜１０００００Ｎｍ^３／時である産業上関連する不活性ガスの処理量、及び０．１〜１ｍ、好ましくは０．２〜０．６ｍ、特に好ましくは０．２〜０．４ｍである装置幅（満足させるべきエネルギーコストにより制限される）の条件下で、不活性ガスと接触する立方形基本構成単位の側面についての寸法（表面積）は、１〜５０ｍ^２であり、１〜３０ｍ^２が好ましい。ペレットの高処理量により、これに対応して、不活性ガスの量が大きくなり、更に適宜、立方形基本構成単位の側面の面積も広くなる。
【００２１】
以下の実施例では、装置の寸法を、所定の乾燥タスクの関数として説明する：
ペレットの処理量４０００ｋｇ／時及び１８０℃の乾燥温度で１１質量％から０．２質量％への水分含有率の低下に基づき、不活性ガスの処理量２５０００Ｎｍ^３／時及び予め選択した装置幅０．３ｍとすると、これにより得られる、不活性ガス流の受け入れに必要とされる表（側）面積は１８ｍ^２となる。ペレット処理量及び装置の体積から得られる滞留時間は５３分となる。ガス量を４００００Ｎｍ^３／時に増大させると、残りのパラメータは不変であるのに対し、ガス流を受け入れるために必要とされる表面積は僅かに１０ｍ^２であり、滞留時間は約３０分に低下する。
【００２２】
装置幅を狭くする場合、ガス流を受け入れるために必要とされる表面積は、劇的に上昇する：例えば、装置幅０．１ｍ及び他の乾燥パラメータ不変の条件下で、ガス流を受け入れるために必要とされる表面積は、それぞれ１５０ｍ^２（不活性ガスの処理量２５０００Ｎｍ^３／時の条件で）及び９５ｍ^２（不活性ガスの処理量４００００Ｎｍ^３／時の条件で）となる。
【００２３】
過熱水蒸気を使用する場合、費用効果面で有効となるように、不活性ガスの流量は、通常、１ｋｇのペレット当たり約２〜８ｋｇの水蒸気であり、好ましくは１ｋｇのペレット当たり約４〜６ｋｇの水蒸気である。水蒸気の処理量を低減させることにより、生成物入口領域で水蒸気温度１００℃未満となる。これにより、生成物で凝縮する水の原因となり、望ましくない。
【００２４】
不活性ガス流用の給送及び排出領域における分散器及び保持器は、均一なガス分散に有効であり、更にペレットの保持にも有効である。機器の各部品は、立方形基本構成単位の縦断面全体に亘って実質的に延在しており、そしてこれらは、通路により穿孔が形成されている垂直プレートであるのが好ましい。通路により穿孔が形成されている垂直プレートは、多孔板又は棒ぶるいであるのが好ましい。Hein, Lehmann Trenn- und Foerdertechink製の微孔板のコニドゥア（CONIDUR）（登録商標）又は棒ぶるいのリーマ（RIMA）（登録商標）若しくはコリマ（CORIMA）（登録商標）を使用することができる。不活性ガス流用である給送領域の分散及び保持器の設計は、圧力損失が約１０〜５０ミリバール（１０^３〜５．０×１０^３Ｐａ）であるため、ペレットの吸着床全体に対する圧力損失１０％を大幅に超えるようにする。不活性ガス流用である排出領域に配置される分散及び保持器を構成する別の部品を、低い圧力損失用に設計しても良い；ペレットが漏れ出るのを防ぐために、ここでは、最小機会強度のみ必要とする。通常のペレット粒子寸法約２〜３ｍｍの条件下で、選択されるプレートは、大きさ０．５〜１ｍｍの通路により穿孔が形成されているプレートである一方、微細ペレットは、これに対応して、より小さな通路により穿孔が形成されているプレートを使用する必要がある。
【００２５】
好ましい一態様において、不活性ガスの流量を、立方形基本構成単位の縦断面に亘って頂部から底部に低減するように設定する。ここで、不活性ガスの流量の低減は、連続的であっても、又はその他に好ましくは不連続であっても良い。不活性ガス流量の頂部から底部への低減は、同一の乾燥タスクに必要とされる不活性ガス量を低減させ、これに対応して、費用効果が改善される。以下の実施例で、これについて説明する：４０００ｋｇ／時のペレット処理量及び１８０℃の乾燥温度で１１質量％から０．２質量％への水分含有率の低減に基づき、そして乾燥器幅０．４ｍ及びガス流を受け入れるための表面積１０ｍ^２とすると、２５０００Ｎｍ^３／時の一定の不活性ガス流を必要とする。同様の乾燥タスクを、装置の高さに亘って、頂部から底部へ低減する不活性ガスの３種類の副流（substream）を用いて達成可能であり、その際に、特に、上側領域において１０８００Ｎｍ^３／時の第１不活性ガス副流は速度（流速）１．１６ｍ／秒であり、中央領域において４０００Ｎｍ^３／時の第２不活性ガス副流は速度０．６５ｍ／秒であり、そして下側領域において３６００Ｎｍ^３／時の第３不活性ガス副流は速度０．５８ｍ／秒である。従って、必要とされるガスの流量の合計を、２５０００Ｎｍ^３／時から１８４００Ｎｍ^３／時に低減可能である。これにより省けるエネルギーは約１０％である。
【００２６】
別の好ましい態様において、不活性ガス流を、それぞれ分散及び保持器を介して、平行に配置された２基以上の立方形基本構成単位の一方の側面に給送し、そしてそれぞれ分散及び保持器を介して、反対側の側面で排出する。２基以上の立方形基本構成単位を平行に配置することにより、この単位間でペレット流を分割することが可能となるので、装置の設計を小型にすることが保証可能となる。不活性ガス流を、ペレットが供給される立方形基本構成単位で分割し、ペレットの吸着床を通過させた後に、再び一緒にし、その後、送風機及びヒーターによって、接合ダスト除去装置、例えばサイクロンに通過させる。
【００２７】
本発明は、更に、
ａ）１基以上の装置において、重縮合ペレットを乾燥し、そして同一物（重縮合ペレット）を、１０５〜１２０℃の最小温度とペレットの軟化点より２℃低い最大温度との間で加熱し、
ｂ）その後、保持装置で同一物を処理し、そして
ｃ）その後、冷却装置で同一物を冷却する
ことにより、固相で重縮合ペレットを乾燥及び後縮合する連続法であって、
少なくとも工程ａ）の装置として、本発明による装置を選択することを特徴とする方法を提供する。
【００２８】
調製後、重縮合物及び特にポリアミド縮合物は、残留モノマー、更に鎖状及び環式オリゴマーを依然として含んでいる。残留モノマー及びオリゴマーの含有率は、一般に２％未満であるが、個々の場合で、実質上高くすることが可能であり、特に加水分解性の溶融重合の場合、含有率は一般に９〜１２％である。残留モノマー及びオリゴマーにより、下流側の処理工程で、特に使用される装置に析出物及び被覆物が形成するため、不都合が引き起こされるという理由から、残留モノマー及びオリゴマーを、通常は抽出により、特に水での向流抽出によって除去する必要がある。従って、下流側の抽出段階ペレットは、湿潤性であり、そしてナイロン−６ペレットの場合、水含有率は一般に１１〜１５質量％であり、特に１２〜１４質量％である。下流側での処理中に加水分解を回避するため、湿潤性の重縮合ペレットを完全に乾燥させる必要があり、その際に水分含有量を約０．１質量％以下とするのが望ましい。
【００２９】
湿潤性の重縮合ペレットを、本発明の装置において固相中、不活性ガス流で乾燥可能であることを見出したが、その際に、ペレット及び不活性ガスをクロスフローで送る。ここでは、湿潤性の重縮合ペレットを、１０５〜１２０℃の最小温度と軟化点より２℃低い最大温度との間に加熱する。この軟化点は、この温度にて、全粒子の２％を上回る粒子が、凝集、焼結又は展開処理されたかみ合わせ面（interlocked surface）を有する温度と定義される。重縮合物の軟化点は、実質上、その化学構造及び結晶化度に応じて異なり、更に添加剤の性質及び量に応じても異なる。ナイロン−６の場合、軟化点は一般に約１９０〜１９５℃以上である。上述した水分（湿潤）レベルの低下は、本発明によるクロスフロー装置においてペレットの滞留時間を適当に選択することによって達成される。例えば、ナイロン−６ペレットを、本発明によるクロスフロー装置において、１８０〜１９５℃で約３０分にて、１１〜１５質量％の最初の水分レベルから約１質量％の水分含有率に乾燥させることができる。滞留時間を長くすると、これに対応して、水分含有率が低下する。乾燥動力学は、温度依存である：温度を低くすると、滞留時間を長くする必要がある。
【００３０】
特に、大規模設備の場合、不活性ガス流を中間で加熱する、２基以上のクロスフロー装置を連続して配置するのが有効であり、これにより、不活性ガスの分散を改善し、そしてペレットの加熱及び乾燥の均一性を改善する。
【００３１】
その後、完全に乾燥され、加熱されたペレットは、保持装置に通過させ、そこで固相縮合により、更にモル質量が増大し、そしてこのペレットを後乾燥し、ナイロン−６の場合、特に残水レベル０．０６質量％未満となる。
【００３２】
使用される保持装置は、塔型乾燥器を含むのが有効であり、これを通過して、重縮合物が重力下で流れる。塔でのペレットの水準によって、各種滞留時間を設定可能であるため、生成物を温度レベルの高い条件下で異なる分子量で調製可能となる。
【００３３】
塔型乾燥器において、新鮮な窒素の穏やかな窒素流を、向流でこの装置を通過させて重縮合物に向かわせることにより大気酸素を排除するのが適当である。
【００３４】
しかしながら、不活性塔として知られている塔を用いて、すなわち穏やかな窒素流のみ用いて運転するこの方法の他に、活性塔として知られている、不活性ガスを更に循環させる塔を使用することが可能である。この場合、クロスフロー装置と塔型装置の不活性ガス循環を相互に連結させることも、或いはその他に、これらを別個に操作することも可能である。
【００３５】
活性塔型乾燥器を用いるこの処理形式は、上流側のクロスフロー乾燥器をさらに使用することにより、既存の塔型乾燥器の容量を増大させる場合に特に興味がある。
【００３６】
その後、クロスフロー乾燥器の唯一のタスクは、ペレットを乾燥して、約１２％の最初の水分レベルから約６％の水分レベルとすることである。
【００３７】
下流側の塔型反応器において、それ自体のガス循環（又はクロスフロー乾燥器に連結させて）で、その後、水分含有率を０．０６質量％未満に更に乾燥する。
【００３８】
この種類の乾燥タスク用であるクロスフロー乾燥器の寸法を、以下の実施例で説明する：
ペレット処理量４０００ｋｇ／時及びペレットの最初の水分レベル１２質量％で且つ最終の水分レベル０．０６質量％である塔型乾燥器を取り入れ、上流側にクロスフロー乾燥器を配置すると、最初と最後の水分レベルが同じ場合、塔型乾燥器を通過する処理量を８０００ｋｇ／時に増大させることが可能となる。ここで、クロスフロー乾燥器は、幅０．４ｍ、流れを取り入れるための表面積５ｍ^２及び１８０℃の水蒸気入口温度で水蒸気の体積流量１１０００Ｎｍ^３／時を有している。ペレットの水分レベルが、ここでは、クロスフロー乾燥器において１２質量％から６質量％に低減する。
【００３９】
保持装置を通り過ぎる重縮合ペレットを、その後、冷却装置で冷却し（処理工程ｃ）、そして本発明により、クロスフロー乾燥器をこのために使用する。ここでの重縮合ペレットの温度を、３０〜６０℃、好ましくは４０〜５０℃に低下させる。使用される冷却ガスは、このために一般的であるガス又はガス混合物であればどのようなものでも良く、特に窒素又は空気であり、空気が好ましい。
【００４０】
本発明は、更に、使用される重縮合ペレットの乾燥及び加熱用クロスフロー乾燥器１基以上と、これに連結された保持装置、特に塔型乾燥器と、更に冷却装置、特にクロスフロー装置とを具備した、固相において重縮合ペレットを乾燥及び後縮合するための設備を提供する。
【００４１】
この方法及び設備は、重縮合ペレット、特にポリエステルペレット又はポリアミドペレット、特に好ましくはナイロン−６ペレットの乾燥及び後縮合に適当である。
【００４２】
このクロスフロー装置は、公知の塔型装置と流動床装置の利点を組み合わせている：例えば、塔を用いたように、ペレットの滞留時間分布が狭い。更に、乾燥領域でペレット層用に選択された厚さを、従来からの塔型乾燥器と比較して、大幅に薄くすることが可能である。なぜなら、組み込まれる分散及び保持器が、均一なガス分散を得るのに有効であるからである。結果として、圧力損失は実質上低くなるため、必要とされる送風機速度を低くし、最終的にエネルギーコストが低くなる。
【００４３】
不活性ガスの流量は、極めて広範囲にて変更しても良い。なぜなら、流動床装置と異なり、不活性ガスでペレットを輸送するのではなく、重力によってペレットを輸送するからである。ここで、不活性ガスの流量の下限は、ペレット層に選択された厚さ、ペレットの処理量、水分レベルの低減に関する特定のパラメータ、及びペレットの加熱に応じて異なる。
【００４４】
公知の塔型乾燥器及び流動床装置と異なり、不活性ガスの流量の上限は、ペレットの流動化点によらない。設計の特徴、好ましくは分散及び保持器により、不活性ガスの量を、ペレットの流動化点に関連する不活性ガスの量以上に増大させることが可能となる。
【００４５】
乾燥と後縮合、及びクロスフロー装置における集中的物質移動と熱移動を分離することにより、極めて高い温度レベルで操作される、２種類の処理工程、すなわち乾燥及び後縮合が可能となる。保持装置でのペレットの滞留時間を変更可能にするということは、低分子量の繊維前駆体を用いると可能であり、以下の利点を有する：まず第１に、乾燥及び後縮合を、特に低分子量繊維前駆体でさえ、従来技術と比較して、極めて迅速に形成可能である。公知の塔型乾燥における処理と対照的に、滞留時間を２０〜３０時間にすると、乾燥及び後縮合の時間を約５〜１２時間に短縮可能となる。このようにして、ペレットの処理量を高くすることが、後縮合用の塔型装置の直径を拡大する必要なく達成可能となる。これにより、ペレットのプラグ流れを保証することが容易となるので、粒子から粒子への小さな粘度変化の結果として、生成物の品質が改善する。
【００４６】
加熱すべき湿潤ペレットを数分の間に極めて高温に加熱可能にするクロスフロー装置、そして高温レベルで運転される保持装置における集中的な加熱により、重縮合ペレット中のオリゴマー含有率が驚くほど著しく低減する。含有率の低下は、主として、生成物がクロスフロー装置を通り過ぎる前に起こる。数ヶ月の運転期間後でさえ、いかなる種類のオリゴマー析出物を系（設備）の装置、パイプライン又は機械類で観察不可能という理由から、オリゴマー含有率の低下はポリマー鎖との反応を介して起こったことが想定される。
【００４７】
従って、これにより、特にオリゴマー含有率、特にカプロラクタム二量体含有率が低く、これに対応する有効な性能、特に、繊維製造中の紡糸用フュームの形成、射出成形中に成形体での被覆物の、及びフィルム製造中にロールでの被覆物の形成を低減又は除去する生成物の形成時に影響を与える。
【００４８】
その他に影響を受けるのは、上流側の抽出段階で処理量を増大させる場合である。なぜなら、特にカプロラクタムオリゴマーの許容可能な含有率が、このオリゴマー含有率を本発明により行われる乾燥及び後縮合中に更に低減するため、公知の処理方法と比較して高くなるからである。カプロラクタムオリゴマー含有率の低下は、実際、抽出処理に対して律速（rate-determing）である。なぜなら、オリゴマーの拡散係数及び溶解度は、モノマーのそれより著しく低いからである。
【００４９】
従来技術で公知の装置と比較した場合、クロスフロー装置の別の利点は、エネルギーコストが著しく低いことである。これは、以下の実施例で説明されるであろう：
最初の水分レベル１２質量％から約０．２質量％のペレット流７トン／時を乾燥するために、直径４．２ｍ及びガス入口より上側５ｍの高さのペレット吸着床を具備する塔型装置において、このペレット吸着床を通過する約２８０００ｋｇ／時の不活性ガス流量によって、圧力損失は約３００ミリバール（３．０×１０^４Ｐａ）であり、約４００キロワットの送風機速度を必要とする。
【００５０】
これと対照的に、同一の乾燥タスクは、例えば幅０．３ｍ、流れを受け入れるための表面積３６ｍ^２、及び不活性ガスの流量約５００００ｋｇ／時であるクロスフロー装置において達成可能であり、その際に、ペレット吸着床並びに分散及び保持器全体で起こる圧力損失は、約６０ミリバール（６．０×１０^３Ｐａ）にすぎない。必要とされる送風機速度は、約２００キロワットとなるので、エネルギーコストが、従来からの装置での処理と比較して半減する。
【００５１】
本発明を、以下の図面及び実施例により更に説明する。
【００５２】
以下に詳細な説明を示す：
図１は、本発明のクロスフロー装置を示し、
図２は、３基のクロスフロー装置を連続して配置した図であり、
図３は、本発明により固相で重縮合ペレットを乾燥及び後縮合するための設備を示す図であり、
図４ａは、平行に配置された２基のクロスフロー装置を示し、そして
図４ｂは、平行に配置された３基のクロスフロー装置を示す。
【００５３】
図１の実施例により図示されるクロスフロー装置１は、立方形の基本構成単位２を有し、ペレットをその上側部分で給送３及び下側部分で排出４し、不活性ガス流を、立方形基本構成単位２の一方の側面で給送５及び反対側の側面で排出６する。
【００５４】
図２は、クロスフロー装置１を連続して配置した図であり、実施例により３基の装置を示す。図２の断面図において、図１において見出すことができなかった分散及び保持器７及び８を、それぞれ不活性ガス流の給送５及び排出６領域において見出すことができる。ペレットを、第１のクロスフローの上側部分に給送し（参照番号３）、重力下に第１のクロスフロー装置を通過して、その後連続して配置した他のクロスフロー装置を通過し（それぞれ頂部から底部へ）、そして最後のクロスフロー装置の下側部分からペレットを排出４する。不活性ガス、特に過熱水蒸気は、ガス回路内の適当な位置に配置された中間ヒーターを具備し、且つ過剰の水蒸気を必要とされるだけこの回路から除去して、連続に配置されたクロスフロー装置を通過する回路において流れるのが好ましい。
【００５５】
図３は、固相における重縮合ペレットを乾燥及び後縮合するための設備を示す図である：湿潤ペレットはクロスフロー装置１０の上側部分に入れ、そしてこれを、不活性ガス、好ましくは過熱水蒸気によりクロスフローで乾燥及び加熱する。クロスフロー乾燥器から発生する水蒸気は、例えば、サイクロンＺによりダスト除去され、熱交換器で再加熱後、これをクロスフロー装置１０に再循環させる。過剰の水蒸気を不活性ガス回路から排出し、そして凝縮する。
【００５６】
その後、乾燥ペレットを塔型装置２０に通過させ、重力下で同一物を頂部から底部に穏やかな窒素流に対して向流で移す。塔型装置２０に隣接して、クロスフロー装置として同様に設計される冷却装置３０を配置する。ペレットが、重力下で頂部から底部に冷却装置３０を流れ、そしてこれを、冷却ガス、特に空気で向流にて冷却する。
【００５７】
図４ａ（４Ａ）は、平行に配置された２基のクロスフロー装置の図である。ペレットを、２基の立方形基本構成単位２のそれぞれ上側部分に給送し、そして下側部分から排出する。２基のクロスフロー装置は、不活性ガス流を共同で給送５する。不活性ガスは、分散及び保持器７を介してペレットに流れ、そして分散及び保持器８を介してこのペレットから流出する。ペレットから発生する不活性ガスの副流を、それぞれ排出６により排出し、その後、好ましくは説明されていない方法でこれを合わせる。
【００５８】
図４ｂ（４Ｂ）は、平行に配置された３基のクロスフロー装置の図である。不活性ガス流を、ペレットが供給される立方形基本構成単位２のそれぞれに対して、３つの独立した給送物５に分割する。同様に、不活性ガスの流れに対する３種類の排出物６を合わせて、単一の流れを形成する。
【００５９】
【実施例】
実施例は、立方形基本構成単位に関して以下の寸法である図１のクロスフロー装置において行われた：幅２５０ｍｍ、高さ５００ｍｍ及び深さ２８０ｍｍ、すなわち、不活性ガスが供給される側面の面積０．１２５ｍ^２。
【００６０】
使用される分散及び保持器は、Hein, Lehmann Trenn- und Foerdertechink製の微孔板であるコニドゥア（登録商標）を含んでおり、その際に、不活性ガス流用の給送領域（図２における参照番号７）における微孔板は、以下の寸法を有していた：
板の厚さ：０．５ｍｍ、
篩の開口：０．６ｍｍ、そして
自由表面積：約１４％
であり、そして不活性ガス流用の排出領域（図２における参照番号８）における微孔板は、以下の寸法を有していた：
板の厚さ：０．７５ｍｍ、
篩の開口：０．８ｍｍ、そして
自由表面積：約１５％。
【００６１】
上記に列挙した寸法に対応する立方形基本構成単位の容量は、３５Ｌ（リットル）であった。従って、ペレットの吸着床に関して６５０ｋｇ／ｑｍ^３の質量で、この立方形基本構成単位におけるペレット含有率は約２３ｋｇとなった。
【００６２】
高さ約３ｍｍ及び直径約２ｍｍであり、平均粒子質量１２．５〜１４．５ｍｇ及び最初の水分含有率１３質量％、並びに相対粘度２．０５である抽出処理された円筒形のナイロン−６ペレットを、このクロスフロー装置の上側から連続して導入した。ペレットの処理量は、２５〜７５ｋｇ／時の範囲内で変更し、これに対応して、クロスフロー装置における滞留時間５５〜１８分とした。送風機を使用して、１８０℃の過熱水蒸気を、棒ぶるいプレートを介して、クロスフロー装置の側部に通過させた。反対側の側部から発生するガス流を、サイクロンに通過させ、ダスト除去し、そして再加熱後に、クロスフロー装置に戻した。過剰の水蒸気をこの回路から排出し、そして凝縮した。循環中のガス量は、２００〜７０ｍ^３／時の範囲内で変化させた。クロスフロー装置全体でのガス圧力損失は、ガスの処理量に応じて異なり、３〜２５ミリバール（３．０×１０^２Ｐａ〜２．５×１０^３Ｐａ）の範囲であった。以下の表１では、クロスフロー装置に関する処理パラメータ及び関連する解析データを列挙している。
【００６３】
【表１】

【００６４】
クロスフロー装置から出てくるペレットを、その後、滞留時間６時間、１７８℃にて後縮合用塔型装置に輸送した。この塔型装置は、熱を一定に保つことによってのみ加熱された、すなわち更にエネルギーを外部から導入しなかった。後乾燥するために、少量の新鮮な窒素約１ｍ^３／時を、塔型装置の円錐形領域に給送した。最後に、ペレットを、別のクロスフロー装置に給送し、そして、空気を冷却ガスとして使用し、５分間で５０℃に冷却した。
【００６５】
塔型装置における後縮合後、相対粘度は２．４７となり、そして残水率は０．０１質量％となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のクロスフロー装置を示す。
【図２】３基のクロスフロー装置を連続して配置した図である。
【図３】本発明により固相で重縮合ペレットを乾燥及び後縮合するための設備を示す図である。
【図４】図４ａは、平行に配置された２基のクロスフロー装置を示し、図４ｂは、平行に配置された３基のクロスフロー装置を示す。

Claims

固相で重縮合ペレットを、
ａ）１基以上の装置において、重縮合ペレットを乾燥し、そして同一物を、１０５〜１２０℃の最少温度とペレットの軟化点より２℃低い最大温度との間で加熱し、
ｂ）その後、保持装置で同一物を処理し、
ｃ）その後、冷却装置で同一物を冷却する、
ことにより乾燥及び後縮合する連続法であって、
工程ａ）の装置として、少なくとも
その上部でペレットを給送（３）及び下部で排出（４）し、
不活性ガス流を、立方形基本構成単位（２）の一方の側面に給送（５）し、そして反対側の側面で排出（６）し、
不活性ガス流の給送（５）及び排出（６）領域に、分散器及び保持器（７，８）を具備する立方形の基本構成単位（２）を有し、且つこれらの各機器が、立方形基本構成単位（２）の縦断面全体に亘って実質的に延在している装置（１）を選択し、そして
工程ｂ）の保持装置として、不活性塔を具備する塔型乾燥器を使用することを特徴とする方法。
工程ｃ）の冷却装置として、
その上部でペレットを給送（３）及び下部で排出（４）し、
不活性ガス流を、立方形基本構成単位（２）の一方の側面に給送（５）し、そして反対側の側面で排出（６）し、
不活性ガス流の給送（５）及び排出（６）領域に、分散器及び保持器（７，８）を具備する立方形の基本構成単位（２）を有し、且つこれらの各機器が、立方形基本構成単位（２）の縦断面全体に亘って実質的に延在している装置（１）を使用する請求項１に記載の方法。
請求項１又は２に記載の方法により固相で重縮合ペレットを乾燥及び後縮合するための設備であって、
使用される重縮合ペレットを乾燥及び加熱するための少なくとも１基の装置（１）であり且つ該装置が
その上部でペレットを給送（３）及び下部で排出（４）し、
不活性ガス流を、立方形基本構成単位（２）の一方の側面に給送（５）し、そして反対側の側面で排出（６）し、
不活性ガス流の給送（５）及び排出（６）領域に、分散器及び保持器（７，８）を具備する立方形の基本構成単位（２）を有し、且つこれらの各機器が、立方形基本構成単位（２）の縦断面全体に亘って実質的に延在している装置（１）と、
これに連結されている保持装置と、及び
冷却装置と、
を具備することを特徴とする設備。
冷却装置が、
その上部でペレットを給送（３）及び下部で排出（４）し、
不活性ガス流を、立方形基本構成単位（２）の一方の側面に給送（５）し、そして反対側の側面で排出（６）し、
不活性ガス流の給送（５）及び排出（６）領域に、分散器及び保持器（７，８）を具備する立方形の基本構成単位（２）を有し、且つこれらの各機器が、立方形基本構成単位（２）の縦断面全体に亘って実質的に延在している装置（１）である請求項３に記載の設備。
保持装置が不活性塔を具備する塔型乾燥器である請求項３又は４に記載の設備。
重縮合ペレット、特にポリエステルペレット又はポリアミドペレット、特に好ましくはナイロン−６ペレットを乾燥及び後縮合するための、請求項３に記載の設備の使用法、或いは請求項１に記載の方法の使用法。