JP6281623B2

JP6281623B2 - 易重合性化合物の貯蔵方法

Info

Publication number: JP6281623B2
Application number: JP2016217083A
Authority: JP
Inventors: 伊藤　宏透; 宏透伊藤; 神野　公克; 公克神野; 順一高橋; 匡一加藤
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 2016-11-07
Filing date: 2016-11-07
Publication date: 2018-02-21
Anticipated expiration: 2033-01-29
Also published as: JP2017074993A

Description

本発明は易重合性化合物を貯蔵する貯蔵タンク及び貯蔵方法に係り、特に（メタ）アクリル酸又はそれらのエステルの貯蔵に好適な貯蔵タンク及び貯蔵方法に関する。

従来、易重合性化合物を貯蔵するタンクは、当該タンクに接続された送り出し配管と該タンクとを循環ラインで連結し、タンク内の貯留液を循環ラインを介して循環させることによって貯蔵液体を攪拌、混合し、タンク内での重合を防止していた。

特許文献１には、易重合性化合物の貯蔵タンクにおいて、受け入れ配管と送り出し配管とを連結する循環ライン、受け入れ配管と貯蔵タンクとを連結する循環ライン、及び貯蔵タンクと送り出し配管とを連絡する循環ラインを設けることが記載されている。

特許文献２には、アクリル酸等の貯蔵タンク中に、タンクの内容物を攪拌するためのジェットノズル等の搬送ノズルを設けることが記載されている。該ノズルは１つのみ設置され、２以上の切り替え使用については開示がない。また、気相部のガスを取り込み、ノズルから気液混合物を排出するので、液面が低下した場合など気相部でのミスト（噴霧）発生を防止することが困難である。

特許文献３には、易重合性化合物の貯蔵用タンクにおいて、液導入管を液抜き出し管に対し、中心角が９０〜２７０゜の範囲となるように設けることにより、貯蔵液の滞留を低減し、貯蔵液の滞留による易重合性化合物の重合を防止して均一な組成とすることが開示されている。

特許文献４には、ＬＮＧ等の貯蔵タンクが記載されている。この貯蔵タンクでは、貯槽内部に設置された、高さの異なる上向きの２つのミキシングノズルを、下層側液面（境界部）の高さに応じて切り替えて使用する。しかし、この貯蔵タンクは、液の層状化の解消を目的とし、気相部のミストの発生を抑えるという課題について何ら検討されていない。

非特許文献１には、タンク内の液を循環させ、重合防止剤濃度の均一化を図ること、配管内の滞留部についての注意喚起が開示されている。

特開２００３−１８３２１８号公報特表２０１０−５０４１９５号公報特開２００１−２３３８２０号公報特開平９−２０３５００号公報

アクリル酸及びアクリル酸エステル類取扱安全指針（第７版）平成１９年５月改訂、アクリル酸エステル工業会

タンク内の液体を循環ラインで循環させ、循環ライン末端のノズルから斜め上方に噴出させる場合、タンク内の液面高さが低いときにはノズル噴出液体によって液面が乱れ、該液面からミストが発生するおそれがある。
ミストが発生すると当該気相部が爆発範囲に入り、また、タンク内で帯電するため、爆発する危険性が生じる可能性がある。また、当該ミストが気相部内壁に付着して重合物が発生することもある。

本発明はタンク内の液体を、液面レベルが低いときでもミストを発生させることなく循環させて充分な撹拌、混合を行える貯蔵タンク及び貯蔵方法を提供することを目的とする。

本発明者らは鋭意検討の結果、タンク下部からタンク内の液体を抜き出し、タンク側部に設けられた流出手段からタンク内に流出させて循環させるよう構成した易重合性化合物の貯蔵タンクにおいて、該流出手段として、斜め上方に向って液体を噴出させる第１流出部と、該第１流出部とは異なって配置された第２流出部とが設けられ、該第１流出部と第２流出部とに液体を分流させる流路切替手段を備えた貯蔵タンクが課題を解決するとの知見を得た。

本発明の要旨は、以下の通りである。

［１］タンク下部からタンク内の液体を抜き出し、タンク側部に設けられた流出手段からタンク内に流出させて循環させるよう構成され、該流出手段として、斜め上方に向って液体を噴出させる第１流出部と、該第１流出部とは異なって配置された第２流出部とが設けられ、該第１流出部と第２流出部とに液体を分流させる流路切替手段を備えた易重合性化合物の貯蔵タンクに易重合性化合物を貯蔵する方法であって、該第２流出部は該第１流出部よりも高い位置にはなく、該第２流出部の開口部の噴出方向が略水平又は水平よりも下向きであり、前記タンク内から抜き出し前記流出手段からタンク内に流出させて循環させる際に、前記タンク内の液面が規定高さ以上であるときは、前記第１流出部より前記液体を噴出させ、該液面が規定高さより低いときには、前記第２流出部より前記液体を噴出させるように、該貯蔵タンク内の液面の低下に伴い前記第１流出部から前記第２流出部に切り替えて使用する方法であり、該規定高さは、該第１流出部の高さよりも１０〜３０００ｍｍ高い位置であることを特徴とする易重合性化合物の貯蔵方法。

［２］前記第２流出部の開口部の口径が、前記第１流出部の開口部の口径の１．０１〜１０倍である［１］に記載の易重合性化合物の貯蔵方法。

本発明の貯蔵タンクにおいては、タンク内の液体を循環させ、第１又は第２流出部から流出させてタンク内の撹拌、混合を行う。タンク内の液面レベルが高いときには、液体を第１流出部から斜め上方に噴出させてタンク内の液体を万遍なく撹拌することができる。一方、タンク内の液面レベルが低下したときであっても、液体を第２流出部から噴出させることにより、液面の著しい乱れを防止し、ミスト発生を防止するとともにタンク内の液体を万遍なく撹拌、混合することができる。

実施の形態に係る貯蔵タンクの模式的な縦断面図である。実施の形態に係る貯蔵タンクの模式的な縦断面図である。実施の形態に係る貯蔵タンクの模式的な縦断面図である。実施の形態に係る貯蔵タンクの模式的な縦断面図である。実施の形態に係る貯蔵タンクの模式的な縦断面図である。

本発明の易重合性化合物の貯蔵タンクは、受け入れ配管と抜出配管と循環配管を有する。受け入れ配管には、第１流出部と、該第１流出部とは異なって配置された第２流出部とが設けられ、更に該第１流出部と該第２流出部とに液体を分流させる流路切替手段を備える。

本発明の貯蔵タンクは、易重合性化合物の貯蔵に好適である。易重合性化合物としては特に限定されないが、アクリル酸、メタクリル酸（以下これらを「（メタ）アクリル酸」と称することがある）の他、それらのエステル、例えば、（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸ｎ−ブチル、（メタ）アクリル酸２−エチルヘキシル、（メタ）アクリル酸ヒドロキシプロピルなどが例示される。

本発明の貯蔵タンクとしては、出荷用の製品を貯蔵する製品タンク、製品タンクへ送液する前に製品の規格を確認するための検査タンク、規格外の液を入れるオフタンク、精製系で得られる重質物を入れる重質物タンク、蒸留塔間を結ぶバッファータンク等を挙げることができる。

流出部とは、タンク内の液と接する部分であり、通常、管部と開口部とを含む。タンク内壁に直接開口部がある場合は、流出部は開口部と称することもある。

流出部にはジェットノズル等の付帯品が設置されていてもよい。例えば、ジェットノズルと流出部とを一体成形した場合や、前記開口部から排出される受け入れ配管の液流を利用してタンク内の液体を吸引し、当該液流とともにタンク内に排出する機能を有する構造を有する場合が挙げられる。

また、本発明は、前記貯蔵タンクを使用して易重合性化合物を貯蔵する方法を提供する。

以下、図面を参照して実施の形態について説明する。
なお、本発明において、略水平とは、水平に対して、上向きに４°以下、下向きに４°以下の範囲内であることをいう。

［図１の実施の形態］
図１は本発明の貯蔵タンク１の一例を示す模式的な縦断面図である。

（メタ）アクリル酸等の易重合性化合物よりなる液体を、受け入れ配管２より貯蔵タンク１に供給する。受け入れ配管２は貯蔵タンク１の下部に略水平に接続されている。貯蔵タンク１の下部には送り出し配管３が略水平に接続され、該送り出し配管３によって液体が送り出し可能とされている。貯蔵タンク１内の液体は、送り出し配管３、該送り出し配管３の途中に設けられた循環ポンプ５、該送り出し配管３から分岐した循環配管４、該循環配管４の末端に接続された三方弁６、該三方弁６の第１流出口に接続された配管７及び該配管７が接続されたノズル８の順に流れて循環可能である。ノズル８は仰角θにて斜め上向きに液体を噴出させるように設けられている。

三方弁６の第２流出口には配管９が接続されており、該配管９の末端が貯蔵タンク１の側壁を通って、略水平に該側壁内面に開口し、開口部９ａとなっている。該開口部９ａの口径は第１流出部のノズル８の先端部の口径よりも大きく、例えば１．０１〜１０倍特に１．５〜５倍であることが好ましい。該開口部９ａからの吹き出し角度は略水平又は下向きに５０°以下、特に１５°以下であることが好ましい。

上記第１流出部のノズル８の水平からの仰角θは０〜９０°特に３０〜５５°程度が好適である。

貯蔵タンク１内の液体レベルＨが規定高さ以上であるときには、貯蔵タンク１内の液体をポンプ５により配管３，４、三方弁６、配管７、第１流出部のノズル８の順に流し、第１流出部のノズル８から斜め上方に噴出させる。これにより、貯蔵タンク１内の液体が万遍なく循環する。この場合、タンク１内の液面高さが高いので、液面は乱れず、ミストは発生しない。

貯蔵タンク１から液体を送り出すことにより液面が規定高さ以下まで低下し、第１流出部のノズル８からの噴出液体の液流が液面を著しく乱し、液面上の気相中にミストを発生させる恐れが出てくることがある。このような場合、貯蔵タンク１内の液面の低下に伴い、液体の噴出口を第１流出部から第２流出部に切り替えて使用する。すなわち、三方弁６を切替操作して、循環配管４からの液体を配管９に送り、開口部９ａからタンク１内に略水平に流出させる。これにより、液流が液面を著しく乱すことが防止され、液面上の気相中にミストが発生することが防止される。

なお、開口部９ａはタンク１内に突き出していてもよく、突き出していなくてもよい。易重合性化合物を取り扱う際、開口部９ａはタンク１内への突き出し部分がより短い方が攪拌されにくい領域が少ないので好ましい。

上記規定高さは、液の種類、タンクのサイズや形状、タンク内の付属物の有無、ノズル（流出部）の仕様や個数、循環流量、タンク内の液温、ポリマーや固形物の混入の有無、生じるミストの重合速度、貯蔵する液体の気相における爆発範囲及び貯蔵タンク内の酸素濃度などにより異なるため実験的に定めればよいが、通常は前記第１流出部のタンク底部からの高さ（ｈ_０＋ｈ_１）と該規定高さの差は１０〜３０００ｍｍ、特には５０〜１０００ｍｍが好適である。即ち、上記規定高さは、第１流出部の高さ（ノズル８の基部の高さ）よりも１０〜３０００ｍｍ、特に５０〜１０００ｍｍ高い位置であることが好ましい。この差が、この範囲よりも小さい場合には、もはやミストの発生を抑えることが困難になる。この差が、この範囲よりも大きい場合には、タンク内の液体の混合が不充分になる傾向がある。

第１流出部のノズル８からの噴出液量を低下させることにより課題を解決する場合は、タンク内の攪拌効果を著しく損なわない範囲で流量を低下させてもよい。この場合、循環流量の一部を開口９ａに送液することにより第１流出部のノズル８の噴出液量を低下させてもよい。

［図２の実施の形態］
本発明では、図２のように、該貯蔵タンク１内に延出した第２流出部の配管９の末端に、噴出方向が略水平又は下向きに５０°以下、特に１５°以下としたノズル１０を設けてもよい。
第２流出部のノズル１０の噴出方向は略水平か、あるいは下向きに５０°以下、特に１５°以下が好ましい。即ち、貯蔵タンク１Ａ内の液面が低下した場合、第２流出部のノズル１０の噴出方向が略水平又はそれより下向きであると易重合性化合物のミストが飛散しにくい傾向にある。
また、第２流出部のノズル１０は、第１流出部のノズル８と実質的に同一の形態であってもよく、その口径も特に限定されない。また、第２流出部のノズル１０はジェットノズルなどのような付属品を取り付けた形態であってもよい。

図２の貯蔵タンク１Ａのその他の構成及び作動は図１の貯蔵タンク１と同一であり、図１と同一符号は同一部分を示している。

［図３の実施の形態］
図３の貯蔵タンク１Ｂは、図２の貯蔵タンク１Ａの第２流出部のノズル１０の代わりに水平に対する仰角αの第２流出部のノズル１１を設けたものである。この第２流出部のノズル１１の先端の口径は、第１流出部のノズル８の先端の口径に対し１．０１〜２０倍、特に１．５〜１０倍が好ましい。その噴出方向は特に限定されず、略水平か、あるいは第１流出部のノズルよりも下向きの範囲であって、水平に対する角度αは上向きに５０°以下、特に１５°以下、あるいは下向きに５０°以下、特に１５°以下としてもよい。
これらの口径倍率の範囲よりも小さい場合には、第２流出部からの液の噴出速度が速く、一部の仰角αではミストの発生が抑えられないことがある。また、これらの口径倍率の範囲よりも大きい場合には、第２流出部からの液の噴出速度が遅く、液面が低下して貯蔵される液体の体積が減少したにも関わらず、タンク内の液体が混合不充分になることがある。

この貯蔵タンク１Ｂのその他の構成及び作動は図１の貯蔵タンク１と同一であり、図１と同一符号は同一部分を示している。

［図４の実施の形態］
図１〜３の実施の形態では、循環戻り側（循環液体のタンク１内への流出側）には第１流出部及び第２流出部を備えてなる流出手段が１組のみ設けられている。

本発明では、貯蔵液体が高粘度あるいは固形スラッジを含むなどの理由で撹拌されにくい性状である場合、あるいはタンク直径が大きく撹拌されにくい状況である場合などには、このような流出手段をタンクに設置位置を異ならせて複数組設けてもよい。設置位置はタンクの周方向に２〜３組設けることが好ましい。

図４は図１の態様において流出部を２組設けた貯蔵タンク１Ｃを示している。この貯蔵タンク１Ｃでは、循環ポンプ５の吐出側における循環配管４から循環配管１２が分岐しており、該配管１２の末端が三方弁１３に接続されている。三方弁１３の第１の流出口は配管１４を介して第１流出部のノズル１５に連通している。第１流出部のノズル１５と第１流出部のノズル８との位置関係は、各ノズルとタンク１Ｃの中心を結ぶ直線の角度が９０〜１８０°の範囲内が好ましい。三方弁１３の第２の流出口に配管１６が接続され、その末端の開口部１６ａが略水平にタンク１Ｃ内に開口している。この開口部１６ａは開口部９ａと反対側に位置している。
なお、開口部９ａ及び開口部１６ａは各々タンク１Ｃに突き出していてもよく、突き出していなくてもよい。易重合性化合物を取り扱う際、当該開口部の突き出し部分は短い方が攪拌されにくい領域が少ないので好ましい。

図４のその他の構成及び作動は図１の貯蔵タンク１と同一であり、図１と同一符号は同一部分を示している。図２，３の貯蔵タンクにおいても、流出手段を同様に複数個設けてもよい。
前記流出手段をｎ組（ｎ≧２）設ける場合、ｎは２〜６、特に２〜３が好ましい。この場合、流出手段を（３６０°／ｎ）の範囲内に１組設置する間隔にて配置することが好ましい。

［図５の実施の形態］
図５は、受け入れ配管２を、貯蔵タンク１Ｄ下に接続した送り出し配管３に接続したものである。但し、送り出し配管３は貯蔵タンク１Ｄ側面に接続されていてもよいことは明らかである。送り出し配管３を分岐させ、該分岐部を循環配管４とした。分岐前の送り出し配管３に受け入れ配管２を接続させているが、受け入れ配管２は循環配管４に接続させても、直接タンクに接続させてもよい。
なお、開口部９ａ及び開口部１６ａは各々タンク１Ｄに突き出していてもよく、突き出していなくてもよい。易重合性化合物を取り扱う際、開口部の突き出し部分は短い方が攪拌されにくい領域が少ないので好ましい。

本発明の貯蔵タンク及び貯蔵方法は、更に以下の態様を追加してもよい。
１）循環のためのポンプの吸入側に、貯蔵液中に存在するポリマーなどの固形物を除去するためのストレーナーの設置。
２）貯蔵タンク内のミストや浮遊粒子状物質を除去するために、空気、不活性ガス又は不活性ガス等により希釈した空気等によるタンク内の気相部の換気。
３）貯蔵タンクへの受け入れ配管、送り出し配管、循環配管等の配管の少なくともいずれかにおいて液温の測定。該配管のいずれかにおいて熱交換器等の温度調節設備と接続し、ライン内又はタンク内の液温調節。
４）貯蔵タンクの受け入れ配管、送り出し配管、循環配管等の配管の少なくともいずれかにおいて、貯蔵液の凝固、沈殿生成又は重合を防止するために、保温手段又は加温手段の設置。

なお、貯蔵タンクへの各流出部の、水平方向の噴出角度は、タンクの中心に対して±８５°の範囲内が好ましく、±５０°の範囲内がより好ましく、±２０°の範囲内が更に好ましい。この角度範囲の外では、タンクの中心部分への液流が不充分となり、タンク内の混合が不充分となることがある。
ここで、タンクの中心とは、横断面が円形のタンクの場合、円の中心を意味し、横断面が四角形のタンクの場合、相対する２つの角を結ぶ２つの線が交わる点を意味する。
また、第１の流出部のノズルの先端噴出口の位置（図１の長さＬ）は、タンク内壁から、５０〜１０００ｍｍ、或いは、横断面が円形のタンクの半径の１／３００〜２／３程度の位置であることが好ましい。
また、本発明の貯蔵タンクにあっては、第１流出部、第２流出部に加え、更に第３流出部を有していてもよい。

［実施例１］
図１において、次の構成とする。
第１流出部のノズル８からの噴出液体の液流が液面を著しく乱し、液面上の気相中にミストを発生させる恐れがある液面の規定高さ＝６００ｍｍ
タンク（横断面が円形のタンク）基底直径＝８０００ｍｍ
開口部９ａの高さｈ_０＝２００ｍｍ
ノズル８の高さ（ｈ_０＋ｈ_１）＝５００ｍｍ
ノズル８の仰角θ＝４５°
ノズル８の基端内径１０８ｍｍ、先端内径３０ｍｍ
ノズル８の先端噴出口位置（Ｌ）＝４００ｍｍ
開口部９ａの内径１０８ｍｍ
開口部９ａの噴出角度０°（水平）

液体としてアクリル酸を貯蔵し、循環流量を７０ｍ^３／ｈｒと設定し、三方弁６により、規定高さ６００ｍｍ以上では第１流出部のノズル８のみからアクリル酸を噴出させ、それよりも低液面位のときは開口部９ａのみから水平にアクリル酸を流出させる切り替えを行う。

その結果、タンク内のアクリル酸が十分に撹拌、混合されると共に、送り出し配管３のポンプ５の負荷が上がるトラブルがなく、タンク内気相部で付着したミストが重合物となり、液中に混入して送り出し配管３から排出されることが防止される。

［比較例１］
実施例１において、上記液面の規定高さ６００ｍｍよりも液面が低下したにもかかわらず、第１流出部のノズル８からそのまま噴出を継続した以外は実施例１と同様に実施すると、ミストが発生するので壁面への付着及び重合を伴い、ポンプ５の負荷をあげることになる。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ貯蔵タンク
６，１３三方弁
８，１０，１１，１５ノズル
９ａ，１６ａ開口部

Claims

タンク下部からタンク内の液体を抜き出し、タンク側部に設けられた流出手段からタンク内に流出させて循環させるよう構成され、
該流出手段として、斜め上方に向って液体を噴出させる第１流出部と、該第１流出部とは異なって配置された第２流出部とが設けられ、
該第１流出部と第２流出部とに液体を分流させる流路切替手段を備えた易重合性化合物の貯蔵タンクに易重合性化合物を貯蔵する方法であって、
該第２流出部は該第１流出部よりも高い位置にはなく、
該第２流出部の開口部の噴出方向が略水平又は水平よりも下向きであり、
前記タンク内から抜き出し前記流出手段からタンク内に流出させて循環させる際に、前記タンク内の液面が規定高さ以上であるときは、前記第１流出部より前記液体を噴出させ、該液面が規定高さより低いときには、前記第２流出部より前記液体を噴出させるように、該貯蔵タンク内の液面の低下に伴い前記第１流出部から前記第２流出部に切り替えて使用する方法であり、該規定高さは、該第１流出部の高さよりも１０〜３０００ｍｍ高い位置であることを特徴とする易重合性化合物の貯蔵方法。
前記第２流出部の開口部の口径が、前記第１流出部の開口部の口径の１．０１〜１０倍である請求項１に記載の易重合性化合物の貯蔵方法。