JP6452890B2 - ポリアリーレンスルフィドの連続製造装置及びポリアリーレンスルフィドの連続製造方法 - Google Patents

ポリアリーレンスルフィドの連続製造装置及びポリアリーレンスルフィドの連続製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP6452890B2
JP6452890B2 JP2018511922A JP2018511922A JP6452890B2 JP 6452890 B2 JP6452890 B2 JP 6452890B2 JP 2018511922 A JP2018511922 A JP 2018511922A JP 2018511922 A JP2018511922 A JP 2018511922A JP 6452890 B2 JP6452890 B2 JP 6452890B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
reaction
storage chamber
liquid level
reaction tank
maximum liquid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2018511922A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2017179327A1 (ja
Inventor
道寿 宮原
道寿 宮原
鈴木 賢司
賢司 鈴木
宏 坂部
宏 坂部
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kureha Corp
Original Assignee
Kureha Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kureha Corp filed Critical Kureha Corp
Publication of JPWO2017179327A1 publication Critical patent/JPWO2017179327A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6452890B2 publication Critical patent/JP6452890B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G75/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing sulfur with or without nitrogen, oxygen, or carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G75/02Polythioethers
    • C08G75/0204Polyarylenethioethers
    • C08G75/025Preparatory processes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G75/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing sulfur with or without nitrogen, oxygen, or carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G75/02Polythioethers
    • C08G75/0204Polyarylenethioethers
    • C08G75/025Preparatory processes
    • C08G75/0259Preparatory processes metal hydrogensulfides
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/0053Details of the reactor
    • B01J19/006Baffles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/0053Details of the reactor
    • B01J19/0066Stirrers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/06Solidifying liquids
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/24Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J19/245Stationary reactors without moving elements inside placed in series
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J4/00Feed or outlet devices; Feed or outlet control devices
    • B01J4/008Feed or outlet control devices
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G75/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing sulfur with or without nitrogen, oxygen, or carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G75/02Polythioethers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G75/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing sulfur with or without nitrogen, oxygen, or carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G75/02Polythioethers
    • C08G75/0204Polyarylenethioethers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G75/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing sulfur with or without nitrogen, oxygen, or carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G75/02Polythioethers
    • C08G75/0204Polyarylenethioethers
    • C08G75/0209Polyarylenethioethers derived from monomers containing one aromatic ring
    • C08G75/0213Polyarylenethioethers derived from monomers containing one aromatic ring containing elements other than carbon, hydrogen or sulfur
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G85/00General processes for preparing compounds provided for in this subclass
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00002Chemical plants
    • B01J2219/00027Process aspects
    • B01J2219/00033Continuous processes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00761Details of the reactor
    • B01J2219/00763Baffles
    • B01J2219/00765Baffles attached to the reactor wall
    • B01J2219/00768Baffles attached to the reactor wall vertical
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00761Details of the reactor
    • B01J2219/00763Baffles
    • B01J2219/00765Baffles attached to the reactor wall
    • B01J2219/0077Baffles attached to the reactor wall inclined
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00761Details of the reactor
    • B01J2219/00763Baffles
    • B01J2219/00779Baffles attached to the stirring means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/18Details relating to the spatial orientation of the reactor
    • B01J2219/187Details relating to the spatial orientation of the reactor inclined at an angle to the horizontal or to the vertical plane
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/24Stationary reactors without moving elements inside

Description

本発明は、ポリアリーレンスルフィドの連続製造装置及びポリアリーレンスルフィドの連続製造方法に関する。
ポリフェニレンスルフィド(以下、「PPS」とも称する)に代表されるポリアリーレンスルフィド(以下、「PAS」とも称する)は、耐熱性、耐薬品性、難燃性、機械的強度、電気特性、寸法安定性等に優れたエンジニアリングプラスチックである。PASは、押出成形、射出成形、圧縮成形等の一般的溶融加工法により、各種成形品、フィルム、シート、繊維等に成形可能であるため、電気機器、電子機器、自動車機器、包装材料等の広範な技術分野において汎用されている。
PASの製造方法としては、例えば、バッチ方式を用いた方法が挙げられる一方で、連続方式を用いた方法も提案されている。例えば、特許文献1〜3には、耐圧重合缶を直列につなぎ、各重合缶の間の反応液の移送を圧力差で行うPASの連続重合装置及び該装置を用いたPASの連続重合法が開示されている。
米国特許第4056515号明細書 米国特許第4060520号明細書 米国特許第4066632号明細書
従来のPAS連続製造装置では、複数の耐圧重合缶、並びに、これらの重合缶間の配管、移送設備、及び計装類等が必要であり、また、上記装置の駆動に多大なエネルギーを要するため、省資源化、省エネルギー化、設備コスト削減等を図りにくい。
本発明は、上記の課題に鑑みなされたものであって、省資源化、省エネルギー化、及び設備コスト削減が可能なPAS連続製造装置及びPAS連続製造方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、複数の反応槽を収容する収容室を備え、前記反応槽が順次接続される特定のPAS連続製造装置により、上記の課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
本発明の第1の態様によれば、ポリアリーレンスルフィド(PAS)の連続製造装置であって、前記装置は、複数の反応槽を収容する収容室を備え、前記収容室には、少なくとも、有機アミド溶媒、硫化水素、アルカリ金属硫化物及びアルカリ金属水硫化物からなる群より選ばれる少なくとも一種の硫黄源、並びにジハロ芳香族化合物が供給され、前記少なくとも一以上の反応槽において、前記有機アミド溶媒中で、前記硫黄源と前記ジハロ芳香族化合物との重合反応を行うことにより、反応混合物が形成され、前記反応槽は、前記収容室における気相を介して、互いに連通し、前記反応槽は、順次接続され、前記反応混合物は、各反応槽に順次移動する装置が提供される。
本発明の第2の態様によれば、ポリアリーレンスルフィド(PAS)の連続製造方法であって、複数の反応槽を収容する収容室を備え、前記反応槽が順次接続されるポリアリーレンスルフィドの連続製造装置内の前記収容室に、少なくとも、有機アミド溶媒、硫化水素、アルカリ金属硫化物及びアルカリ金属水硫化物からなる群より選ばれる少なくとも一種の硫黄源、並びにジハロ芳香族化合物を供給する工程と、少なくとも一以上の反応槽において、前記有機アミド溶媒中で、前記硫黄源と前記ジハロ芳香族化合物との重合反応を行うことにより、反応混合物を形成する工程と、前記該収容室内の水の少なくとも一部を、当該収容室における気相を介して、当該収容室から除去する工程と、各反応槽に、前記反応混合物を順次移動させる工程と、を同時並行で方法が提供される。
本発明によれば、省資源化、省エネルギー化、及び設備コスト削減が可能なPAS連続製造装置及びPAS連続製造方法を提供することができる。
図1は、本発明に係るPAS連続製造装置の一実施形態を示す部分断面図である。 図2は、本発明に係るPAS連続製造装置の別の実施形態を示す部分断面図である。
以下、本発明の実施形態について具体的に説明するが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。
[実施形態1]
図1は、本発明に係るPAS連続製造装置の一実施形態(以下、「実施形態1」という。)を示す部分断面図である。以下、図1に基づき、実施形態1の構成を説明する。
実施形態1に係るPAS連続製造装置100は、反応槽1a、1b、及び1cを収容する収容室2を備える。PAS連続製造装置100において、収容室2は、水平面Hに対し角度θをなすように、傾斜して設置されている。収容室2の形状としては、特に限定されず、例えば、反応槽1aに接する側壁3a及び反応槽1cに接する側壁3bを底面とする中空円柱形又は中空角柱形等が挙げられる。
収容室2の側壁3aには、収容室2に有機アミド溶媒を供給する有機アミド溶媒供給ライン4、収容室2に硫化水素とアルカリ金属硫化物とアルカリ金属水硫化物とからなる群より選ばれる少なくとも一種の硫黄源を供給する硫黄源供給ライン5、及び収容室2にジハロ芳香族化合物を供給するジハロ芳香族化合物供給ライン6が接続されている。必要に応じて収容室2に水を供給する水供給ラインを接続してもよい。収容室2の側壁3bには、収容室2から反応混合物を回収する反応混合物回収ライン7が接続されている。有機アミド溶媒、硫黄源、及びジハロ芳香族化合物は、気相を介して反応槽1aの液相に供給されてもよいし、直接、反応槽1aの液相に供給されてもよい。
反応槽1aと反応槽1bとは隔壁8aによって隔てられ、反応槽1bと反応槽1cとは隔壁8bによって隔てられている。反応槽1a、反応槽1b、及び反応槽1cは、収容室2における気相を介して、互いに連通している。その結果、収容室2における気相の圧力は均一となる。収容室2が、水平面Hに対し角度θをなすように、傾斜して設置されているため、収納し得る液体の最大液面レベルは、反応槽1a、反応槽1b、及び反応槽1cの順番で高い。反応槽1a、反応槽1b、及び反応槽1cは、上記順番で直列に接続されている。なお、前記反応混合物の移動方向の最上流の反応槽1aを除いた各反応槽において、前記移動方向の上流側の隔壁の最小高さは、その反応槽の前記最大液面レベルよりも高い。即ち、反応槽1bにおいて、前記移動方向の上流側の隔壁8aの最小高さは、反応槽1bの最大液面レベルよりも高く、反応槽1cにおいて、前記移動方向の上流側の隔壁8bの最小高さは、反応槽1cの最大液面レベルよりも高い。これにより、反応槽1bから反応槽1aへの逆流、及び、反応槽1cから反応槽1bへの逆流が防止される。反応槽1a、反応槽1b、及び反応槽1cは、それぞれ反応混合物9a、反応混合物9b、及び反応混合物9cを収容し得る。
このように、本発明に係るPAS連続製造装置の好ましい一実施形態において、反応槽は、隣接する反応槽同士の組み合わせにおいて少なくとも1組以上が、反応槽が収容し得る液体の最大液面レベルの高い順番で接続され、反応混合物は、最大液面レベルの高低差により、最大液面レベルのより高い反応槽から最大レベルのより低い反応槽に移動する構成としてもよい。
この構成によれば、液面レベルの差と重力とに従って反応混合物が移動するため、反応混合物を次の反応槽へ移動させるために別途手段を設ける必要がない。
収容室2においては、反応槽1a中の反応混合物9aを撹拌する撹拌翼10a、反応槽1b中の反応混合物9bを撹拌する撹拌翼10b、及び反応槽1c中の反応混合物9cを撹拌する撹拌翼10cが、同一の撹拌軸11に設置されている。撹拌軸11は、収容室2外から側壁3aを貫き、側壁3bに達するように設置されている。撹拌軸11の側壁3a側の末端には、撹拌軸11を回転させる回転駆動装置12が設置されている。
収容室2の側壁3a近傍には、排気ライン13の一端が接続されている。排気ライン13の他端には、収容室2における気相からの脱水を行う脱水部14が接続されている。脱水部14は、排気ライン13を通じて収容室2における気相と連通している。脱水部14の一端(例えば、下部)には、有機アミド溶媒回収ライン15が接続されている。脱水部14の他端(例えば、上部)には、蒸気回収ライン16の一端が接続されている。蒸気回収ライン16の他端には、気液分離部17が接続されている。気液分離部17の一端(例えば、上部)から分岐した気体回収ライン18の他端には反応原料分離回収部19が接続されている。反応原料分離回収部19からは、廃ガスライン20と反応原料再供給ライン21とが分岐し、反応原料再供給ライン21には、反応原料分離回収部19において分離回収した反応原料の少なくとも一部を反応槽1a〜1cの少なくとも一部に再供給する反応原料再供給部22が接続されている。一方、気液分離部17の他端(例えば、下部)から分岐した液体回収ライン23の他端には反応原料分離回収部24が接続されている。反応原料分離回収部24からは、廃水ライン25と反応原料再供給ライン26とが分岐し、反応原料再供給ライン26には、反応原料分離回収部24において分離回収した反応原料の少なくとも一部を反応槽1a〜1cの少なくとも一部に再供給する反応原料再供給部27が接続されている。前記反応原料の少なくとも一部は、気相を介して反応槽1a〜1cの少なくとも一部の液相に供給されてもよいし、直接、反応槽1a〜1cの少なくとも一部の液相に供給されてもよい。
収容室2の側壁3bには、収容室2における気相と連通し、反応混合物の移動方向の下流側から上流側に向けて、即ち、反応槽1cから反応槽1aに向けて、該気相に不活性ガスを送り込む送気部28が、送気ライン29を介して接続されている。不活性ガスとしては、特に限定されず、例えば、アルゴン等の希ガス;窒素等が挙げられる。
次に、図1に基づき、実施形態1の動作を説明する。
収容室2には、有機アミド溶媒、硫化水素、アルカリ金属硫化物、及びアルカリ金属水硫化物からなる群より選ばれる少なくとも一種の硫黄源、並びにジハロ芳香族化合物が、それぞれ有機アミド溶媒供給ライン4、硫黄源供給ライン5、及びジハロ芳香族化合物供給ライン6を通じて供給される。なお、原料の一部又は全部を予め混合してから収容室2に供給してもよい。例えば、有機アミド溶媒とジハロ芳香族化合物との混合物を予め調製し、この混合物を収容室2に供給してもよい。この場合、例えば、有機アミド溶媒供給ライン4及びジハロ芳香族化合物供給ライン6に代えて、混合物供給ライン4a(図示せず)を側壁3aに接続させ、混合物供給ライン4aを通じて収容室2に上記混合物を供給することができる。また、有機アミド溶媒と硫黄源との混合物を予め調製し、この混合物を収容室2に供給してもよい。例えば、有機アミド溶媒と、硫化ナトリウムまたは水硫化ナトリウムとを反応させ、ナトリウムアミノブチラート(SMAB)及び/または水硫化ナトリウム(NaSH)を含む複合体(SMAB−NaSH)を形成したのち供給してもよい。この混合物が水を含む場合には少なくともその一部を脱水してから用いてもよい。
供給された有機アミド溶媒、硫黄源、及びジハロ芳香族化合物は、反応槽1aにおいて混合され、前記有機アミド溶媒中で、前記硫黄源と前記ジハロ芳香族化合物との重合反応が行われることにより、反応混合物9aが形成される。
有機アミド溶媒、硫化水素とアルカリ金属硫化物とアルカリ金属水硫化物からなる群より選ばれる少なくとも一種の硫黄源、及びジハロ芳香族化合物としては、PASの製造において通常用いられるものを用いることができる。例えば、有機アミド溶媒としては、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等のアミド化合物;N−メチル−ε−カプロラクタム等のN−アルキルカプロラクタム化合物;N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、N−シクロヘキシル−2−ピロリドン等のN−アルキルピロリドン化合物又はN−シクロアルキルピロリドン化合物;1,3−ジアルキル−2−イミダゾリジノン等のN,N−ジアルキルイミダゾリジノン化合物;テトラメチル尿素等のテトラアルキル尿素化合物;ヘキサメチルリン酸トリアミド等のヘキサアルキルリン酸トリアミド化合物等が挙げられる。
硫黄源としては、アルカリ金属硫化物、アルカリ金属水硫化物、硫化水素を挙げることができ、アルカリ金属硫化物及びアルカリ金属水硫化物であることが取扱性等から好ましい。硫黄源は、例えば、水性スラリーや水溶液の状態で扱うことができ、計量性、搬送性等のハンドリング性の観点から、水溶液の状態であることが好ましい。
アルカリ金属硫化物としては、硫化リチウム、硫化ナトリウム、硫化カリウム、硫化ルビジウム、硫化セシウムが挙げられる。
アルカリ金属水硫化物としては、水硫化リチウム、水硫化ナトリウム、水硫化カリウム、水硫化ルビジウム、水硫化セシウムが挙げられる。
ジハロ芳香族化合物としてはo−ジハロベンゼン、m−ジハロベンゼン、p−ジハロベンゼン、ジハロトルエン、ジハロナフタレン、メトキシ−ジハロベンゼン、ジハロビフェニル、ジハロ安息香酸、ジハロジフェニルエーテル、ジハロジフェニルスルホン、ジハロジフェニルスルホキシド、ジハロジフェニルケトン等が挙げられ、ハロゲン原子は、フッ素、塩素、臭素、及びヨウ素の各原子を指し、ジハロ芳香族化合物における2個のハロゲン原子は、同じでも異なっていてもよい。
分岐または架橋重合体を生成させるために、3個以上のハロゲン原子が結合したポリハロ化合物(必ずしも芳香族化合物でなくてもよい)、活性水素含有ハロゲン化芳香族化合物、ハロゲン化芳香族ニトロ化合物等を併用することもできる。分岐・架橋剤としてのポリハロ化合物として、好ましくはトリハロベンゼンが挙げられる。
これらの化合物はジハロ芳香族化合物に対して、0.01〜5モル%程度使用することができる。
本発明においては、必要に応じて得られるポリマーの分子量を増大させる作用を有する重合助剤を用いることができる。
このような重合助剤の具体例としては、例えば有機カルボン酸塩、有機スルホン酸塩、硫酸アルカリ金属塩、アルカリ土類金属酸化物、アルカリ金属リン酸塩およびアルカリ土類金属リン酸塩などが挙げられる。これらは単独または2種以上を同時に用いることができる。なかでも有機カルボン酸塩が好ましく用いられる。より具体的には、酢酸リチウム、酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、プロピオン酸ナトリウム、安息香酸リチウム、安息香酸ナトリウム、フェニル酢酸ナトリウムおよびp−トルイル酸ナトリウムなどが挙げられる。有機カルボン酸塩は1種または2種以上を同時に用いることができる。なかでも酢酸リチウムおよび/または酢酸ナトリウムが好ましく用いられ、安価で入手しやすいことから酢酸ナトリウムがより好ましく用いられる。
これらの材料は、単独で用いてもよいし、PASの製造が可能である組み合わせであれば、2種類以上を混合して用いてもよい。
なお、例えば、収容室2に供給される反応原料がほとんど無水状態の場合に、反応を促進するために、反応槽1a〜1cの少なくとも一部に水を添加してもよい。
前記重合反応は、170〜290℃で、ジハロ芳香族化合物の転化率が50%以上になるまで行うことにより、重量平均分子量が2,000以上、好ましくは5,000以上、特に好ましくは6,000以上で、300,000以下、好ましくは100,000以下のPASを得ることができる。
前記硫黄源と前記ジハロ芳香族化合物と前段重合反応であることも好ましい態様の一つである。前段重合反応は、混合物を加熱して重合反応を開始させ、ジハロ芳香族化合物の転化率が50%以上のプレポリマーを生成させる重合反応である。
前段重合反応では、温度170〜270℃の加熱下で重合反応を開始させ、ジハロ芳香族化合物の転化率が50%以上のプレポリマーを生成させることが好ましい。前段重合反応での重合温度は、180〜265℃の範囲から選択することが、副反応および/または分解反応を抑制する上で好ましい。
ジハロ芳香族化合物の転化率は、好ましくは50〜98%、より好ましくは60〜97%、更に好ましくは65〜96%、特に好ましくは70〜95%である。ジハロ芳香族化合物の転化率は、反応混合物中に残存するジハロ芳香族化合物の量をガスクロマトグラフィにより求め、その残存量とジハロ芳香族化合物の仕込み量と硫黄源の仕込み量に基づいて算出することができる。
プレポリマーの重量平均分子量は、2,000以上、好ましくは5,000以上、特に好ましくは6,000以上で、10,000以下、好ましくは9,000以下である。
反応混合物9aの高さが反応槽1aの最大液面レベルを超えると、隔壁8aを超えて、反応混合物9aが反応槽1bに流れ込む。反応槽1bでは、反応槽1aと同様に、前記有機アミド溶媒中で、前記硫黄源と前記ジハロ芳香族化合物との重合反応が行われることにより、反応混合物9bが形成される。更に、反応混合物9bの高さが反応槽1bの最大液面レベルを超えると、隔壁8bを超えて、反応混合物9bが反応槽1cに流れ込む。反応槽1cでは、反応槽1a及び1bと同様に、前記有機アミド溶媒中で、前記硫黄源と前記ジハロ芳香族化合物との重合反応が行われることにより、反応混合物9cが形成される。最後に、反応混合物9cの高さが反応槽1cの最大液面レベルを超えると、反応混合物回収ライン7を通じて、反応混合物9cが回収される。回収された反応混合物9cに対して、適宜、精製操作および/または追加の重合反応等を行って、PAS又はPASプレポリマーを得ることができる。なお、反応槽1cの最大液面レベルは、例えば、側壁3bにおける反応混合物回収ライン7の接続位置によって決まる。このように、反応槽1a〜1cにおける最大液面レベルの高低差により、反応混合物は、反応槽1a、1b、及び1cの順に、最大液面レベルのより高い反応槽から最大液面レベルのより低い反応槽に順次移動する。なお、反応混合物9a及び反応混合物9bが最大液面レベルを超えたときに、それぞれ隔壁8a及び隔壁8bを超えることができ、また、反応槽1a、反応槽1b、及び反応槽1cが、収容室2における気相を介して、互いに連通することを妨げない限り、隔壁8a及び隔壁8bの形状は、特に限定されず、任意の形状であってよい。また、隔壁の開口部、例えば貫通口またはスリット(いずれも図示せず)により、反応液が移動してもよい。
排気ライン13を通じて脱水部14の作用(詳細は後述する。)により、収容室2内の水の少なくとも一部が、収容室2における気相を介して、収容室2から除去される。収容室2内の水としては、例えば、収容室2に供給した水、前記重合反応で生成した水等が挙げられる。ここで、収容室2に供給した水とは、例えば、積極的に収容室2に供給した水、及び、積極的に水を収容室2に供給していない場合には、通常、反応原料に含まれた状態で反応原料とともに収容室2に供給された水を指す。水は蒸気圧が高いため、収容室2の気相に水分が多く含まれると、収容室2内が高圧となりやすく、収容室2の耐圧化が必要となるため、省資源化、設備コスト削減等を図りにくい。脱水部14により脱水を行い、収容室2内を低圧化することで、省資源化、設備コスト削減等を効果的に実現することができる。収容室2内の圧力は、例えば、0.2〜0.3MPa程度まで低くすることができ、好ましくは0.04MPa程度まで低くすることができる。
反応槽1a〜1cは、収容室2における気相を介して、互いに連通しており、収容室2における気相の圧力は均一であることから、脱水部14により、反応槽1a〜1cのいずれからも同等に水が除去されるため、反応槽1aから反応槽1cに向かうほど、即ち、反応混合物の移動方向の上流側から下流側に向かうほど、反応混合物中の水の量が少なくなる。その結果、水による反応阻害が抑制され、重合反応が促進される。また、反応混合物の沸点が上昇するため、高温での重合が可能となり、更に重合反応を促進できる。そして、上述の重合反応促進により、反応混合物の温度が上昇しやすくなり、更に重合反応が促進されやすくなる。以上の通り、PAS連続製造装置100では、例えば、上述の通りに各部を配置し、連続反応を行うこと全体を通じて、前記移動方向の上流側から下流側に向かうほど、反応槽1a〜1cの温度を上昇させる手段を備えることができる。
送気部28により、反応混合物の移動方向の下流側から上流側に向けて、即ち、反応槽1cから反応槽1aに向けて、収容室2における気相に不活性ガスが送り込まれる。上述の通りに、反応混合物の移動方向の上流側から下流側に向かうほど、反応混合物中の水の量が少なくなる状態を保つためには、反応混合物から蒸発した水分が上記下流側に流れて、反応混合物上で凝縮しないようにすることが好ましい。送気部28により上記の通り上記気相に不活性ガスを送り込むことにより、水蒸気が上記下流側に流れて反応混合物上で凝縮するのを効果的に防止することができる。
不活性ガスの流速としては、水蒸気が上記下流側に流れにくくなる範囲である限り、特に限定されない。例えば、収容室2が側壁3a及び側壁3bを底面とする内半径rの中空円柱形である場合、不活性ガスの流速をu、不活性ガスの体積流量をFとすると、u=F/(πr)と表される。ここで、水蒸気が上記下流側に流れにくくなる場合には、テーラー分散が成立している、即ち、分子拡散支配から対流拡散支配になっていると考えると、テーラー分散が成立する条件として、r・u≫D(但し、Dは水蒸気の拡散係数)が成り立つ。以上から、不活性ガスの流速としては、例えば、F≫D・πr、より具体的にはF>10D・πr、好ましくはF>25D・πr、より好ましくはF>50D・πrが成り立つような範囲の値が挙げられる。なお、収容室2が側壁3a及び側壁3bを底面とし、反応混合物の移動方向に垂直な断面が任意形状を有する中空柱形状である場合には、反応混合物の移動方向に垂直な方向における代表的な長さ、例えば、任意形状である断面の円相当半径をrとして、上記の式を適用することができる。
回転駆動装置12により撹拌軸11が回転し、それに伴い、撹拌軸11に設置された撹拌翼10a〜10cが撹拌軸11の周りを回転して、反応混合物9a〜9cが撹拌される。撹拌翼10a〜10cは同一の撹拌軸11に設置されているため、回転駆動装置12により撹拌軸11を回転させるだけで、撹拌翼10a〜10cの全てを同じ条件で回転させ、均質な撹拌を高い効率で実現することができる。上記重合反応が進むと、NaCl等のアルカリ金属ハロゲン化物が析出し、反応槽1a〜1cに蓄積する。その結果、例えば、反応槽1a〜1cにおいて十分な重合反応を進行させるのに有効な体積が減少し、生産性の低下等が生じやすいため、蓄積したアルカリ金属ハロゲン化物を除去するための余計なメンテナンス作業が発生してしまう。撹拌翼10a〜10cにより反応混合物9a〜9cを撹拌することにより、アルカリ金属ハロゲン化物が反応混合物9a〜9c中に分散して、上記下流側に移動し、収容室2外に排出することが容易となる。一方で、撹拌が激しすぎると、反応混合物は、隔壁8a及び/又は隔壁8bを超えて、上流側の反応槽から下流側の反応槽へ不必要に混入しやすい。アルカリ金属ハロゲン化物の分散を促進し、反応槽間での反応混合物の不必要な混入を回避できるよう、適宜、撹拌翼の形状、枚数、回転数等を調整することが好ましい。このうち、撹拌翼の回転数としては、例えば、アルカリ金属ハロゲン化物が沈降しない条件、より具体的には、撹拌翼による撹拌速度が粒子浮遊限界撹拌速度以上となるような回転数が挙げられる。なお、撹拌翼の先端における回転速度の上限は、反応混合物が隔壁8a及び/又は隔壁8bを超えるのを防ぎやすい点で、撹拌翼の回転数が60rpm以下となるような速度が好ましく、20.5rpm以下となるような速度がより好ましい。また、撹拌が十分に行われるように、撹拌翼の回転経路等も、適宜、調整することが好ましい。例えば、撹拌翼は、少なくとも、反応槽1a〜1cの各々の平均深さよりも深い部分を通過することが好ましい。特に、反応槽1a〜1cの各々の最深部周辺で撹拌が十分に行われ、アルカリ金属ハロゲン化物が堆積しないように、撹拌翼10aと反応槽1aの底部との間隙、撹拌翼10aと隔壁8aとの間隙、拌翼10bと反応槽1bの底部との間隙、撹拌翼10bと隔壁8bとの間隙、撹拌翼10cと反応槽1cの底部との間隙、撹拌翼10cと側壁3bとの間隙の大きさを小さくすることが好ましい。
脱水部14には、収容室2からの排気が排気ライン13を通じて供給される。脱水部14は、例えば、蒸留塔として作用し、一端(例えば、下部)からは、有機アミド溶媒を主成分とする液体が回収され、他端(例えば、上部)からは、前記硫黄源、前記ジハロ芳香族化合物、及び水を含む蒸気が回収される。
脱水部14から回収された有機アミド溶媒は、適宜、精製等を経て、重合反応の原料として、再度、収容室2に供給してもよい。その際、収容室2への供給は、有機アミド溶媒供給ライン4を通じて行ってもよいし、有機アミド溶媒供給ライン4以外の有機アミド溶媒供給ラインを通じて行ってもよい。供給先は、反応槽1a〜1cのいずれか1つでもよいし、これらの2以上の組み合わせでもよい。
脱水部14の上記他端から回収された蒸気は、蒸気回収ライン16を介して、気液分離部17に供給される。気液分離部17は、例えば、蒸留塔として作用し、一端(例えば、上部)からは、前記硫黄源を含む気体が回収され、他端(例えば、下部)からは、前記ジハロ芳香族化合物及び水を含む液体が回収される。
気液分離部17の上記一端から回収された気体は、気体回収ライン18を介して、反応原料分離回収部19に供給される。反応原料分離回収部19では、上記気体から前記硫黄源が分離回収され、反応原料再供給ライン21を介して、反応原料再供給部22に送られる。一方、残りの気体は、廃ガスとして廃ガスライン20を介して廃棄される。
反応原料分離回収部19により分離回収した前記硫黄源の少なくとも一部が、反応原料再供給部22により反応槽1a〜1cの少なくとも一部に再供給される。その際、反応槽1aへの再供給は、硫黄源供給ライン5を通じて行ってもよいし、硫黄源供給ライン5以外の硫黄源供給ラインを通じて行ってもよい。前記硫黄源の少なくとも一部の再供給により、前記硫黄源が有効利用され、省資源化を図ることができる。
気液分離部17から回収された液体は、液体回収ライン23を介して、反応原料分離回収部24に供給される。反応原料分離回収部24では、上記液体から前記ジハロ芳香族化合物が分離回収され、反応原料再供給ライン26を介して、反応原料再供給部27に送られる。一方、残りの液体は、廃水として廃水ライン25を介して廃棄される。
反応原料分離回収部24により分離回収した前記ジハロ芳香族化合物の少なくとも一部が、反応原料再供給部27により反応槽1a〜1cの少なくとも一部に再供給される。その際、反応槽1aへの再供給は、ジハロ芳香族化合物供給ライン6を通じて行ってもよいし、ジハロ芳香族化合物供給ライン6以外のジハロ芳香族化合物供給ラインを通じて行ってもよい。前記ジハロ芳香族化合物の少なくとも一部の再供給により、前記ジハロ芳香族化合物が有効利用され、省資源化を図ることができる。
上記の通り、PAS連続製造装置100は、複数の重合缶を必要としないため、複数の重合缶間の配管、移送設備、及び計装類等が不要である。また、PAS連続製造装置100の駆動には、最大液面レベルの高低差等に基づき、重力を利用して反応混合物の移動等を行っており、多大なエネルギーが不要である。よって、PAS連続製造装置100は、省資源化、省エネルギー化、設備コスト削減等を図りやすい。
本実施形態により得られるPASは、直鎖状の、または分岐したPASであり、好ましくはPPS(ポリフェニレンスルフィド)である。
本実施形態により得られるPASの重量平均分子量(Mw)は広範囲にわたる。通常、本実施形態により得られるPASのゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)による重量平均分子量の下限値は、2,000以上、好ましくは5,000以上、より好ましくは6,000以上である。また、この重量平均分子量の上限値は300,000以下、好ましくは100,000以下である。
[実施形態2]
図2は、本発明に係るPAS連続製造装置の別の実施形態(以下、「実施形態2」という。)を示す部分断面図である。以下、図2に基づき、実施形態2の構成及び動作を説明する。なお、実施形態1で用いられる原材料は、実施形態2でも用いることができる。
実施形態2に係るPAS連続製造装置200は、収容室2が水平に設置されている点、隔壁8aの寸法と隔壁8bの寸法が異なる点、側壁3bにおける反応混合物回収ラインの接続位置が異なる点を除いて、実施形態1に係るPAS連続製造装置100と同様である。
反応槽1a〜1cの底面積が同一である場合、反応槽1a、1b、及び1cの順に、収容し得る反応混合物の量が減る点を除き、PAS連続製造装置200は、PAS連続製造装置100と同様に動作する。
PAS連続製造装置200では、PAS連続製造装置100と異なり、反応槽1a〜1c各々の深さは、場所によってほぼ一定である。よって、アルカリ金属ハロゲン化物が反応槽1a〜1cの底面全体に蓄積しやすいことから、撹拌翼10a〜10cによる撹拌が十分に行われることが特に好ましい。アルカリ金属ハロゲン化物が堆積しないように、撹拌翼10a〜10cによる撹拌が十分に行われるためには、撹拌翼10a〜10cの幅は広いことが好ましく、例えば、反応槽1a〜1cの幅の50%以上、好ましくは60%以上、より好ましくは70%以上、更により好ましくは80%以上である。また、撹拌翼10a〜10cの全部又は一部は、撹拌に大きな偏りが生じにくい点等から、各反応槽の中央に位置することが好ましい。
本発明において、上記実施形態1及び2における撹拌軸11は単軸の場合を示しているが、2軸又は3軸以上の多軸であってもよい。
また、本発明において、上記実施形態1及び2に記載の反応槽1aでは、脱水のみを行ってもよい。
さらに、本明細書において「順次接続」とは、好ましくはすべて直列に接続されていることを意味するが、一部並列であってもよい。
[まとめ]
以上、本発明のポリアリーレンスルフィドの連続製造装置の第1の態様として、前記装置は、複数の反応槽を収容する収容室を備え、前記収容室には、少なくとも、有機アミド溶媒、硫化水素、アルカリ金属硫化物及びアルカリ金属水硫化物からなる群より選ばれる少なくとも一種の硫黄源、並びにジハロ芳香族化合物が供給され、少なくとも一以上の反応槽において、前記有機アミド溶媒中で、前記硫黄源と前記ジハロ芳香族化合物との重合反応を行うことにより、反応混合物が形成され、前記反応槽は、前記収容室における気相を介して、互いに連通し、前記反応槽は、順次接続され、前記反応混合物は、各反応槽に順次移動する連続製造装置が提供される。
上述した第1の態様は、次のように表現することもできる。すなわち、ポリアリーレンスルフィドの連続製造装置であって、前記装置は、複数の反応槽を収容する収容室を備え、前記収容室には、少なくとも、有機アミド溶媒、アルカリ金属硫化物及びアルカリ金属水硫化物からなる群より選ばれる少なくとも一種の硫黄源、並びにジハロ芳香族化合物が供給され、前記反応槽において、前記有機アミド溶媒中で、前記硫黄源と前記ジハロ芳香族化合物との重合を行うことにより、反応混合物が形成され、前記反応槽は、前記収容室における気相を介して、互いに連通し、前記反応槽は、直列に接続され、前記反応混合物は、各反応槽に順次移動する。
本発明の第2の態様によれば、前記第1の態様において、前記反応槽は、隣接する反応槽同士の組合せにおいて少なくとも1組以上が、当該反応槽が収容し得る液体の最大液面レベルの高い順番で接続され、前記反応混合物は、当該最大液面レベルの高低差により、前記最大液面レベルのより高い反応槽から前記最大液面レベルのより低い反応槽に移動してもよい。
上記第2の態様は、次のように表現することもできる。すなわち、前記第1の態様において、前記反応槽は、各反応槽が収容し得る液体の最大液面レベルの高い順番で直列に接続され、前記反応混合物は、前記最大液面レベルの高低差により、前記順番に従って、前記最大液面レベルのより高い反応槽から前記最大液面レベルのより低い反応槽に順次移動してもよい。
本発明の第3の態様によれば、前記第1の態様において、前記反応槽は、各反応槽が収容し得る液体の最大液面レベルの高い順番で接続され、前記反応混合物は、前記最大液面レベルの高低差により、当該順番に従って、前記最大液面レベルのより高い反応槽から前記最大液面レベルのより低い反応槽に順次移動してもよい。
本発明の第4の態様によれば、前記第1〜第3の態様いずれか1つにおいて、前記反応槽の各反応槽が直列に接続されていてもよい。
本発明の第5の態様によれば、前記第1〜第4のいずれか1つにおいて、前記反応槽中の前記反応混合物を撹拌する撹拌翼を更に備えていてもよい。
本発明の第6の態様によれば、前記第5の態様において、前記撹拌翼が同一の撹拌軸に設置されていてもよい。
本発明の第7の態様によれば、前記第6の態様において、隣接する前記反応槽同士は、隔壁によって隔てられ、前記反応混合物の移動方向の最上流の反応槽を除いた各反応槽において、前記移動方向の上流側の隔壁の最小高さは、その反応槽の前記最大液面レベルよりも高くてもよい。
本発明の第8の態様によれば、前記第1〜第7のいずれか1つにおいて、前記収容室における気相と連通し、該気相からの脱水を行う脱水部を更に備えていてもよい。
本発明の第9の態様によれば、前記第1〜第8のいずれか1つにおいて、前記収容室における気相と連通し、前記反応混合物の移動方向の下流側から上流側に向けて、該気相に不活性ガスを送り込む送気部を更に備えていてもよい。
本発明の第10の態様によれば、前記第1〜第9のいずれか1つにおいて、前記反応混合物の移動方向の上流側から下流側に向かうほど、前記反応槽の温度を上昇させる手段を備えていてもよい。
本発明の第11の態様によれば、前記第1〜第10のいずれか1つにおいて、前記硫黄源及び前記ジハロ芳香族化合物からなる群より選択される少なくとも一種の反応原料の一部を、前記収容室における気相から分離回収する反応原料分離回収部と、分離回収した前記反応原料の少なくとも一部を前記反応槽の少なくとも一部に再供給する反応原料再供給部と、を更に備えていてもよい。
本発明の第12の態様によれば、前記第1〜第11のいずれか1つにおいて、前記重合反応は、前記硫黄源と前記ジハロ芳香族化合物とのプレポリマーを重合するものであってもよい。
上述した第12の態様は、次のように表現することもできる。すなわち、前記第1〜第11のいずれか1つにおいて、前記重合反応は、前記硫黄源と前記ジハロ芳香族化合物との前重合反応であってもよい。
本発明の第13の態様によれば、複数の反応槽を収容する収容室を備え、前記反応槽が順次接続されるポリアリーレンスルフィドの連続製造装置内の前記収容室に、少なくとも、有機アミド溶媒、硫化水素とアルカリ金属硫化物とアルカリ金属水硫化物とからなる群より選ばれる少なくとも一種の硫黄源、及びジハロ芳香族化合物を供給する工程と、少なくとも一以上の前記反応槽において、前記有機アミド溶媒中で、前記硫黄源と前記ジハロ芳香族化合物との重合反応を行うことにより、反応混合物を形成する工程と、前記収容室内の水の少なくとも一部を、前記収容室における気相を介して、前記収容室から除去する工程と、各反応槽に、前記反応混合物を順次移動させる工程と、を同時並行で行うポリアリーレンスルフィドの連続製造方法が提供される。
上述した第13の態様は、次のように表現することもできる。すなわち、複数の反応槽を収容する収容室を備え、前記反応槽が接続されるポリアリーレンスルフィドの連続製造装置内の前記収容室に、少なくとも、有機アミド溶媒、アルカリ金属硫化物及びアルカリ金属水硫化物からなる群より選ばれる少なくとも一種の硫黄源、並びにジハロ芳香族化合物を供給する工程と、反応槽において、前記有機アミド溶媒中で、前記硫黄源と前記ジハロ芳香族化合物との重合反応を行うことにより、反応混合物を形成する工程と、前記収容室内の水の少なくとも一部を、前記収容室における気相を介して、前記収容室から除去する工程と、各反応槽に、前記反応混合物を順次移動させる工程と、を同時並行で行うポリアリーレンスルフィドの連続製造方法である。
本発明の第14の態様によれば、前記第13の態様において、前記反応槽は、隣接する反応槽同士の組合せにおいて少なくとも1組以上が、当該反応槽が収容し得る液体の最大液面レベルの高い順番で順次接続され、前記最大液面レベルの高低差により、前記最大液面レベルのより高い反応槽から前記最大液面レベルのより低い反応槽に、前記反応混合物を移動させてもよい。
本発明の第14の態様は、次のように表現することもできる。すなわち、前記第13の態様において、前記反応槽は、各反応槽が収容し得る液体の最大液面レベルの高い順番で直列に接続され、前記最大液面レベルの高低差により、前記順番に従って、前記最大液面レベルのより高い反応槽から前記最大液面レベルのより低い反応槽に、前記反応混合物を移動させてもよい。
本発明の第15の態様によれば、前記第13の対応において、前記反応槽は、各反応槽が収容し得る液体の最大液面レベルの高い順番で順次接続され、前記最大液面レベルの高低差により、前記順番に従って、前記最大液面レベルのより高い反応槽から前記最大液面レベルのより低い反応槽に、前記反応混合物を順次移動させてもよい。
本発明の第16の態様によれば、前記第13〜第15のいずれか1つにおいて、前記反応槽の各反応槽が直列に接続されていてもよい。
本発明の第17の態様によれば、前記第13〜第16のいずれか1つにおいて、前記反応混合物の移動方向の下流側から上流側に向けて、前記気相に不活性ガスを送り込む工程を更に同時並行で行ってもよい。
本発明の第18の態様によれば、前記第13〜第17のいずれか1つにおいて、前記硫黄源及び前記ジハロ芳香族化合物からなる群より選択される少なくとも一種の反応原料の一部を、前記収容室における気相から分離回収する工程と、分離回収した前記反応原料の少なくとも一部を前記反応槽の少なくとも一部に再供給する工程と、を更に同時並行で行ってもよい。
以下に実施例を示し、本発明の実施の形態について更に詳しく説明する。もちろん、本発明は以下の実施例に限定されるものではなく、細部については様々な態様が可能であることはいうまでもない。
重量平均分子量の測定方法:
ポリマーの重量平均分子量(Mw)は、株式会社センシュー科学製の高温ゲルパーミエーションクロマトグラフ(GPC)SSC−7101を用いて、以下の条件で測定した。重量平均分子量はポリスチレン換算値として算出した。
溶媒: 1−クロロナフタレン、
温度: 210℃、
検出器: UV検出器(360nm)、
サンプル注入量: 200μl(濃度:0.05質量%)、
流速: 0.7ml/分、
標準ポリスチレン: 616,000、113,000、26,000、8,200、及び600の5種類の標準ポリスチレン。
〔実施例1〕
収容室2が5枚の隔壁により仕切られて形成された6個の反応槽を有する以外は、図1に示すのと同様のPAS連続製造装置を用いた。このPAS連続製造装置は、隔壁が半円形であり、直径100mm×300mmの寸法を有するTi製反応装置であった。上記PAS連続製造装置に、NMP950gを仕込んだ後、上流側から1番目の隔壁と2番目の隔壁とで区切られた部分の温度1を180℃、3番目の隔壁と4番目の隔壁とで区切られた部分の温度2を240℃に保持し、各供給ラインより定量ポンプを用いてNMP−pDCB混合液4.61g/min(NMP:pDCB(重量比)=1317.4:342)、48重量%NaOH0.51g/min、45重量%NaSH0.76g/minの流量にて連続的に原料を供給した。同時にPAS連続製造装置に接続された蒸留装置を用いて、圧力調整弁によって圧力をゲージ圧0.32MPaに制御しながら、PAS連続製造装置より連続的に水を除去し、更に、除去した水中のpDCBについては静置槽で分離してPAS連続製造装置に戻した。また、蒸留装置からのガスは圧力調整弁の下流側で2kgのNMPに通じた後、更に、5質量%の水酸化ナトリウム水溶液5kgに通じて硫化水素を完全に吸収・回収した後に排気した。重合反応物は反応装置から連続的に溢流させて抜出し、冷却した。
以上の操作を5時間継続した後に得られた反応物を採取して分析した。当該反応装置から溢流した反応混合物を同重量のアセトンで3回、水で3回洗浄・ろ過し、得られたケークを真空下、80℃で8時間乾燥しPPS紛体を得た。このPPS紛体のGPCによる重量平均分子量Mwは7,000であった。
〔実施例2〕
上流側から1番目の隔壁と2番目の隔壁とで区切られた部分の温度1を190℃とした以外は実施例1と同様の操作を行った。これにより得られたPASの重量平均分子量Mwは10,500であった。
1a、1b、1c 反応槽
2 収容室
3a、3b 側壁
4 有機アミド溶媒供給ライン
5 硫黄源供給ライン
6 ジハロ芳香族化合物供給ライン
7 反応混合物回収ライン
8a、8b 隔壁
9a、9b、9c 反応混合物
10a、10b、10c 撹拌翼
11 撹拌軸
12 回転駆動装置
13 排気ライン
14 脱水部
15 有機アミド溶媒回収ライン
16 蒸気回収ライン
17 気液分離部
18 気体回収ライン
19、24 反応原料分離回収部
20 廃ガスライン
21、26 反応原料再供給ライン
22、27 反応原料再供給部
23 液体回収ライン
25 廃水ライン
28 送気部
29 送気ライン
100、200 PAS連続製造装置
H 水平面

Claims (18)

  1. ポリアリーレンスルフィドの連続製造装置であって、
    前記装置は、複数の反応槽を収容する収容室を備え、
    前記収容室には、少なくとも、有機アミド溶媒、硫化水素、アルカリ金属硫化物及びアルカリ金属水硫化物からなる群より選ばれる少なくとも一種の硫黄源、並びにジハロ芳香族化合物が供給され、
    少なくとも一以上の反応槽において、前記有機アミド溶媒中で、前記硫黄源と前記ジハロ芳香族化合物との重合反応を行うことにより、反応混合物が形成され、
    前記反応槽は、前記収容室における気相を介して、互いに連通し、
    前記反応槽は、順次接続され、前記反応混合物は、各反応槽に順次移動する装置。
  2. 前記反応槽は、隣接する反応槽同士の組合せにおいて少なくとも1組以上が、当該反応槽が収容し得る液体の最大液面レベルの高い順番で接続され、前記反応混合物は、前記最大液面レベルの高低差により、前記最大液面レベルのより高い反応槽から前記最大液面レベルのより低い反応槽に移動する請求項1に記載の装置。
  3. 前記反応槽は、各反応槽が収容し得る液体の最大液面レベルの高い順番で接続され、前記反応混合物は、前記最大液面レベルの高低差により、前記順番に従って、前記最大液面レベルのより高い反応槽から前記最大液面レベルのより低い反応槽に順次移動する請求項1または2に記載の装置。
  4. 前記反応槽の各反応槽が直列に接続されている請求項1〜3のいずれか1項に記載の装置。
  5. 前記反応槽中の前記反応混合物を撹拌する撹拌翼を更に備える請求項1〜4のいずれか1項に記載の装置。
  6. 前記撹拌翼が同一の撹拌軸に設置されている請求項5に記載の装置。
  7. 隣接する前記反応槽同士は、隔壁によって隔てられ、
    前記反応混合物の移動方向の最上流の反応槽を除いた各反応槽において、前記移動方向の上流側の隔壁の最小高さは、その反応槽の前記最大液面レベルよりも高い請求項2に記載の装置。
  8. 前記収容室における気相と連通し、該気相からの脱水を行う脱水部を更に備える請求項1〜7のいずれか1項に記載の装置。
  9. 前記収容室における気相と連通し、前記反応混合物の移動方向の下流側から上流側に向けて、該気相に不活性ガスを送り込む送気部を更に備える請求項1〜8のいずれか1項に記載の装置。
  10. 前記反応混合物の移動方向の上流側から下流側に向かうほど、前記反応槽の温度を上昇させる手段を備える請求項1〜9のいずれか1項に記載の装置。
  11. 前記硫黄源及び前記ジハロ芳香族化合物からなる群より選択される少なくとも一種の反応原料の一部を、前記収容室における気相から分離回収する反応原料分離回収部と、
    分離回収した前記反応原料の少なくとも一部を前記反応槽の少なくとも一部に再供給する反応原料再供給部と、
    を更に備える請求項1〜10のいずれか1項に記載の装置。
  12. 前記重合反応は、前記硫黄源と前記ジハロ芳香族化合物とのプレポリマーを重合する請求項1〜11のいずれか1項に記載の装置。
  13. 複数の反応槽を収容する収容室を備え、当該反応槽が順次接続されるポリアリーレンスルフィドの連続製造装置内の前記収容室に、少なくとも、有機アミド溶媒、硫化水素、アルカリ金属硫化物、及びアルカリ金属水硫化物からなる群より選ばれる少なくとも一種の硫黄源、並びにジハロ芳香族化合物を供給する工程と、
    少なくとも一以上の反応槽において、前記有機アミド溶媒中で、前記硫黄源と前記ジハロ芳香族化合物との重合反応を行うことにより、反応混合物を形成する工程と、
    前記収容室内の水の少なくとも一部を、前記収容室における気相を介して、前記収容室から除去する工程と、
    各反応槽に、前記反応混合物を順次移動させる工程と、
    を同時並行で行い、
    前記反応槽は、前記収容室における気相を介して、互いに連通している、ポリアリーレンスルフィドの連続製造方法。
  14. 前記反応槽は、隣接する反応槽同士の組合せにおいて少なくとも1組以上が、当該反応槽が収容し得る液体の最大液面レベルの高い順番で順次接続され、前記最大液面レベルの高低差により、前記最大液面レベルのより高い反応槽から前記最大液面レベルのより低い反応槽に、前記反応混合物を移動させる請求項13に記載の方法。
  15. 前記反応槽は、各前記反応槽が収容し得る液体の最大液面レベルの高い順番で順次接続され、前記最大液面レベルの高低差により、前記順番に従って、前記最大液面レベルのより高い反応槽から当該最大液面レベルのより低い反応槽に、前記反応混合物を順次移動させる請求項13または14に記載の方法。
  16. 前記反応槽の各反応槽が直列に接続されている請求項13〜15のいずれか1項に記載の方法。
  17. 前記反応混合物の移動方向の下流側から上流側に向けて、前記気相に不活性ガスを送り込む工程を更に同時並行で行う請求項13〜16のいずれか1項に記載の方法。
  18. 前記硫黄源及び前記ジハロ芳香族化合物からなる群より選択される少なくとも一種の反応原料の一部を、前記収容室における気相から分離回収する工程と、
    分離回収した前記反応原料の少なくとも一部を前記反応槽の少なくとも一部に再供給する工程と、
    を更に同時並行で行う請求項13〜17のいずれか1項に記載の方法。
JP2018511922A 2016-04-13 2017-02-28 ポリアリーレンスルフィドの連続製造装置及びポリアリーレンスルフィドの連続製造方法 Active JP6452890B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016080419 2016-04-13
JP2016080419 2016-04-13
PCT/JP2017/007863 WO2017179327A1 (ja) 2016-04-13 2017-02-28 ポリアリーレンスルフィドの連続製造装置及びポリアリーレンスルフィドの連続製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2017179327A1 JPWO2017179327A1 (ja) 2018-10-18
JP6452890B2 true JP6452890B2 (ja) 2019-01-16

Family

ID=60041727

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018511922A Active JP6452890B2 (ja) 2016-04-13 2017-02-28 ポリアリーレンスルフィドの連続製造装置及びポリアリーレンスルフィドの連続製造方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10538629B2 (ja)
JP (1) JP6452890B2 (ja)
KR (1) KR101970935B1 (ja)
CN (1) CN108779253B (ja)
MY (1) MY180527A (ja)
WO (1) WO2017179327A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10807062B2 (en) 2017-10-12 2020-10-20 Kureha Corporation Continuous production apparatus and continuous production method for polymer

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101970935B1 (ko) 2016-04-13 2019-04-19 가부시끼가이샤 구레하 폴리아릴렌 설파이드의 연속 제조 장치 및 폴리아릴렌 설파이드의 연속 제조 방법
WO2018159222A1 (ja) 2017-02-28 2018-09-07 株式会社クレハ ポリアリーレンスルフィドの製造方法及びポリアリーレンスルフィドの連続製造装置
JP6479283B2 (ja) * 2017-02-28 2019-03-06 株式会社クレハ ポリアリーレンスルフィドの製造方法
WO2018159221A1 (ja) * 2017-02-28 2018-09-07 株式会社クレハ ポリアリーレンスルフィドの製造方法
JP6889085B2 (ja) * 2017-10-12 2021-06-18 株式会社クレハ ポリアリーレンスルフィドの製造方法
JP6708753B2 (ja) * 2017-10-12 2020-06-10 株式会社クレハ 芳香族重合体の連続製造方法及び芳香族重合体の連続製造装置
JP6670400B2 (ja) * 2017-10-12 2020-03-18 株式会社クレハ 芳香族環状オリゴマーの連続製造方法および連続製造装置、並びに芳香族重合体の製造方法
EP3517563B1 (en) 2017-10-12 2022-04-13 Kureha Corporation Continuous polymerization device and continuous production method for polymer
WO2020026590A1 (ja) * 2018-07-31 2020-02-06 株式会社クレハ ポリアリーレンスルフィドの製造方法
WO2020145017A1 (ja) 2019-01-08 2020-07-16 株式会社クレハ 芳香族ポリエーテルの連続製造方法
KR102658771B1 (ko) * 2019-09-03 2024-04-17 주식회사 엘지화학 폴리아릴렌 설파이드의 제조방법
KR102658772B1 (ko) * 2019-09-11 2024-04-17 주식회사 엘지화학 폴리아릴렌 설파이드의 제조방법
CN113667122A (zh) * 2021-07-20 2021-11-19 山东明化新材料有限公司 聚芳硫醚树脂的梯度控温连续缩合方法

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS453368B1 (ja) 1964-11-27 1970-02-04
DE2520591C3 (de) 1975-05-09 1980-11-06 Hoechst Ag, 6000 Frankfurt Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Behandlung von wäßrigen Homo- und Copolymerisatdispersionen, deren Polymeranteil mindestens 50 Gew.-°/o polymerisier-
US4066632A (en) * 1976-03-30 1978-01-03 Phillips Petroleum Company Continuous reaction for preparation of arylene sulfide polymer
US4056515A (en) 1976-03-30 1977-11-01 Phillips Petroleum Company Continuous reaction for preparation of arylene sulfide polymer
US4060520A (en) * 1976-03-30 1977-11-29 Phillips Petroleum Company Continuous reaction for preparation of arylene sulfide polymer
US4370470A (en) 1981-04-16 1983-01-25 Phillips Petroleum Company Multistage, agitated contactor and its use in continuous production of arylene sulfide polymer
JPS61136523A (ja) 1984-12-07 1986-06-24 Toyo Soda Mfg Co Ltd ポリアリ−レン・サルフアイドの製造法
JPS62126231U (ja) 1986-01-31 1987-08-11
JPH0827264A (ja) 1994-07-18 1996-01-30 Mitsubishi Chem Corp 芳香族ポリカーボネートの製造方法
JPH0871395A (ja) * 1994-08-31 1996-03-19 Sumitomo Heavy Ind Ltd 横型2軸を備えた高粘度液連続処理装置の使用方法
JP3564754B2 (ja) 1994-09-30 2004-09-15 大日本インキ化学工業株式会社 ポリアリーレンスルフィドポリマーの製造方法
JPH0987392A (ja) 1995-09-20 1997-03-31 Hitachi Ltd 重縮合系高分子の連続製造装置及び製造方法
JPH09169844A (ja) * 1995-12-21 1997-06-30 Idemitsu Petrochem Co Ltd ポリアリーレンスルフィドの連続多段重合方法
JPH09169843A (ja) 1995-12-21 1997-06-30 Idemitsu Petrochem Co Ltd ポリアリーレンスルフィドの製造方法
CN1211420C (zh) 1998-03-05 2005-07-20 提克纳有限公司 制备含硫聚合物的方法
JP2002039462A (ja) 2000-07-19 2002-02-06 Petroleum Energy Center 送液用配管及びそれを用いたポリアリーレンスルフィドの製造方法
JP2002220466A (ja) 2001-01-24 2002-08-09 Mitsubishi Gas Chem Co Inc ポリアミド樹脂の連続重合方法
JP3610935B2 (ja) 2001-08-20 2005-01-19 株式会社日立製作所 連続重縮合装置及び方法
JP2008161848A (ja) 2007-01-04 2008-07-17 Mitsubishi Rayon Co Ltd 縦型多段翼反応槽及び(メタ)アクリル酸の精製方法
JP2008285565A (ja) 2007-05-16 2008-11-27 Mitsubishi Chemicals Corp 熱可塑性樹脂の製造装置および熱可塑性樹脂の製造装置の洗浄方法
JP4780033B2 (ja) 2007-05-18 2011-09-28 東レ株式会社 ポリアリーレンスルフィド樹脂の製造方法
JP2012188625A (ja) 2011-03-14 2012-10-04 Toray Ind Inc 環式ポリアリーレンスルフィドの製造方法
JP6797686B2 (ja) 2013-09-25 2020-12-09 ティコナ・エルエルシー ポリアリーレンスルフィドを形成するための多段階プロセス
CN104447480B (zh) 2014-11-06 2017-06-13 中国科学院过程工程研究所 一种聚苯硫醚生产装置的nmp溶剂连续回收方法
KR101970935B1 (ko) 2016-04-13 2019-04-19 가부시끼가이샤 구레하 폴리아릴렌 설파이드의 연속 제조 장치 및 폴리아릴렌 설파이드의 연속 제조 방법
WO2018159222A1 (ja) 2017-02-28 2018-09-07 株式会社クレハ ポリアリーレンスルフィドの製造方法及びポリアリーレンスルフィドの連続製造装置
KR102164736B1 (ko) 2017-10-12 2020-10-14 가부시끼가이샤 구레하 중합체의 연속 제조 장치 및 연속 제조 방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10807062B2 (en) 2017-10-12 2020-10-20 Kureha Corporation Continuous production apparatus and continuous production method for polymer

Also Published As

Publication number Publication date
KR101970935B1 (ko) 2019-04-19
CN108779253B (zh) 2020-06-09
WO2017179327A1 (ja) 2017-10-19
MY180527A (en) 2020-12-01
US10538629B2 (en) 2020-01-21
CN108779253A (zh) 2018-11-09
KR20180104163A (ko) 2018-09-19
US20190112426A1 (en) 2019-04-18
JPWO2017179327A1 (ja) 2018-10-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6452890B2 (ja) ポリアリーレンスルフィドの連続製造装置及びポリアリーレンスルフィドの連続製造方法
JP6479283B2 (ja) ポリアリーレンスルフィドの製造方法
JP6473277B2 (ja) ポリアリーレンスルフィドの製造方法及びポリアリーレンスルフィドの連続製造装置
JP6438180B1 (ja) ポリアリーレンスルフィドの製造方法及びポリアリーレンスルフィドの製造装置
JP6473279B2 (ja) ポリアリーレンスルフィドの製造方法
JP6670399B2 (ja) 連続重合装置および重合体の連続製造方法
KR20190041971A (ko) 중합체의 연속 제조 장치 및 연속 제조 방법
JP6473278B2 (ja) ポリアリーレンスルフィドの製造方法
JP6889085B2 (ja) ポリアリーレンスルフィドの製造方法
JP7108140B2 (ja) ポリアリーレンスルフィドの製造方法、脱水処理方法、及びポリアリーレンスルフィドの製造装置
JP2002308987A (ja) ポリアリーレンスルフィドの製造方法および装置

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180727

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180727

A871 Explanation of circumstances concerning accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871

Effective date: 20180727

A975 Report on accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005

Effective date: 20180904

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180911

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20181001

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20181127

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20181211

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6452890

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250