JPH048705A

JPH048705A - 重合生成物の脱揮装置

Info

Publication number: JPH048705A
Application number: JP11037190A
Authority: JP
Inventors: Kazumi Shima; 一己島; Tetsuo Maeda; 前田　徹男; Yasuto Sakakibara; 榊原　保人; Kenichiro Matsuba; 健一郎松葉
Original assignee: Toyo Engineering Corp
Current assignee: Toyo Engineering Corp
Priority date: 1990-04-27
Filing date: 1990-04-27
Publication date: 1992-01-13
Anticipated expiration: 2014-09-13
Also published as: JP2948267B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明はポリマープラントで得られる重合生成物から揮
発性成分を除去するための装！に関する。さらに詳しく
は、重合生成物中に含まれる揮発性成分除去をより効果
的に行い、副生成物（低分子量重合体）の発生を最小限
に押さえ、かつ処理能力が大きい場合にあっても小型化
を実現するに適する熱交換器とそれを取付けた脱揮装置
に関する。

（従来の技術）重合生成物から揮発性成分を除去するための脱揮装置は
、重合生成物中からモノマーや製造の際に用いられた有
機溶剤等を外部よりの熱エネルギーにより蒸発させる装
置である。ポリスチレンなどの、溶液または塊状重合に
よるポリマー製造プラントに広く用いられている。ここ
で揮発性成分とは、ポリスチレン系重合体を例にとれば
スチレン系重合体を含む重合生成物中の揮発性物質であ
って、一般に未反応のモノマー、低分子量重合体及び溶
剤からなる。例えば未反応単量体、エチルベンゼン、ト
ルエン、キシレンなどポリマーを重合製造する際に用い
られる溶剤及び該ポリマーの低分子量重合体ダイマー、
トリマー等である。

重合生成物からこれらの物質を除去するためには、熱エ
ネルギーを与え、蒸発をさせてガス化し、この重合生成
物をフラッシュドラム等の揮発槽に直ちに導いて気液の
分離を行い、重合体を揮発性物質から分離し、揮発槽の
上部より揮発成分を外部へ取りａす方法が提案されてい
る。

これは具体的には例えば、特公昭４８−２９７９７（多
管式）　：特公平１−３０８４７、特公平１−３０８４
６、特公平１−３０８４５　（プレートフィン式）に開
示がある。この中で最初の多管式の場合、第５図に示さ
れるように揮発性成分を含む重合液がライン４１から管
式熱交換器４２の管内４２ａに供給され、管の外側を流
れる熱媒体４３より蒸発に要する熱を受け、この受熱に
より、重合生成物中に微量ではな（含まれている揮発性
成分をガス状態とならしめる。一般に重合体と揮発成分
のガスとの２相流動状態で管（重合液側流路）内を流れ
ていき、気液分離のために設けられるフラッシュドラム
である脱揮槽（デヴオラティライザー）４４内に滴下さ
れ、揮発したガスと重合体４６に分離され、揮発したガ
ス成分はベント４５より抜き出される。処理ずみの重合
体４６はライン４７より取り出される。このようにして
処理したのち重合体は押出し装置または造粒装置へ送ら
れ、ペレット化されることになる。なお、第５図中４４
ａは脱揮槽４４の加熱ジャケットである。

しかし、この多管式の場合、伝熱性能が十分でないため
に一般的に装置が大型化するのみならず、要求する重合
体の品質及び運転状況に合わせて熱負荷を制御しようと
する場合に、管の長手方向での局所的な熱負荷の制御が
容易にできないという難点がある。

一方プレートフィン型の熱交換器を用いる装置は減圧可
能な脱揮槽にプレートフィン型の熱交換器を設け、この
熱交換器には熱媒体が供給されて排出される管路と、重
合体が供給される管路とが別に設けられ、重合体が前配
管路より熱交換器に供給され、そして加熱され、その後
脱揮槽中に前記熱交換器の一方から吐出されるように構
成されている装置がある。

（発明が解決しようとする課題）しかしながらこのプレートフィン型熱交換器を用いた装
置にあっても次のような問題点がある。

すなわち装置の処理能力を大きくしようとした場合、熱
交換器形状が偏平つまり重合液の流路方向の寸法（厚み
）が小さく、該重合体流路に直角な水平面内での拡がり
が大きいために、重合液の均一な分散に難がある。これ
を防止するために、複数個の熱交換器を例えば槽の上部
耐圧壁に取付ける方法が提案されているが、複数個の熱
交換器を取付けるための耐圧強度上の問題からおのずと
制限が加わるだけでなく、取付は部の構造や重合液及び
熱媒供給配管の引きまわしなどが複雑になる。

また、熱交換器形状を偏平とせずに、ある程度に厚みを
増して処理能力すなわち所要伝熱面積の増大に対処する
ことも可能であるが、厚みが増加した分、必要以上に熱
負荷が太き（なる。

すなわち、脱揮槽に近い側、重合液通路の下流側での熱
負荷が大きくなり、滞留時間も太き（なることにより、
重合反応の進行・解重合反応の進行（低分子量重合体の
発生）の開運が生じ、製品の劣化を招くことになる。勿
論、熱負荷を小さ（すると揮発性ガス成分の除去が不十
分となる。

さらに、重合体生産にあっては、製品の銘柄により溶剤
の割合が大きくかわるのが一般的である。溶剤の割合が
多く、相対的に重合体割合が小さく　（重合率が低い）
流動性がある場合と、溶剤の割合が少なく、相対的に重
合体割合が大きい（重合率が高い）、粘性が高くて流動
性に劣る場合とがある。それぞれの場合には特有の運転
状況となるために、製品の銘柄にあわせた現場での運転
の微調整が必要となっている。処理能力の増大に合わせ
て、水平面内の拡がりをそれ程太き（せずに、厚み方向
に増すことで所要伝熱面積の増大に対処する場合には、
熱媒通路が単数（１段）であると、この運転の微調整が
かなわず、溶剤のガス化が十分でなかったり、または過
剰に加熱されるなどによる不具合が生じる。

したがって、本発明は、従来の脱揮装置の難点を克服し
、処理能力を大きくする場合にあっても重合液の分散を
均一にし、揮発性成分の除去性能が高く、かつ、重合生
成物に対する熱負荷の制御性及び運転性に優れる脱揮装
置を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段）本発明の上記目的は（１）重合生成物を脱揮槽に導入する前に間接加熱する
熱交換器を有し、上下流間で重合生成物に対し、異なっ
た加熱を与えるように該熱交換器の熱媒の流路を２段以
上に分割したことを特徴とする重合生成物の脱揮装置、（２）熱交換器がプレートフィン型であることを特徴と
する（１）項記載の重合生成物の脱揮装置、及び（３）熱交換器の被処理重合生成物流路出口側に脱揮槽
を接続したことを特徴とする（１）項又は（２）項記載
の重合生成物の脱揮装置により達成された。

本発明に用いる熱交換器としては、プレート式熱交換器
例えば表面にデインプル（凸凹）を与えた板同志を重ね
合わせ溶接などにより一体的に構成する方式のプレート
型熱交換器や、薄板を折り曲げて山谷に相当する部分に
分離板を設けて挟み込み、これらをろう材により融接接
合するろうづけの方法により製作されるプレートフィン
型熱交換器がある。これらは、多管式熱交換器の場合に
比較して伝熱効率がよいが、伝熱特性に優れるプレート
フィン型熱交換器の方がより好ましい。熱媒の温度すな
わち運転温度が高いので、材質としてはステンレス鋼が
望ましい。

（作用）本発明においては、熱交換器熱媒流路を２段以上に分割
して、局部的に熱負荷の設定をかえる。

２段以上の複数段に分割する場合にあっては、熱負荷を
より細かく分割できることになり、自由度を大きくする
ことになる。例えば、２段に分割された場合を考えてみ
ると、まず、重合率が低く重合液組成物中の重合体割合
が小さい場合には、従来は溶剤分が相対的に高くなり、
粘性が小さいので背圧が小さくなり、熱交換器入口部で
の重合体均一分散ができにくくなる。重合体塊が偏在し
て分散される。このため、重合体塊が熱交換器重合体通
路内に不連続になってプラグ状となって移動する。この
ため、揮発されたガスがこれらの重合体塊にはさまれ部
分にしか溶は込まず、十分にガス化されないまま、また
、重合体塊への伝熱も十分ではなくなり温度が低くなり
、脱揮槽にそのまま間歇的に落下することとなり、製品
の劣化を生じる。このような現象は、製造現場で「吹き
抜け」と称されており、運転条件を調整してこのような
ことが生じないようになされている。このような状況で
の製品を押出し装置にかけて、重合体をひも（ストラン
ド）状にする場合に、切断がよく発生するということに
なる。

本発明において熱交換器の急速加熱部で熱負荷を太き（
して与えることにより重合液組成物中の揮発性成分をす
みやかに蒸発させて相対的に重合体の割合を多くするこ
とにより、粘性を増して流路内での圧損を大きくするこ
とができる。これにより、熱交換器入口部での重合体の
分散を向上させることができる。

第６図に本発明の方式の粘度の変化を従来の方式と比較
して模式的に表す。図中点線は１段で熱媒を供給した場
合（従来方式）で、重合液組成物内部まで熱が伝わる時
間差があり、通路距離の後半部になって重合液組成物粘
性が高（なり、この場合になって始めて背圧が立つ。入
口部分では低い粘度であるので、均一分散がなされに（
い。これに対し図中実線は２段で供給した場合（本発明
方式）であり、急速加熱部で熱負荷を大きくして、入口
部近辺での相対的粘性を高めることができる。したがっ
て、それ以降は専ら流動に必要な熱量を与えればよいこ
とになる。

次に、重合率が高（、重合体の割合が高い場合にはある
程度の粘度が得られているので、熱交換器通路内での背
圧が得られるので均一分散には問題が少ないが、生産処
理能力を大きくして厚み方向の寸法を太き（する場合で
１段で熱媒を供給する場合には、過剰な熱負荷がかかり
、長時間滞留することによる重合体の品質の劣化の問題
が生じる。これに対して本発明の方式ではこのような場
合には専ら流動に必要な熱量を上流側で与え、ガス化に
必要な熱量を下流側で与えることにより、十分なガス化
を生じさせることができ、さらに脱揮槽に近い部分でこ
のようなガス化が行われるので効果的にガス化がなされ
る。

本発明によれば、このように重合率の変化に応じて運転
の条件の設定を変えることができるので、製品銘柄の切
り換えに対しても容易に対応可能となる。

（実施例）次に本発明を図示の１実施例に基づきさらに詳細に説明
する。

重合率の小さい、残留揮発分が高い場合を例に説明する
が、前述のごとく重合体の性状に応じて変更しつる。

第１図は本発明の脱揮装置の１実施例としての、熱交換
器を取り付けた脱揮槽の断面図であり、図中ｌＯはプレ
ートフィン型熱交換器、１１はこの熱交換器を取り付け
た脱揮槽、１２は脱揮槽の蓋体である。熱交換器１０に
おいて１３は急速加熱部、１４は２次加熱部であり、１
５は重合生成物の供給口、１６は熱交換器からの重合生
成物の取出し口であり、１７．１８は急速加熱部の加熱
媒体の導入ライン及び取出ライン、１９．２０は２次加
熱部の加熱媒体の導入ライン及び取出ラインを示す。

なお、２１は重合液組成物の分散板であり、急速加熱部
への重合生成物の流入については、均一な流れを確保し
、偏流により重合生成物の部分的な滞留部分が発生する
ことを防止することが必要であり、このための分散板を
設けるのが望ましい。２２は脱揮槽のジャケット、２３
は処理後の重合体、２４は揮発性成分のベント、２５は
処理後の重合体２３の取出ラインである。

この装置において重合生成物はライン１５より熱交換器
１０に供給され、分散板２１により均一分散されて、高
温熱媒体がライン１７より急速加熱部１３に導入され短
時間で急速に加熱され溶剤分をガス化し、相対的に重合
体粘度を高める。このために、背圧がたち分配の均一化
がはかられ、部分的に滞留を防止できる。次いで低めの
所定温度に調節された熱媒体がライン１９より導入され
ている２次加熱部１４に導かれガス化により温度低下を
きたした分を補い、流動に必要な温度に調節されて、取
出し口１６より脱揮槽１１に供給される。この場合重合
生成物の状態は、２次加熱部の処理で通常、分離した揮
発性成分が気化して重合体と揮発性成分との２相状態に
なり、脱揮槽１１に供給される。脱揮槽１１では、減圧
されておりジャケット２２で温度調節が行われ、所定条
件下で重合生成物の揮発性成分が蒸発除去されたのち、
ライン２５より重合体２３が抜き出される。揮発ガス成
分は、ライン２４より系外に排出され回収される。

このように、重合生成物を均一に分配でき重合生成物中
の揮発性成分を効率よく蒸発させガス化させるために、
熱交換器の入り口部に独立して大きな熱負荷を供給でき
るようにし、その急速加熱部を経過したのちには、流動
性を維持するのに必要なだけの熱量を専ら供給する。

第２図は、他の実施例であり、第１図において急速加熱
部１３を通過した熱媒を、通常レベルの２次加熱部１４
へ再度移送して、熱媒のもつ熱エネルギーを有効に生か
すようにしたものであり、急速加熱部１３より出た熱媒
のライン１８を外部熱交換器２６を経て２次加熱部１４
の熱媒として利用するものである。この実施例において
必要に応じて、急速加熱部１３を通過した熱媒に外部熱
交換器２６で追加熱量を与えるようにしても良い。一方
、通常レベルの熱交換器で所望する温度レベルが低い場
合は、急速加熱部１３を通過した熱媒の持つ余剰熱量を
逆に外部熱交換器２６で他の受熱体に与え温度レベルを
目的に適したものに調整して、通常レベルの２次加熱部
１４へ送ることができる。この第２図において、第１図
と同符号は同じものを示す。

第３図は本発明のさらに他の実施例であり、フラッシュ
ドラムである脱揮槽１１の蓋体１２下の耐圧隔壁空間Ｓ
内に該熱交換器を設けた場合である。この第３図の場合
に第１図及び第２図と同符号は同じものを示す。

第３図の場合全体の脱揮装置の作用は第２図の場合と同
様であるが、脱揮槽上部の突出空間を省略することがで
きる利点が加わる。

次に第１図〜第３図の熱交換器の要部斜視図を第４図に
示すが、図にあるように、交互に波の方向が交差する波
板状の薄板（フィン）３０を平板３１で挟み込み、これ
を波板状端面を９０”ずらして交互に多層に重ねて構成
されている。通路３２を重合生成物が流れることになる
。この場合重合生成物の性状例えば粘度、また必要伝熱
量などに応じて適切な形状、寸法のフィンを選定するの
が良い。一方、同図の流路３３は急速加熱部１３用、３
４は２次加熱部１４用であり、夫々所望する目的に適す
る熱レベルの熱媒体、例えば、水蒸気やダウサム（熱媒
油）などが流される。

なお、３５は熱媒流路３３の上端仕切棒、３６は該流路
の急速加熱部１３とその下側の２次加熱部１４の間を仕
切る仕切棒、３７は重合生成物流路両側端の仕切棒であ
る。

上記実施例に示すように単純な仕切棒の挟み込み構成だ
けで管板等を要せずに、重合生成物用の通路を両者の熱
交換器に対し共通にして形成することができるのが本発
明におけるプレートフィン型熱交換器の利点である。こ
のように熱負荷の大小に応じて流路を２以上設定できる
ので、揮発性成分の除去の必要程度などに応じて加熱媒
体の流量／温度を制御できることになり所望の程度の加
熱が得られ、製品の品質に対する運転の融通性、柔軟性
を増すことになる。

（発明の効果）本発明の脱揮装置の効果を列挙すると次の通りである。

１、処理能力を大きくする必要がある場合にあっても、
構造をシンプルにしたままで所望の性能を発揮でき、全
体としてコンパクトな装置を実現できる。

２、局所的に加熱媒体の多様な熱負荷の設定が容易であ
り、重合液中の溶剤分の割合換言すれば重合率の変動に
対する熱負荷の多様な制御が容易であり、このため銘柄
変更などの生産計画上及び運転上の自由度ないしは融通
性を増すことができる。

３、重合生成物を急激に加熱して熱交換器内の重合体粘
度を高くするなどして重合体の分配の制御が容易であり
、また重合生成物中の解重合反応生成物等の生成を少な
くすることができる。

４、揮発性成分の除去が短時間のうちに容易に行える。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の脱揮装置の１実施例の断面図、第２図
及び第３図はそれぞれ、本発明の他の実施例の断面図を
示す、第４ｒＸＩは第１図〜第３図の実施例に用いられ
た熱交換器の要部斜視図である。第５図は従来の脱揮装
置の説明図である。第６図は熱交換器重合体通路におけ
る重合液の粘度の変化を模式的に表わしたグラフである
。符号の説明１０・・・熱交換器１１・・・脱揮槽１２・・・脱揮槽蓋体１３・・・急速加熱部１４・・・２次加熱部１５・・・重合生成物導入ライン１６・・・重合生成物取出ライン１７．１９・・・熱媒体導入ラインエ８．２０・・・熱媒体取出ライン２１・・・分散板２２・・・ジャケット２３・・・重合体２４・・・ベント２５・・・重合体取出ライン２６・・・外部熱交換器３０・・・波板状薄板３１・・・平板３２・・・重合生成物通路３３・・・熱媒体通路３４・・・熱媒体通路３５．３６．３７・・・仕切棒第図第図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）重合生成物を脱揮槽に導入する前に間接加熱する
熱交換器を有し、上下流間で重合生成物に対し、異なっ
た加熱を与えるように該熱交換器の熱媒の流路を２段以
上に分割したことを特徴とする重合生成物の脱揮装置。
（２）熱交換器がプレートフィン型であることを特徴と
する請求項（１）記載の重合生成物の脱揮装置。
（３）熱交換器の被処理重合生成物流路出口側に脱揮槽
を接続したことを特徴とする請求項（１）又は（２）記
載の重合生成物の脱揮装置。