JPH06134273A - 連続反応攪拌方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 内部に垂直回転軸１２により回転される攪拌
翼１１が設けられた複数個の反応攪拌槽１、２が上流側
から下流側に並設され、相隣る２個の反応攪拌槽１、２
においては、上流側の反応攪拌槽１内の流動物Ａを排出
する排出管１３が下流側の反応攪拌槽２内に流動物Ａを
導入する導入管となって下流側の反応攪拌槽２内に突出
して設けられた連続反応攪拌装置を使用し、相隣る２個
の反応攪拌槽１、２において、各反応攪拌槽１、２内に
おける気相部１４、２４が排出管１３内の気相部１３１
とが流動物Ａにより遮断されることなく流す方法。 【効果】 浮遊物が流動物Ａに遮断されることなく速や
かに流れ、排出管１３が浮遊物により詰まることがな
い。流動物Ａは反応攪拌槽１、２内で十分に反応し製品
組成にばらつきを生じることがない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内部に攪拌翼が設けら
れた底付き円筒状の複数個の反応攪拌槽を使用して多量
の１種類以上の液体等の流動物を連続的に反応攪拌を行
う方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、図１２に示すように、内部に攪拌
翼１１が設けられた底付き円筒状の複数個の反応攪拌槽
１、２、・・を使用して多量の、例えば、ポリビニルア
セタール系樹脂粉末を重曹水で洗浄する連続反応プロセ
スにおいては、上流側の反応攪拌槽１内の流動物を排出
する排出管１２が下流側の反応攪拌槽２内に流動物Ａを
導入する導入管となって下流側の反応攪拌槽２内に接続
され、上流側の反応攪拌槽１内の流動物Ａを下流側の反
応攪拌槽２内の流動物Ａ内に供給するものであった。

【０００３】又、図１３に示すように、上流側の反応攪
拌槽１内の流動物を排出する排出管１２を下流側の反応
攪拌槽２内の流動物Ａ上の気相中に開口するようにして
上流側の反応攪拌槽１内の流動物Ａを下流側の反応攪拌
槽２内の流動物Ａ上の気相中に供給する方法も本発明者
により提案されている。

【０００４】又、図１４に示すように、上流側の反応攪
拌槽１内の流動物Ａを排出する排出管１２を下流側の反
応攪拌槽２内の流動物Ａ上の気相中に開口するようにし
て上流側の反応攪拌槽１内の流動物Ａを下流側の反応攪
拌槽２内の流動物Ａ上の気相中に供給する方法も本発明
者により提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１２
に示すものでは、攪拌槽１内の流動物Ａを排出する排出
管１３が浮遊物、即ち気泡が付着した樹脂粉末塊により
詰まり、連続反応に支障が生じることが多かった。この
ように、排出管１３が浮遊物、即ち気泡が付着した樹脂
粉末塊により詰まるのは、流動物Ａを下流側の反応攪拌
槽２内の流動物Ａ内に供給することが原因するものと推
定される。

【０００６】又、図１３に示すように、上流側の反応攪
拌槽１内の流動物を排出する排出管１３を下流側の反応
攪拌槽２内の流動物Ａ２上の気相中に開口するようにし
て上流側の反応攪拌槽１内の流動物Ａを下流側の反応攪
拌槽２内の流動物Ａ上の気相中に供給する方法において
は、排出管１１が浮遊物、即ち気泡が付着した樹脂粉末
塊により詰まり難くはなったが、浮遊物の塊が上流側の
反応攪拌槽１内の流動物表面に成長するようになり、浮
遊物の塊の除去に手間がかかった。これは、上流側の反
応攪拌槽１内の流動物Ａを排出する排出管１３の排出口
が上流側の反応攪拌槽１内の流動物Ａの表面下に僅かに
潜っており、上流側の反応攪拌槽１内の流動物Ａの表面
における浮遊物が排出口に吸い込まれ難くなっていたこ
とが原因するものと推定される。

【０００７】又、図１４に示すように、上流側の反応攪
拌槽１内の流動物を排出する排出管１３を下流側の反応
攪拌槽２内の流動物Ａ上の気相中に開口するようにして
上流側の反応攪拌槽１内の流動物Ａを下流側の反応攪拌
槽２内の流動物Ａ上の気相中に供給する方法において
は、排出管１１が浮遊物、即ち気泡が付着した樹脂粉末
塊により詰まることはなくなったが、製品組成のばらつ
きが大であった。このように、製品組成のばらつきが生
じるのは、一部の浮遊物が反応系に十分晒されることな
く、極めて短い滞留時間のうちに、次工程に移る所謂シ
ョートパスによると推定される。

【０００８】本発明は、上記の問題に着目してなされた
ものであって、その目的とするところは、上記の問題を
解決し、排出管が浮遊物、即ち気泡が付着した樹脂粉末
塊により詰まることはなく、又、製品組成のばらつきも
生じることのない連続反応攪拌方法を提供するにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明連続反応攪拌方法は、内部に垂直回転軸によ
り回転される攪拌翼が設けられた底付き円筒状の複数個
の反応攪拌槽が上流側から下流側に並設され、相隣る２
個の反応攪拌槽においては、上流側の反応攪拌槽内の流
動物を排出する排出管が下流側の反応攪拌槽内に流動物
を導入する導入管となって下流側の反応攪拌槽内に突出
して設けられた連続反応攪拌装置を使用し、相隣る２個
の反応攪拌槽において、各反応攪拌槽内における気相部
同士が上流側の反応攪拌槽内の流動物を排出する排出管
内の気相部を介し、流動物に遮断されることなく通じる
状態を保って運転することを特徴とするものである。

【００１０】本発明において、下流側の反応攪拌槽内に
突出の程度としては、槽中心軸からの距離が槽内半径の
８０〜９０％のところに達した程度であることが望まし
い。これは、本発明者の次の知見による。

【００１１】即ち、槽内の流動物の流動状態を測定した
ところ、槽内の大勢の流れは、図１５の矢印ａで示すよ
うに、槽の中心に引き込まれ槽の深部に達する流れであ
るのに対し、流動物の表面の槽壁近傍では、図１５の矢
印ｂで示すように、槽壁に接近する渦の流れが生じてい
ること分かった。槽内の流動物の流動状態を上方から眺
めると、槽内の大勢の流れは、図１６の矢印ｃで示すよ
うに、槽の中心に引き込まれる内向きの流れであるのに
対し、流動物の表面の槽壁近傍では、図１５の矢印ｄで
示すように、槽壁に接近する外向きの流れが生じている
ことが分かった。槽内の内向きの流れと外向きの流れと
は、図１６に示す破線ｅを境にして区分される。

【００１２】この境界の位置は、種々の構成の槽、即
ち、直径は３０ｃｍから２．３ｍ位の範囲内において、
深さ／直径の比は０．５から１．８位の範囲内におい
て、攪拌翼の形状はバドル及びスクリュウ、バッフルは
有り無しの如何に係わらず、極端には変わらず、流動物
の粘度についても１０⁰ 〜１０³ ｍｐａ・秒の範囲内に
おいて同様に極端には変わらず、槽内半径の８０〜９０
％のところにあることが分かった。

【００１３】この境界線ｅより外側に落ちたものは、こ
の領域に滞留して短時間のうちに次工程に移る可能性か
高いのに対し、境界線ｅより内側に落ちたものは、一旦
は必ず槽の中心に巻き込まれ、槽の深部に達し、従っ
て、容易にはショートパスを起こさないものと推定され
る。

【００１４】本発明方法においては、相隣る２個の反応
攪拌槽において、各反応攪拌槽内における気相部同士が
上流側の反応攪拌槽内の流動物を排出する排出管内の気
相部とが流動物に遮断されることなく通じる状態を保っ
て運転するために、排出管は太い程有利であるが、必要
十分な太さは、運転時の流量にも依存するが、これを求
めるには、ナヴィエ＝ストークスの方程式を非圧縮流体
の近似下で解くことにより達成される。又、レイノルズ
数が１よりかなり大きい場合の概算のためには、ベルヌ
ーイの定理が有用であり、例えば、円形、又は、主軸の
一つを鉛直方向に持つ楕円形の流出口に関して、流出口
の上端と、槽内液面とを一致させて考えると、次の式が
要請される。

【００１５】Ｑ＜０．５０７Ｓ×（２ｇＲ）^1/2 ただし、Ｑは流量、Ｓは流出口の断面積、ｇは重力加速
度、ｒは流出口の半径（楕円形の場合は鉛直軸の半径）
である。

【００１６】又、本発明方法においては、各反応攪拌槽
内は上部で大気に通じていてもよく、密封系で加圧又は
減圧のもとで運転してもよい。ただし、密封系の場合は
各攪拌槽の気相部を互いに等しい圧力になるようにしな
ければならないことは言うまでもない。

【００１７】本発明方法は、浮遊性の固体を生成物や触
媒、又はその担体として扱う反応、抽出、晶析、造粒等
の各種プロセスで浮遊性の粒子を扱う場合に広く応用で
きる。

【００１８】

【作用】本発明連続反応攪拌方法においては、相隣る２
個の反応攪拌槽において、各反応攪拌槽内における気相
部同士が上流側の反応攪拌槽内の流動物を排出する排出
管内の気相部を介し、流動物に遮断されることなく通じ
る状態を保って運転するものであるから、浮遊物が流動
物に遮断されることなく速やかに流れ、排出管が浮遊物
により詰まることはない。

【００１９】又、本発明連続反応攪拌方法においては、
相隣る２個の反応攪拌槽においては、上流側の反応攪拌
槽内の流動物を排出する排出管が下流側の反応攪拌槽内
に流動物を導入する導入管となって下流側の反応攪拌槽
内に突出して設けられた連続反応攪拌装置を使用するも
のであるから、下流側の反応攪拌槽内に供給された流動
物は下流側の反応攪拌槽の槽壁近傍の流動物の表面の槽
壁近傍において外側に向かう渦の流れに混入することな
く、反応攪拌槽の中心に引き込まれて反応攪拌槽の深部
に達する結果、十分に反応し、製品組成にばらつきが生
じる恐れはない。

【００２０】

【実施例】次に、本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。図１は本発明方法をポリビニルアセタール系
樹脂粉末を重曹水で洗浄する連続反応プロセスに実施し
た態様を示す説明図であり、図１において、１は上流側
の反応攪拌槽、２は下流側の反応攪拌槽であり、夫々、
内部に攪拌翼１１、２１が設けられ、攪拌翼１１、２１
は槽内中心軸を通る回転軸１２、２２により回転され槽
内の流動物Ａを攪拌し反応させるようになっている。

【００２１】上流側の反応攪拌槽１には、図示しない更
に上流側の反応攪拌槽からの傾斜された排出管０３が導
入管となって流動物Ａを導入し、上流側の反応攪拌槽１
において流動物Ａを攪拌した後、傾斜された排出管１３
により下流側の反応攪拌槽２に供給し、下流側の反応攪
拌槽２において攪拌し、更に図示しない下流の反応攪拌
槽に供給するようになっている。

【００２２】上流側の反応攪拌槽１内において、更に上
流側の反応攪拌槽からの排出管０３は上流側の反応攪拌
槽１の半径の５０％程度に達するまで突出され、同様に
下流側の反応攪拌槽２内において、上流側の反応攪拌槽
１からの排出管１３は下流側の反応攪拌槽２の半径の５
０％程度に達するまで突出され、排出管０３、１３から
の流動物は反応攪拌槽１、２内の中心から半径の５０％
程度のところに落下するようになっている。

【００２３】各反応攪拌槽１、２内における気相部１
４、２４相互が上流側の反応攪拌槽内の流動物を排出す
る排出管１３内の気相部１３１を介し、流動物Ａに遮断
されることなく上流側の反応攪拌槽１内の流動物Ａを下
流側の反応攪拌槽２内に流す。 〔実施例の作用〕図１に示す実施例においては、上流側
の反応攪拌槽１内において、更に上流側の反応攪拌槽か
らの排出管０３は上流側の反応攪拌槽１の半径の５０％
程度に達するまで突出され、同様に下流側の反応攪拌槽
２内において、上流側の反応攪拌槽１からの排出管１３
は下流側の反応攪拌槽２の半径の５０％程度に達するま
で突出され、排出管０３、１３からの流動物Ａは反応攪
拌槽１、２内の中心から半径の５０％程度のところに落
下するようになっているので、各反応攪拌槽１、２内に
おいて流動物Ａは反応攪拌槽１、２の槽壁近傍の流動物
Ａの表面の槽壁近傍において外側に向かう渦の流れに混
入することなく、反応攪拌槽１、２の中心に引き込まれ
て反応攪拌槽１、２の深部に達する結果、十分に反応
し、製品組成にばらつきが生じる恐れはない。

【００２４】又、各反応攪拌槽１、２内における気相部
１４、２４相互が上流側の反応攪拌槽内の流動物を排出
する排出管１３内の気相部１３１を介し、流動物Ａに遮
断されることなく上流側の反応攪拌槽１内の流動物Ａを
下流側の反応攪拌槽２内に流すものであるから、浮遊物
が流動物Ａに遮断されることなく速やかに流れ、排出管
１３が浮遊物により詰まることはない。

【００２５】図２は、本発明方法の他の実施態様を示
し、図２に示す本発明方法においては、図１に示す本発
明方法において傾斜された排出管０３、１３を使用する
代わりに傾斜しないやや太めの排出管０３ａ、１３ａを
使用したものである。

【００２６】図３は、本発明方法の更に他の実施態様を
示し、図３に示す本発明方法においては、排出管０３
ｂ、１３ｂとして、その付け根の付近の勾配を大きくし
たものを使用した例である。

【００２７】図４は、本発明方法の更に他の実施態様を
示し、図４に示す本発明方法においては、排出管０３
ｃ、１３ｃとして、その付け根の付近の直径を大とし徐
々に半ば付近まで細くし以後は一定の太さとしたものを
使用した例である。

【００２８】図５及び図６は、最も上流側の反応攪拌槽
及びその下流側の反応攪拌槽の例を示す説明図であり、
図５に示す態様においては、最も上流側の反応攪拌槽０
には中途部においてポンプ０５により流動物Ａを供給す
るものであり、図６に示す態様においては、最も上流側
の反応攪拌槽０には上方からポンプ０５により流動物Ａ
を供給するものである。

【００２９】図７は最も下流側の反応攪拌槽の例を示す
説明図であり、最も下流側の反応攪拌槽Ｎからは流動物
Ａは排出管Ｎ３を経由して製品タンクＴに貯留される。
図８乃至図１１は、反応攪拌槽における流出管の種々な
突出の態様を示す平面図であり、図８においては、反応
攪拌槽１から排出管１３が真横に突出された態様を示
し、図９においては、排出管１３は反応攪拌槽１から接
線方向に向けられた態様を示し、図１０は排出管１３は
付け根が太く徐々に細くなったテーパー状のものを示
し、図１１はテーパー状の排出管１３が反応攪拌槽１か
ら接線方向に向けられた態様を示している。

【００３０】

【発明の効果】本発明連続反応攪拌方法においては、下
流側の反応攪拌槽内に供給された流動物は下流側の反応
攪拌槽の槽壁近傍の流動物の表面から槽壁に向かう渦の
流れに混入することなく、反応攪拌槽の中心に引き込ま
れて反応攪拌槽の深部に達するので、十分に反応し、製
品組成にばらつきが生じる恐れはない。

【００３１】又、本発明連続反応攪拌方法においては、
浮遊物が流動物に遮断されることなく速やかに流れ、排
出管が浮遊物により詰まることはない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法をポリビニルアセタール系樹脂粉末
を重曹水で洗浄する連続反応プロセスに実施した態様を
示す説明図。

【図２】本発明方法の他の実施態様を示す説明図。

【図３】本発明方法の更に他の実施態様を示す説明図。

【図４】本発明方法の更に他の実施態様を示す説明図。

【図５】最も上流側の反応攪拌槽及びその下流側の反応
攪拌槽の例を示す説明図。

【図６】最も上流側の反応攪拌槽及びその下流側の反応
攪拌槽の他の例を示す説明図。

【図７】最も下流側の反応攪拌槽の例を示す説明図

【図８】反応攪拌槽における流出管の突出の態様例を示
す平面図。

【図９】反応攪拌槽における流出管の突出の他の態様例
を示す平面図。

【図１０】反応攪拌槽における流出管の突出の更に他の
態様例を示す平面図。

【図１１】反応攪拌槽における流出管の突出の更に他の
態様例を示す平面図。

【図１２】従来の連続反応プロセスの態様を示す説明
図。

【図１３】従来の連続反応プロセスの態様を示す説明
図。

【図１４】従来の連続反応プロセスの態様を示す説明
図。

【図１５】反応攪拌槽における流動物の流動状態を示す
説明図。

【図１６】反応攪拌槽における流動物の流動状態を示す
平面図。

【符号の説明】

０、１、２ 反応攪拌槽 １１、２１ 攪拌翼 １２、２２ 回転軸 ０３、１３ 排出管 １４、２４ 気相部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に垂直回転軸により回転される攪拌
   翼が設けられた底付き円筒状の複数個の反応攪拌槽が上
   流側から下流側に並設され、相隣る２個の反応攪拌槽に
   おいては、上流側の反応攪拌槽内の流動物を排出する排
   出管が下流側の反応攪拌槽内に流動物を導入する導入管
   となって下流側の反応攪拌槽内に突出して設けられた連
   続反応攪拌装置を使用し、相隣る２個の反応攪拌槽にお
   いて、各反応攪拌槽内における気相部同士が上流側の反
   応攪拌槽内の流動物を排出する排出管内の気相部を介
   し、流動物に遮断されることなく通じる状態を保って運
   転することを特徴とする連続反応攪拌方法。