JPS59196733A - 反応装置 - Google Patents

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】 本発明は気−液又は液−液反応装置にかんし、とくに重
合体の連続的改質反応装置にかんする。

気−液反応系においては溶剤に溶解した状態の重合体と
気体状の改質剤とを混合接触させて反応全行なわせ、液
−液反応系では溶剤に溶解した状態の重付体と該重合体
溶液よりも粘性の小さい液体状の改質剤とｔ混合接触さ
せて反応を行なわせる。かかる気−散又は液−液反応糸
では均一で冒い反応率を達成するためには、改質剤全重
合体溶液中に均一に微分散させ且つ反応器から排出され
る反応物の滞留時間分布を狭くする事が必要となる。一
方化学工業分野では反応を均一に行わしめるために工夫
をこらした反応装置が植々考案されている。例えば特開
昭５７−１７０９１４　。

同５７−９６００６にみられる反応装置は混合すべき液
体が流粘性液体状態では有効であるが気液反応系では気
体成分の分散が不十分で効果は期待できない。また、％
開昭５７−１２５２０２で提案されている連続塊状重合
反応装置は仕切型邪魔板を攪拌軸と共に回転させるため
、邪魔板と反応容器壁との間に間隙を持たねばならない
構造となっており、気−液反応系に用いると該間隙から
気泡のショートパスが起こるため気泡を微分散させる事
ができない。

本発明の目的は改質剤を含む流体を重合体浴液中に均一
に微分散させ反応液の都留時間分布を狭くさせ、従って
均一で高い反応率を達成させうる気−液又は液−液反応
装＃Ｌを提供することにある。

本発明に従って一端に反応に供する流体入口をまた他端
に反応生成液の流出口を設けた攪拌機付き反応容器に訃
いて、該反応容器の内部壁土に付設された仕切り効果を
有する静止型分散板によって該容器が複数のセルに分割
されており各々のセルは同一の撹拌軸全共有して攪拌翼
を備えていることを特徴とする気−液又は液−液反応装
置が提供される。

本発明の連続反応装置に適用できる重合体の改質反応例
としては、 （］）　　天然コゞム、インゾレンゴム（ＩＲ）、エチ
レンーグロビレンージエンモノマー共重合体（ＥＰＤＭ
　）　、アクリルニドｌ）ルーブタジェン−１ｆ合体（
ＮＢＲ）、スチレン−ブタジェン共重合体（ＳＢＲ）、
ブチルゴム（ＩＩＲ）、ブロックＳＢＲ。

アクリルゴム、ブタジェンゴム（ＢＲ）等のゴム伏型合
体のフッ素、塩素、臭素、ヨー素等の改質剤によるー・
ロケ゛ン化反応、 （２）同上ゴム状重合体の二酸化イオウ等の改質剤によ
るスルホン化反応、 （３）同上ゴム状重合体の水素化反応、（４）　　ポリ
エチレンの様な樹脂状重合体の−・ロケ゛ン化、スルホ
ン化ちるいは水素化反応 等があげられる。

これらの反応系は前述の様に気液糸あるいは異粘性液−
液系であるが、散−液系の場合乳化状態で反応を行わせ
ることも用北である。

また気−液反応系において不活性浴剤に溶解した重合体
溶液と気体状の改質剤が反応器に供絽されると直ちに強
い攪拌力をうけ改質剤の覚醒が重合体溶液中に微分散し
反応が開始する。この様に気泡が溶液中に微分散した状
態が反応容器のどの部分に於ても形成、維持されながら
全体としてはピストンフローに近い状態で反応物が反応
器から排出される。

次に第１図に本発明の反応装置りの一例を示す。

図において１は円筒型の反応容器で、ジャケット２を備
え心安に応じ、加熱若しくは冷却荀イ１なう構造になっ
ている。３は攪拌軸で、これには攪拌翼４が取シ付けら
れている。容器はその内部壁土に付設された仕切り効果
を有する静止型分散板５によって４個のセルに分割され
ている。分散板５は攪拌軸３を間隙をおいて囲繞する如
く該軸の周りに開口部を形成している。

６．７は反応に供する流体入口で、８は反応液流出口で
ある。９，１０は熱媒あるいは冷媒の出入口である。攪
拌翼の回転方向は第１図あるいは第２図Ｑて示す如く、
憾が回転することによって液の流れが反応容器全体の液
の流れ方向と逆になる様に回転させた方が、ショート／
＜スを防ぎ、滞留時間分布を狭く、反応を均一にするこ
とができるので好ましい。

攪拌翼Ｖこついては反応系の態様、粘性あるいは反応の
性質により傾斜ノ（ドル翼、ディスクタービン翼、プロ
ペラ翼等を使用できるが、第２図に示す如く傾斜パドル
が好１しく特に４枚羽根の傾斜パドルが好ましいが、３
枚又は２枚羽根の傾斜・（ドル翼でもよい。傾斜−（ド
ル型攪拌翼の翼径（ｄ）については、反応容器円径（Ｄ
）に対して、その比が０．２０≦ｄ／Ｄ≦０．９０にな
る様にするのが好ましい。特に帆３０≦ｄ／Ｄ≦０．８
５が好ましい。ｄ／Ｄが帆２０より小さい場合はセル内
の流動が弱く特に気−液反応系では気泡の微分散が得ら
れない・一方ｄ／Ｄが０．９０より大きくなると動力消
費カニ人きくなり、気泡全微分散させるために尚速度で
攪拌翼を回転させることができなくなる。

攪拌翼巾（ｂ）と各セルの攪拌軸方向の長さ［有］）と
の比はｂ／Ｌ≧０．２０であるのが好ましい。ｂ／Ｌが
０．２０よシ小さくなると死空間的滞留部分が生成し好
ましくない。

傾斜パドル型攪拌翼の傾斜月産（のは１５≦θ≦７０゜
が好ましく、特に３０°≦θ≦６０°が好ましい。θが
１５°より小さくなると反応器全体の液の流れ方向と同
一の方向の液の流れが強くなシ、ショートパスがおこシ
やすくなるので好凍しくない。

一方θが７０°より大きくなあと、撹拌が極めて弱くな
シ、気体の分散不良が起きるので、攪拌回転数全大巾に
増大させなければならなくなる。

この様に回転数を大巾に増大させると攪拌軸の振れ、歪
等が犬きくなシ、機械的損傷を招く結果となるので好ま
しくない。

攪拌翼の回転数には特に制限はなく反応系の粘性、攪拌
翼の径等を考慮踵適宜選定することが好せしいが、前述
の如く、機械的損傷を招く程増大させるのは好ましくな
い。攪拌翼の径又は傾斜角度は全て同一とする必要はな
く反応系の粘性に応じて適宜選定することができる◇ 本発明の装置においては、攪拌翼と攪拌翼の間に仕切り
効果を有する分散板を静止させて設ける事によって、初
めて次の効果が得られる。

（１）改質剤を含む流体が、重合体溶液中に、微細に分
散するため、短かい反応時間で高い反応率が得られる。

（２）％に気液系では気泡が均一に微分散するため反応
率の変動が極めて少なく反応を極めて安定に制御できる
１゜ （３）　　反応器全体としてもピストンフローに近いた
め反応液の滞留時間分布が狭くなシ、均一な組成を有す
る反応物金得る事ができる。

（４）少ない動力で所望の反応を行うことができる。

前記の、仕切シ効果を有する静止型分散仮については・
その開口面積比が攪拌軸に垂直な反応容器内断面積に対
し２〜３％好１しくば３〜１５％の範囲に設定するのが
よい。開口面積比が２係よシ小ざくなると開口部での流
速が大さくなり、重合体浴液を送υ込むのに多大の動カ
ケ必欣とするので好ましくない。父、３０％を越すと、
隣接セル間の液の移動が多くなり、仕切り効果が小さく
なる。

ここで分散板の開口面積比とは分散板上に設けた複数の
貫通孔の面積と分散板と攪拌軸との間隙部面積との合計
開口面積と攪拌軸に垂直な反応容器断面積との比を意味
する。

分散板上に設けた複数の貫通孔の形状はと（ＶＣ限定さ
れないが、円形、楕円形、十字形あるいはスリット状が
例示される。また分散板と攪拌軸との間隙部については
、その開口面積は出来る限り小さい方が好ましい。

本発明による反応装置を用いて連続改質反応を行うに際
し、重合体溶液の粘反は１〜１００，０００センチポア
ズが適当で、特に１〜３０　、０００センチポアズが好
適である。１センチポアズ以下の低粘度溶液には本装置
をあえて用いる必要はなく、１００．０００センチポア
ズ以上の高粘度液に対しては本装置をもってしても改質
剤の分散不良が起こ９、本発明による以外の工夫が必要
となる。

以上の様に、本発明によれば重合体の改質反応を行うに
際して、少ない動力で、液体もしくは気体の状態の改質
剤を重合体溶液中に均一に微分散させ、反応器全体とし
てピストン７０−に近い極めて狭い滞留時間分布を有す
る連続反応装置が得られる。

又本発明の装置は一般の工業装置で使用されている攪拌
翼である傾斜パドル等を使用できるという点で装置の製
作も極めて簡単である。

又、本装置を用いると、高い反応率が得られる故、−・
ログン元素の様な毒性の極めて強い物質を重合体に付加
させて重合体全改質させる場合、未反応の−・ロデン元
素の量が少なく、従って改質反応以後の下流工程におけ
る中和晴の後処理が極めて容易に行え、従って後処理も
簡便なもので済むという利点を有する。

これらの点から、本発明は汎用性か広く、明細査中の実
施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載
された同各を満たす装置はすべて本発明に包含されるも
のである。

例えば、反応に供する流体音入口に最も近いセルのサイ
ドから供給してもよいし、他のセルのツーイドから種々
の添加剤を供給することもできる。

尚、本発明で反応率とは、ゴム状重合体に結合した改質
剤の量の、反応に供した改質剤の量に対する割合で表わ
される値である。

以下に実施例を示す。

実施例１ 市販のＥＰＤＭ（エチレンプロピレンターポリマー）で
あるＪＳＲＥＰ５７　（ＭＬ１＋４．＝　９０　、プロ
ピレン含量２８重量％沃素価ｘ５．０）’ｋｎ−ヘキサ
／に溶解した固形分濃度１ｏ、ｏｉ量チの重合体浴液を
予め調製しておいた。次にこの重合体溶液を１２０１／
ＨＲ（ＥＰＤＭ　８．２　ｋｇ／ＨＲ）で、本発明で用
いる反応容器に供給すると同時に、塩素ガスを１、７９
　Ｎｌ／ＨＲ（８，０ｍｏｌｅ／ＨＲ）で該反応容器に
供給し、ＥＰＤＭの塩素化を連続的に行わしめた。反応
圧ツバ温度、攪拌の回転数をそれぞれＱ　、　５　ｌｃ
１ｃｍ２Ｇ　。

８０℃、１４０　ｒｐｍに一定に制御し反応を継続した
。

反応容器としては不発り」による第１図で示した円筒型
反応容器を使用した。

この反応容器は円径３５０關、長さ７５０ｍ１ｌでジャ
ケット及び液出入口を備えている。

この反応容器には中心に攪拌軸がついておシ、その攪拌
軸には４個の、傾斜角度４５°の４枚傾斜パドル型攪拌
ν２及びそれらの攪拌翼の間に、攪拌軸周゛りの開口部
の形状が円形である円板状の多孔型分散板が容器内壁に
付設されてシシ反応容器内が４個のセルに分割さノして
いる。傾斜パドルの大きさは翼径２８０１網、翼幅７５
龍のものを用いた。

攪拌具の向きはすべて同一方向で回転方向は第１図の様
になる方向である。

又、円板状の多孔板は厚さ３皿で！α径５　ｍｍの孔が
軸を中心に放射線状に１２方向に１３００個設けられて
いる。（開口面積比６．６　％　ンこの様な反応容器を
用いてＥＰＤＭの塩素化反応を行わしめた。

反応が定常ＶＣ達した後、反応容器出口の配管中から塩
素化されたＥＰＤＭを５分毎に採取し、洗浄処理を施し
、しかる後浴剤を除去乾煉し配合した塩素の含量を元素
分析法で測定した。塩素３子は第３図に示す如く極めて
良幻に１ｔｉｉＪ　舜されていることが判った。

尚、塩素の反応率は平均で７６％でめった。

次に、反応器から排出される級中に水１＄ｆヒナトリワ
ム水溶液を添加し、未反応の塩素及び副成する塩化水素
を除去し、除害処理を行った。除害処理に必要とした水
酸化すｉ　リウムｉｄ　２．３ｍｏ　ｌｅ／Ｊ（Ｒそあ
りた。

比較例１ 実施例１と同じ条件でＥＰＤＭの塩累化金行ったが分散
板全攪拌軸と共に回転する様にとりつけ分散板と反応容
器の内壁の間に３朋巾の間隙を設けた。

分散板は開口面積比が実施例１と同じになるように５朋
径の孔の数音減少させた多孔性分散板を用いた。反応が
定常に達した後５分毎に分析した塩素含量を第３図に示
した。

塩素の反応率は平均で４９％であった。又除害処理に必
要とした水酸化ナトリウムは６　、７　ｍｏ　１　ｅ／
）（Ｒであった。

比較例２ 実施例１と同じ条件であるが、反応器での傾斜パドル型
攪拌翼のかわシに翼幅３５　ｍｍ　、、翼軸長１５０ｍ
ｍ、ｉの外径３３０　ｍｍの半ピツチ２重らせん帯型攪
拌翼ヲ用い、且つ、攪拌軸と共に回転する分散板を攪拌
翼と攪拌翼の間に取り付け、ＥＰＤＭの塩素化反応を行
った。この分散板は比較例１で用いたもの全使用した。

反応が定常に達した後５分毎に分析した塩素含量を第３
図に示した。

塩素の反応率は平均で３０％であった。

実施例２ ポリイソプレンゴムを四塩化炭素に溶解した固形分濃度
５．０重量パーセントのゴム状重合体溶液を予め調製し
ておいた。次にこのポリイソプレンゴム溶液を、ポリイ
ングレンゴムトシて２．８／ｃ９／ＨＲの割合で実施例
１と同じ反応容器に供給すると同時に塩素ガスｔ　３，
４９０　Ｎｌ／ＨＲ（１５６ｍｏｌｅ／）（Ｒ）で該反
応器に供給しポリイソプレンゴムの塩素化反応を連続的
に行わしめた。

反応圧力、温度、攪拌の回転数はそｔしぞれ１、Ｏｋｇ
／ｃｒｎ２Ｇ　、　　８０℃、１４　Ｏｒｐｍのイ直に
−＞ｉに量１］御し、反応を継続した。

反応が定常に達した後、反応容器出口の配管中から塩素
化されたポリイソプレンゴム全５分毎に採取し、洗浄処
理全施し、しかる後溶剤を除去、乾燥し、塩累含ｉｆを
測定した。塩素含量は第４図に示す如く極めて良好に制
御されていることが判明した。塩素の反応率は平均で４
７％であった。

比較例３ 実施例２と同じ条件でポリイングレンゴムの１累化を行
ったが実施例２で用いた反応容器の分畝板を全て取り除
き、仕切りケなくした形に変えた反応容器を用いた。

反応が定常に達した後５分毎に分析した塩素含量を第４
図に示した。

塩素の反応率は平均で２０％であった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の反応製筒を示し、第２図は傾斜パドル
式攪拌８を用いた反応容器内のセル構造を示す。 ■＝反応容器本体、２ニジヤケ、ｉ・、３：攪拌軸、４
：攪拌数、５：静止型分散板、６：反応に供する流体入
口、７：反応に供する流体入口、８：反応物出口、９：
熱媒もしくは冷媒入口、１０：熱媒もしくは冷媒出口、
１１：フランジ、第３図及び第４図は塩素化反応におけ
る塩素含有量の時間的推移を示すグラフである。 第１図　　　　　第２図 第３図 で−：［ 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 一端に反応に供する流体人口會また他端に反応生成液の
   流出口を設けた攪拌機付き反応容器において、該反応容
   器の内部壁土に付設された仕切り効果金有する静止型分
   散板によって該容器が複数のセルに分割されて分り各々
   のセルは同一の攪拌ＩＪＩＩＩを共有して攪拌翼を備え
   ていることを特徴とする気−液又は欣−液反応装置。