JPS63238101A - 重合反応装置 - Google Patents

重合反応装置

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JPS63238101A
JPS63238101A JP62071378A JP7137887A JPS63238101A JP S63238101 A JPS63238101 A JP S63238101A JP 62071378 A JP62071378 A JP 62071378A JP 7137887 A JP7137887 A JP 7137887A JP S63238101 A JPS63238101 A JP S63238101A
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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、高分子重合体を製造するための重合反応装置
に係り、詳しくは1重合反応熱を均一に除熱でき。
あるいは重合反応液を均一に加熱でき、かつピストンフ
ロー性に優れた連続重合反応装置に関するものである。
〔従来の技術〕
高分子量の重合体を製造する方法には各種の方法がある
が、クローズドシステムによる低公害型で省資源。
省エネルギー性に優れかつ連袂生産システム化も容易で
ある等の点で5近年塊状重合方法が見直され採用されつ
つある。ところで塊状重合方法においては2重合の低い
初期段階では、一般に反応液の粘度は低く取扱いは容易
であるが1重合反応が進むと共に2重合系内の粘度は幾
何級数的に増大するためその取扱いに注意する必要があ
る。一般に重合体は重合反応時の熱WI歴が異なれば、
それに応じて重合体の分子量分布に差異が生じる0例え
ば1重合系内に反応液の滞留部分が存在したり3重合反
応熱の除熱が不均一であったりすれば2品質の安定した
重合体が得られ難い、従って、特に高粘性の重合系内に
おいては、滞留部分の生じないピストンフローに近い方
式で、かつ重合反応熱を均一に除熱できる重合反応器が
従来から望まれ各種の提案もなされている。
例えば、米国特許第2727884号には断面が方形状
の容器内で回転軸に複数段にわたり設けである攪拌翼の
各々の間で、複数の熱交換用パイプを平行に配列して、
外周のジャケットから冷媒を該パイプに通すことによっ
て、攪拌、流下する反応液の反応熱を除去する方法が記
載されている。また、特開昭57−125202号公報
には1円筒型容器の内部に付設した回転軸に、?j[数
個の二重らせん帯型の攪拌翼が取り付けられ、かつ各攪
拌翼の間には仕切効果を有する邪魔板又は多管式熱交換
器を設けた重合装置が記載されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、前者の方法においては除熱手段として、
平行に配列した複数のパイプを利用するために。
伝熱面積を大きくとれないし、又攪拌が不充分の場合に
は重合体の流れ方向に格子状の偏流(チャンネリング)
や、滞留部分が生じ易いために望ましいピストンフロー
性や、均一除熱を図るという面で問題が残されている。
後者の場合は邪魔板や縦型多管式熱交換器を利用するこ
とで、ピストンフロー性はある程度改善されているが、
縦型多管式熱交換器では単位容積当りの伝熱面積もそれ
程大きくとれない欠点がある。
本発明の目的は、前記した公知技術における諸欠点を解
決することであり、特に塊状重合反応装置において望ま
れているピストンフロー性に優れ、かつ華位容積当たり
の伝熱面積が太き(、シかも均−除熱又は加熱効果の大
きい重合反応装置を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は1両端部に反応液の入口と出口を備えた縦型筒
状容器と、該容器の内部に縦方向に設けた回転軸とから
なり、該回転軸には、水平に延びた攪拌翼が5複数段設
置され、各段撹拌翼の間の容器空間部には。
外壁からの熱媒体通路を備えた多数のプレート状伝熱体
が1回転軸の周囲に配列され、各プレート状伝熱体の隙
間を反応液が通過するようにした重合反応装置である。
本発明の重合反応装置で取扱う反応液としては、各種の
モノマー又は、一部ポリマーを含むモノマー類であって
1例えばスチレン、α−メチルスチレン等のスチレン系
モノマ−、ポリブタジェン5スチレンプクジエン系ゴム
等を含有したスチレン系モノマー、スチレン−アクリロ
ニトリル共重合モノマー5スチレン−メチルメタアクリ
レート共重合モノマー、ゴム含有スチレン−アクリロニ
トリル共重合モノマー、ポリアミド反応液、ポリエステ
ル反応液その池の塊状重合又しま溶液重合反応を行なえ
るものならば、何でもよく、縮合重合、附加重合反応を
起こすものにも適用し得る。なお、溶液重合反応の場合
は、30重量%以下の溶液重合とすることが好ましい。
〔実施例〕
以下、添付図面に従って本発明装置を更に詳細に説明す
る。
第1図は本発明の一実施例を示す重合反応装置の縮断面
図、第2図は、第1図のIf−II矢視断面図である。
図において、1は縦型の筒状容器であり、この両端の蓋
部の例えば上部中央に設けたノズルの側壁に反応溶液の
入口2が、又、下部中央ノズルには未反応溶液を含む重
合体の出口3が設けられ、かつ外壁部には熱媒体の入口
4.出口5を有するジャケット6を備えている。なお2
反応液の入口2.出口3を逆にし、入口を下部に出口を
上部に設けてもよいし、或いは、中央ノズル部以外の蓋
部に人口と出口を設けてもよい。
筒状容器1は、途中をフランジ等で連結することによっ
て、縦長の任意の長さにすることが出来ると共にその断
面も円形状が最も望ましいが、方形状としてもよい。
7は容器1の内部に、好ましくは中心部に、縦方向に設
けられる回転軸であって、その両端から突出させた小径
軸8及び9を容器の両端蓋部の中央ノズルに設けた軸受
部10.11で保持させ1片方を図示されていない減速
機を介して電動機に連結されて回転されるようになって
いる。
なお1回転軸7の外径dは、特に限定するものではない
が、半径方向の反応液に対する攪拌効果に差異を生しさ
せないためには、容器1の内径を、Dとすれば。
d / D = 0.3〜0.6の範囲内で、より好ま
しくは、0゜5前後が望ましい。dが0.3より小さい
と回転軸の周辺に反応液の滞留部分が生じ易く、かつ容
器断面の半径方向の内外部で攪拌翼によるせん断力の差
異が大きくなり、均一な重合反応やピストンフロー性が
弱くなる。一方d/Dが0.6より太き(なると、ピス
トンフロー性はよいが、設備が大型化して好ましくない
。12は回転軸7から容器1の内壁近くまで水平に延び
た攪拌翼であり、所定の間隔毎に1枚づつ又は、複数枚
づつで複数段(図では5段)にわたり設置されている。
攪拌翼12は回転軸7を中空体で形成させた場合回転軸
7の内部から水平に突出させて固定させれば後述する伝
熱体の存在下でも取付が簡単となる。撹拌翼12は棒状
、傾斜した板状、ブレード状、アングル状、らせん翼状
環、同一水平面内の反応液をバンクミキシングの生じな
いように攪拌できるものが好ましい。
なお、攪拌は2重合反応装置にとっては、容器断面内で
の偏流による不均一流れや、滞留を防止するだけでなく
1例えばゴム含有スチレン系モノマー等のように予備重
合段階でのゴム相とポリエチレン相の相反転を効率よく
進めたり主重合段階でのゴム粒径やゴムの凝集を防止す
るためのせん断力付与等に関して必須条件である。
なお2反応液を容器内へ均一に流入させ、或いは均一に
流出させる目的で回転軸7の上端又は下端から突出して
いる小径軸8および9に、適宜分散用攪拌板13を設け
るのが望ましい。
14は各段毎の攪拌翼12の間の容器空間部に設けたプ
レート状伝熱体であり1図面から明らかな如く。
これらはそれぞれが、外壁部のジャケット部からの熱媒
体通路15を備えて、しかも回転軸7の周囲に所定の間
隔で放射状に配列されている。これらプレート状伝熱体
14は、容器1内の内壁面で、外部ジャケット部6内に
設けた環状仕切壁16の一室から流入する熱媒体入口ノ
ズル17を、仕切壁16の他室への出口ノズル18を介
して突設されている。なお、熱媒体は。
反応液の重合熱を除熱するための低温度熱媒体であるが
、これはジャケット部に流す熱媒体とは別途に配管した
ものから流入させてもよい。
プレート状伝熱体14の突設部先端は回転軸7に近接さ
せる。回転軸7との間隙と、放射状に配列している伝熱
体14の各隙間を反応溶液が、ピストンフロー性を維持
しながら円滑に通過するためには、これらの隙間が、半
径方向であまり差異のないことが望ましい。
かかる見地からはプレート状伝熱体14の水平断面は。
第2図から明らかな如く、容器1の内壁部から回転軸7
に近接する位置まで、容器の中心方向に向けて先細りの
形状とするのが望ましい、なお、上記説明においては1
重合熱を除熱する点についての説明であったが。
本発明は場合によって熱媒体で均一加熱する場合にも適
用できる。
〔作用〕
以上詳細に説明した如く2本発明の重合反応装置は特に
回転軸に設けた水平に延びる攪拌翼の各段空間部に、プ
レート状伝熱体を1回転軸の周囲に放射状に配列したこ
とに最大の特徴を有する。これによってプレート状伝熱
体の枚数や、縦方向の長さを増やすことによって伝熱面
積は飛躍的に大きくなる。水平攪拌翼の空間部が狭くで
きる結果、攪拌所要動力はそれ程増加せず、しかも攪拌
効果を該放射状に配列させたプレート状伝熱体群へ直接
作用させることも容易となり。
均一な除熱効果或いは加熱効果を高められる。又、容器
の各水平断面が放射状に配列させたプレート状伝熱体群
で均一に仕切られている結果、デッドスペースによる滞
留が生ぜず上下方向での系内の反応液はピストンフロー
性が著しく向上する。
〔実施例〕
本発明装置の連続処理時における混合特性を評価するた
め第1図、第2図に示す構造で、下記寸法からなる重合
反応装置を製作し、模擬液を使って実験した容器:内径
1100m■φ、高さ1800鰭。
回転軸:外径 550n+φ、  (d / D = 
0.5 )攪拌翼:1段あたり2枚又は4枚づつ5段に
わたり設置 プレート状伝熱体:縦220m、横2301厚さ最大4
4龍、最小25朋の 先細り状プレート46枚を各撹 拌翼の間の空間部にそれぞれ隣 接間隔25flで回転軸の周囲に 放射状に設置 この装置の上端部からポンプで模擬液として水飴を流入
し1回転軸を所定の回転数で回転させながら、下部へ流
下させて、フィードタンクへ戻す循環液を形成させた。
この時の装置の混合特性を評価するため、上部の人口か
らパルスで、模擬液と同一の粘度に調整したトレーサー
を注入し、出口でその濃度を測定した。そして、完全混
合槽列モデルを用い、?R合槽列数を算出して混合特性
を評価してみた。なお、槽列モデルとは。
当該装置の出口におけるトレーサーの混合程度から判断
して1等体積の種型装置を直列に連結した場合、何基目
で完全混合状態となるかを相当槽数Nによって表現する
ものである。従ってN=1の場合は、完全混合流れに、
N≠■は完全ピストンフローに相当する。
その結果を第1表に又、実験N12. IIkL3の場
合についてのインパルス応答曲線を第3図(A)、  
(B)4.:示した。
第3図の横軸は槽全体の平均滞留時間7に対するトレー
サー注入後の経過時間tの比θを表し、縦軸は。
トレーサーが注入後瞬間的に槽全体に混合拡散したとき
の濃度C0に対する出口でのトレーサー濃度Cの比E・
を表す。
又、Nは相当槽数で、実線は槽列モデルから得られた理
論計算値に基づいて描いたもの、x印は実際の測定点で
ある。
第1表 実験条件及び結果 第1表及び第3図(A)、  (B)から明らかな如く
本装置は模擬液の粘度や攪拌翼の回転数等によって差異
はあるが、高粘度溶液になる程相当槽数Nは約10と言
う非常に高いピストンフロー性を持つことがわかる。又
、グラフの測定点同士を結んでみると、その形から右端
におけるテーリング(尾引き)は見られず。
又1問題となるようなショートバスもデッドスペースも
ないと判断できる。
〔発明の効果〕
本発明によれば高粘性重合反応に伴う反応熱の均一な除
熱或いは又、逆に均一な加熱と、ピストンフロー性を改
善し得る点で、汎用性が広く、工業的な規模の連続塊状
重合反応装置として特に好適である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す重合反応装置の縦断面
図、第2図は第1図の■−■矢視断面図、第3図(A)
、  (B)は実験装置における。トレーサーのインパ
ルス応答曲線を示す。 図において ■−・筒状容器  2.3・・・反応液の入口、出口6
−ジャケット  7−・回転軸  12・・−攪拌翼1
3・・・分散用攪拌板  14−・−プレート状伝熱体
15−熱媒体通路  16−仕切壁 である。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)両端部に反応液の入口と出口を備えた縦型筒状容
    器と、該容器の内部に縦方向に設けた回転軸とからなり
    、該回転軸には、水平に延びた攪拌翼が複数段設置され
    、各段攪拌翼の間の容器空間部には、外壁部からの熱媒
    体通路を備えた多数のプレート状伝熱体が回転軸の周囲
    に放射状に配列され、各プレート状伝熱体の隙間を反応
    液が通過するようにしたことを特徴とする重合反応装置
  2. (2)容器内の回転軸はその外径dが、容器内径Dに対
    し、d=0.3〜0.6Dの範囲内にある内部中空体で
    ある特許請求の範囲第1項記載の重合反応装置。
  3. (3)プレート状伝熱体の水平断面は容器の内壁部から
    回転軸に近接する位置までの各隣接隙間が一定となるよ
    うに容器の中心方向に先細りの形状とする特許請求の範
    囲第1項記載の重合反応装置。
  4. (4)容器の外周には、熱媒体のジャケットが設けられ
    、該ジャケットの仕切壁の一室から、各プレート状伝熱
    体へ熱媒体を流入させてから、他の仕切壁の一室へ流出
    させる構造からなる特許請求の範囲第1項記載の重合反
    応装置。
JP62071378A 1987-03-27 1987-03-27 重合反応装置 Expired - Lifetime JPH0689047B2 (ja)

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JP62071378A JPH0689047B2 (ja) 1987-03-27 1987-03-27 重合反応装置
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US07/172,899 US4985208A (en) 1987-03-27 1988-03-25 Polymerization reaction apparatus
FR888803975A FR2612800B1 (fr) 1987-03-27 1988-03-25 Appareillage pour conduire une reaction de polymerisation
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