KR101602080B1

KR101602080B1 - 스팀 스트리핑 장치 및 이것을 이용한 스팀 스트리핑 마무리 방법

Info

Publication number: KR101602080B1
Application number: KR1020147007127A
Authority: KR
Inventors: 다츠토 나카하라; 히로시 나카노
Original assignee: 아사히 가세이 케미칼즈 가부시키가이샤
Priority date: 2011-11-28
Filing date: 2012-11-27
Publication date: 2016-03-17
Also published as: US9616405B2; KR20140057345A; CN103946244B; CN103946244A; JPWO2013080969A1; JP5815736B2; TWI480084B; TW201334846A; EA201491061A1; WO2013080969A1; EP2787011A1; SG11201402126SA; BR112014012518A2; MY166374A; EP2787011A4; EP2787011B1; US20150259501A1

Abstract

크러밍조 내벽에 대한 크럼의 부착이나 재응집한 대입경 크럼에 의한 배관 폐색, 소입경 크럼에 의한 스크린의 클로깅, 압출기의 슬립을 방지할 수 있고, 장기간에 걸쳐 운전 가능한 스팀 스트리핑 장치로서, 크러밍조는 교반축과 교반 날개, 또한 내벽면에 방해판을 구비하고, 교반 날개는 나이프 날개를 갖고, 방해판은 크러밍조의 원통 가로 방향 단면에서 유체의 유동 방향에 대하여 상류측 및 하류측으로 각각 측면을 갖고, 상류측 측면과 하류측 측면이 합치하여 교점을 이루는 대략 삼각형의 단면 형상을 갖고, 방해판의 크러밍조의 원통 가로 방향 단면에서의 상류측 측면의 선분과 교반축의 중심으로부터 교점을 연결하는 선분이 이루는 각도가 30 내지 75도, 방해판의 크러밍조의 원통 가로 방향 단면에서의 하류측 측면의 선분과 교반축의 중심으로부터 교점을 연결하는 선분이 이루는 각도가 30 내지 75도인 스팀 스트리핑 장치.

Description

스팀 스트리핑 장치 및 이것을 이용한 스팀 스트리핑 마무리 방법{STEAM STRIPPING DEVICE AND STEAM-STRIPPING FINISHING METHOD USING SAME}

본 발명은 고무상 중합체 용액 또는 슬러리로부터 고무상 중합체를 회수하는 스팀 스트리핑 장치 및 이것을 이용한 스팀 스트리핑 마무리 방법에 관한 것이다.

종래부터 고무상 중합체 용액 또는 고무상 중합체를 함유하는 슬러리로부터 고무상 중합체를 회수하는 방법으로서 스팀 스트리핑 마무리 방법이 널리 이용되고 있다.

이 스팀 스트리핑 마무리 방법은 통상 적어도 하나의 원통 종형의 크러밍조(crumbing tank)를 구비하는 스팀 스트리핑 장치를 이용하여 행해지지만, 취급하는 고무상 중합체의 크럼 중의 용제 함유량이 비교적 많은 제1조에서는 크러밍조 내에서의 벽에 크럼이 부착되기 쉽고, 또한 크럼의 재응집에 의한 대입경 크럼이 생성하고, 배관의 폐색을 일으킬 우려가 있다는 문제를 갖고 있다.

이러한 크러밍조에 있어서의 문제를 방지하기 위해서 종래부터 크럼의 입경을 제어하는 방법이 여러 가지 제안되어 있다.

예를 들면 특정한 분산제를 이용하는 방법(예를 들면 특허문헌 1 및 2 참조), 특정한 교반 날개를 이용하는 방법(예를 들면 특허문헌 3 참조) 등이 있다.

일본 특허 공고 소57-053363호 공보 일본 특허 공고 소60-010041호 공보 일본 특허 공개 제2005-029765호 공보

그러나, 상기 분산제를 이용하는 방법에 있어서는 크럼를 얻은 후, 후속 공정에서 이용하는 압출기 중에서 크럼이 슬립하기 쉬워지고, 침식 불량에 의한 처리 속도 저하의 트러블이 발생하기 쉽다는 문제를 갖고 있다.

한편, 상기 특정한 교반 날개를 이용하는 방법은 과도하게 소입경의 크럼이 일부에 생성하고, 후속 공정에서 크럼의 스크리닝을 행할 때, 스크린의 클로깅을 일으키기 쉽다는 문제를 갖고 있다.

그래서, 본 발명에서는 고무상 중합체 용액 또는 슬러리로부터 고무상 중합체를 회수하는 스팀 스트리핑 장치 및 이것을 이용한 스팀 스트리핑 마무리 방법에 있어서, 크러밍조 내벽에 대한 크럼의 부착이나 크럼의 재응집에 의한 대입경 크럼에 의한 배관의 폐색을 방지하고, 또한 일부의 소입경의 크럼에 의한 후속 공정에서의 스크린의 클로깅을 방지하여 장기간에 걸쳐 운전이 가능하고, 또한 분산제에 의지하지 않음으로써, 후속 공정의 압출기에서 슬립이 발생하여 침식 불량을 야기하는 것에 의한 처리 속도 저하의 트러블도 효과적으로 방지할 수 있는, 대체로 중합체의 수율을 향상시킬 수 있는 스팀 스트리핑 장치 및 이것을 이용한 스팀 스트리핑 마무리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자 등은 상기 과제를 해결하기 위해서 예의 검토하여, 특정한 교반 날개에 의해 크럼를 파쇄하여 분산시키는 방법을 채택하고, 또한 대략 삼각형의 단면 형상을 갖는 방해판을 크러밍조의 내벽면에 배치함으로써, 상기 목적을 달성할 수 있는 것을 발견하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

즉, 본 발명은 이하와 같다.

[1] 고무상 중합체 용액 또는 슬러리를 스팀에 의해 탈용매하고, 고무상 중합체를 회수하는, 적어도 하나의 원통 종형의 크러밍조를 구비하는 스팀 스트리핑 장치로서,

상기 크러밍조 중 적어도 제1조는 원통 세로 방향으로 신장 축 방향으로 회전하는 교반축과, 당해 교반축의 중심으로부터 상기 크러밍조의 내벽면 방향으로 신장하는 교반 날개를 구비하고,

상기 교반 날개는 나이프 날개를 포함하고,

상기 나이프 날개는 상기 교반의 회전 방향을 향한 소날각이 10 내지 60도인 날을 갖고,

상기 나이프 날개의 날의 선단과 당해 나이프 날개와 동일 평면 상에 있는 상기 교반축의 단면의 중심과의 거리의 2배의 길이의, 상기 크러밍조의 내경에 대한 비율이 30 내지 70%이고,

상기 크러밍조 중 적어도 제1조는 당해 크러밍조의 내벽면에 방해판을 구비하고 있고,

당해 방해판은 상기 크러밍조의 원통 가로 방향 단면에서 상기 크러밍조 내의 유체의 유동 방향에 대하여 상류측 및 하류측으로 각각 측면을 갖고, 당해 상류측 측면과 하류측 측면이 합치하여 교점을 이루는 대략 삼각형의 단면 형상을 갖고 있고,

상기 방해판의 상기 크러밍조의 원통 가로 방향 단면에서의 상류측 측면의 선분과, 상기 교반축의 중심으로부터 상기 교점을 연결하는 선분이 이루는 각도가 30 내지 75도이고,

상기 방해판의 상기 크러밍조의 원통 가로 방향 단면에서의 하류측 측면의 선분과, 상기 교반축의 중심으로부터 상기 교점을 연결하는 선분이 이루는 각도가 30 내지 75도인

스팀 스트리핑 장치.

[2] 고무상 중합체 용액 또는 슬러리를 스팀에 의해 탈용매하고, 고무상 중합체를 회수하는, 적어도 하나의 원통 종형의 크러밍조를 구비하는 스팀 스트리핑 장치로서,

상기 방해판은 상기 크러밍조의 원통 가로 방향 단면에서 상기 크러밍조 내의 유체의 유동 방향에 대하여 상류측 및 하류측으로 각각 측면을 갖고, 당해 상류측 측면과 하류측 측면이 합치하여 교점을 이루는 대략 삼각형의 단면 형상을 갖고 있고,

스팀 스트리핑 장치.

[3] 상기 방해판은 상기 교반축의 방향을 따라 당해 방해판 및 교반축을 포함하는 단면에서 절단하였을 때의 단면적의 총합이, 상기 단면에서 절단하였을 때의 크러밍조의 수상 중의 단면적에 대하여 1 내지 20%인 상기 [1] 또는 [2]에 기재된 스팀 스트리핑 장치.

[4] 고무상 중합체 용액 또는 슬러리를 스팀에 의해 탈용매하고, 고무상 중합체를 회수하는 스팀 스트리핑 마무리 방법으로서,

상기 [1] 내지 [3] 중 어느 하나에 기재된 스팀 스트리핑 장치를 이용하고,

상기 크러밍조 중 적어도 제1조에서 nD²으로 정의되는 교반 계수를 1 내지 50으로 하는 스팀 스트리핑 마무리 방법.

(n은 교반 날개의 회전수(1/초), D는 교반 날개의 직경(m)임)

본 발명의 스팀 스트리핑 장치에 따르면, 크러밍조에서의 크럼의 부착이나 배관의 폐색, 스크린의 클로깅, 및 압출기의 슬립의 발생을 효과적으로 방지할 수 있고, 장기간에 걸쳐 안정된 운전이 가능하고, 고수율로 고무상 중합체를 회수할 수 있다.

도 1은 본 실시 형태의 스팀 스트리핑 장치의 일례의 개략 단면도를 나타낸다.
도 2는 나이프 날개와 터빈 날개를 구비하는 교반 날개의 일례의 주요부의 개략 사시도를 나타낸다.
도 3은 (A) 회전면의 수평 방향으로 신장하는 나이프 날개의 개략 사시도를 나타내고, (B) 나이프 날개의 소날각의 설명도를 나타낸다.
도 4는 (A) 회전면의 경사 상방향으로 신장하는 나이프 날개의 개략 측면도를 나타내고, (B) 회전면의 경사 상방향으로 신장하는 나이프 날개의 개략 상면도를 나타내고, (C) 회전면의 경사 상방향으로 신장하는 나이프 날개의 소날각의 설명도를 나타낸다.
도 5는 삼각 방해판을 구비하는 크러밍조의 원통 가로 방향의 단면도, 및 당해 삼각 방해판의 측면의 각도의 설명도를 나타낸다.
도 6은 상하 2단의 나이프 날개와 터빈 날개를 구비하는 교반 날개의 일례의 주요부의 개략 사시도를 나타낸다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용(이하 「본 실시 형태」라고 함)에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명은 이하의 기재에 한정되는 것은 아니고, 그 요지의 범위 내에서 여러 가지 변형하여 실시할 수 있다.

각 도면 중 상하좌우 등의 위치 관계는 특별한 언급이 없는 한, 각 도면에 나타내는 위치 관계에 기초하는 것으로 하고, 또한 도면의 치수 비율은 도시의 비율에 한정되는 것은 아니다.

또한, 본 명세서에 있어서 「대략」을 붙인 용어는 당업자의 기술 상식의 범위 내에서 그 「대략」을 제외한 용어의 의미를 나타내는 것으로, 「대략」을 제외한 의미 자체도 포함하는 것으로 한다.

본 실시 형태의 스팀 스트리핑 장치에 대하여 이하 설명한다.

또한, 본 실시 형태의 스팀 스트리핑 장치는 후술하는 교반 날개가 나이프 날개를 포함하는 구성의 경우와 교반 날개가 나이프 날개를 포함하지 않는 구성의 경우가 있다. 이하, 이들을 각각 제1 형태, 제2 형태로 한다.

[스팀 스트리핑 장치의 제1 형태]

본 실시 형태에 있어서의 스팀 스트리핑 장치의 제1 형태는,

고무상 중합체 용액 또는 슬러리를 스팀에 의해 탈용매하고, 고무상 중합체를 회수하는, 적어도 하나의 원통 종형의 크러밍조를 구비하는 스팀 스트리핑 장치로서,

상기 교반 날개는 나이프 날개를 포함하고,

스팀 스트리핑 장치이다.

도 1에 본 실시 형태의 제1 형태에 있어서의 스팀 스트리핑 장치(10)의 주요부의 개략 단면도를 나타낸다.

본 실시 형태의 제1 형태에 있어서의 스팀 스트리핑 장치(10)는 후술하는 고무상 중합체 용액 또는 슬러리로부터 고무상 중합체를 회수하는, 적어도 하나의 원통 종형의 크러밍조(13)를 구비하고 있다.

스팀 스트리핑 장치(10)는 고무상 중합체 용액 또는 슬러리를 크러밍조(13)에 공급하는 공급구(2)와, 스팀을 공급하는 소정의 스퍼저에 연결하는 증기 공급구(3)와, 크럼과 분리한 휘발성 가스를 배출하는 배관(4)을 구비하고 있다.

본 실시 형태의 제1 형태에 있어서의 스팀 스트리핑 장치(10)는 도 1에 도시한 원통 종형의 크러밍조(13)를 단수 구비하고 있을 수도, 복수 구비하고 있을 수도 있고, 복수 구비하고 있는 경우, 이들의 적어도 제1조, 즉 최초로 고무상 중합체 용액 또는 슬러리가 공급되는 크러밍조는 원통 세로 방향으로 신장하고, 축 방향, 즉 도 1 중의 화살표(A) 방향으로 회전하는 교반축(1)과, 당해 교반축(1)의 중심으로부터 상기 크러밍조(13)의 내벽면 방향으로 신장하는 교반 날개(20)를 구비하고 있다. 당해 교반 날개(20)에는 후술하는 나이프 날개(22)가 포함되어 있다.

(크러밍조)

크러밍조(13)는 원통 종형의 측면부와, 상면부(11) 및 하면부(12)를 구비하고, 상면부(11) 및 하면부(12)가 각각 경판으로 되어 있을 수도 있다.

상면부(11) 및 하면부(12)가 경판인 경우, 이들은 평경판, 접시형 경판, 반타원체형 경판 등의 어느 것이어도 된다.

크러밍조(13)의 내경은 바람직하게는 1.5 내지 5m, 보다 바람직하게는 2 내지 4m이고, 크러밍조(13)의 높이는 바람직하게는 2 내지 8m, 보다 바람직하게는 3 내지 6m이다.

크러밍조(13)의 내용적은 바람직하게는 10 내지 60m³, 보다 바람직하게는 20 내지 45m³이다.

또한, 상기 크러밍조(13)의 높이는 크러밍조의 측면부의 높이와 상면부(11) 및 하면부(12)의 단면의 높이, 즉 만곡면을 형성하고 있는 상면부(11) 및 하면부(12)가 교반축(1)과 평행한 방향에서 차지하는 공간의 높이를 더한 높이이다.

(교반 날개)

상기 교반축(1)에는 당해 교반축(1)의 중심으로부터 상기 크러밍조(13)의 내벽면 방향을 향하여 대략 수평 방향으로 신장하고, 교반축(1)의 회전에 따라 회전하는 교반 날개(20)가 설치되어 있다.

도 2에 교반 날개(20)의 일례의 주요부의 개략 사시도를 나타낸다.

도 2에 나타내는 교반 날개(20)는 교반축(1)에 부착된 지지부(25)에 크러밍조의 원통 축 방향에 대하여 수직 방향의 단면을 기준으로 하였을 때, 소정의 각도(a)를 경사지게 설치된 평판상의 퍼들 날개(21)를 구비하고 있다. 퍼들 날개(21)의 부착 각도(a)는 유체의 교반 효율의 관점에서 90도 내지 15도가 바람직하고, 75도 내지 25도가 보다 바람직하고, 65 내지 35도가 더욱 바람직하다.

(나이프 날개)

본 실시 형태의 스팀 스트리핑 장치를 구성하는 크러밍조 중 적어도 제1조에서는, 얻어지는 고무상 중합체의 크럼 중의 용제 함유량이 비교적 많기 때문에, 통상 크러밍조 내에서 크럼이 내벽면에 부착되기 쉽고, 또한 크럼의 재응집에 의한 대입경 크럼이 생성하고, 당해 대입경의 크럼이 배관의 폐색을 일으키기 쉽다. 이러한 점을 감안하여 본 실시 형태의 제1 형태에 있어서의 스팀 스트리핑 장치에 있어서는, 크러밍조 중 적어도 제1조에서 교반 날개(20)는 나이프 날개(22)를 포함하고 있는 것으로 한다.

여기서, 나이프 날개(22)란, 교반 날개가 나이프 형상으로 되어 있는 것을 말하며, 도 1 중의 회전 방향(A)측에 나이프의 날이 향하도록 설치되어 있다.

본 실시 형태의 제1 형태에 있어서의 스팀 스트리핑 장치(10)가 복수의 크러밍조를 구비하는 경우, 제1조의 크러밍조에 한정되지 않고, 제2조 이후의 크러밍조일 수도, 교반 날개로서 나이프 날개를 구비하는 것을 이용할 수도 있다.

도 2에 나타내는 교반 날개(20)에서는 크러밍조(13)의 교반축(1)에 대하여 수직인, 수평 단면을 기준으로 하였을 때 소정 각도(a) 경사진 퍼들 날개(21)의 면 상에 소정의 부착 부재(26)를 통하여 나이프 날개(22)가 부착되어 있다.

나이프 날개(22)는 1개의 퍼들 날개(21)마다 단수씩 부착되어 있을 수도 있고, 복수씩 부착되어 있을 수도 있다.

또한, 1개의 퍼들 날개(21)에 복수의 나이프 날개(22)를 부착하는 경우에는 도 2에 나타내는 바와 같이 크러밍조의 교반축(1)에 대하여 수직인 수평 단면 방향, 즉 회전면에 수평 방향으로 신장하는 나이프 날개(22a)와 경사 상방향으로 신장하는 나이프 날개(22b)을 설치하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 대입경 크럼를 효율적으로 절단하는 효과가 얻어진다.

도 3(A)에 회전면에 수평 방향으로 신장하는 나이프 날개(22a)의 사시도를 나타낸다. 도 3(B)에 도 3(A) 중의 선분 X-X'에서 절단하였을 때의 나이프 날개(22a)의 단면도이고, 당해 나이프 날개(22)의 소날각의 설명도를 나타낸다.

도 3(B)에 나타내는 나이프 날개의 날의 소날각(b)은 10 내지 60도인 것으로 하고, 20 내지 45도인 것이 바람직하고, 25 내지 40도인 것이 더욱 바람직하다.

나이프 날개의 소날각(b)을 상기한 바와 같이 함으로써 크럼의 재응집에 의한 대입경 크럼이 나이프 날개(22a)에 의해 효과적으로 절단, 분산된다. 또한, 상기 범위로 함으로써 나이프 날개의 절단 기능과 강도의 균형이 실용상 양호한 것으로 된다.

도 4(A)에 회전면의 경사 상방향으로 신장하는 나이프 날개(22b)의 측면도를 나타내고, 도 4(B)에 회전면에 경사 상방향으로 신장하는 나이프 날개(22b)의 상면도를 나타낸다.

나이프 날개(22b)의 입상각(c)은 대입경 크럼를 효율적으로 절단하는 관점에서 80 내지 30도가 바람직하고, 70 내지 40도가 보다 바람직하고, 65 내지 45도가 더욱 바람직하다.

또한, 나이프 날개(22b)는 하나의 퍼들 날개(21)마다 1매씩 설치되어 있을 수도 있고, 복수매씩 설치되어 있을 수도 있다.

도 4(C)에 도 4(B) 중의 선분 A-A'에서 절단하였을 때의 나이프 날개(22b)의 선단의 단면도이고, 당해 나이프 날개(22b)의 소날각의 설명도를 나타낸다.

도 4(C)에 나타내는 나이프 날개(22b)의 날의 소날각(b)은 10 내지 60도인 것으로 하고, 20 내지 45도인 것이 바람직하고, 25 내지 40도인 것이 더욱 바람직하다.

나이프 날개(22b)의 소날각(b)을 상기한 바와 같이 함으로써 크럼의 재응집에 의한 대입경 크럼이 나이프 날개(22b)에 의해 효과적으로 절단, 분산된다. 또한, 상기 범위로 함으로써 나이프 날개의 절단 기능과 강도의 균형이 실용상 양호한 것으로 된다.

본 실시 형태의 제1 형태에 있어서의 스팀 스트리핑 장치(10)에서는 도 21에 나타내는 바와 같이 교반 날개(20)가 크러밍조(13)의 내벽 방향으로 신장하고, 방사상으로 넓어진 형태를 갖고 있고, 교반 날개(20)의 선단 부분은 회전면에 수평 방향으로 신장하는 나이프 날개(22a)의 선단으로 되어 있다.

당해 나이프 날개(22a)의 선단과, 당해 나이프 날개(22a)의 회전면과 동일 평면 상에 있는 상기 교반축(1)의 중심(O)을 연결하는 선분의 길이의 2배의 길이는, 상기 크러밍조의 본체부의 내경에 대하여 30 내지 70%의 비율인 것으로 한다. 바람직하게는 40 내지 60%이다. 보다 바람직하게는 45 내지 55%이다.

나이프 날개(22a)의 길이가 상기 범위가 되도록 설정함으로써, 크럼의 재응집에 의한 대입경 크럼를 효과적으로 절단하고, 분산시킬 수 있다.

나이프 날개(22)는 나이프 날개의 면에 대하여 수직 방향에서 절단한 단면에서의 두께가 5 내지 20mm인 것이 바람직하다.

나이프 날개(22)의 두께가 상기 범위이면, 크럼의 절단, 분산을 효과적으로 행할 수 있고, 또한 나이프 날개의 강도를 실용상 충분한 것으로 할 수 있다.

본 실시 형태의 제1 형태에 있어서의 스팀 스트리핑 장치에 있어서, 나이프 날개(22)는 교반축에 대하여 회전 대칭인 위치에 2매 이상 복수매 설치되어 있는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 4 내지 64매, 더욱 바람직하게는 6 내지 32매 설치된다.

나이프 날개(22)의 날은 회전 방향(A)에 대하여 수평 방향, 경사 상방향, 경사 하방향 등 여러 방향을 향하여 설치할 수 있다.

도 1에 나타내는 바와 같이 크러밍조(13)에서 교반 날개(20)는 스팀 스트리핑의 대상인 고무상 중합체 용액 또는 슬러리의 액면(S)에 대하여 당해 액면(S)의 높이를 100%로 하였을 때, 35 내지 80%의 높이에 설치되어 있는 것이 바람직하고, 40 내지 75%의 높이에 설치되어 있는 것이 보다 바람직하다.

액면(S)의 높이 및 교반 날개(20)의 높이를 상기한 바와 같이 조정함으로써, 교반 날개(20)를 회전시켰을 때에 나이프 날개(22)가 대입경 크럼에 닿아 효과적으로 크럼를 절단하고, 분산시킬 수 있다.

(방해판)

본 실시 형태의 스팀 스트리핑 장치를 구성하는 상기 크러밍조(13) 중 적어도 제1조는 도 1에 나타내는 바와 같이 당해 크러밍조(13)의 내벽면에 고무상 중합체 용액 또는 슬러리의 유동 방향에 대향하는 방해판(30)을 구비하고 있다.

방해판(30)은 상기 크러밍조를 교반축(1)의 방향을 따라 당해 방해판(30) 및 당해 교반축(1)을 포함하는 단면에서 절단하였을 때의 방해판의 단면적의 총합(이하 간단히 방해판의 단면적의 총합이라고 기재함)이 상기 단면에서 절단하였을 때의 크러밍조의 수상 중의 단면적(이하 크러밍조의 수상 중의 단면적이라고 기재함)에 대하여 1 내지 20%인 것이 바람직하고, 2 내지 15%인 것이 보다 바람직하고, 3 내지 10%인 것이 더욱 바람직하다.

또한, 상기 방해판(30)의 단면적의 총합이란, 수상 중의 방해판의 1매의 단면적에 방해판의 매수를 곱한 것으로, 방해판의 총단면적을 의미한다. 또한, 방해판의 크기에 차가 있는 경우에는 그 단면적의 총합이다.

또한, 상기 크러밍조의 수상 중의 단면적이란, 크러밍조의 교반축을 포함하는 단면에서 절단하였을 때의 수상의 단면적과 교반축 및 교반 날개의 단면적과 당해 특정 단면에서의 방해판의 단면적의 총합이다.

방해판(30)의 단면적의 크러밍조(13)의 교반축(1)을 포함하는 단면적에 대한 비율을 상기 수치로 설정함으로써, 상하류를 포함하는 전체적으로 균일한 교반을 행할 수 있고, 크럼의 입경이 고르고, 극단적으로 소입경인 크럼의 생성을 억제할 수 있다.

전술한 방해판(30)은 상기 크러밍조의 교반축(1)에 대하여 수직인 방향에서 절단하였을 때의 단면의 형상이 대략 삼각형인, 이른바 삼각 방해판이다(본 명세서에 있어서 방해판(30)을 삼각 방해판(30)이라고 기재하는 경우가 있음).

도 5에 삼각 방해판(30)을 구비하는 크러밍조(13)의 교반축(1)에 대하여 수직인 방향, 즉 원통 가로 방향의 단면도, 및 당해 삼각 방해판(30)의 측면 각도의 설명도를 나타낸다.

도 5에 나타내는 삼각 방해판(30)은 상기 크러밍조(13)의 원통 가로 방향 단면에서 상기 크러밍조(13) 내의 유체의 유동 방향(A)에 대하여 상류측 및 하류측에 각각 측면(31,32)을 갖고 있다.

삼각 방해판(30)의 상류측 측면(31)과 하류측 측면(32)은 합치함으로써, 단면 형상에서 교점(33)을 형성하는 대략 삼각형상으로 되어 있다. 또한, 여기서 「대략 삼각형상」이란, 삼각형의 1변(저변)에 상당하는 부분이 크러밍조(13)의 원통 단면의 선분에 상당하고, 엄밀하게는 곡선인 것을 의미하고 있다.

상기 삼각 방해판(30)의 단면에서의 상류측 측면(31)의 선분과, 상기 교반축(1)의 중심(O)으로부터 상기 교점(33)을 연결하는 선분이 이루는 예각의 각도(d)는, 크럼 부착 방지의 관점에서 30 내지 75도이고, 35 내지 60도인 것이 바람직하고, 40 내지 55도인 것이 보다 바람직하다.

상기 삼각 방해판(30)의 단면에서의 하류측 측면(32)의 선분과, 상기 교반축(1)의 중심(O)으로부터 상기 교점(33)을 연결하는 선분이 이루는 예각의 각도(e)는, 크럼 부착 방지의 관점에서 30 내지 75도이고, 45 내지 70도인 것이 바람직하고, 50 내지 65도인 것이 보다 바람직하다.

상기 삼각 방해판(30)의 단면에서의 상류측 측면(31)의 선분 및 하류측 측면(32)의 선분은 곡선일 수도 있다. 곡선인 경우에는 외측에 팽창된 원형 또는 타원형일 수도 있다. 상기 상류측 측면(31)의 선분 및 하류측 측면(32)의 선분이 곡선인 경우에는, 이들 선분 중 가장 높은 점, 즉 측면(13)으로부터 교반 축 방향에 가장 높은 점을 정점(33)으로 하고, 정점(33)으로부터 상류측 측면(31)과 측면(13)의 교점을 연결하는 직선과 중심(O)으로부터 교점(33)을 연결하는 선분이 이루는 각도를 d로 하고, 마찬가지로 정점(33)으로부터 하류측 측면(32)와 측면(13)의 교점을 연결하는 직선과 중심(O)으로부터 교점(33)을 연결하는 선분이 이루는 각도를 e로 한다.

크러밍조에 판상의 방해판을 이용하면, 방해판부에 고무가 부착되는 경우도 있지만, 삼각 방해판을 이용하면, 고무의 부착을 효과적으로 방지할 수 있고, 교반을 적절히 제어 가능하다.

(교반 날개의 변형예)

본 실시 형태의 스팀 스트리핑 장치에 있어서는 고무상 중합체 용액 또는 슬러리의 액면이 변동하는 경우에는, 교반 날개(20)를 교반축(1)에 2단 이상의 다단으로 설치한 구성으로 하여도 된다.

또한, 본 실시 형태에 있어서 나이프 날개(22)는 그 밖의 형상의 교반 날개와 병용할 수도 있다.

도 6에 나이프 날개(22)와 터빈 날개(40)를 구비하는 교반 날개의 일례의 개략 사시도를 나타낸다.

도 6에 있어서 터빈 날개(40)는 교반축(1)에 설치된 2장의 지지판(45)에 끼워진 복수의 교반 날개(41)를 구비하고 있고, 당해 교반 날개(41)는 교반축(1)의 중심(O)과 크러밍조의 내벽을 연결하는 직선에 대하여 소정의 각도를 부여하여 비틀림을 형성한 구성으로 되어 있다.

교반 날개(41)의 비틀림각(g)은 바람직하게는 10 내지 50도이고, 15 내지 45도가 보다 바람직하고, 20 내지 40도가 더욱 바람직하다. 이에 따라, 외향의 흐름을 일으킬 수 있고, 적절한 상하 교반과 나이프 날개에 의한 절단 효과의 상승 효과가 얻어진다.

또한, 도 6에 나타내는 바와 같이 나이프 날개(22)는 크러밍조의 교반축(1)에 대하여 수직인 방향으로 신장하는 나이프 날개(22a)와 경사 상방향으로 신장하는 나이프 날개(22b)와, 또한 이것에 상하 방향에 대향하여 수평 방향으로 신장하는 나이프 날개(22c)와 경사 하방향으로 신장하는 나이프 날개(22d)를 설치한 구성으로 하여도 된다.

이때, 경사 상방향으로 신장하는 나이프 날개(22b)의 입상각(f)은 80 내지 30도가 바람직하고, 70 내지 40도가 보다 바람직하고, 65 내지 45도가 더욱 바람직하다. 경사 하방향으로 신장하는 나이프 날개(22d)의 경사각도 상기 각(f)과 마찬가지의 수치 범위에 선정할 수 있다. 이에 따라, 대입경 크럼를 효율적으로 절단하는 효과가 얻어진다.

[스팀 스트리핑 장치의 제2 형태]

본 실시 형태에 있어서의 제2 형태에 있어서의 스팀 스트리핑 장치는,

스팀 스트리핑 장치이다.

스팀 스트리핑 장치의 제2 형태에 있어서는 교반 날개가 나이프 날개를 포함하지 않는 구성으로 되어 있다. 그 밖의 구성은 전술한 스팀 스트리핑 장치의 제1 형태와 마찬가지이다.

즉, 도 1에 도시한 바와 같이 고무상 중합체 용액 또는 슬러리로부터 고무상 중합체를 회수하는, 적어도 하나의 원통 종형의 크러밍조(13)를 구비하고 있고, 고무상 중합체 용액 또는 슬러리를 크러밍조(13)에 공급하는 공급구(2)와, 스팀을 공급하는 소정의 스퍼저에 연결하는 증기 공급구(3)와, 크럼과 분리한 휘발성 가스를 배출하는 배관(4)을 구비하고 있다.

제2 형태에 있어서의 스팀 스트리핑 장치(10)는 원통 종형의 크러밍조(13)를 단수 구비하고 있을 수도, 복수 구비하고 있을 수도 있고, 복수 구비하고 있는 경우, 이들 적어도 제1조, 즉 최초로 고무상 중합체 용액 또는 슬러리가 공급되는 크러밍조는 원통 세로 방향으로 신장하고, 축 방향, 즉 도 1 중의 화살표(A) 방향으로 회전하는 교반축(1)과, 당해 교반축(1)의 중심으로부터 상기 크러밍조(13)의 내벽면 방향으로 신장하는 교반 날개(20)를 구비하고 있다.

(크러밍조), (교반 날개), (방해판)에 대해서는 전술한 제1 형태의 스팀 스트리핑 장치와 마찬가지의 구성인 것으로 하고, 도 6에 나타내는 바와 같은 교반 날개도 적용 가능하다.

[스팀 스트리핑 마무리 방법]

본 실시 형태의 스팀 스트리핑 마무리 방법에 있어서는 전술한 본 실시 형태의 스팀 스트리핑 장치(10)를 이용하여 스팀에 의해 탈용매하고, 고무상 중합체 용액 또는 슬러리로부터 고무상 중합체를 회수한다.

본 실시 형태의 스팀 스트리핑 장치는 크러밍조 중 적어도 제1조가 도 1에 나타내는 바와 같이 원통 형상을 갖고 있고, 원통 세로 방향으로 신장하고, 축 방향으로 회전하는 교반축(1)과, 당해 교반축(1)의 중심으로부터 상기 크러밍조(13)의 내벽면 방향으로 신장하는 교반 날개(20)를 구비하고 있다.

또한, 전술한 바와 같이 제1 형태에 있어서는 교반 날개(20)에는 나이프 날개(22)가 포함되어 있고, 제2 형태에 있어서는 교반 날개(20)에는 나이프 날개(22)가 포함되어 있지 않은 것으로 한다.

제1 형태에 있어서의 스팀 스트리핑 장치에 있어서 상기 나이프 날개(22)는 도 2에 나타내는 바와 같이 날이 교반 회전 방향(화살표(A) 방향)을 향하여 배치되어 있고, 도 3(B)에 나타내는 소날각(b)이 10 내지 60도인 날을 갖고 있다. 또한, 상기 나이프 날개(22)의 날의 선단과 상기 교반축(1)의 단면의 중심(O)의 거리의 2배의 길이의 상기 크러밍조의 내경에 대한 비율은 30 내지 70%인 것으로 한다.

또한, 본 실시 형태의 스팀 스트리핑 장치에 있어서 상기 크러밍조(13) 중 적어도 제1조는 당해 크러밍조의 내벽면에 방해판(30)을 구비하고 있고, 당해 방해판(30)은 크러밍조(13)의 원통 가로 방향 단면에서 상기 크러밍조 내의 유체의 유동 방향에 대하여 상류측 및 하류측으로 각각 측면을 갖고 있고, 상류측 측면(31)과 하류측 측면(32)이 합치하여 교점(33)을 이루는 대략 삼각형의 단면 형상을 갖고 있다.

방해판(30)의 크러밍조(13)의 원통 가로 방향 단면에서의 상류측 측면(31)의 선분과, 상기 교반축의 중심(O)으로부터 상기 교점(33)을 연결하는 선분이 이루는 각도는 30 내지 75도이다.

방해판(30)의 크러밍조(13)의 원통 가로 방향 단면에서의 하류측 측면(32)의 선분과, 상기 교반축의 중심(O)으로부터 상기 교점(33)을 연결하는 선분이 이루는 각도는 30 내지 75도이다.

또한, 본 실시 형태의 스팀 스트리핑 마무리 방법에 있어서는 상기 크러밍조 중 적어도 제1조에서 nD²로 정의되는 교반 계수를 1 내지 50으로 하는 것이 바람직하다.

n은 교반 날개(20)의 회전수(1/초), D는 교반 날개의 직경(m)이다. 또한, 교반 날개의 직경이란, 교반축의 중심점(O)으로부터 이용하는 날개의 선단까지의 길이의 2배를 의미한다.

(고무상 중합체 용액 또는 슬러리)

본 실시 형태의 스팀 스트리핑 마무리 방법에 있어서 회수 처리의 대상이 되는 고무상 중합체 용액 또는 슬러리는 용액 중합 또는 슬러리 중합의 방법에 의해 얻어지는 고무상 중합체 용액 또는 슬러리이다.

상기 고무상 중합체로서는 실온에서 고무상을 나타내는 중합체 모두를 포함한다.

예를 들면, 공액 디엔 화합물 또는 공액 디엔 화합물과 비닐 방향족 화합물을 탄화수소 용매 중에서 중합 또는 공중합하여 얻어지는 공액 디엔계 고무상 중합체 또는 그의 수소화물을 들 수 있다.

고무상 중합체는 랜덤 및 블록 공중합체 중 어느 것이어도 되며, 에틸렌, 프로필렌 또는 다른 α-올레핀 화합물, 필요에 따라 가교용 비공액 디엔 단량체를 더 첨가하여 공중합하여 얻어지는 올레핀계 고무상 중합체, 이소부텐 및 이소프렌을 공중합하여 얻어지는 부틸 고무계 중합체 등도 포함된다.

이들 고무상 중합체는 고무상 중합체 100질량부에 대하여 신전유가 5 내지 60질량부 혼합된 유전 고무상 중합체일 수도 있다.

신전유란, 고무 등에 유연성을 가하는 목적으로 사용되는 합성유나 광물유의 것을 말한다.

고무상 중합체로서는 폴리부타디엔, 부타디엔-스티렌 공중합체가 바람직하다.

고무상 중합체 용액 또는 슬러리를 구성하는 용매로서는 이들 중합체를 중합할 때에 용매로서 이용되는 것이다.

바람직하게는 탄화수소 용매가 이용되고, 이하에 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면 포화 탄화수소, 방향족 탄화수소 등을 들 수 있으며, 구체적으로는 부탄, 펜탄, 헥산, 펜탄, 헵탄 등의 직쇄상 및 분지상의 지방족 탄화수소; 시클로펜탄, 시클로헥산, 메틸시클로펜탄, 메틸시클로헥산 등의 지환족 탄화수소; 벤젠, 톨루엔, 크실렌 등의 방향족 탄화수소 및 이들의 혼합물을 포함하는 탄화수소를 들 수 있다.

상기 고무상 중합체 용액 또는 슬러리를 구성하는 용매로서는 보다 바람직하게는 시클로헥산에 10 내지 20질량%의 헥산을 혼합한 용제 또는 석유 정제시에 헥산 증류분으로서 얻어지는 혼합 헥산을 들 수 있다.

또한, 혼합 헥산으로서는 노르말헥산을 주성분으로 하고, 분지 탄화수소, 지환식 탄화수소와의 혼합물을 들 수 있고, 원유의 산지 등에 따라 성분 비율은 다르다.

고무상 중합체 용액 또는 슬러리의 중합체 농도는 10 내지 50질량%인 것이 바람직하다.

본 실시 형태의 스팀 스트리핑 마무리 방법은 전술한 고무상 중합체 용액 또는 슬러리를 스팀이 공급된 열수 중에 분산시켜 전술한 용매를 수증기와 함께 증류 제거하는 크러밍 공정과, 남은 중합체의 크럼을 물로부터 분리하여 채취하는 스크린 공정으로 구성된다.

(크러밍 공정)

상기 크러밍 공정은 전술한 본 실시 형태의 스팀 스트리핑 장치를 구성하는 크러밍조를 이용하여 실시한다.

구체적으로는 도 1에 나타내는 스팀 스트리핑 장치(10)를 이용하고, 공급구(2)로부터 크러밍조(13) 중에 고무상 중합체 용액 또는 슬러리를 투입하고, 크러밍조(13)의 하부로부터 증기 공급구(3)를 통하여 스팀을 송입하고, 용매를 제거하여 중합체를 회수한다.

잔류하는 용제를 효과적으로 줄이기 위해서, 크러밍 공정은 2조 이상의 크러밍조를 조합하고, 2단 이상의 다단 공정으로 실시하는 것이 바람직하다.

또한, 잔류 용제를 효과적으로 줄이는 개량 방법으로서, 미리 고무상 중합체 용액 또는 슬러리와 열수, 스팀 또는 열수 및 스팀을 배관 중에서 혼합해 두고 나서 크러밍조의 기상에 분출시키는 라인 크러밍의 방법도 바람직하다.

고무상 중합체 용액 또는 슬러리의 액면(S)은 통상 바람직하게는 크러밍조(13)의 높이를 100%로 하였을 때, 당해 높이의 30 내지 50%가 되도록 제어한다.

크러밍조(13)의 내부는 크럼 부착 방지를 위해서 미리 불소 수지 라이닝, 유리 라이닝을 실시해 둔 것이 바람직하고, 또한 경면 마무리를 행해 둔 것도 바람직하다.

본 실시 형태의 스팀 스트리핑 방법에 있어서는 복수의 크러밍조를 이용하는 것이 바람직하고, 이들 크러밍조를 직렬로 배관으로 연결하고, 필요에 따라 배관의 도중에 펌프를 설치하여 크럼을 포함하는 액을 흘리도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 하류의 크러밍조의 증기상으로부터 상류의 크러밍조의 액상에 증기를 흘리는 배관을 설치하고, 필요에 따라 배관의 도중에 압력을 제어하는 설비를 설치하도록 할 수도 있다.

압력을 제어하는 설비로서는 압력 컨트롤 밸브, 이젝터 등을 들 수 있다.

도 1 중의 증기 공급구(3)로부터 스팀을 들여보낼 때, 스팀은 각 조 또는 특정한 조의 바닥부로부터 불어 넣고, 필요에 따라 바닥부 복수 개소로부터 바람직하게는 2 내지 8개소로부터 바람직하게는 소정의 스퍼저로 교반기의 회전 방향을 따라 불어 넣는다.

스퍼저는 소구멍을 다수 갖는 기액을 혼합할 때에 이용하는 혼합 장치이다.

바람직하게는 공경 2 내지 20mm, 보다 바람직하게는 공경 4 내지 10mm의 소구멍을 1기당 50 내지 1000개, 보다 바람직하게는 100 내지 400개 갖는 스퍼저를 이용한다. 이와 같이 함으로써 분출이나 진동을 억제할 수 있다.

복수의 크러밍조를 이용하여 본 실시 형태의 스팀 스트리핑 방법을 실시하는 경우, 제2조 이후의 크러밍조는 제1조의 크러밍조와 동일한 구성을 가질 수도 있고, 다른 구성을 가질 수도 있다.

일반적으로는 제2조 이후의 크러밍조는 체류 시간을 보다 길게 하기 때문에 제1조보다도 크게 하는 것이 바람직하다.

크러밍 공정에서의 크러밍조의 온도 및 압력은 제1조에서 액온이 78 내지 95℃, 압력이 대기압 또는 0.05MPa(G) 이하, 제2조 이후에서는 액온이 97 내지 135℃, 압력이 대기압 또는 0.21MPa(G) 이하인 것이 바람직하다.

크러밍조로부터 유출한 용제는 도 1 중 배관(4)으로부터 배출되고, 수증기와 함께 열교환기에서 냉각 응축되고, 액화한 상태에서 회수된다.

본 실시 형태의 스팀 스트리핑 마무리 방법에 있어서 전술한 바와 같이 크러밍조의 제1조에서는 nD²으로 정의되는 교반 계수가 바람직하게는 1 내지 50이다. 보다 바람직하게는 2 내지 30이다.

여기서, n은 교반 날개의 회전수(1/초), D는 이용하는 날개의 직경(m)이다. 여기서 날개의 직경이란, 예를 들면 도 2 중 교반축(1)의 중심점(O)으로부터 나이프 날개(22a)의 선단까지의 길이의 2배를 말하는 것으로 한다.

또한, 날개의 직경은 다단 또는 복수의 날개가 있는 경우, 수중에 있는 날개의 최대의 직경을 말한다.

상기 nD²으로 정의되는 교반 계수가 전술한 범위이면, 크러밍조의 벽면에 대한 크럼의 부착이나 배관 내벽에 크럼이 부착하는 것에 의한 배관의 폐색을 효과적으로 방지할 수 있고, 또한 소입경 크럼에 의한 스크린의 클로깅의 발생을 효과적으로 방지할 수 있다.

교반 날개의 회전수(n)는 바람직하게는 1 내지 8(1/초), 보다 바람직하게는 2 내지 6(1/초)이다. 교반 날개의 회전수가 상기 범위이면, 효과적인 교반 상태가 얻어지고, 교반 동력도 무리없이 실시할 수 있다.

크러밍 공정에서 얻어지는 수중에 분산한 크럼상의 고무상 중합체의 농도는 일반적으로 0.1 내지 20질량%, 바람직하게는 0.5 내지 15질량%, 더욱 바람직하게는 1 내지 10질량%(스팀 스트리핑시의 물에 대한 비율)이고, 이 범위이면 운전상의 지장을 초래하지 않고 양호한 입경을 갖는 크럼를 얻을 수 있다.

크럼의 입경은 후속 공정의 스크린 공정의 스크린 메쉬보다 충분히 크고, 또한 배관을 폐색하지 않을 정도의 작은 것이 바람직하다. 크럼의 입경은 바람직하게는 스크린 메쉬의 2배 이상이고, 바람직하게는 1 내지 50mm 범위, 보다 바람직하게는 2 내지 30mm, 더욱 바람직하게는 4 내지 20mm이다. 바람직하게는 크럼의 입자수의 70% 이상은 10 내지 20mm의 범위이다. 크럼의 입경은 균일한 것, 즉 입경 분포가 좁은 것이 바람직하다. 평균 입경이 크거나 가령 소량이라도 큰 것, 예를 들면 50mm 이상의 크럼이 혼합되면 후속 공정의 탈수 공정에서의 함수율이 높아져서 바람직하지 않다. 크럼의 평균 입경은 5 내지 20mm인 것이 바람직하고, 8 내지 18mm가 보다 바람직하다.

(분산제의 사용)

본 실시 형태의 스팀 스트리핑 방법에 있어서는 후속 공정에 악영향이 없는 범위에서 소량의 분산제를 첨가할 수도 있다.

분산제로서는 특별히 한정되는 것은 아니고, 공지된 분산제를 이용할 수 있다.

예를 들면 유기 카르복실산염, 유기 폴리카르복실산염, 카르복실산계 고분자 및 그의 염, 폴리옥시알킬렌 유도체, 폴리옥시알킬렌알킬에테르인산에스테르 및 그의 염을 들 수 있다.

상기 염으로서는 예를 들면 나트륨염, 칼륨염, 리튬염, 암모늄염, 칼슘염, 마그네슘염이 바람직하게 이용된다.

분산제의 사용량은 고무상 중합체 또는 고무상 중합체가 유전되어 있는 경우에는 유전 고무상 중합체에 대한 질량 농도로서 0.1 내지 300ppm이 바람직하고, 보다 바람직하게는 30 내지 150ppm이다. 분산제는 크러밍 수중에 가해질 수도 중합체 용액에 미리 가해질 수도 있다.

상기 분산제는 후술하는 스크린 공정에서 크럼를 분리한 후의 열수 중에 수용액의 상태로 첨가하는 것이 바람직하다.

(스크린 공정)

전술한 바와 같이 스팀 스트리핑을 행한 후, 고무상 중합체의 크럼이 열수에 분산한 상태의 슬러리를 크러밍조(13)로부터 소정의 배관(도 5 중의 배관(14))으로부터 회수하고, 스크린 공정에 이행한다.

스크린 공정에서는 소정의 메쉬를 갖는 스크린을 이용하여 열수에 분산한 슬러리로부터 크럼를 분리한다.

스크린은 바람직하게는 메쉬가 0.5 내지 5mm, 보다 바람직하게는 1 내지 3mm인 것으로 하고, 이것을 이용하여 스크린 공정을 실시함으로써 열수와 크럼이 분리된다.

스크린 공정은 진동식, 회전식 어느 방식에 의해 실시할 수도 있다.

상기 회전식에 의한 스크린 공정은 로터리 스크린이라고도 불리고, 회전하는 망 또는 슬릿에 의해 크럼과 물을 분리한다.

스크린 공정을 회전식에 의해 실시하는 경우, 스크린의 회전수는 바람직하게는 5 내지 50rpm(회전수/분)이고, 원심력과 중력에 의해 크럼과 크럼에 부착·동반하는 물을 체로 분리하여 탈수한다.

스크린 공정을 진동식에 의해 실시하는 경우, 이용하는 스크린은 쉐이커 스크린이라고도 불리며, 망 또는 슬릿을 진동시켜 크럼과 물을 체로 분리하여 탈수하고, 진동수를 200 내지 2000cpm(사이클/분)으로 하고, 진폭을 2 내지 20mm로 하는 것이 바람직하다.

(탈수·건조 공정)

전술한 바와 같이 하여 스크린 공정에 의해 분리된 크럼은 다량의 수분을 포함하고 있기 때문에, 탈수 및 건조 공정에서 수분을 제거한다.

구체적으로는 스크류 압출기식 압착 탈수기 등의 압축수교기로 탈수하고, 또한 스크류 벤트 압출기, 익스팬션형 압출기, 열풍 건조기 등의 건조기를 1종 또는 2종 이상을 조합하여 건조한다.

최종적으로 함수율이 1질량% 이하인 크럼으로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.7질량% 이하로 한다.

실시예

이하, 구체적인 실시예와 비교예를 예를 들어 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

크러밍조를 2조 구비하고, 이들이 소정의 배관에 의해 연결하고 있고, 크러밍 처리를 제1조, 제2조의 순으로 행하는 구성의 스팀 스트리핑 장치를 이용하여 용액 중합에 의해 얻어진 고무상 중합체의 용액으로부터 고무상 중합체를 회수하였다.

크러밍조 중의 제1조로서는 도 1에 나타내는 바와 같이 내경 2700mm, 높이 5000mm의 원통 형상의 조이고, 상하에 반타원체형 경판인 상면부(11), 하면부(12)를 갖는 조 형상을 갖고 있는 크러밍조(이하 간단히 크러밍조라고 기재함)를 사용하였다.

크러밍조의 내벽에는 도 1 중에 나타내는 삼각 방해판(30)이 2개소에 설치되어 있는 것으로 하였다.

삼각 방해판(30)의 단면적은 2개 합하여 크러밍조 내의 수상 중의 조단면적에 대하여 약 7%를 차지하는 것으로 하였다.

삼각 방해판(30)은 도 5에 나타내는 바와 같이 크러밍조 내의 유체의 유동 방향(도 5 중 화살표(A) 방향)에 대하여 상류측의 측면(31)과 하류측의 측면(32)을 갖고, 원통 가로 방향의 단면에서의 이들 선분은 교점(33)을 형성하고 있고, 원통 가로 방향의 단면에서의 상류측 측면(31)의 선분과, 상기 교반축의 중심(O)으로부터 상기 교점(33)을 연결하는 선분의 각도(d)(예각)가 45도이고, 하류측 측면(32)의 선분과, 상기 교반축의 중심(O)으로부터 상기 교점(33)을 연결하는 선분의 각도(e)(예각)가 60도였다.

교반 날개(20)으로서는 도 2에 나타내는 바와 같이 교반축(1)을 중심으로 하여 방사상으로 넓어지는 4매 1단 구성으로, 크러밍조(13)의 원통에 대하여 수직의 수평 단면을 기준으로 하였을 때의 각도(a)가 45도로 설정되어 경사져 있는 퍼들 날개(21)와, 당해 퍼들 날개(21)의 면 상에 설치되어 있는 나이프 날개(22)를 구비하고 있는 것을 이용하였다.

또한, 나이프 날개(22)는 도 2에 나타내는 바와 같이 4매의 퍼들 날개(21)의 각각에 2매씩 배치하고, 수평 방향으로 신장하는 나이프 날개(22a)와 경사 상방향으로 신장하는 나이프 날개(22b)를 배치하였다.

경사 상방향으로 신장하는 나이프 날개(22b)의 회전 수평면을 기준으로 한 입상각(c)은 55도로 하였다.

퍼들 날개(21)의 양 선단을 연결하는 직경은 크러밍조(13)의 내경 100%에 대하여 33%의 길이를 갖고 있었다.

나이프 날개(22)의 날은 회전 방향을 향하고, 도 3(B)에 나타내는 소날각(b)이 35도인 것으로 하였다.

나이프 날개(22)의 두께는 12mm이고, 나이프 날개(22a)의 양 선단을 연결하는 나이프 날개의 직경은 크러밍조의 내경 100%에 대하여 50%의 길이를 갖고 있었다.

또한, 나이프 날개(22) 및 퍼들 날개(21)를 포함하는 교반 날개(20)는 지지부(25)의 중심점이 크러밍조의 바닥부로부터 800mm의 높이, 액면 높이를 100%로 하였을 때, 55%의 높이의 위치가 되도록 설치하였다.

크러밍조 중의 제2조는 내경 4100mm, 높이 5400mm이고, 상하에 반타원형 경판을 갖는 원통 형상을 갖는 것을 사용하였다.

또한, 교반 날개로서는 나이프 날개를 구비하지 않고, 또한 그 자체도 나이프날을 갖고 있지 않은 평판형 터빈 날개를 이용하였다.

당해 터빈 날개는 교반축의 중심으로부터 크러밍조의 내벽을 향하여 방사상으로 넓어지는 직선에 대하여 경사각을 갖지 않는(0도) 평판형 터빈 날개인 것으로 하고, 등간격으로 배치된 4매의 교반 날개를 2단(합계 8매) 구비하는 구성으로 하였다.

교반 날개의 직경, 즉 교반축의 중심으로부터 교반 날개의 선단 부분까지의 거리의 2배의 길이는 크러밍조의 내경 100%에 대하여 37%인 것으로 하였다.

교반 날개는 그 중심점이 조바닥부로부터 1100mm의 높이, 액면 높이를 100%로 하였을 때, 45%의 높이의 위치에 설치하였다.

크러밍 공정을 실시하기 전 단계에서 용액 중합에 의해 SBR(스티렌·부타디엔 수지)의 고무상 중합체 용액을 얻었다.

신전유로서 TDAE(Treated Distillate Aromatic Extracts)를 고무상 중합체 100질량부에 대하여 37.5질량 첨가하였다.

용액 중합의 용매인 혼합 헥산(용액 중합시에 원료 화합물과 함께 용매로서 첨가하는 노르말헥산을 주성분으로 한 탄화수소 화합물의 혼합물) 중, 유전 중합체(고무상 중합체 100질량부에 대하여 신전유를 37.5질량부 혼합한 유전 고무상 중합체)로서 22질량%의 농도로 조정하고, 유전 중합체로서 4.0ton/h의 속도로 전술한 크러밍조의 제1조에 공급하였다.

크러밍조의 제1조의 운전 조건은 액온도를 85℃, 압력을 대기압으로 하고, 액 높이를 크러밍조의 높이의 40%로 하여 나이프 부착 경사 퍼들 날개를 이용하여 회전수 4(1/초)로 교반한 상태에서 수증기를 바닥부 4개소로부터 스퍼저로 회전 방향을 따라 불어 넣었다.

또한, 스퍼저는 공경 4 내지 10mm의 소구멍을 1기당 200개 갖고 있는 것을 사용하였다. 상기 수증기는 고압 수증기를 이용하여 130 내지 180℃의 온도에서 불어 넣었다.

또한, 크럼의 재응집을 완화하기 위해서 계면 활성제로서 (폴리옥시알킬렌알킬에테르인산에스테르염)폴리옥시에틸렌도데실에테르인산에스테르칼슘염을 유전 고무상 중합체에 대하여 50질량ppm 첨가하였다.

크러밍조의 제1조에서 고무상 중합체 용액의 용매인 혼합 헥산의 대부분이 탈기되고, 제1조 출구에서는 혼합 헥산 중의 고무상 중합체의 농도는 90질량%에 농축된 상태가 되었다.

그 후, 이 농축된 고무상 중합체를 열수와 함께 크러밍조의 제2조에 송액하였다.

또한, 탈기된 용매 성분은 동반하는 수증기와 함께 열교환기에서 냉각 응축하고, 액화한 상태에서 99질량% 이상을 회수하였다.

또한, 제1조에서의 nD²으로 정의되는 교반 계수는 7.3이었다. n은 교반 날개의 회전수(1/초), D는 교반 날개의 직경(m)으로 한다. 또한, 교반 날개의 직경이란, 교반축의 중심으로부터 나이프 날개의 선단까지의 길이의 2배로 한다.

크러밍조의 제2조는 액온도를 117℃, 압력을 0.070MPa(G)로 조정하였다.

전술한 제2조에 설치되어 있는 교반 날개인 경사 터빈 날개를 이용하여 회전수 2.5(1/초)로 교반하고, 이 상태에서 수증기를 바닥부 4개소로부터 스퍼저로 불어 넣었다.

크러밍조의 제2조에서 액 중에 잔존하는 혼합 헥산을 더 탈기하고, 제2조의 출구에서는 혼합 헥산 중의 고무상 중합체의 농도가 98질량% 이상까지 농축된 상태가 되었다.

그 후, 고무상 중합체를 열수와 함께 후속 공정의 스크린 공정에서 이용하는 스크린에 송액하였다.

또한, 탈기된 용매 성분은 동반하는 수증기와 함께 회수하고, 제1조의 바닥부로부터 불어 넣어 재이용하였다.

스크린은 8메쉬(메쉬 약 2.4mm)의 철망을 포함하는 횡형 원통의 형상을 갖고, 직경은 1500mm, 구리 길이는 1600mm, 재질은 SUS304제의 것을 사용하였다.

스크린 본체를 회전수 0.3(1/초)으로 원주 방향으로 회전시키고, 그 원심력과 중력에 의해 고무상 중합체와 고무상 중합체에 부착·동반하는 물을 체로 분리하여 탈수하였다.

전술한 바와 같이 하여 탈수한 고무상 중합체를 스크류 압출기식 압착 탈수기(Anderson사 제조 Expeller)로 더 압착하고, 건조 압출기(Anderson사 제조 Expander)로 반죽하고, 선단의 소구멍부로부터 플래시시키고, 마지막으로 열풍 건조기(신고덴키사 제조)로 건조시켰다.

전술한 바와 같이 하여 얻어진 고무상 중합체의 건조 크럼를 압축 성형하여 직사각형의 제품 형상으로 마무리하였다.

전술한 바와 같이 하여 얻어진 직사각형의 고무질 중합체의 함수율은 0.7질량% 이하가 되었다.

실시예 1의 운전 조건에서는 크럼의 재응집에 의해 형성한 비교적 큰 크럼이 나이프 날개에 의해 적정한 입경에 절단·분산되고, 또한 삼각 방해판에 의해 교반 상태가 조 내 전체에서 균일해지고, 그 결과 재응집한 대입경 고무에 의한 배관 폐색 등의 트러블을 방지할 수 있고, 크러밍조의 내벽 및 방해판 주변 중 어디에도 크럼의 부착도 없었다.

또한, 스크린 공정에서 이용한 스크린의 철망의 클로깅도 없었다.

[비교예 1]

크러밍조의 제1조에서 조 내벽에 방해판을 설치하지 않았다.

또한, 교반 날개는 전술한 [실시예 1]과 마찬가지로 4매 1단의 구성의 크러밍조의 원통에 대하여 수직인 수평 단면을 기준으로 하였을 때의 각도가 45도로 설정되어 있는 경사 퍼들 날개로, 퍼들 날개의 양 선단을 연결하는 직경은 크러밍조의 내경 100%에 대하여 33%의 길이를 갖고 있는 것을 이용하였다. 또한, 퍼들 날개에는 나이프 날개를 배치하지 않았다.

경사 퍼들 날개를 이용하여 회전수 4(1/초)로 교반한 상태에서 그 밖의 조건은 전술한 실시예 1과 마찬가지로 스팀 스트리핑 공정을 실시하였다.

비교예 1에 있어서는 제1조의 방해판에 의한 수상의 상하류가 발생하지 않고, 혼합 상태가 나쁜 것에 더하여 나이프 날개에 의한 크럼의 분산 효과가 없기 때문에 제1조의 내부에서 크럼의 재응집에 의해 대입경 크럼이 다수 형성되었다.

그 결과, 스크린 앞의 슬러리 배관부에서 폐색 트러블이 빈발하였기 때문에 안정된 스팀 스트리핑 공정을 계속할 수 없었다.

[비교예 2]

크러밍조의 제1조로서 크러밍조 내벽에는 조내 수상부의 단면적에 대하여 약 25%의 단면적을 차지하는 4매의 평판상의 방해판을 갖고 있는 것을 사용하였다.

평판상의 방해판은 크러밍조 내 유체의 유동 방향에 대하여 상류측 및 하류측에 90도의 기울기를 갖고 있는 것으로 하였다.

또한, 교반 날개로서는 전술한 [실시예 1]과 마찬가지로 4매 1단의 구성의 크러밍조의 원통에 대하여 수직인 수평 단면을 기준으로 하였을 때의 각도가 45도로 설정되어 있는 경사 퍼들 날개를 이용하였다. 또한, 퍼들 날개의 양 선단을 연결하는 직경은 크러밍조의 내경 100%에 대하여 50%의 길이를 갖고 있는 것으로 하고, 퍼들 날개에는 나이프 날개를 배치하지 않았다.

경사 퍼들 날개를 이용하여 회전수 6(1/초)으로 교반한 상태에서 그 밖의 조건은 실시예 1과 마찬가지로 스팀 스트리핑 공정을 실시하였다.

비교예 2에 있어서는 크러밍조 내에 거대 크럼은 생기지 않았지만, 주로 평판상의 방해판의 상류측 및 하류측에 크럼의 부착이 있었다. 또한, 후속 공정의 스크린의 철망 클로깅이 생겼기 때문에 안정된 스팀 스트리핑 공정을 계속할 수 없었다.

[비교예 3]

그 밖의 구성은 전술한 실시예 1과 마찬가지로 하고, 고무상 중합체의 스팀 스트리핑을 행하였다.

크러밍조 내에 거대 크럼은 생기지 않았지만, 제1조의 방해판에 의한 수상의 상하류가 발생하지 않고, 혼합 상태가 나쁘고, 나이프 날개에 크럼이 충돌하여 종종 큰 진동이 생기고, 나이프가 파손하여 장기간 운전이 어려웠다.

또한, 크럼 입경이 실시예 1보다 평균 1.5배의 크기가 되고, 후속 공정의 스크류 압출기식 압착 탈수기 공정에서 크럼의 함수율이 5% 높아졌다.

실시예 1에 있어서는 삼각 방해판을 이용함으로써 크러밍조 내에서의 유체의 교반 상태를 전체적으로 통일적으로 제어할 수 있고, 고무의 부착을 효과적으로 방지할 수 있고, 교반을 적절히 제어할 수 있었다. 또한, 나이프 날개에 의해 비교적 큰 크럼의 파쇄 효과가 얻어지고, 대입경 크럼이 생성하지 않고, 적절한 입경이 되었기 때문에, 후속 공정에서의 스크린 클로깅도 발생하지 않고, 또한 크러밍조 내벽이나 방해판에 대한 크럼 부착도 없고, 순조롭게 안정 생산이 가능하였다.

한편, 비교예 1에 있어서는 나이프 날개를 설치하지 않았기 때문에, 생성한 대입경 크럼이 분산되지 않고 성장하고, 폐색 트러블이 발생하고, 안정된 크럼의 생산을 행할 수 없었다.

비교예 2에 있어서는 제1조의 크러밍조의 퍼들 날개 직경을 약간 크게 하고, 교반 회전수를 높이고, 또한 평판상 방해판을 이용하여 교반의 효과를 높인 결과, 대입경 크럼의 생성은 억제되었지만, 삼각 방해판과 같이 크러밍조 내의 교반 상태를 전체적으로 통일적으로 할 수 없었기 때문에, 결과적으로 미소 입경의 크럼이 생성하고, 후속 공정의 스크린 클로깅이 발생하고, 나아가서는 평판상의 방해판의 전후에 흐름의 체류부가 생겼기 때문에 크럼의 부착이 발생하고, 안정된 크럼의 생산을 행할 수 없었다.

비교예 3에 있어서는 나이프 날개는 이용하였지만, 삼각 방해판을 설치하지 않았기 때문에, 크러밍조 내의 교반 상태가 부적절하였기 때문에, 유체 수면 부근에 크럼이 모이고, 나이프 날개에 부하가 걸려 파손의 원인이 되었다. 또한, 크럼의 입경도 커졌다.

<산업상 이용 가능성>

본 발명의 고무상 중합체의 스팀 스트리핑 마무리 방법은 타이어용 고무, 방진 고무, 신발용 등에 바람직한 고무 조성물을 구성하는 고무상 중합체의 제조 방법으로서 산업상의 이용 가능성이 있다.

1 : 교반축
2 : 공급구
3 : 증기 공급구
4 : 배관
10 : 스팀 스트리핑 장치
11 : 상면부
12 : 하면부
13 : 크러밍조
14 : 배관
20 : 교반 날개
21 : 퍼들 날개
22 : 나이프 날개
22a : 회전면에 수평 방향으로 신장하는 나이프 날개
22b : 회전면에 경사 상방향으로 신장하는 나이프 날개
22c : 회전면에 수평 방향으로 신장하는 나이프 날개
22d : 회전면에 경사 하방향으로 신장하는 나이프 날개
25 : 지지부
26 : 부착 부재
30 : 방해판(삼각 방해판)
31 : 삼각 방해판의 상류측 측면
32 : 삼각 방해판의 하류측 측면
33 : 상류측 측면과 하류측 측면의 단면 선분의 교점
40 : 터빈 날개
41 : 교반 날개
45 : 지지판

Claims

고무상 중합체 용액 또는 슬러리를 스팀에 의해 탈용매하고, 고무상 중합체를 회수하는, 적어도 하나의 원통 종형의 크러밍조(crumbing tank)를 구비하는 스팀 스트리핑 장치로서,
상기 크러밍조 중 적어도 제1조는 원통 세로 방향으로 신장 축 방향으로 회전하는 교반축과, 당해 교반축의 중심으로부터 상기 크러밍조의 내벽면 방향으로 신장하는 교반 날개를 구비하고,
상기 교반 날개는 나이프 날개를 포함하고,
상기 나이프 날개는 상기 교반의 회전 방향을 향한 소날각이 10 내지 60도인 날을 갖고,
상기 나이프 날개의 날의 선단과, 당해 나이프 날개와 동일 평면 상에 있는 상기 교반축의 단면의 중심과의 거리의 2배의 길이는, 상기 크러밍조의 내경에 대해 30 내지 70%의 비율을 갖고,
상기 크러밍조 중 적어도 제1조는 당해 크러밍조의 내벽면에 방해판을 구비하고 있고,
당해 방해판은 상기 크러밍조의 원통 가로 방향 단면에서 상기 크러밍조 내의 유체의 유동 방향에 대하여 상류측 및 하류측으로 각각 측면을 갖고, 당해 상류측 측면과 하류측 측면이 합치하여 교점을 이루는 삼각형의 단면 형상을 갖고 있고,
상기 방해판의 상기 크러밍조의 원통 가로 방향 단면에서의 상류측 측면의 선분과, 상기 교반축의 중심으로부터 상기 교점을 연결하는 선분이 이루는 각도가 30 내지 75도이고,
상기 방해판의 상기 크러밍조의 원통 가로 방향 단면에서의 하류측 측면의 선분과, 상기 교반축의 중심으로부터 상기 교점을 연결하는 선분이 이루는 각도가 30 내지 75도인
스팀 스트리핑 장치.
고무상 중합체 용액 또는 슬러리를 스팀에 의해 탈용매하고, 고무상 중합체를 회수하는, 적어도 하나의 원통 종형의 크러밍조를 구비하는 스팀 스트리핑 장치로서,
상기 크러밍조 중 적어도 제1조는 원통 세로 방향으로 신장 축 방향으로 회전하는 교반축과, 당해 교반축의 중심으로부터 상기 크러밍조의 내벽면 방향으로 신장하는 교반 날개를 구비하고,
상기 크러밍조 중 적어도 제1조는 당해 크러밍조의 내벽면에 방해판을 구비하고 있고,
상기 방해판은 상기 크러밍조의 원통 가로 방향 단면에서 상기 크러밍조 내의 유체의 유동 방향에 대하여 상류측 및 하류측으로 각각 측면을 갖고, 당해 상류측 측면과 하류측 측면이 합치하여 교점을 이루는 삼각형의 단면 형상을 갖고 있고,
상기 방해판의 상기 크러밍조의 원통 가로 방향 단면에서의 상류측 측면의 선분과, 상기 교반축의 중심으로부터 상기 교점을 연결하는 선분이 이루는 각도가 30 내지 75도이고,
상기 방해판의 상기 크러밍조의 원통 가로 방향 단면에서의 하류측 측면의 선분과, 상기 교반축의 중심으로부터 상기 교점을 연결하는 선분이 이루는 각도가 30 내지 75도인
스팀 스트리핑 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 방해판은 상기 교반축의 방향을 따라 당해 방해판 및 교반축을 포함하는 단면에서 절단하였을 때의 단면적의 총합이, 상기 단면에서 절단하였을 때의 크러밍조의 수상 중의 단면적에 대하여 1 내지 20%인 스팀 스트리핑 장치.
고무상 중합체 용액 또는 슬러리를 스팀에 의해 탈용매하고, 고무상 중합체를 회수하는 스팀 스트리핑 마무리 방법으로서,
제1항 또는 제2항의 스팀 스트리핑 장치를 이용하고,
상기 크러밍조 중 적어도 제1조에서 nD²으로 정의되는 교반 계수를 1 내지 50으로 하는 스팀 스트리핑 마무리 방법.
(n은 교반 날개의 회전수(1/초), D는 교반 날개의 직경(m)임)