WO2006001114A1 - 重合装置および重合体の製造方法 - Google Patents

重合装置および重合体の製造方法 Download PDF

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    • B01J2219/0013—Controlling the temperature by direct heating or cooling by condensation of reactants

Definitions

  • the present invention relates to a polymerization apparatus and a method for producing a polymer using the same.
  • a solution polymerization method is known as a method for obtaining a vinyl polymer by polymerizing a vinyl monomer.
  • a polymerization apparatus used for solution polymerization a polymerization tank for mixing a vinyl monomer, a solvent and a polymerization initiator, and a mixture liquid supplied from the mixing tank are heated to polymerize the vinyl monomer.
  • a polymerization tank is provided, and a condenser is provided that cools the vapor of the vinyl monomer and solvent discharged from the polymerization tank and returns the liquid to a polymerization tank (see, for example, Patent Document 1).
  • the condenser may volatilize and the vapor may be discharged outside the polymerization apparatus. is there.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 5-17504
  • an object of the present invention is to provide a polymerization apparatus capable of reducing the amount of volatile liquid discharged as vapor outside the polymerization apparatus without providing a recovery apparatus, and a method for producing a polymer using the same. Is to provide.
  • the polymerization apparatus of the present invention comprises a polymerization vessel and a condenser capable of cooling the vapor discharged from the polymerization vessel to 15 ° C or lower.
  • the polymerization apparatus of the present invention includes a polymerization tank, a tank for storing a volatile liquid supplied to the polymerization tank, and a condenser capable of cooling the steam discharged to the tank force to 15 ° C. or lower. It is a feature.
  • the polymerization apparatus of the present invention includes a polymerization tank, a tank for storing a volatile liquid supplied to the polymerization tank, a capacitor capable of cooling the vapor discharged from the tank force to 15 ° C or less, and a polymerization tank. It is characterized by having a condenser that can cool the steam discharged to 15 ° C or less.
  • the method for producing a polymer of the present invention is characterized in that solution polymerization of monomers is performed using the polymerization apparatus of the present invention.
  • the polymerization apparatus of the present invention it is possible to reduce the amount of volatile liquid discharged as vapor outside the polymerization apparatus.
  • the polymerization apparatus of the present invention can be suitably used for the production of a polymer using a solvent, particularly for the production of a resin for acrylic paints using a solvent having a relatively low boiling point.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of a polymerization apparatus of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of the polymerization apparatus of the present invention.
  • the polymerization apparatus 10 includes a mixing tank 12 that mixes and temporarily stores a monomer, a solvent, and a polymerization initiator, and a polymerization vessel 14 that performs polymerization of the monomer by heating the liquid mixture supplied from the mixing tank 12.
  • the first capacitor 16 that cools and condenses the monomer and solvent (volatile liquid) vapor discharged from the polymerization kettle 14 and further cools the steam that cannot be condensed by the first condenser 16.
  • a second condenser 18 that condenses a tank-side condenser 20 that cools and condenses the vapor of the monomer and solvent (volatile liquid) discharged from the mixing tank 12, and a supply tank that stores the polymerization initiator solution.
  • raw material supply pipe 30 for supplying monomer and solvent to the mixing tank 12, manhole 31 for injecting the initiator, and mixed liquid supply pipe for supplying the mixed liquid of the mixing tank 12 to the polymerization kettle 14 32 and the steam generated in the polymerization kettle 14
  • a steam discharge pipe 34 that discharges to the heat exchanger 16, a steam transfer pipe 36 that transfers steam that cannot be condensed by the first condenser 16 to the second condenser 18, and the first condenser 16 and the second condenser 18 is a liquid return pipe 38 for returning the liquid condensed in 18 to the polymerization kettle 14; a vapor discharge pipe 40 for discharging the vapor generated in the mixing tank 12 to the tank-side condenser 20; and a liquid condensed in the tank-side condenser 20.
  • Cooling water drain pipe 54, polymer solution take-out pipe 56 for taking out the polymer solution produced in the polymerization vessel 14, and supply of polymerization initiator solution in the supply tank 26 to the polymerization vessel 14 And is generally constructed.
  • the mixing tank 12 includes a tank body 60, a stirring blade 62 that stirs the liquid inside, and a mixing blade 62.
  • a motor 64 to be rotated and temperature control means 66 for adjusting the temperature inside the tank body 60 are provided.
  • the mixing tank 12 one used in a conventional solution polymerization apparatus can be used.
  • the polymerization kettle 14 includes a kettle main body 70, a stirring blade 72 for stirring the liquid inside the kettle, a motor 74 for rotating the liquid, and a temperature control means 76 for adjusting the temperature inside the kettle main body 70. To do.
  • the polymerization vessel 14 those used in a conventional solution polymerization apparatus can be used.
  • the first capacitor 16 is optionally provided as necessary, and need not have a function of cooling the steam discharged from the polymerization kettle to 15 ° C or lower.
  • the capacitor used as the first capacitor is not particularly limited, but includes a cylindrical body provided with an outlet and an inlet for an external fluid (cooling water), and a plurality of heat transfer tubes arranged in the body. And an upper tube plate and a lower tube plate that are provided at both ends of the fuselage to support both ends of the heat transfer tube, and are provided at both ends of the fuselage, and an outlet and an inlet for the fluid (monomer and solvent) in the tube are provided respectively.
  • a shell tube capacitor having a large heat transfer area and having two lids is preferably used.
  • the first capacitor it is preferable to use a capacitor having a heat transfer area Al (m 3 ) force within a range obtained by multiplying the total charge (t) to the polymerization kettle by 8 to 15.
  • a capacitor having a heat transfer area force S48 to 90 m 3 it is preferable to use a first capacitor having a heat transfer area force S48 to 90 m 3 .
  • the cooling water supply speed to the first condenser is preferably 7-30LZmin.
  • the second capacitor 18 includes a plurality of heat transfer plates, a flow path of the first fluid (cooling water) and a flow of the second fluid (monomer and solvent) between the heat transfer plates.
  • a so-called plate capacitor, which is laminated so that the paths are alternately formed, is preferably used.
  • At least a part of the steam discharged from the polymerization tank 14 by the second condenser 18 provided on the downstream side is 15 ° C. or less, preferably in the range of 1 to 10 ° C. It must be cooled with If the second condenser 18 cannot cool the vapor discharged from the polymerization kettle 14 to 15 ° C or less, the second condenser 18 does not become liquid and is discharged out of the polymerization apparatus 10 as a vapor. The amount of monomer and solvent will increase. Second capacitor 18 Although the lower limit of the cooling temperature in is not particularly limited, it is practically up to 5 ° C.
  • the temperature is 1-15 ° C, preferably 5-10 ° C. This is accomplished by supplying water to the second capacitor.
  • the second capacitor has a heat transfer area A2 (m 3) of 0.1 to 50, preferably 0.3, in the total charge (t) to the polymerization kettle. It is preferable to use those within the range obtained by multiplying by -1.0.
  • the supply rate of the cooling water to the second condenser is preferably 0.1 to 1.5 LZmin.
  • the second capacitor will have a heat transfer area A2 (m 3 ) force multiplied by 1 to 70, preferably 20 to 50, to the total charge (t) to the polymerization kettle. It is preferable to use one within the range that can be obtained. At this time, it is preferable that the cooling water supply speed to the second condenser is 1 to 25 LZmin.
  • the second condenser 18 is capable of cooling at least a part of the steam discharged from the polymerization kettle 14 to 15 ° C. or less was condensed by the second condenser 18. This can be done depending on whether the temperature of the liquid is below 15 ° C. In the present invention, it is sufficient that the steam can be cooled to 15 ° C or lower by the most downstream condenser (second condenser 18), and the upstream condenser (first condenser 16) is discharged from the polymerization kettle. It may not be possible to cool the generated steam to below 15 ° C.
  • the present invention it is possible to use only the first capacitor 16 and cool the steam discharged by the first condenser 16 to 15 ° C. or less. However, if it is attempted to cool the high-temperature steam that is discharged as much as 14 forces to 15 ° C or less with one capacitor, the capacitor is enlarged to increase the heat transfer area, and this large capacitor is further increased. In practice, the cooling water flowing through the water must be cooled to below 10 ° C. In this way, if one condenser is used to cool the steam discharged from the polymerization vessel 14 to 15 ° C or less, it is necessary to increase the size of the condenser and increase the amount of cooling water. It must be cooled to below 10 ° C, which increases equipment costs and enormous energy costs for cooling.
  • the second capacitor is disposed downstream of the first capacitor 16.
  • Sensor 18 is provided.
  • a small amount of vapor that could not be condensed in the first capacitor 16 may be cooled to 15 ° C. or less, so that the heat transfer area of the second capacitor 18 is smaller than that of the first capacitor 16.
  • the capacitor can be made smaller and the size of the condenser can be reduced. Also, since only a small amount of cooling water is required, the energy cost for cooling the cooling water to 10 ° C or less can be minimized. In this way, in the polymerization apparatus 10, by combining the first capacitor 16 and the second capacitor 18, the vapor discharged from the polymerization kettle 14 can be cooled to 15 ° C. or less at low cost.
  • the tank-side capacitor 20 As the tank-side capacitor 20, a plate-type capacitor similar to the second capacitor 18 described above can be used.
  • the steam discharged from the mixing tank 12 is lower in temperature and less in volume than the steam discharged from the polymerization tank 14, so that it is discharged from the mixing tank 12 by installing only one small plate capacitor. At least part of the steam can be cooled to 15 ° C or less.
  • the temperature is 1-15 ° C, preferably 5-10 ° C. This is accomplished by supplying water to the second capacitor.
  • Whether or not the steam discharged from the tank-side condenser 20 can be cooled to 15 ° C or lower can be confirmed by checking whether the temperature of the liquid condensed in the tank-side condenser 20 is 15 ° C or lower. it can.
  • the tank side capacitor has a heat transfer area A3 (m 3 ) force within the range obtained by multiplying the total charge (t) to the tank by 0.1 to 50, preferably 0.3 to 1.0. It is preferable to use those in the above.
  • the cooling water supply rate to the tank-side condenser is preferably 0.1 to 1.5 LZmin.
  • cooling water starts to flow through the first capacitor 16, the second capacitor 18, and the tank-side capacitor 20.
  • the cooling water is supplied to the condenser until the solution polymerization is completed.
  • a solvent is introduced into the polymerization kettle 14, and the temperature inside the polymerization kettle 14 is heated by a temperature control means 76 to a predetermined temperature.
  • the monomer, solvent and polymerization initiator are fed from the raw material supply pipe 30 to the mixing tank 12.
  • the monomer, solvent and polymerization initiator are sufficiently stirred and mixed, and the resulting mixture is temporarily stored.
  • the monomer and solvent that evaporate while stirring and storing the monomer, solvent, and polymerization initiator in the mixing tank 12 are sent to the tank-side capacitor 20 through the vapor discharge pipe 40, where 15 After cooling and condensing to below ° C, it is returned to the mixing tank 12 through the liquid return pipe 42.
  • the mixed solution in the mixing tank 12 is dropped into the polymerization vessel 14 through the mixed solution supply pipe 32 at a predetermined dropping rate, and solution polymerization is performed.
  • a polymerization initiator is added from the supply tank 26 through the polymerization initiator supply pipe 58 as necessary.
  • the inside of the polymerization vessel 14 is heated, and the monomer and solvent that evaporate during solution polymerization in the polymerization vessel 14 are sent to the first condenser 16 through the vapor discharge pipe 34, where Cools and condenses.
  • the liquid condensed in the first condenser 16 is returned to the polymerization tank 14 through the liquid return pipe 38, while the vapor that could not be condensed in the first condenser 16 passes through the vapor transfer pipe 36 to the second. It is transferred to a condenser 18 where it is cooled and condensed below 15 ° C.
  • the liquid condensed in the second condenser 18 is returned to the polymerization tank 14 through the liquid return pipe 38.
  • the polymer solution is taken out from the bottom of the polymerization vessel 14 through the polymer solution outlet pipe 56.
  • the cooling water supplied to the first capacitor 16 does not need to be particularly cooled. Normally, water with the same temperature as the outside temperature is used.
  • the temperature and amount of cooling water supplied to the second condenser 18 and the tank side are as described in detail above.
  • the temperature and amount of the cooling water supplied to the tank-side capacitor 20 are appropriately set so that at least a part of the steam discharged from the mixing tank 12 can be cooled to 15 ° C or lower.
  • the temperature of the cooling water supplied to the tank side capacitor 20 is preferably 5 to 10 ° C.
  • a bull monomer can be used in the production of a bull polymer, and a metatalylate and an acrylate can be used in the production of an acrylic resin.
  • the bur monomer include methyl metatalylate, ethyl metatalylate, n-butyl metatalylate, i-butyl metatalylate, t-butyl metatalylate, aminoremetatalylate, cyclohexyl metatalylate, Methacrylic acid esters such as 2-ethylethyl methacrylate, stearyl methacrylate, dodecyl methacrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, glycidyl methacrylate; methyl acrylate, ethyl acetate, n -butyl acrylate Acrylates such as acrylate, i-butyl acrylate, 2-ethyl hexyl acrylate, 2-hydroxy cetyl
  • Examples of the polymerization initiator for the bulle monomer include, for example, diisopropyl peroxy dicarbonate, di-t-hexyl silver oxide, t-butyl neodecanoate, t-butyl peroxypivalate, t-butyl peroxy.
  • Examples of the solvent include aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene; alcohol compounds such as isopropyl alcohol, 1-butanol and isobutanol; ester compounds such as ethyl acetate, n-butyl acetate and isobutyl acetate; ethylene glycol Examples include monoethyl ether, propylene glycol monomethyl ether; ketone compounds such as methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, and cyclohexanone; and aliphatic hydrocarbons such as n-hexane and n-heptane.
  • aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene
  • alcohol compounds such as isopropyl alcohol, 1-butanol and isobutanol
  • ester compounds such as ethyl acetate, n-butyl acetate and isobutyl acetate
  • ethylene glycol Examples include monoeth
  • the polymerization apparatus 10 described above includes the second condenser 18 capable of cooling at least a part of the steam discharged from the polymerization kettle 14 to 15 ° C or less. Extremely low monomer and solvent (volatile liquid) emissions as vapor Togashi.
  • the second condenser 18 that can cool at least a part of the vapor discharged from the polymerization apparatus 10 to the superposition vessel 14 to 15 ° C or less. Therefore, the amount of monomer and solvent (volatile liquid) discharged as vapor outside the polymerization apparatus can be extremely reduced.
  • the polymerization apparatus of the present invention is not limited to the illustrated example, and any polymerization apparatus can be used as long as it includes a polymerization vessel and a condenser capable of cooling the steam discharged to 15 ° C or less. It may be of any form. Further, the second capacitor 18 and the tank tank j capacitor 20 may play the role of a single capacitor.
  • the resin for acrylic paints was produced under a temperature of 30 ° C.
  • a tank body 60 having a capacity of 4.5 m 3 and equipped with a stirring blade 62 and a motor 64 was used.
  • a kettle main body 70 having a capacity of 6 m3 and equipped with a stirring blade 72, a motor 74, a jacket (temperature control means 76), and a filter (not shown) was used.
  • a tank having a capacity of 0.5 m3 was used.
  • the first capacitor 16 a shell tube type capacitor having a heat transfer area of 60 m2 was used.
  • the second capacitor 18 and the tank-side capacitor 20 plate capacitors having a heat transfer area of 0.5m2 were used. The liquid condensed in the second capacitor 18 and the tank-side capacitor 20 was collected without being returned to the superposition vessel 14 and the mixing tank 12, and the total amount was measured after solution polymerization.
  • cooling water at 30 ° C begins to flow through the first condenser 16 at a flow rate of 15LZ, and cooling water at 5 ° C flows through the second capacitor 18 and the tank side capacitor 20 at a flow rate of 0.5LZ. I started to flow. The cooling water was supplied to the condenser until the solution polymerization was completed.
  • n-butyl acetate 450 kg, methyl metatalylate (boiling,: 100.8.C) 1031 kg, n-butinoremetatalylate (boiling: 163.5.C).
  • methyl metatalylate (boiling,: 100.8.C) 1031 kg
  • n-butinoremetatalylate (boiling: 163.5.C).
  • 2 Hydroxetyl metatalylate (boiling point: 229 ° C) 481 kg
  • 2 Hydroxyethyl acrylate (boiling point: 213.5 ° C) 103 kg
  • Methacrylic acid (boiling point: 161 ° C) 23 kg, 2, 34 kg of 2'-azobisisobutyro-tolyl was charged, stirred and mixed to obtain a mixed solution.
  • the temperature of the liquid condensed through the second capacitor and the tank-side capacitor was 7 ° C.
  • the polymerization apparatus and the polymer production method of the present invention can reduce and further produce volatile liquids such as monomers and solvents discharged as vapor to the outside of the polymerization apparatus. Polymer yield is improved.

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Abstract

　本発明の目的は、回収装置を設けることなく重合装置外に蒸気となって排出される揮発性の液体を少なくすることができる重合装置およびこれを用いた重合体の製造方法を提供することにある。 　即ち、本願発明の重合装置の要旨は、重合釜と、重合釜から排出される蒸気を１５°C以下に冷却できるコンデンサとを具備することを特徴とする重合装置にある。 　また、本発明の重合体の製造方法の要旨は、前記重合装置を用いて、単量体の溶液重合を行うことを特徴とする重合体の製造方法にある。

Description

重合装置および重合体の製造方法
技術分野
[0001] 本発明は、重合装置およびこれを用いた重合体の製造方法に関する。
背景技術
[0002] ビニル系単量体を重合してビニル系重合体を得る方法としては、溶液重合法が知 られている。溶液重合に用いられる重合装置としては、ビュル系単量体、溶剤および 重合開始剤を混合する混合タンクと、混合タンクから供給された混合液を加熱してビ 二ル系単量体の重合を行う重合釜と、重合釜力 排出されたビニル系単量体および 溶剤の蒸気を冷却し液体にして重合釜に戻すコンデンサとを具備するものが通常で ある (例えば、特許文献 1参照)。
[0003] ここで、コンデンサで用いられる冷却液としては、通常、工業用水が用いられる。し 力しながら、工業用水では、その温度が外気温に影響されるため、特に夏場におい てコンデンサにおける冷却が不十分になると、ビニル系単量体および溶剤が液体と ならず、蒸気のまま重合装置外に排出されてしまう可能性がある。特に、製造される ビュル系重合体がアクリル系塗料用榭脂の場合には、重合装置で製造される榭脂溶 液をそのまま塗料の原料として用いると 、う事情から、溶剤として沸点の比較的低 ヽ ものを使用する場合があるため、この課題は顕著となる。
また、混合タンクにて攪拌を行っている最中にも、コンデンサーにおける冷却が不 十分となると、ビニル系単量体および溶剤が揮発し、それらの蒸気が重合装置外に 排出される可能性がある。
[0004] 重合装置外にビニル系単量体および溶剤が排出されると、環境に対する負荷が増 加するだけでなぐ製造されるビニル系重合体の量が排気された分だけ少なくなつて 、歩留まりが悪くなるため、重合装置外に排出されるビニル系単量体および溶剤を回 収するための回収装置を別途設ける必要がある。
特許文献 1：特開平 5 - 17504号公報
発明の開示 発明が解決しょうとする課題
[0005] よって、本発明の目的は、回収装置を設けることなく重合装置外に蒸気となって排 出される揮発性の液体を少なくすることができる重合装置およびこれを用いた重合体 の製造方法を提供することにある。
課題を解決するための手段
[0006] すなわち、本発明の重合装置は、重合釜と、重合釜から排出される蒸気を 15°C以 下に冷却できるコンデンサとを具備することを特徴とするものである。
また、本発明の重合装置は、重合釜と、重合釜に供給される揮発性の液体を貯留 するタンクと、タンク力 排出される蒸気を 15°C以下に冷却できるコンデンサとを具備 することを特徴とするものである。
[0007] また、本発明の重合装置は、重合釜と、重合釜に供給される揮発性の液体を貯留 するタンクと、タンク力も排出される蒸気を 15°C以下に冷却できるコンデンサと、重合 釜力 排出される蒸気を 15°C以下に冷却できるコンデンサとを具備することを特徴と するものである。
そして、本発明の重合体の製造方法は、本発明の重合装置を用いて、単量体の溶 液重合を行うことを特徴とする。
発明の効果
[0008] 本発明の重合装置によれば、重合装置外に蒸気となって排出される揮発性の液体 を少なくすることができる。本発明の重合装置は、溶剤を用いる重合体の製造、特に 比較的沸点の低い溶剤を用いるアクリル系塗料用榭脂の製造に好適に用いることが できる。
図面の簡単な説明
[0009] [図 1]本発明の重合装置の一例を示す概略構成図である。
符号の説明
[0010] 10 重合装置
12 混合タンク 16 第 1のコンデンサ
18 第 2のコンデンサ
20 タンク佃 jコンデンサ
発明を実施するための最良の形態
[0011] 以下、本発明について詳細に説明する。
図 1は、本発明の重合装置の一例を示す概略構成図である。この重合装置 10は、 単量体、溶剤および重合開始剤を混合、一時貯留する混合タンク 12と、混合タンク 1 2から供給された混合液を加熱して単量体の重合を行う重合釜 14と、重合釜 14から 排出された単量体および溶剤 (揮発性の液体)の蒸気を冷却、凝縮する第 1のコンデ ンサ 16と、第 1のコンデンサ 16で凝縮できな力つた蒸気をさらに冷却、凝縮する第 2 のコンデンサ 18と、混合タンク 12から排出された単量体および溶剤 (揮発性の液体） の蒸気を冷却、凝縮するタンク側コンデンサ 20と、重合開始剤溶液を貯留する供給 タンク 26と、混合タンク 12に単量体、溶剤を供給する原料供給管 30と、開始剤を投 入するためのマンホール 31と、混合タンク 12の混合液を重合釜 14に供給する混合 液供給管 32と、重合釜 14で発生する蒸気を第 1のコンデンサ 16に排出する蒸気排 出管 34と、第 1のコンデンサ 16で凝縮できな力つた蒸気を第 2のコンデンサ 18に移 送する蒸気移送管 36と、第 1のコンデンサ 16および第 2のコンデンサ 18で凝縮され た液体を重合釜 14に返送する液体返送管 38と、混合タンク 12で発生する蒸気をタ ンク側コンデンサ 20に排出する蒸気排出管 40と、タンク側コンデンサ 20で凝縮され た液体を混合タンク 12に返送する液体返送管 42と、第 1のコンデンサ 16へ冷却水を 供給する冷却水供給管 44と、第 1のコンデンサ 16から冷却水を排水する冷却水排 水管 46と、第 2のコンデンサ 18へ冷却水を供給する冷却水供給管 48と、第 2のコン デンサ 18から冷却水を排水する冷却水排水管 50と、タンク側コンデンサ 20へ冷却 水を供給する冷却水供給管 52と、タンク側コンデンサ 20から冷却水を排水する冷却 水排水管 54と、重合釜 14で製造された重合体溶液を取り出す重合体溶液取出管 5 6と、供給タンク 26の重合開始剤溶液を重合釜 14に供給する重合開始剤供給管 58 とを具備して概略構成されるものである。
[0012] 混合タンク 12は、タンク本体 60と、この内部の液体を攪拌する攪拌翼 62と、これを 回転させるモータ 64と、タンク本体 60内部の温度を調節する調温手段 66とを具備す るものである。混合タンク 12としては、従来の溶液重合装置に用いられているものを 用!/、ることができる。
[0013] 重合釜 14は、釜本体 70と、この内部の液体を攪拌する攪拌翼 72と、これを回転さ せるモータ 74と、釜本体 70内部の温度を調節する調温手段 76とを具備するもので ある。重合釜 14としては、従来の溶液重合装置に用いられているものを用いることが できる。
[0014] 第 1のコンデンサ 16は、必要に応じて任意に設けるものであり、重合釜から排出さ れる蒸気を 15°C以下に冷却できる機能を有する必要はない。第 1のコンデンサとして 用いるコンデンサは特に限定されるものではないが、管外流体 (冷却水）の出口およ び入口が設けられた筒状の胴体と、胴体内に配置された複数の伝熱管と、胴体の両 端に設けられ、伝熱管の両端を支持する上部管板および下部管板と、胴体の両端に 設けられ、管内流体 (単量体および溶剤）の出口および入口がそれぞれ設けられた 2 つの蓋体とを具備する、伝熱面積の広いシェルチューブ式コンデンサが好ましく用い られる。
第 1のコンデンサとしては、その伝熱面積 Al (m3)力 重合釜への総仕込み量 (t) に 8〜15を乗じて得られる範囲内にあるものを使用することが好ましい。例えば重合 釜に 6tを仕込む重合を行う重合系の場合、第 1のコンデンサとしては、その伝熱面積 力 S48〜90m3の範囲内にあるものを使用することが好ましい。また、第 1のコンデンサ への冷却水の供給速度は、 7〜30LZminとすることが好まし 、。
[0015] 第 2のコンデンサ 18はとしては、複数の伝熱プレートを、各伝熱プレート間に第 1の 流体 (冷却水)の流路および第 2の流体 (単量体および溶剤)の流路が交互に形成さ れるように積層してなる、いわゆるプレート式コンデンサが好ましく用いられる。
[0016] 本発明においては、下流側に設けられた第 2のコンデンサ 18で、重合釜 14カも排 出される蒸気の少なくとも一部を 15°C以下、好ましくは 1〜10°Cの範囲内で冷却でき ることが必要である。第 2のコンデンサ 18で、重合釜 14から排出される蒸気を 15°C以 下に冷却できなければ、第 2のコンデンサ 18から液体とならずに蒸気のまま重合装 置 10外に排出される単量体および溶剤の量が多くなつてしまう。第 2のコンデンサ 18 における冷却温度の下限は、特に限定されないが、現実的には 5°Cまでである。 なお、第 2のコンデンサ 18で、重合釜 14から排出される蒸気の少なくとも一部を 15 °C以下に冷却するには、その温度が 1〜15°C、好ましくは 5〜10°Cの冷却水を第 2 のコンデンサに供給することで達成される。
第 1のコンデンサを配設した場合、第 2のコンデンサとしては、その伝熱面積 A2 (m 3)が、重合釜への総仕込み量 (t)に 0. 1〜50、好ましくは 0. 3〜1. 0を乗じて得られ る範囲内にあるものを使用することが好ましい。また、この時、第 2のコンデンサへの 冷却水の供給速度は、 0. 1〜1. 5LZminとすることが好ましい。
第 1のコンデンサを配設しない場合、第 2のコンデンサとしては、その伝熱面積 A2 ( m3)力 重合釜への総仕込み量 (t)に 1〜70、好ましくは 20〜50を乗じて得られる 範囲内にあるものを使用することが好ましい。また、この時、第 2のコンデンサへの冷 却水の供給速度は、 l〜25LZminとすることが好ま 、。
[0017] ここで、第 2のコンデンサ 18で、重合釜 14から排出される蒸気の少なくとも一部を 1 5°C以下に冷却できた力どうかの確認は、第 2のコンデンサ 18で凝縮された液体の温 度が 15°C以下になっているかどうかで行うことができる。なお、本発明においては、 最下流のコンデンサ（第 2のコンデンサ 18)にて蒸気を 15°C以下に冷却できればよく 、これよりも上流側のコンデンサ（第 1のコンデンサ 16)が重合釜から排出される蒸気 を 15°C以下に冷却できなくても構わない。
[0018] 本発明においては、第 1のコンデンサ 16のみとし、第 1のコンデンサ 16で重合釜 14 力 排出される蒸気を 15°C以下に冷却することも可能である。し力しながら、 1基のコ ンデンサで重合釜 14力も排出される高温の蒸気を 15°C以下に冷却しょうとすると、コ ンデンサを大型化して伝熱面積を大きくし、さらにこの大型のコンデンサに流す冷却 水を現実的には 10°C以下まで冷却しなければならない。このように、 1基のコンデン サで重合釜 14から排出される蒸気を 15°C以下に冷却しょうとすると、コンデンサの大 型化、冷却水の増量が必要となり、し力も多量の冷却水を 10°C以下まで冷却しなけ ればならず、設備コストが増大し、冷却のためのエネルギーコストも膨大なものとなつ てしまう。
[0019] そこで、重合装置 10においては、第 1のコンデンサ 16よりも下流側に第 2のコンデ ンサ 18を設けている。第 2のコンデンサ 18においては、第 1のコンデンサ 16で凝縮 できなかった少量の蒸気を 15°C以下に冷却すればよいので、第 2のコンデンサ 18の 伝熱面積を第 1のコンデンサ 16よりも小さくし、コンデンサを小型化することができ、ま た、冷却水も少量で済むので、冷却水を 10°C以下まで冷却するためのエネルギーコ ストも最小限に抑えられる。このように、重合装置 10においては、第 1のコンデンサ 16 と第 2のコンデンサ 18とを組み合わせることにより、低コストで重合釜 14力も排出され る蒸気を 15°C以下に冷却することができる。
[0020] タンク側コンデンサ 20としては、上述の第 2のコンデンサ 18と同様のプレート式コン デンサを用いることができる。混合タンク 12から排出される蒸気は、重合釜 14から排 出される蒸気に比べ、低温であり、かつ量も少ないので、小型のプレート式コンデン サを 1基設けるだけで混合タンク 12から排出される蒸気の少なくとも一部を 15°C以下 に冷却できることができる。
なお、タンク側コンデンサ 18で、重合釜 14から排出される蒸気の少なくとも一部を 1 5°C以下に冷却するには、その温度が 1〜15°C、好ましくは 5〜10°Cの冷却水を第 2 のコンデンサに供給することで達成される。
タンク側コンデンサ 20で、排出される蒸気を 15°C以下に冷却できたかどうかの確認 は、タンク側コンデンサ 20で凝縮された液体の温度が 15°C以下になっているかどう かで行うことができる。
また、タンク側コンデンサとしては、その伝熱面積 A3 (m3)力 タンクへの総仕込み 量 (t)に 0. 1〜50、好ましくは 0. 3〜1. 0を乗じて得られる範囲内にあるものを使用 することが好ましい。また、この時、タンク側コンデンサへの冷却水の供給速度は、 0. 1〜1. 5LZminとすることが好ましい。
[0021] 次に、重合装置 10を用いた重合体の製造方法について説明する。
まず、第 1のコンデンサ 16、第 2のコンデンサ 18およびタンク側コンデンサ 20に冷 却水を流し始める。コンデンサへの冷却水の供給は、溶液重合終了まで行う。
ついで、重合釜 14に溶剤を投入し、調温手段 76にて重合釜 14内を所定温度にカロ 熱する。
[0022] これとは別に、混合タンク 12に原料供給管 30から単量体、溶剤および重合開始剤 を供給し、混合タンク 12内で単量体、溶剤および重合開始剤を十分に攪拌、混合し 、得られた混合液を一時貯留する。
混合タンク 12にて単量体、溶剤および重合開始剤を攪拌、貯留している間に蒸発 する単量体および溶剤は、蒸気排出管 40を通ってタンク側コンデンサ 20に送られ、 ここで 15°C以下に冷却、凝縮された後、液体返送管 42を通って混合タンク 12に返 送される。
[0023] ついで、重合釜 14内の温度を制御しながら、混合タンク 12内の混合液を混合液供 給管 32を通して所定の滴下速度で重合釜 14内に滴下し、溶液重合を行う。混合液 の滴下終了後、必要に応じて、重合開始剤供給管 58を通して供給タンク 26から重 合開始剤を追加する。
[0024] 重合釜 14内を加熱し、重合釜 14内で溶液重合を行っている間に蒸発する単量体 および溶剤は、蒸気排出管 34を通って第 1のコンデンサ 16に送られ、ここで冷却、 凝縮される。第 1のコンデンサ 16で凝縮された液体は、液体返送管 38を通って重合 釜 14に返送され、一方、第 1のコンデンサ 16で凝縮できなかった蒸気は、蒸気移送 管 36を通って第 2のコンデンサ 18に移送され、ここで 15°C以下に冷却、凝縮される 。第 2のコンデンサ 18で凝縮された液体は、液体返送管 38を通って重合釜 14に返 送される。
溶液重合の完了後、重合釜 14の底部から重合体溶液取出管 56を通して重合体溶 液を取り出す。
[0025] 第 1のコンデンサ 16に供給される冷却水は、特に冷却する必要はない。通常は、外 気温と同じ温度の水が用いられる。
第 2のコンデンサ 18、タンク側に供給される冷却水の温度および量は、先に詳述し た通りである。
[0026] タンク側コンデンサ 20に供給される冷却水の温度および量は、混合タンク 12から 排出される蒸気の少なくとも一部を 15°C以下に冷却できるように、適宜設定される。 タンク側コンデンサ 20に供給される冷却水の温度は、好ましくは 5〜10°Cである。
[0027] 単量体としては、ビュル系重合体の製造の場合、ビュル系単量体を用いることがで き、アクリル系榭脂の製造の場合、メタタリレート及びアタリレートを用いることができる 。 ビュル系単量体としては、例えば、メチルメタタリレート、ェチルメタタリレート、 n- ブチルメタタリレート、 i ブチルメタタリレート、 t ブチルメタタリレート、アミノレメタタリ レート、シクロへキシルメタタリレート、 2—ェチルへキシルメタタリレート、ステアリルメ タクリレート、ドデシルメタタリレート、 2—ヒドロキシェチルメタタリレート、グリシジルメタ タリレート等のメタクリル酸エステル;メチルアタリレート、ェチルアタリレート、 n—ブチ ルアタリレート、 i—ブチルアタリレート、 2—ェチルへキシルアタリレート、 2—ヒドロキ シェチルアタリレート、 4 ヒドロキシアタリレート等のアクリル酸エステル；アタリ口-トリ ル、メタタリ口-トリル等のビュルシアン化合物；スチレン等の芳香族ビュル化合物；ァ クリル酸、メタクリル酸等の不飽和カルボン酸などが挙げられる。
[0028] ビュル系単量体の重合開始剤としては、例えば、ジーイソプロピルパーォキシジカ ーボネート、ジー t一へキシルバーオキサイド、 t ブチルネオデカノエート、 tーブチ ルパーォキシピバレート、 t ブチルパーォキシ 2—ェチルへキサノエート、ピバレー トラウロイルパーオキサイド、ベンゾィルパーオキサイド、 t ブチルパーォキシイソプ 口ピルカーボネート、 t ブチルパーォキシベンゾエート、ジクミルパーオキサイド、ジ t ブチルパーオキサイド、 1, 1，ージー t ブチルパーォキシ 3, 3, 5 トリメチ ルシクロへキサン等の有機過酸化物； 2, 2，ーァゾビス（2, 4 ジメチルバレ口-トリ ル）、 2, 2，—ァゾビスイソブチロニトリル、 2, 2，—ァゾビス 2—メチルブチロニトリル、 l— ァゾビス（1—シクロへキサンカルボ-トリル）、 2, 2'—ァゾビス（2, 4, 4 トリメ チルペンタン)等のァゾィ匕合物が挙げられる。
[0029] 溶剤としては、例えば、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素;イソプロピルアルコ ール、 1ーブタノール、イソブタノール等のアルコール化合物；酢酸ェチル、酢酸 n ーブチル、酢酸イソブチル等のエステル化合物；エチレングリコールモノェチルエー テル、プロピレングリコールモノメチルエーテル；メチルェチルケトン、メチルイソブチ ルケトン、シクロへキサノン等のケトン化合物； n—へキサン、 n—ヘプタン等の脂肪族 炭化水素などが挙げられる。
[0030] 以上説明した重合装置 10にあっては、重合釜 14から排出される蒸気の少なくとも 一部を 15°C以下に冷却できる第 2のコンデンサ 18を具備しているので、重合装置外 に蒸気となって排出される単量体および溶剤 (揮発性の液体)を極めて少なくするこ とがでさる。
また、この重合装置 10を用いた重合体の製造方法にあっては、重合装置 10が重 合釜 14力も排出される蒸気の少なくとも一部を 15°C以下に冷却できる第 2のコンデ ンサ 18を具備しているので、重合装置外に蒸気となって排出される単量体および溶 剤 (揮発性の液体)を極めて少なくすることができる。
[0031] なお、本発明の重合装置は、図示例のものに限定はされず、重合釜やタンク力 排 出される蒸気を 15°C以下に冷却できるコンデンサを具備するものであれば、どのよう な形態のものであっても構わない。また、第 2のコンデンサ 18およびタンク佃 jコンデン サ 20の役割を 1つのコンデンサで担うようにしても構わない。
実施例
[0032] 以下、本発明を実施例によってさらに具体的に説明する。
[実施例 1]
図 1に示す重合装置 10を用い、気温 30°Cの条件下でアクリル系塗料用榭脂の製 造を行った。
混合タンク 12としては、タンク本体 60の容量が 4. 5m3であり、攪拌翼 62、モータ 6 4を備えたものを用いた。重合釜 14としては、釜本体 70の容量が 6m3であり、攪拌 翼 72、モータ 74、ジャケット (調温手段 76)、ろ過器（図示略)を備えたものを用いた。 供給タンク 26としては、容量 0. 5m3のものを用いた。第 1のコンデンサ 16としては、 伝熱面積 60m2のシェルチューブ式コンデンサを用いた。第 2のコンデンサ 18およ びタンク側コンデンサ 20としては、伝熱面積 0. 5m2のプレート式コンデンサを用い た。なお、第 2のコンデンサ 18およびタンク側コンデンサ 20で凝縮された液体は、重 合釜 14および混合タンク 12に返送せずに回収し、溶液重合後、その総量を測定し た。
[0033] まず、第 1のコンデンサ 16に 30°Cの冷却水を 15LZ分の流量で流し始め、第 2の コンデンサ 18およびタンク側コンデンサ 20に 5°Cの冷却水 0. 5LZ分の流量で流し 始めた。コンデンサへの冷却水の供給は、溶液重合が終了するまで行った。
ついで、重合釜 14に、酢酸ェチル（沸点： 77. 2°C) 1744kg,酢酸 n ブチル（ 沸点： 125°C) 92kgを投入し、攪拌しながら、ジャケット内の 500KPaの加圧温水で 重合釜 14の内温を 80°Cに昇温した。
[0034] これとは別に、混合タンク 12に、酢酸 n—ブチル 450kg、メチルメタタリレート（沸 , ： 100. 8。C) 1031kg、 n—ブチノレメタタリレート（沸 ： 163. 5。C) 653kg、 2 ヒド ロキシェチルメタタリレート（沸点：229°C)481kg、 2 ヒドロキシェチルアタリレート（ 沸点： 213. 5°C) 103kg、メタクリル酸（沸点： 161°C) 23kg、 2, 2'—ァゾビスイソブ チロ-トリル 34kgを仕込み、攪拌、混合して混合液を得た。
[0035] ついで、ジャケット内の加圧温水の温度を調整することにより、重合釜 14の内温を 8 0°Cに制御しながら、混合タンク 12内の混合液を 11. 6kgZ分で重合釜 14内に滴下 し、溶液重合を行った。混合液の滴下終了後、酢酸ェチル 80kgを混合タンク 12から 重合釜 14に投入し、重合釜 14の内温を 80°Cで 1時間保持した。さらに、供給タンク 26に 2, 2，一ァゾビスイソブチ口-トリル 9kg、酢酸ェチル 206kgを仕込み、混合して 重合開始剤溶液を調製し、これを 3. 6kgZ分で重合釜 14に滴下した。滴下終了後 、ジャケットの加圧温水を調整することにより、重合釜 14の内温を 85°Cに制御しなが ら、 2時間攪拌した。さらに、酢酸ェチル 218kgを供給タンク 26から重合釜 14へ投入 し、混合、冷却し、反応を終了した。重合釜 14の底部力もろ過器を通して、抜液、榭 脂溶液を得た。溶液重合中に第 2のコンデンサ 18で回収された液体の総量は 350g であり、タンク側コンデンサ 20で回収された液体の総量は 290gであった。
第 2のコンデンサ及びタンク側コンデンサにぉ ヽて凝縮された液体の温度は、 7°C であった。
なお、第 2のコンデンサ 18、タンク側コンデンサ 20が配設されていな重合装置にお V、ては、本実施例で回収することができた液体を回収することはできな!、。
産業上の利用可能性
[0036] 本発明の重合装置および重合体の製造方法は、重合装置外に蒸気となって排出 される単量体、溶剤等の揮発性の液体を低減することができ、更には製造される重 合体の歩留まりが改善される。

Claims

請求の範囲
[1] 重合釜と、重合釜力 排出される蒸気を 15°C以下に冷却できるコンデンサとを具備 することを特徴とする重合装置。
[2] 重合釜と、重合釜に供給される揮発性の液体を貯留するタンクと、タンク力 排出さ れる蒸気を 15°C以下に冷却できるコンデンサとを具備することを特徴とする重合装 置。
[3] 重合釜と、重合釜に供給される揮発性の液体を貯留するタンクと、タンク力 排出さ れる蒸気を 15°C以下に冷却できるコンデンサと、重合釜から排出される蒸気を 15°C 以下に冷却できるコンデンサとを具備することを特徴とする重合装置。
[4] 請求項 1な！ヽし 3 ヽずれか一項に記載の重合装置を用いて、単量体の溶液重合を 行うことを特徴とする重合体の製造方法。
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