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JPH0629291B2 - 塩化ビニル系流動気相重合装置 - Google Patents
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JPH0629291B2 - 塩化ビニル系流動気相重合装置 - Google Patents

塩化ビニル系流動気相重合装置

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JPH0629291B2
JPH0629291B2 JP21769183A JP21769183A JPH0629291B2 JP H0629291 B2 JPH0629291 B2 JP H0629291B2 JP 21769183 A JP21769183 A JP 21769183A JP 21769183 A JP21769183 A JP 21769183A JP H0629291 B2 JPH0629291 B2 JP H0629291B2
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polymerization
spray nozzle
phase polymerization
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峰雄 永野
道生 斉藤
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Tosoh Corp
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Tosoh Corp
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、塩化ビニル単量体(以下VCMと略記する)
又は、それを主体として、共重合可能なコモノマーとの
ガス流動気相重合において、攪拌ガス流動方式で連続重
合を行うのに適した反応装置に関するものである。
VCMの気相重合については、特公昭48−1466
6,同52−44918,米国特許3578646等で
公知であるが、得られる製品の品質が不充分な欠点があ
る。
本発明者等は、鋭意研究の結果、気相重合法で従来の懸
濁重合法や2段塊状重合法で得られる製品と充分匹敵し
うる品質の製品を連続重合法乃至セミ連続重合法でうる
事が可能な事を見出した。
即ち、 1)種ポリマーの作成条件 気相重合の開始剤の担持体である種ポリマーの特性が気
相重合の製品の特性に対してかなり支配的な影響を及ぼ
す。
この種ポリマーの特性をよくするには、塊状予備重合
で、たとえば重合率14〜20%の重合を行うに当っ
て、粒度分布をシャープにして、かつ粒子内構造を改質
し、たとえば多孔質にする作用をもち、なおかつ、気相
重合に於て、粒子内部の重合を可及的に防止する作用を
もつ、特定の添加剤を加え、さらに、該塊状予備重合終
了時に粒子表面に特性の添加剤をコーティングして、気
相重合に於て、開始剤が内部に滲透するのをさまたげ、
粒子内部の重合を防止して、又粒子間の凝集の防止を計
る。
更に未反応VCMを回収し、粉末化の種ポリマーをうる
際、充分な攪拌剪断と熱を与え、粒子表面の凸凹を減
じ、かさ比重が0.32以上の多孔質の良い粉末化種ポリマ
ーを作る必要がある。
2)気相重合 前述の種ポリマーを用いて気相重合を行うに当って、気
相重合はPr(=重合圧kg/cm3/重合温度での飽和蒸気圧
kg/cm3)は1.0未満,0.5以上で行われるが、Pr0.75以上
では、Prが高くなるにつれ、反応性が著しく高くなり、
又かさ比重も大きくなり、粒度分布はシャープ化し、粗
粒発生率も減少する。更に加工時の色相,熱安定性も向
上する。しかし、フィシュ・アイ特性(以下F.E.特性と
略記する)が著しく悪化する。
そこで、F.E.特性を良いレベルに保ち、他の特性を実用
的水準に保つようにするには、Pr0.65〜0.85、好ましく
は、0.70〜0.80で気相重合を実施する必要がある。
それでも増殖比〔(気相重合量+種ポリマー量)/種ポ
リマー量。以下同じ。)が5〜6倍を越すと、次第に品
質が悪化する。これを防ぎ、一定の品質水準に保つた
め、新しい種ポリマーを供給し、増殖比を4〜5倍の範
囲内に保持する必要性がある。
しかし、これらの種ポリマーの製造条件ならびに気相重
合におけるPrおよび増殖比の値を満たしてもなお、気相
重合における数々の技術的課題が残っている。すなわ
ち、 (1)気相重合に於て、種ポリマーの供給手段として重合
スラリーを噴霧供給すると、気相重合粒子が凝集し、粗
粒が生成する。
(2)重合熱の除去をモノマー液の蒸発潜熱によって行う
方法が知られているが、この方法のみでは、モノマー液
の供給量が、過大になる。
本発明は、これらの問題点を解決することを目的とする
もので、要旨は(イ)上部,(ロ)モノマー液用スプレーノズ
ルならびに(モノマー液及び種ポリマーからなる)スラ
リー用スプレーノズルをもつ中部,さらに(ハ)モノマー
ガス吹込み口,冷却器および錨型攪拌翼をもった底部か
らなるVCMの単独重合または共重合用流動気相重合装
置にある。
以下本発明の詳細について述べる。
重合開始后、重合装置に供給される種ポリマーとして塊
状予備重合による重合率14〜20%の重合スラリーと
固体濃度7.0%以上12%以下にVCMで希釈して供給
する事が、最もプロセス的に合理的であるが、幾つかの
問題点がある。なかでも大きな問題点は凝集粗粒が発生
し易い事にある。
上記の重合スラリーの粒子は、粉末化された種ポリマー
に比べて粒子径が小さく、かつ軟いので、気相重合中の
粒子に附着して、バインダー的作用を行い、凝集粗粒が
発生しやすいものと考えられる。
この凝集粗粒発生防止を鋭意検討した結果、凝集の初期
に剪断力を働かせ、再分散する事が肝要である事が判っ
た。単なるガス流動重合槽では、ガス流速を大きくする
と、手段に上下方向の粒子の運動は盛んになるが、粒子
間の剪断力の附与はほとんどない。
本発明では、第1図に示すように、下部に攪拌翼を取付
け、これによって粒子に剪断力を与え、凝集粒子を初期
に再分散することにより粗粒の生成が防止されるもので
ある。攪拌翼は錨型で150rpm以下の低速攪拌が望まし
い。
ポリマー粒子を流動させるためのモノマー吹込み口4,
5は多孔のリング状散気管を流動層下部に挿入する事が
望ましい。
多孔板型の分散板では、重合反応の立上り時,停止時に
多孔板より粉もれを生ずる。特に立上り時、系内の脱酸
素のための操作に際して、粉洩れが起り易く支障を起
す。又焼結板の如きものでは粉洩れは生じないが、循環
ガス中に含まれる微細粒子で目詰りして、圧損の上昇を
招き、連増重合は困難になる。多孔のリング状散気管の
挿入は、粉洩れとか、目詰りを起こす連続重合が可能と
なる。
発生する重合熱の除去に最も有効な手段として底部に内
部冷却管を備える。
冷却管は底部即ち流動層内にあるので、流動初期の吹き
抜け現象による部分流動を防止し、又流動層高が上昇時
又はガス流速を高くした場合のスラギング,チャネリン
グ等の異常現象を抑制し、流動を均質化するばかりでな
く、内部に冷却水を通じることにより、管表面に細かな
凝縮モノマー液滴を発生し、それを気相重合粒子がぬぐ
い去り、重合熱で蒸発ガス化する事により、単なる粒子
の摩擦伝熱のみでなくそれに凝縮伝熱が加わり、したが
って、大きな伝熱能力を有するため、重合熱の除去能力
が著しく高く、即ち生産能力を大きくする事が出来る。
しかしながら、隣り合う冷却管の間隙が40mm以下では
流動を妨害し、塊りが出来易い。又、100mm以上では
収容出来うる本数が少くなり、好ましくない。50mm〜
100mmが好ましい範囲である。
中部に縦方向に仕切板8を挿入する。それが2枚以上の
場合互いに平行に複数の仕切板を挿入するか、或は、断
面の円の中心で交叉させ円を複数に区切り、2以上5以
下に分割し、開始剤および種スラリーを一番目の区画乃
至は、その次の区画に加えて、オーバーフローで順次、
次の区画に移り、最終区画より製品を抜き出すことによ
って連続重合に於ける滞留時間の分布の規制が可能とな
る。
又、底部のVCMガス吹込み管の設定によって、各室の
流動化速度を多少変える事も可能である。
なお、仕切板は完全に仕切るのではなく、流動層の上部
より1/4〜3/4を仕切り下部は共通でよい。
開始剤は通常モノマー液に添加して噴霧して供給する
が、流動層の上部より噴霧するのでは、下方より上昇流
があり、微小液滴は粉体に接触せず、上方に飛ばされ、
開始剤効率の低下を招きやすく、又気相部にスケーリン
グする危険性がある。従って、これらの欠点を避けるた
めにモノマー液スプレーノズルを流動層内に浸漬して噴
霧する。
重合スラリーのスプレーノズル10は重合スラリーを出
来るだけ個々の重合粒子レベルに分割,分散する必要か
ら、流動層レベルより上から噴霧する事が望ましい。
流動層の上部は、循環ガス中に微粒子が同伴されていく
のを防止するため、上部の断面積を中部の断面積の2〜
4倍にして、流速を流動層に於ける空塔速度の1/2以
下になるように広げる。即ち円筒形の場合は内径を流動
層の2倍以上2倍以下とする。
上記のように、上部の断面積を大きくしても、排ガス中
に微細粒子が同伴されるのは避けられないので、第2図
に示すように設けたサイクロンで分離する事が望ましい
が、分離した微粒はモノマーを吸着しており、安息角が
大きいので、バイブレター乃至エアー・ノッカー位では
戻らない。溜ってくると分離効率が低下し、循環ライン
中に粉体が混入し、スケーリングその他のトラブルを招
く。
種々検討の結果、モノマーガスをたとえば循環流の一部
を分流して、自動弁15を経て、サイクロン下につな
ぐ。一方、サイクロン下の自動弁12を一定時間開き、
分離した微粉をバイルレター乃至ノッカーで管13にお
とす、自動弁12が閉じた後、自動弁12を開き、直ち
に自動弁15を開き、モノマーガス分流で微粉を流動槽
内に強制的に吹込み、一定時間後自動弁14が閉じ、つ
いで自動弁15も閉じる。自動弁12が再び開く、間欠
的バルブシーケンスでサイクロンで分離した微粉を流動
層に強制的に戻す事が可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は本発明の装置の実施態様の断面図
である。 底部、モノマー液スプレーノズル 中部、重合スラリースプレーノズル 上部、抜出管 ,モノマーガス吹込み管、自動弁 攪拌翼、管 冷却器、自動弁 仕切板、自動弁 分流管

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(イ)上部、(ロ)モノマー液用スプレー
    ノズルおよびスラリー用スプレーノズルをもつ中部、な
    らびに(ハ)モノマーガス吹込み口,冷却器および撹拌
    翼をもつ底部からなる、塩化ビニルの単独重合または共
    重合用流動気相重合装置。
  2. 【請求項2】撹拌翼が錨型撹拌翼である、(1)項記載
    の重合装置。
  3. 【請求項3】冷却器が冷却管群からなり、隣合う冷却管
    間の間隔が40〜100mmである、(1)項または
    (2)項記載の重合装置。
  4. 【請求項4】モノマー液用スプレーノズルが流動層レベ
    ルよりも下に、かつ、スラリー用スプレーノズルが流動
    層レベルより上に位置している、(1)項,(2)項ま
    たは(3)項記載の重合装置。
  5. 【請求項5】モノマーガス吹込み口が多孔のリング状散
    気管である、(1)項〜(4)項のいずれかの項記載の
    重合装置。
  6. 【請求項6】中部が縦方向に仕切版によって、2〜5個
    の部屋に分割されている、(1)項〜(5)項のいずれ
    かの項記載の重合装置。
  7. 【請求項7】上部の断面積が中部のそれの2〜4倍であ
    る、(1)〜(6)項のいずれかの項記載の重合装置。
JP21769183A 1983-11-21 1983-11-21 塩化ビニル系流動気相重合装置 Expired - Lifetime JPH0629291B2 (ja)

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