JPH04335001A

JPH04335001A - 多段攪拌式重合反応装置

Info

Publication number: JPH04335001A
Application number: JP10730091A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Ogasawara; 小笠原　弘明; Ayao Nakamoto; 中本　斐雄
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1991-05-13
Filing date: 1991-05-13
Publication date: 1992-11-24

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高分子重合体を連続的
に製造するための多段攪拌式重合反応装置、更に詳しく
は、高粘度化する均相系の溶液重合及び塊状重合を主な
対象とする連続式の多段攪拌式重合反応装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】高分子を製造するための重合様式として
、従来から溶液重合方法，塊状重合方法が多用されてい
る。溶液重合方法や塊状重合方法においては、重合体が
単量体であったり溶剤に溶解する場合は、均一液相系と
なり重合反応の進行に伴い粘度が著しく増大する。

【０００３】前記の形態をとる重合反応としては、ポリ
メチルメタアクリレートの塊状重合，アクリロニトリル
・スチレン樹脂の溶液及び塊状重合，アクリルニトリル
・ブタジエン・スチレン樹脂の溶液重合，ポリブタジエ
ンの溶液重合，スチレン・ブタジエンゴムの溶液重合，
ε−カプロラクタムを原料とするナイロン６の重縮合（
特に最終段階），アジピン酸とヘキサメチレンジアミン
を原料としたナイロン６６の重縮合（特に，中間段階）
，ポリビニルアセテートの溶液重合，等がある。

【０００４】一般に、高粘度化した重合体では、重合反
応により発生する熱の除去が困難となり、また、重合系
内に異常滞留部分が生じやすくなるため、温度，濃度分
布にムラが生じ、重合体の品質低下をもたらす。

【０００５】従って、高粘度化流体の連続重合反応装置
としては、滞留部分の生じないピストンフロー性の高い
、また反応熱を均一に除去できる装置が従来から望まれ
各種従来反応装置の提案がなされている。

【０００６】従来に提案された連続重合反応装置として
は、複数の熱交換用チューブと攪拌翼が多段に組合され
た装置（米国特許第２，７　２　７　，　８　８　４　
号），複数のヘリカルリボン翼と各攪拌翼の間に邪魔板
及び多管式熱交換器を設けた装置（特開昭５３−９９２
９０号公報，特開昭５８−１２２９０１号公報）等があ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前述した従来の連続重
合反応装置において、その前者は、平行に配列した複数
のチューブを容器に直接取付けるため、伝熱面積に限界
がある。また、攪拌が不十分な場合は、重合体の流れ方
向に格子状の偏流や異常滞留部分が生じやすい問題があ
る。一方、後者は、多管式熱交換器の各チューブ間での
偏流及びチューブの高粘度流体による閉塞，伝熱係数の
低下等の問題が残されている。

【０００８】本発明は、前記従来の連続重合反応装置の
諸問題を解決する、即ち、溶液重合及び塊状重合反応で
望まれている処理される液のピストンフロー性の高い、
かつ除熱性能の優れた多段攪拌式重合反応装置を提供す
ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の多段攪拌式重合
反応装置は、液入口と液出口を有するたて型の円筒状容
器，同容器の中心に容器の軸方向に配置された回転軸，
及び同回転軸に取付けられ互いに間隔をおいて配置され
た複数段の攪拌翼，及び前記段をなす攪拌翼の間に配置
され熱媒体通路を有し前記回転軸の周囲を取囲んで配設
された筒状の伝熱体を備えたことを特徴とする。

【００１０】

【作用】隣接する攪拌翼間に回転軸の周囲を取囲んで配
置された筒状の伝熱体は、攪拌翼によって生ずる液のシ
ョートパス及び軸方向の逆混合流れを防止する。また、
回転軸の周囲を取囲む伝熱体は筒状をなし、通過する液
の異常滞留，偏流が生じにくく、装置全体として高いピ
ストンフロー性を確保できる。

【００１１】また更に、本発明において、伝熱面積は伝
熱体である円筒状の伝熱体の数や軸方向の長さを増やす
ことによって増大させることができる。

【００１２】

【実施例】本発明の一実施例を、図１ないし図３によっ
て説明する。図１において、上部に液入口１，下部に液
出口２および側部の周囲にジャケット３を有するたて型
の円筒状容器４内に、容器４と同軸に回転軸５が挿入さ
れている。回転軸５に取付けられた攪拌翼６は、回転軸
５の軸方向に所定の間隔をおいて複数段にわたり設置さ
れ、同攪拌翼６は、図１及び図２に示すように、回転軸
５に対して隣接する段のものが互に９０°づつずらして
取付けられている。

【００１３】容器４内の隣接する攪拌翼６と６の間には
、図２に示すように、回転軸５と同心に複数の内外に配
置された円筒状の伝熱体７が複数段配置される。同伝熱
体７は熱媒体１０が流れるよう二重構造となっていて、
連結管１１を介してジャケット３と接続されている。ま
た伝熱体７は伝熱体サポート１１により容器４内に固定
されている。

【００１４】前記伝熱体７の幅ｂ及び液が通過する伝熱
体７間の流路間隔Ｐは除熱に必要な伝熱面積，伝熱体７
間を通過する液の圧力損失及び流量分布を考慮して設定
される。即ち、伝熱面積は伝熱体７の幅ｂ及び流路間隔
Ｐを小さくすることにより増大することができる。また
、伝熱体７の各流路間隔Ｐを流路毎に変えることにより
伝熱体７の間を通過する液の偏流を防止することができ
る。伝熱体７の１段あたりの軸方向長さは、容器内径が
１０００ｍｍ以上の場合においては、容器内径の５０〜
１００％の範囲が望ましい。

【００１５】前記攪拌翼６は、１段あたりの枚数は１枚
ないし、複数枚とし、またその形状は平パドル，傾斜パ
ドル，ヘリカルリボン翼等とすることができ、水平方向
の循環流（断面流）に対して軸方向の循環流が少ないも
のが望ましい。攪拌翼６の高さは伝熱体７の軸方向長さ
の５０〜１００％の範囲が、また、容器４と攪拌翼６の
先端との間のクリアランスは容器４の内径に対し１０％
以下、特に好ましくは５％以下にすることが望ましい。攪拌翼６と伝熱体７，８のクリアランスについても、容
器４とのクリアランス相当にすることが好ましい。

【００１６】以上のように構成された本実施例では、処
理される液９は液入口１から液出口２へと円筒状の容器
４内を回転軸５の軸方向に下方へ向って流れ、攪拌翼６
の回転によって液に断面流が形成されて、回転軸５と直
角な断面，即ち，水平方向において攪拌混合により液の
温度・濃度の均一化が行なわれる。

【００１７】前記攪拌翼６の回転に伴って、液の上下方
向の流れが生ずるが、攪拌翼６と６の間には、回転軸５
と同心に伝熱体７が配置されているため、その仕切り効
果により、隣接する攪拌翼６と６間での液９のショート
パス，逆混合等が抑制され、高いピストンフロー性が得
られる。伝熱体７は円筒状のシンプルな構造であり、液
９の異常滞留部分は生じにくく、また流路間隔を所定の
間隔に設定することにより、液９の偏流を抑制すること
ができる。また、伝熱体７に熱媒体１０を流すことによ
り、伝熱体を通過する反応液９を均一に冷却・加熱でき
るため、伝熱体７出口反応液の温度・濃度ムラは小さく
、従って、所要攪拌動力は比較的少なくてすむ。

【００１８】なお、本実施例では、複数の回転軸と同心
の内外に配置された円筒状の伝熱体を複数段用いている
が、各段の伝熱体を１個としてもよく、また、その形状
も回転軸と同心の渦巻状の板等の円筒以外の筒状のもの
を用いることができる。また、本実施例では液入口を容
器上部に液出口を容器下部に設けているが、その位置を
逆にしてもよい。

【００１９】

【発明の効果】本発明によれば隣接する攪拌翼間に回転
軸と同心に複数の筒状の伝熱体を配置することにより、
処理される液に高いピストンフロー性を与え、また、均
一な液の加熱又は除熱を行なうことができ、溶液重合及
び塊状重合反応に有用な多段攪拌式重合反応装置を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の縦断面図である。

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う横断面図である。

【図３】図１の　ＩＩＩ−ＩＩＩ　線に沿う横断面図で
ある。

【符号の説明】

１　　　　液入口２　　　　液出口３　　　　ジャケット４　　　　容器５　　　　回転軸６　　　　攪拌翼７　　　　伝熱体９　　　　液１０　　熱媒体１１　　伝熱体サポート

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　液入口と液出口を有するたて型の円筒
状容器，同容器の中心に容器の軸方向に配置された回転
軸，及び同回転軸に取付けられ互いに間隔をおいて配置
された複数段の攪拌翼，及び前記段をなす攪拌翼の間に
配置され熱媒体通路を有し前記回転軸の周囲を取囲んで
配設された筒状の伝熱体を備えたことを特徴とする多段
攪拌式重合反応装置。