(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移送ラインに設置されたポンプを用いてプロセス機器から液体を圧送するに際し、移送される液体が、重合体の懸濁液であり、移送元のプロセス機器と上記ポンプとの間の移送ラインに液体を注入するラインを設け、かつ注入ラインから注入される液体が該重合体の原料単量体であることを特徴とする液体の移送方法。
【請求項２】
重合体がポリプロピレンであり、原料単量体がプロピレンである請求項１に記載の液体の移送方法。
【請求項３】
移送ラインの移送元が重合槽である請求項１又は２に記載の液体の移送方法。
【請求項４】
移送ラインの移送元が重合反応後のガス成分を除去する脱ガス槽である請求項１又は２に記載の液体の移送方法。
【請求項５】
移送ラインの移送元が液体サイクロンである請求項１又は２に記載の液体の移送方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体の移送方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に化学プロセスは、反応や分離といった単位操作に使用される複数のプロセス機器が、パイプ等のラインにより接続されて構成されており、該ラインを用いて気体や液体や個体の状態で原料や中間反応物が移送され、各プロセス機器で処理されて最終的な製造物が生産される。
【０００３】
液体状態で移送されるプロセス物質は、ラインに設けたポンプを用いて圧送されるのが一般的であるが、液体中で気泡が発生する現象（キャビテーション）により機器が損傷を受けたりするという問題点がある。
例えば、プロピレンの様な単量体を液相存在下に重合してポリプロピレンのような重合体を製造する際に、その重合熱は、気化した液相の一部（気化蒸気）を冷却凝縮して凝縮液を重合槽へ戻す還流冷却器を用いて除去されるが、上記の気化蒸気は重合槽中で撹拌されて、その一部は重合体の懸濁液と共に重合槽より抜き出されて、回収工程といった次工程へと圧送するために使用されるポンプの吸入配管に混入し、キャビテーションを引き起こすことがある。
【０００４】
或いは、重合体の懸濁液から原料単量体や添加剤を減圧して回収する為の脱ガス槽の抜き出し液をポンプで圧送する際にも問題となる。
また、上記のような問題は、重合槽や脱ガス槽といった撹拌槽から懸濁液を移送する場合に限らず、例えば、液体サイクロンのような分離機器を用いて懸濁液から清澄液を分離して移送する場合にも、液体サイクロンの遠心作用やその抵抗により圧力が降下して気化し易くなったりして、清澄液側の気化蒸気の存在割合が高くなり、清澄液の移送ラインに設置されたポンプにおいてもしばしば問題となる。
【０００５】
一般的に、ポンプを設置する場合には、ポンプの吸込口における気化蒸気の発生条件を判断し、機種の選定、配置等が行われるが、移送元のプロセス機器中で発生する気化蒸気（気泡）がどの程度、吸入配管に巻き込まれるかを予測する事は困難となっている。また、ポンプ設置時の運転条件以外の条件で運転しなければならない場合もある。
【０００６】
キャビテーションを防止する方法としては、例えば上記プロセス機器出口にボルテックスブレーカーを設置する方法や、プロセス機器からの抜き出しラインを二重管として、その内管に抜き出し液を、外側に冷却媒体を流すことによって懸濁液を冷却し、気泡を低減する方法等が挙げられる。
しかしながら、ボルテックスブレーカーを設置しても気泡混入を防止する効果は十分でない。また、二重管で冷却する方法では、プロセス機器からポンプまでの移送ラインの長さが長くなったり、あるいは非常に低温の冷却媒体を必要とするためにその冷却に要するコストが高いものになったりするという問題点がある。多管式熱交換器で冷却する方法においても、該熱交換器が閉塞したり、スケールの付着により総括伝熱係数が低下したりといった問題点がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明においては、移送ラインに付帯するポンプのキャビテーションの発生を防止しながら液体を移送する方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明の要旨は、移送ラインに設置されたポンプを用いてプロセス機器から液体を圧送するに際し、移送される液体が、重合体の懸濁液であり、移送元のプロセス機器と上記ポンプとの間の移送ラインに液体を注入するラインを設け、かつ注入ラインから注入される液体が該重合体の原料単量体であることを特徴とする液体の移送方法に存する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明方法は、ポンプを付帯する移送ラインを用いて重合槽や撹拌槽等の種々のプロセス機器から抜き出した液体混合物を移送する際に、移送ラインから液体を注入することにより、上記ポンプのキャビテーションを抑制しながら移送する物である。
【００１０】
移送される液体は、混合液や懸濁液であっても良く、特に限定されないが、揮発性の高い液体への適用は効果が大きいので好適であり、プロピレンや塩化ビニルのような重合体の原料単量体等が例示される。
移送ラインから注入される液体としては、それ自身と移送される液体との混合液の蒸気圧が、注入以前の移送される液体の蒸気圧よりも低くなるような液体を選定すればよいが、液体の顕熱を利用する観点からは移送される液体よりも低い温度の液体を用いれば混合後の液体混合物の温度が低下して気泡消去の効果がより大きくなるので好ましく、更に、後段のプロセスにおける分離・精製等の操作を考慮すると、移送される液体の主成分と同一のものがより好ましく選定される。
ポンプの種類も特に限定されず、移送される液体の種類や圧力といったプロセス条件に応じて選定すればよい。
【００１１】
また、移送元のプロセス機器も液体を処理するプロセスで使用される機器であれば良いが、撹拌槽や、重合槽、脱ガス槽、液体サイクロンの様な気化蒸気が発生しやすい機器における適用は、気泡の低減によるキャビテーション抑止の効果が大きく好ましい。
以下、本発明を実際のプロセスに適用した例を図に示してより詳細に説明する。
【００１２】
図１は本発明を重合体の懸濁液の移送に適用した例を示す説明図である。
液体単量体の重合反応が重合槽１内の液相部で撹拌装置２によって撹拌されながら行われる。該液相の一部がその重合熱によって気化されて蒸気となり、その気化蒸気はブロワー６によって吸引され、凝縮器４により冷却されて凝縮液と非凝縮ガスに分離される。該凝縮液及び非凝縮ガスは、それぞれ凝縮液ライン８および非凝縮ライン５、７を経て重合槽１に循環される。
上記の図１に示されるような重合系の液相部には、重合熱によって発生した気化蒸気や凝縮器から循環されて液相部へと戻された非凝縮ガスが気泡として存在し、液相部で撹拌混合されて分裂・合一等しながら液相に滞留した後、一部は気相部へ抜けていき、残部は重合体と共に懸濁液として抜き出されるので、ポンプ吸入ライン９に設置された液注ライン１０より液体を導入することにより、気泡の消去または低減を図る。
【００１３】
ポンプ吸入ライン９より抜き出され重合体懸濁液は、移送ポンプ１１により移送ライン１２を通して後段のプロセスへと移送される。移送先である後段のプロセスとしては、後段の重合槽や未反応ガスの回収槽が例示される。或いは、冷却器や分級器などを経由して重合槽１自身へ循環されても良い。また、移送先は、単一であっても良いし、複数のプロセスであっても良い。このような例においては、移送ラインより注入される液体としては、移送後の分離・精製プロセスにおいて余分な操作を省いたり、重合系へ循環される場合には重合を阻害しないという観点から原料単量体自身が好ましい態様として例示される。
【００１４】
図２は、本発明を、重合反応させた後の未反応ガス等を回収する脱ガス槽１３中の懸濁液の移送に適用した場合の説明図である。脱ガス槽１３はコンプレッサー１８によって吸引されている。気化蒸気は、気化蒸気ライン３から冷却器１６に導入されて凝縮液と非凝縮ガスに分離される。該非凝縮ガスは、ライン１７および１９を経て回収系等へ送られ、その凝縮液はライン８を経て脱ガス槽１３へ戻される。脱ガス槽１３中の懸濁液は、気化蒸気の一部と共にポンプ吸入ライン９を経て移送ポンプ１１により後段のプロセスへと移送される。ポンプ吸入ライン９には液注ライン１０が設置されており、懸濁液中の気泡を消去又は減少させる為の液体が導入される。
【００１５】
図３は、図１の重合系の場合において、液注ライン１０を凝縮ライン８に接続し、液注ライン１０から注入される液体として凝縮器の凝縮液の一部を適用した例であり、このような場合、重合系の冷却効率上は循環系を構成するのが好ましい。
図１〜３を用いて説明した様に本発明を重合プロセスに適用する場合には、移送ラインに注入される液体としては、重合槽へ導入される原料単量体等の液体が例示される。一般的に、これらの重合槽へ導入される液体は、重合反応温度よりも低いので、この一部を利用するのが最も容易な方法である。さらには、循環系を形成する場合には、本来、重合槽へ直接導入するものを、この循環系を経て重合槽に導入される事になるだけであり、冷却液を無駄なく利用する事が可能となる。
【００１６】
【実施例】
次に、本発明方法の具体的態様を実施例を用いて説明するが、本発明は、その要旨を越えない限り、以下の実施例によって限定されるものではない。
＜実施例１＞
図１に示す重合槽で、液状プロピレンの溶液重合を槽内の重合温度を６５℃に制御して連続で行った。ポンプ吸入ライン１０からの重合体の懸濁液の抜き出し量は５．７ｔｏｎ／ｈであり、ポンプ吸入ライン９に設けられた液注ライン１０から重合槽へ原料単量体として供給されるのと同一の、温度３５℃のプロピレンを、ポンプ吸入ライン９に注入し、凝縮冷却器循環ガスブロワーのガス循環量を徐々に増加させることにより、重合槽中の気泡率を変化させた。ポンプ吸入ライン９の重合槽液抜出口の近傍およびポンプ吸入口近傍に密度測定装置を設置し、配管中の顕濁液の密度を連続測定し、該懸濁液密度から算出することにより気泡率（体積分率）を測定した。
【００１７】
液注ライン１０より注入された液体の注入量と、ポンプ吸入ライン９を流れる懸濁液の気泡率の関係を図４に示す。液体を注入するにつれて懸濁液の気泡率は減少し、さらには消滅する。気泡の減少は少量の懸濁液の注入でも顕著である。この結果より、懸濁液の注入量と気泡の消去率に相関関係があることが判る。
【００１８】
＜比較例１＞
重合槽液相抜出口から移送ポンプのまでの間での冷却液の導入を行わないこと以外は実施例１と同様にして重合反応を行い気泡率を測定した。図５に移送ポンプ１１の電流値と、ポンプ吸入口近傍における気泡率の時間変化を示す。気泡率は徐々に上昇し、２０ｖｏｌ％を越えてくると電流値の絶対値は低下傾向を示し、同時に、電流値の振れが大きくなってキャビテーションの兆候を示したため、それ以降は運転継続が不可能と判断して凝縮冷却器循環ガスブロワーのガス循環量を減少させた。図６に図５と同時間帯のポンプの吐出流量の変化を示すが、ポンプの吐出流量の低下が大きくなっていることが示されている。
【００１９】
＜比較例２＞
重合槽液抜出口と移送ポンプ吸入との間に２重管式クーラーを設置して、該二重管の外管に冷却水を流して顕濁液の冷却を行った以外は実施例１と同様にして重合反応を行い、気泡率を測定した。図７は、重合槽抜出口近傍における気泡率が２０ｖｏｌ％の時のポンプ吸入口近傍における気泡率と、冷却水の入出温度と冷却水量から求めたクーラー除熱量の相関関係を示したものである。この結果、明らかに顕濁液の冷却によって気泡を減少させ、さらには消滅させる事ができ、そのクーラー除熱量と気泡の消去率に相関関係があることが判る。
【００２０】
比較例１において、気化蒸気による気泡の混入によってポンプがキャビテーションに至る例を示し、比較例２において、その場合にも、冷却する事によって気泡率を下げ、キャビテーションを回避する例を示した。しかし、冷却器の様な過剰な付帯設備を設置しなくても、本発明方法を用いることで容易に気泡を減少させ、キャビテーションを回避できる事を実施例１により示した。
【００２１】
【発明の効果】
本発明方法によれば、移送ラインに付帯するポンプのキャビテーションの発生を防止しながら液体を移送する事ができ、ポンプの損傷の可能性を低減でき、また、移送ラインの接続元である重合槽等のプロセス機器を安定して運転することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を重合体の懸濁液の移送に適用した一例を示す説明図
【図２】本発明を重合体の懸濁液の移送に適用した他の例を示す説明図
【図３】本発明を重合体の懸濁液の移送に適用した他の例を示す説明図
【図４】本発明を適用した際の液体の注入量と気泡率の関係の一例を表すグラフ
【図５】従来の技術における重合体懸濁液の移送時の電流値と対応する気泡率のトレンドグラフ
【図６】従来の技術における重合体懸濁液の移送時の懸濁液流量のトレンドグラフ
【図７】従来の技術におけるクーラー除熱量と気泡率の関係を表すグラフ
【符号の説明】
１  重合槽
２  攪拌装置
３  気化蒸気ライン
４  還流凝縮器
５、７  非凝縮ガスライン
６    ブロワー
８    凝縮液ライン
９    ポンプ吸入ライン
１０    液注ライン
１１    移送ポンプ
１２    液輸送ライン
１３    脱ガス槽
１６    冷却器
１７、１９    回収ガスライン
１８    コンプレッサー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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