(57)【要約】【課題】配管の内壁への重合体の付着を防止する。【解決手段】反応装置１０は、電場を付与する電場付与装置１と、モノマーを重合させる重合槽９と、重合槽９に取り付けられている複数の配管とを備え、複数の上記配管は、供給配管３、排出配管４、及び圧力放出配管５とを含んでおり、電場付与装置１は、供給配管３、排出配管４、及び圧力放出配管５の内部に上記電場を付与する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電場を付与する電場付与手段と、
モノマーを液相重合させる重合槽と、
上記重合槽に取り付けられている複数の配管とを備え、
複数の上記配管は、
上記モノマーを上記重合槽に供給する供給配管と、
上記重合槽内の気体を上記重合槽から排出する排出配管と、
上記重合槽内の圧力上昇を防ぐための圧力放出配管とを含んでおり、
上記電場付与手段は、複数の上記配管の内部に上記電場を付与することを特徴とする反応装置。
【請求項２】
上記電場付与手段は、複数の上記配管における上記重合槽と接続している側の端部の内部に、上記電場を付与することを特徴とする請求項１に記載の反応装置。
【請求項３】
上記電場付与手段は、電気ケーブルを有しており、
当該電気ケーブルは、複数の上記配管の外壁に巻きついており、当該外壁を介して、複数の上記配管の内部に上記電場を付与することを特徴とする請求項１又は２に記載の反応装置。
【請求項４】
複数の上記配管に対する上記電気ケーブルの巻き数は、１１回以上、３３回以下であることを特徴とする請求項３に記載の反応装置。
【請求項５】
複数の上記配管には、上記電気ケーブルが直列に巻きついていることを特徴とする請求項３又は４に記載の反応装置。
【請求項６】
上記電場付与手段は複数設けられており、複数の上記配管には、それぞれ異なる上記電場付与手段における上記電気ケーブルが巻きついていることを特徴とする請求項３又は４に記載の反応装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、重合体の製造において、配管の内壁への重合体の付着を防止するための反応装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
水溶媒中で懸濁重合法によりフッ化ビニリデン重合体等を重合する反応装置は、供給されたモノマーを水溶媒中で液相重合させる重合槽と、モノマー及び助剤等を重合槽に投入するための供給配管と、気体をパージするための排出配管と、重合槽内の圧力に異常があったときに圧力を放出する圧力放出配管とをそれぞれ備えている。これらの配管は、１〜１０ＭＰａの高圧に耐え得るように、通常は金属製の配管が重合槽に取り付けられた形態で存在する。
【０００３】
ところで、特許文献１には、配管等の主要部位に微弱な電流及び磁界を同時に附与して防スケーリングする技術が記載されている。
【０００４】
特許文献２には、系内に収容されている液体を処理するための可変周波数電磁気液体処理の方法及びシステムが記載されている。
【０００５】
特許文献３には、パイプの内部に付着したスケールを除去し、又は付着を予防する目的で液体を処理するための装置において、被処理液体に作用する磁界を発生するための少なくとも１つのソレノイド状コイル等を備えるスケールの除去・防止装置が記載されている。
【０００６】
特許文献４には、変調電場により第一の流体流路又は第二の流体流路を流れる流体を処理することにより第一の流体流路を構成する壁面の錆び、スケール等の付着防止及び／又は除去方法において、流体の変調電場処理を阻害するカチオン系薬剤を除いた後に変調電場処理を行うこと、又は流体の変調電場処理を促進するアニオン系薬剤を添加した後に変調電場処理を行うことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭６２−１０３３８２号公報（１９８７年５月１３日公開）
【特許文献２】特開平２−４３９８３号公報（１９９０年２月１４日公開）
【特許文献３】特開平８−４２９９３号公報（１９９６年２月１６日公開）
【特許文献４】特開２００１−２５９６９１号公報（２００１年９月２５日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
フッ化ビニリデンモノマーの重合が進行するにつれて生成するフッ化ビニリデン重合体は、供給配管、排出配管又は圧力放出配管の内壁に付着し、配管の閉塞が生じるおそれがある。配管の閉塞が生じると、例えば、供給配管におけるモノマー及び助剤の投入速度に影響を及ぼす、排出配管において重合反応後に残った気体を排出できない、又は、圧力放出配管において異常時に圧力を低下することができない事態が発生する。その結果、フッ化ビニリデン重合体の品質、プラント安全性に影響を及ぼすという問題がある。
【０００９】
ここで、配管の内壁へのフッ化ビニリデン重合体の付着を防止するために、金属製の配管を外面より加熱することが考えられる。その理由は、配管を外面よりスチームトレース等にて加温することにより、重合開始剤を失活させ反応を抑制し、フッ化ビニリデン重合体の配管の内壁への付着防止を図ることが可能だからである。しかし、重合開始剤を失活させて反応を抑制しても、一度フッ化ビニリデン重合体が付着物として配管の内壁に発生すると、当該付着物の上にフッ化ビニリデン重合体の付着が連続的に生じてしまうという問題がある。
【００１０】
ところで、配管のスケーリング防止技術としては、特許文献１から４に記載のように、電場付与装置の敷設があり、空調冷却及び機械冷却機器、ボイラー、厨房、トイレ等の配管に適用された例が知られているが、重合槽に接続する配管への敷設は知られていない。
【００１１】
本発明は、上記課題にかんがみてなされたものであり、各配管の内壁への重合体の付着を防止することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る反応装置は、上記の課題を解決するために、電場を付与する電場付与手段と、モノマーを液相重合させる重合槽と、上記重合槽に取り付けられている複数の配管とを備え、複数の上記配管は、上記モノマーを上記重合槽に供給する供給配管と、上記重合槽内の気体を上記重合槽から排出する排出配管と、上記重合槽内の圧力上昇を防ぐための圧力放出配管とを含んでおり、上記電場付与手段は、複数の上記配管の内部に上記電場を付与することを特徴としている。
【００１３】
上記構成によれば、本発明に係る反応装置は、供給配管と、排出配管と、圧力放出配管とを備えている。そのため、重合槽にてモノマーを液相重合させる場合、又は、モノマーが配管を通過する場合に、各配管の内壁にて当該モノマーが重合して重合体が生成し、当該重合体が各配管の内壁に付着するおそれがある。しかし、本発明において、電場付与手段が各配管の内部に電場を付与することにより、各配管の内壁への重合体の付着を防止することができる。
【００１４】
より具体的には、供給配管の内壁への重合体の付着を防止することができるため、供給配管を介したモノマー、又は助剤等の投入速度を維持することができる。さらに、排出配管の内壁への重合体の付着を防止することができるため、気体を排出配管から好適に排出することができる。また、圧力放出配管の内壁への重合体の付着も防止することができるため、異常時に重合槽内の圧力を好適に低下することができる。
【００１５】
供給配管において、モノマー等の投入速度を維持することができ、排出配管において、気体を好適に排出し、重合槽内の圧力を調整することができるため、本発明に係る反応装置を用いて生成される重合体の品質を一定にすることができる。さらに、各配管への重合体の付着を防止することができるため、各配管の閉塞を防止し、プラントの安定性を保つことができる。さらに、各配管への重合体の付着を防止することができるため、重合槽から各配管を取り外して、洗浄したり、あるいは、重合体を含む付着物を剥離したりする必要はない。
【００１６】
本発明に係る反応装置では、上記電場付与手段は、複数の上記配管における上記重合槽と接続している側の端部の内部に、上記電場を付与することが好ましい。
【００１７】
配管における重合槽と接続している側の端部は、重合槽と近接しているため、モノマーが滞留しやすく、その結果、当該モノマーが重合した重合体が当該端部の内部に付着しやすい。しかし、上記構成によれば、配管における重合槽と接続している側の端部の内部に、電場を付与するため、滞留しているモノマーが重合した重合体が当該端部の内部に付着することを防止できる。
【００１８】
本発明に係る反応装置では、上記電場付与手段は、電気ケーブルを有しており、当該電気ケーブルは、複数の上記配管の外壁に巻きついており、当該外壁を介して、上記配管の内部に電場を付与することが好ましい。
【００１９】
上記構成によれば、配管の外壁を介して、各配管の内部に電場を付与することができる。よって、各配管の内壁への重合体の付着を防止することができる。
【００２０】
本発明に係る反応装置では、複数の上記配管に対する上記電気ケーブルの巻き数は、１１回以上、３３回以下であることが好ましい。
【００２１】
上記構成によれば、配管の外壁を介して、各配管の内部に電場をより好適に付与することができる。よって、各配管の内部への重合体の付着をより好適に防止することができる。
【００２２】
本発明に係る反応装置では、複数の上記配管には、上記電気ケーブルが直列に巻きついていることが好ましい。
【００２３】
上記構成によれば、複数の配管には、電気ケーブルが直列に巻きついており、各配管に電場を付与する電場付与手段は共通している。よって、複数の電場付与手段を用いる必要がなく、反応装置の小型化及びコスト削減を図ることができる。
【００２４】
本発明に係る反応装置では、上記電場付与手段は複数設けられており、複数の上記配管には、それぞれ異なる上記電場付与手段における上記電気ケーブルが巻きついていることが好ましい。
【００２５】
上記構成によれば、異なる電場付与手段により複数の配管の内部に電場を付与することによって、各配管の内壁への重合体の付着を防止することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明は、各配管の内壁への重合体の付着を防止することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第一実施形態に係る反応装置の図である。
【図２】本発明の第二実施形態に係る反応装置の図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態について、図１を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の第一実施形態に係る反応装置の図である。
【００２９】
〔第一実施形態〕
［反応装置］
本実施形態に係る反応装置１０は、電場を付与する電場付与装置（電場付与手段）１と、モノマーを液相重合させる重合槽９と、重合槽９にて上記モノマーを液相重合させるときに重合槽９内の液相の液面よりも上部となる位置に取り付けられている、供給配管３、排出配管４及び圧力放出配管５を備え、電場付与装置１は、供給配管３、排出配管４及び圧力放出配管５の内部に上記電場を付与する。本実施形態に係る反応装置１０は、例えば、重合槽９にてフッ化ビニリデンを液相重合させてフッ化ビニリデン重合体を生成する重合装置である。
【００３０】
（重合槽）
重合槽９は、モノマーを液相重合させるための反応槽である。重合槽９は、上部にて供給配管３、排出配管４及び圧力放出配管５と接続している。
【００３１】
重合槽９は、気体であるモノマーを液相重合させる反応槽であることが好ましく、気体であるモノマーとしてフッ化ビニリデンモノマーを液相重合させる反応槽であることがより好ましい。なお、上記モノマーには、ヘキサフルオロプロピレン、クロロトリフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン、パーフルオロメチルビニルエーテル等のフッ化ビニリデンモノマーと共重合するモノマーも含まれる。重合槽９の水溶媒中にて、例えば懸濁重合法によって、上記モノマーを重合させて重合体を生成することができる。
【００３２】
重合槽９には、重合槽９の上部に少なくとも一つの配管が取り付けられている。詳細には、重合槽９にてモノマーを液相重合させるときに重合槽９内の液相の液面よりも上部となる位置に、当該配管は取り付けられている。
【００３３】
液相重合とは、液体状態をなす相にて行われる重合であり、例えば、懸濁重合、乳化重合、溶液重合等が挙げられる。中でも懸濁重合を行うときに、配管に高分子が付着し、当該配管の閉塞が起こりやすいが、本発明を用いることにより配管の閉塞を抑制することができる。
【００３４】
（配管）
本実施形態では、以下に説明するように、配管は、モノマーが通過又は滞留する、供給配管３、排出配管４及び圧力放出配管５の３つを含んでいる。
【００３５】
供給配管３、排出配管４及び圧力放出配管５は、各配管の内部に電場を付与することができる物質から形成されていれば限定されず、例えば、金属製の配管であることが好ましい。供給配管３、排出配管４及び圧力放出配管５を形成する金属としては、例えば、ステンレス鋼等であることが好ましい。
【００３６】
＜供給配管＞
供給配管３は、重合槽９の上部に取り付けられており、モノマーを重合槽９に供給するための配管である。供給配管３にはバルブ６が取り付けられており、バルブ６を開閉することによって、重合槽９に供給するモノマーの量を調整することができる。
【００３７】
また、供給配管３は、モノマーを重合槽９に供給するだけでなく、分散安定剤、連鎖移動剤、重合開始剤等の助剤、純水等を重合槽９に供給し得る。
【００３８】
＜排出配管＞
排出配管４は、重合槽９の上部に取り付けられており、気体を重合槽９内から排出するための配管である。排出配管４にはバルブ７が取り付けられており、バルブ７を開けることによって、重合槽９内の非凝縮性のガスをパージすることができる。
【００３９】
＜圧力放出配管＞
圧力放出配管５は、重合槽９の上部に取り付けられており、重合槽９内の圧力を放出するための配管である。圧力放出配管５は、安全弁８と接続しており、異常な重合反応によって重合槽９内の圧力が上昇した際に、安全弁８を開くことによって、圧力を放出する。よって、重合槽９内の圧力上昇を防ぐことができる。
【００４０】
（電場付与装置）
電場付与装置（電場付与手段）１は、供給配管３、排出配管４及び圧力放出配管５の内部に電場（交流電場）を付与するものである。
【００４１】
電場付与装置１としては、電場を供給配管３、排出配管４及び圧力放出配管５の内部に付与できるものであればよい。
【００４２】
本実施形態において、図１に示すように、電場付与装置１は、電気ケーブル（電場付与手段）２と接続し、供給配管３、排出配管４及び圧力放出配管５の外壁には一本の電気ケーブル２が直列に巻きついている。そのため、当該外壁を介して、供給配管３、排出配管４及び圧力放出配管５の内部に電場を付与することができる。これにより、供給配管３、排出配管４及び圧力放出配管５（以下、「各配管」とも称する。）の内壁への重合体の付着を防止することができる。以下に、各配管の内壁への重合体の付着を防止できる理由として考えられる事項を説明する。
【００４３】
各配管の外壁を介して、各配管の内部に電場を付与することにより、各配管内に存在するモノマー、又は、当該モノマーが重合することにより生成した重合体は、付与した電場に応じて、帯電する。例えば、各配管の内部にマイナス符号の電場を付与することにより、各配管内に存在するモノマー又は重合体は、負に帯電する。このとき、各配管の内壁が電場を付与する前から負に帯電している場合、各配管の内部にマイナス符号の電場を付与しても、当該各配管の内壁は負に帯電したままである。一方、各配管の内壁が電場を付与する前から正に帯電している場合、各配管の内部にマイナス符号の電場を付与することにより、当該各配管の内壁は負に帯電する。
【００４４】
そのため、各配管の内部にマイナス符号の電荷を付与することにより、電場付与前の各配管の内壁の帯電状態に関係なく、当該各配管の内壁は負に帯電する。同様に、各配管の内部にマイナス符号の電荷を付与することにより、電場付与前のモノマー又は重合体の帯電状態に関係なく、当該モノマー又は重合体は負に帯電する。
【００４５】
したがって、各配管の内部にマイナス符号の電場を付与することにより、各配管内に存在するモノマー、又は重合体及び各配管の内壁はともに負に帯電するため、当該モノマー又は重合体及び各配管の内壁はともに反発する。よって、各配管の内部にマイナス符号の電荷を付与している間は、各配管の内壁に重合体が付着することを防止できる。
【００４６】
特にモノマーがフッ化ビニリデンの場合、各配管の内部にマイナス符号の電場を付与することにより、各配管の内壁に重合体が付着することを好適に防止できる。
【００４７】
また、各配管の内部にプラスの符号の電場を付与した場合であっても、同様に、各配管内に存在するモノマー、又は重合体及び各配管の内壁はともに正に帯電するため、当該モノマー又は重合体及び各配管の内壁はともに反発する。よって、各配管の内部にプラス符号の電荷を付与している間は、各配管の内壁に重合体が付着することを防止できる。
【００４８】
電場付与装置１を用いて電場を付与する場合、付与する電場の周波数は、モノマー、各配管の種類に応じて適宜定めればよいが、２０Ｈｚ以上、１ＭＨｚ以下であることが好ましい。
【００４９】
供給配管３の内壁への重合体の付着を防止することができるため、供給配管３を介したモノマー、又は助剤等の投入速度を維持することができる。さらに、排出配管４の内壁への重合体の付着を防止することができるため、気体を排出配管４から好適に排出することができる。また、圧力放出配管５の内壁への重合体の付着も防止することができるため、重合槽９内の圧力が上昇した際は、安全に圧力を放出することができる。供給配管３において、モノマー等の投入速度を維持することができ、排出配管４において、気体を好適に排出し、重合槽９内の圧力を調整することができるため、本実施形態に係る反応装置１０を用いて生成される重合体の品質を一定にすることができる。さらに、各配管への重合体の付着を防止することができるため、各配管の閉塞を防止し、プラントの安定性を保つことができる。さらに、各配管への重合体の付着を防止することができるため、重合槽９から各配管を取り外して、洗浄したり、あるいは、重合体を含む付着物を剥離したり必要はない。
【００５０】
電場付与装置１は、各配管における重合槽９と接続している側の端部の内部に、電場を付与することが好ましい。本実施形態では、各配管における重合槽９と接続している側の端部の内部に電場を付与するために、当該端部の外壁に電気ケーブル２が直列に巻きついている。各配管における重合槽９と接続している側の端部の内部は、重合槽９に近接し、モノマーが滞留しやすい。ここで、各配管における重合槽９と接続している側の端部の内部に、電場を付与することにより、滞留しているモノマーが重合した重合体が当該端部の内部に付着することを防止できる。
【００５１】
各配管に対する電気ケーブル２の巻き数は、特に限定されないが、１１回以上、３３回以下が好ましく、１１回、２２回、３３回のいずれかであることがより好ましく、１１回であることがさらに好ましい。各配管に対する電気ケーブル２の巻き数は、供給配管３、排出配管４及び圧力放出配管５の全てで同じであってもよく、それぞれ異なっていてもよい。また、電場の強度を大きくしたい場合には、各配管に電気ケーブル２を折り返して巻きつけてもよい。
【００５２】
本発明において、市販の電場付与装置を用いてもよく、例えば、エスケーエイ株式会社製のＥＷＤＯｘ、ＥＷＤＯｘ／ＭＩＮＩ、ＥＷＯｘ等が挙げられる。
【００５３】
本実施形態において、供給配管３、排出配管４及び圧力放出配管５の外壁には一本の電気ケーブル２が直列に巻きついており、各配管に電場を付与する電場付与装置は共通している。そのため、複数の電場付与装置を用いる必要がなく、反応装置の小型化及びコスト削減を図ることができる。
【００５４】
〔第二実施形態〕
本発明に係る反応装置の別の形態について、図２を用いて説明する。図２は、本発明の第二実施形態に係る反応装置の図である。なお、説明の便宜上、第一実施形態にて説明した部材については、その説明を省略する。
【００５５】
本実施形態に係る反応装置２０において、電場付与装置１１及び電気ケーブル１２は複数設けられており、複数の電気ケーブル１２は、それぞれ供給配管１３、排出配管１４及び圧力放出配管１５に巻き付いている。これにより、当該外壁を介して、各配管の内部に電場を付与することができる。このような場合であっても、電場付与装置１１により電場を付与することによって、各配管の内壁への重合体の付着を防止することができる。
【００５６】
電場付与装置１１を用いて電場を付与する場合、付与する電場の周波数は、モノマー、各配管の種類に応じて適宜定めればよいが、２０Ｈｚ以上、１ＭＨｚ以下であることが好ましい。
【００５７】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明は、例えば、フッ化ビニリデンモノマーの重合に利用することができる。
【符号の説明】
【００５９】
１、１１  電場付与装置（電場付与手段）
２、１２  電気ケーブル（電場付与手段）
３、１３  供給配管（配管）
４、１４  排出配管（配管）
５、１５  圧力放出配管（配管）
６、７、１６、１７  バルブ
８、１８  安全弁
９、１９  重合槽
１０、２０  反応装置
【図１】
2014114391.tif 000003
【図２】
2014114391.tif 000004