(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒状吸着材がチューブ内に充填された縦型固定層吸着塔において、粒状吸着材層と接してその下に該吸着材と同程度の粒径を有する粒状非吸着性材料層が設けられ、さらに該非吸着性材料層と接してその下にそれより粒径の大きい粒状非吸着性材料層が少なくとも１層設けられており、かつこれらの充填材の保持具として線径が０．６ｍｍ以上の金網が使用されていることを特徴とする縦型固定層吸着塔。
【請求項２】
吸着対象の物質が含ハロゲン有機化合物である請求項１記載の縦型固定層吸着塔。
【請求項３】
粒状非吸着性材料層が２〜５層設けられている請求項１または２記載の縦型固定層吸着塔。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は化学産業においてガス吸着等の目的で使用される縦型固定層吸着塔に関するものであり、本発明における吸着塔は、特に塩化ビニルモノマーの製造および塩化ビニル系重合体の製造プロセスにおいて発生する各種廃ガス中の有機塩化化合物、例えば二塩化エチレンまたは塩化ビニルモノマー等の縦型固定層吸着装置として適している。
【０００２】
【従来の技術】
縦型固定層吸着塔の構造骨格は、縦型熱交換器と基本的に同一であり、多数のチューブが塔壁と平行に設けられ、チューブの廻りは温度調節用の媒体の通り路という構成であり、前記チューブ内に活性炭等の吸着材が充填されている。かかる吸着塔においては、吸着材の保持のために、チューブすなわち吸着槽の下部に金網もしくはグレーチィング、またはそれらの併用が必要である。
金網およびグレーチィングを併用する場合、金網で吸着材の落下を防ぎ、グレーチィングで荷重を支えるという使われ方が一般的である。従って、金網の空隙部（一般的に目開きと称される）としては、吸着材の粒子径より若干小さいものが使用され、活性炭等を吸着材とする場合目開きは０．１〜３ｍｍ程度が好適となる。
【０００３】
しかしながら、上記の目開きを有する金網においては、その製造上の理由により、金網を構成する金属線が細くならざるを得ず、その結果上記吸着塔の運転条件によって発生する微量の腐食性ガスとの接触により金網が切れてしまうという問題があった。
すなわち、塩化ビニルモノマーのような有機塩化物を活性炭で吸着する場合では、吸着後に脱着させるとき１５０〜１８０℃の高温度を適用するので、その際に塩化水素ガスのような腐食性ガスが発生し易く、実際に吸着塔を長期にわたり使用することは困難であった。金網の材質として、耐腐食性に優れる金属を使用することもできるが、高価となり工業的に不利である。
本発明においては、吸着材の保持具である上記金網が破損することなく、長期間に亘り運転を継続できる縦型固定層吸着塔を提供することを課題とした。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、粒状吸着材がチューブ内に充填された縦型固定層吸着塔において、粒状吸着材層と接してその下に該吸着材と同程度の粒径を有する粒状非吸着性材料層が設けられ、さらに該非吸着性材料層と接してその下にそれより粒径の大きい粒状非吸着性材料層が少なくとも１層設けられており、かつこれらの充填材の保持具として線径が０．６ｍｍ以上の金網が使用されていることを特徴とする縦型固定層吸着塔である。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明における縦型固定層吸着塔の構造は、化学産業等において一般的に使用される縦型固定層吸着塔のそれと同一であり、本発明においては該塔内の各チューブに粒状吸着材が充填され、その下に前記の非吸着性材料層が設けられ、さらにその下に上記の材料を保持するための金網が張られている。
以下、本発明の代表例である塩化ビニルモノマーの吸着用の吸着塔に関して詳述する。吸着材としては粒径０．５〜３ｍｍ程度の粒状活性炭が好ましく、さらに好ましくは平均粒径が２〜３ｍｍの粒状活性炭である。
非吸着性材料としては、セラミックボールまたはステンレスボール等が使用できる。非吸着性材料の粒径に関しては、粒状吸着材層と接して用いられる非吸着性材料の粒径は吸着材と同程度であり、さらにその下に設ける非吸着性材料層用に用いる非吸着性材料の粒径は、その上の充填材の粒径より大きくする必要がある。非吸着性材料層を３つ以上設ける場合には、下の層ほど粒径の大きい材料を使用する。個々の非吸着性材料層の厚みに関しては、特に制約はないが、通常５〜１０ｃｍ程度が好ましい。
【０００６】
上記の手段を採用することによって、本発明においては、金網と接する非吸着性材料の粒径をある程度大きなものにすることができ、その結果目開きの大きな金網すなわち金属線径の太い金網を使用することが可能となった。線径の太い金網を吸着塔の充填材保持具として使用することにより、塩化ビニルモノマーの吸着、脱着の運転を長期間にわたり行っても、金網の破損が起こらなくなった。
【０００７】
縦型固定層吸着塔の充填材を保持する金網としては、線径が０．６ｍｍ以上のものが使用でき、より好ましい線径は０．８〜４．５ｍｍである。特に好ましくは、１．６〜４．５ｍｍである。線径が０．６ｍｍ未満であると塩化ビニルモノマーの吸脱着の運転において金網が短期間の内に切れる。線径が４．５ｍｍを越えると、これに伴い金網の目開きが大きくなり実用的でない。
線径が１．６〜４．５ｍｍの金属線からなる金網の目開きは、通常４〜１０ｍｍである。従って、金網と接する非吸着性材料層を形成する材料の粒径は６〜１２ｍｍ程度にすることが好ましい。
【０００８】
非吸着性材料層を複数個設ける理由は、除々に充填材の粒径を大きくしないと上の層を形成する充填材が落下して層が崩れるからである。平均粒径が２〜３ｍｍの活性炭を吸着材として用いる場合には、非吸着性材料層を２〜３層設けることが好ましい。例えば、吸着材と接する層には粒径が３ｍｍ程度の非吸着性材を用い、その下に粒径が６ｍｍ程度の非吸着性材を用い、最下層として粒径が９ｍｍ程度の非吸着性材を用いる。より粒径の細かい活性炭を使用する場合には、非吸着性材料層を３〜５層設けることが好ましい。
【０００９】
塩化ビニルモノマーの吸脱着の代表的な操作条件は、以下のとおりである。
吸着温度；３０〜５０℃
脱着温度；１２０〜１９０℃
脱着時には、キャリアーガスとしてスチームもしくは窒素ガスを供給するかまたは真空引きにすることが好ましく、さらにはそれらの手段を組み合わせても良い。
【００１０】
本発明における吸着対象のガスとしては、上記塩化ビニルモノマーに限定されない。本発明の目的が吸着材等の塔充填材の保持具の金網の腐食を防止することである点から、吸着対象のガスとして含ハロゲン有機化合物が好ましく、具体的には、塩化ビニルモノマー、ジクロロエタン、四塩化炭素、クロロホルム、トリクロロエチレン、塩化メチル、塩化エチル等の有機塩化物、トリフルオロクロロエチレン、フッ化ビニル、テトラフルオロエチレン、トリフルオロエチレン等の含フッ素化合物等が挙げられる。
以下、実施例および比較例を挙げて本発明を具体的に説明する。
【００１１】
【実施例１】
竪型チューブ式熱交換器のチューブ内最下部に、非吸着性材料として直径６ｍｍのセラミックボールとその上に直径３ｍｍのセラミックボールを、それぞれ充填高さ１０ｃｍに充填し、さらに上部に平均粒径が２〜３ｍｍの粒状活性炭を吸着材として高さ２ｍ充填した。
上記チューブの下に、上記充填物の保持具としてＳＵＳ３１６製の４メッシュ金網（線径１．６５１ｍｍ）を取り付けた。
塩化ビニルモノマーを３０％の濃度で含有する窒素ガスを、３５℃に制御された吸着塔の下部より上昇流速約３ｃｍ／秒で通気することにより，塩化ビニルモノマーの吸着を４時間行った。その後、１８０℃に加熱して脱着を１時間行った。このサイクルで連続的に３年間運転を継続したが、金網の腐食、破損は発生しなかった。
【００１２】
【比較例１】
竪型チューブ式熱交換器式のチューブ内最下部に、非吸着性材料として直径３ｍｍのセラミックボールを充填高さ２０ｃｍに充填し、その上部に平均粒径２〜３ｍｍの粒状活性炭を吸着材として高さ２ｍ充填した。その下に、それらの充填材の保持具としてＳＵＳ３１６製の３メッシュ金網（線径１．６５１ｍｍ）とＳＵＳ３１６製の２０メッシュ金網（線径０．５０８ｍｍ）を重ねて取り付けた。なお、ここで３メッシュ金網を併用している理由は、充填材の荷重に対する補強である。
得られた吸着塔を使用して、実施例１と同様な吸着、脱着の運転を行ったところ、４ケ月後には２０メッシュ金網が腐食、破損して、セラミックボールと活性炭粒子が落下してしまった。
【００１３】
【比較例２】
比較例１において使用したＳＵＳ３１６製の２０メッシュ金網（線径０．５０８ｍｍ）に代えて、モネル製の２０メッシュ金網（線径０．５０８ｍｍ）を使用し、その他はすべて比較例１と同様にして塩化ビニルモノマーの吸着、脱着の運転を行った。
この場合には、６ケ月後には２０メッシュ金網が腐食、破損した。
【００１４】
【発明の効果】
本発明の縦型固定層吸着塔においては、加熱により塩化水素等の腐食性ガスを放出する塩化ビニルモノマー等を長期間吸着、脱着しても、吸着材の保持具として使用される金網の腐食、破損が起こり難い。かかる吸着塔を採用すれば、工場全体の安定操業が可能になる。