(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの非揮発性ポリマーおよび少なくとも１つの揮発性化合物を含有する流体（Ｆ）から前記揮発性化合物を除去する方法であって、
ａ）少なくともヒーター（２）、脱ガス容器（４）および蒸気ライン（４．１）を含む少なくとも１つの濃縮機装置で前記流体（Ｆ）を処理する工程であって、前記処理によって前記流体（Ｆ）が加熱され、前記加熱された流体（Ｇ）が脱ガス容器（４）へ供給され、該脱ガス容器（４）で揮発性化合物の一部が前記蒸気ライン（４．１）を経由して除去され、それにより濃縮流体（Ｈ）を得る工程と、
ｂ）前記ａ）の工程からの前記濃縮流体（Ｈ）を少なくとも１つの再加熱装置（６）で再加熱して、それにより再加熱された濃縮流体（Ｌ）を得る工程と；
ｃ）少なくとも、搬送セクション（１６）を少なくとも含む押出機脱ガスセクションと、１つ以上の蒸気ライン（１５．１）付きのガス抜き口（１５）と、蓄積セクション（２０）と、出口セクション（２２）と、を含む少なくとも１つの押出機装置へ前記ｂ）の工程からの前記再加熱された濃縮流体（Ｌ）を供給し、それによって揮発性化合物が前記ガス抜き口（１５）および蒸気ライン（１５．１）を通って除去される工程と、
ｄ）少なくとも、脱ガスセクションと、１つ以上の蒸気ライン付きのガス抜き口と、出口セクションと、を含む少なくとも１つの混練機装置へ、前記ａ）の工程または前記ｂ）の工程からの再加熱された前記濃縮流体（ＨまたはＬ）を供給し、それによって揮発性化合物が前記ガス抜き口および前記蒸気ラインを通って除去され、それにより高粘性流体（ＮまたはＰ）を得る工程と、
ｅ）少なくとも、搬送セクションを少なくとも含む押出機脱ガスセクションと、１つ以上の蒸気ライン付きのガス抜き口と、蓄積セクションと、出口セクションと、を含む少なくとも１つの押出機装置へ、前記ｄ）の工程からの前記高粘性流体（Ｎ）を供給し、それによって揮発性化合物が前記ガス抜き口および前記蒸気ラインを通って除去される工程と、
を含み、
それによって、前記非揮発性ポリマーが、スチレンブタジエンゴム、並びに、リチウム触媒によるブタジエンゴム、ニッケル触媒によるブタジエンゴム、チタン触媒によるブタジエンゴム、コバルト触媒によるブタジエンゴム、及びネオジム触媒によるブタジエンゴムなどの合成ゴム生成物であり、
前記再加熱された濃縮流体（Ｌ）が前記押出機脱ガスセクションに入るときに自由流動性であり、前記出口セクションで得られる生成物（Ｐ）が揮発性化合物を含まず、それにより高粘性流体を得ており、
前記加熱された流体（Ｇ）が、１００℃〜２００℃の温度を有し、
前記脱ガス容器（４）内の圧力が、１００ｈＰａ〜４０００ｈＰａの範囲にあり、
前記濃縮流体（Ｈ）の温度が、前記加熱された流体（Ｇ）の温度よりも低く、かつ１５℃〜１００℃の範囲にあり、
前記再加熱された濃縮流体（Ｌ）の温度が、前記濃縮流体（Ｈ）の温度よりも高く、かつ５０℃〜２００℃の範囲にある、方法。
【請求項２】
前記再加熱された濃縮流体（Ｌ）の粘度が５００〜５０，０００，０００ｍＰａ・ｓの範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
生成物（Ｐ）中の揮発性化合物の含有率が前記非揮発性ポリマーの質量を基準として１重量％未満であることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
・  脱ガス容器（４）と連通したヒーター（２）を含む１つの濃縮装置であって、前記脱ガス容器（４）の底部部分がポンプ（４．２）と連通しており、前記脱ガス容器（４）の上部が少なくとも１つの蒸気ライン（４．１）と連通し、前記ヒーター（２）により加熱された流体（Ｇ）が１００℃〜２００℃の温度を有し、かつ前記脱ガス容器（４）内の圧力が１００ｈＰａ〜４０００ｈＰａの範囲にある、濃縮装置と、
・  前記濃縮装置の前記ポンプ（４．２）および押出機装置上の供給点（１２）と連通した１つの加熱装置（６）と、
・  少なくとも１つの供給点（１２）、１つの押出機脱ガスセクション（１６）、１つの蓄積セクション（２０）および１つの出口セクション（２２）を含む１つの押出機装置であって、前記押出機脱ガスセクション（１６）が蒸気ライン（１５．１）に接続された少なくとも１つのガス抜き口（１５）をさらに含む、押出機装置と、
を少なくとも含み、
前記濃縮装置のポンプ（４．２）からの濃縮流体（Ｈ）の温度が、前記加熱された流体（Ｇ）の温度よりも低く、かつ１５℃〜１００℃の範囲にあり、
前記加熱装置（６）により加熱された、再加熱された濃縮流体（Ｌ）の温度が、前記濃縮流体（Ｈ）の温度よりも高く、かつ５０℃〜２００℃の範囲にある、デバイス。
【請求項５】
前記ポンプ（４．２）が、容積式型ポンプ、ギヤポンプ、ピストンポンプ、膜ポンプ、スクリュー型ポンプ、逆転もしくは共回転単軸もしくは二軸スクリュー押出機のような押出機型ポンプもしくは混練機型ポンプまたはそれらの組み合わせからなる群から選択されることを特徴とする請求項４に記載のデバイス。
【請求項６】
請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載の方法での請求項４または５に記載のデバイスまたはその任意の構成要素の使用。
【請求項７】
請求項４または５に記載の少なくとも１つのデバイスを含むプラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水および溶媒を含まないポリマー、特に、非ハロゲン化およびハロゲン化ブチルゴム、変性および非変性ポリブタジエンゴムおよびポリスチレンブタジエンゴム生成物のような水および溶媒を含まない合成ゴム生成物ならびにそれらの製造方法に関する。本発明はさらに、前記方法を成し遂げるために好適なデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
合成ゴムは重要な工業的用途を有し、スラリー、乳化または溶液法によって典型的には実施される、モノマーの（共）重合によって典型的には製造される。合成ゴムの例としては、ブチルゴムおよびハロゲン化ブチルゴム、ポリイソブチレン、エチレンプロピレンジエンＭ−クラスゴム（ＥＰＤＭ）、ニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）およびスチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）およびポリブタジエンゴム（ＰＢＲ）が挙げられる。
【０００３】
（共）重合後に、反応器排出混合物は、ポリマー、溶媒、残存モノマーおよび触媒を少なくとも含有する。ポリマーを回収するために、排出流れは典型的には、スチームおよび熱水で処理される。溶媒および未反応モノマーのほとんどは、それによってフラッシュオフされる。スチームおよび水との接触の一欠点は、合成ゴムが凝固することである。ゴムポリマーはそのとき、水中の湿った小片の形態で存在する。水のほとんどは次に脱水によって分離され、これにたとえば乾燥押出機および最終真空乾燥工程の適用が続く。
【０００４】
異なる触媒（たとえばＮｄ、Ｃｏ、Ｌｉ、Ｎｉ、Ｔｉ）でのブタジエンの重合は、反応プロセスにと同様に触媒システムに依存した、異なる物理的特性のポリブタジエンゴムをもたらす。スチレンとブタジエンとの共重合はまた、類似の反応条件を用いることによって成し遂げることができる。以下の本文において溶液法からのポリブタジエンゴムおよびスチレンブタジエンゴム（ＳＳＢＲ）は、ブタジエンゴムポリマーとしてまとめられる。重合はたとえば、高モル質量を得るために約３０℃〜＋１５０℃の温度で工業的には実施される。溶液法は、不活性炭化水素を溶媒として使用する。重合後に、ブタジエンゴムポリマーは炭化水素中の均一な溶液として存在する。未反応モノマーもまた、反応器排出混合物中に存在し得る。ブタジエンゴムポリマーは、溶媒から回収され、単離される必要がある。
【０００５】
溶液法においては、重合反応器排出流れはフラッシュされる。添加剤が物理的特性の調節のために添加されてもよい。その後ポリマー流れは、フラッシュドラムでスチームおよび熱水で処理される。ブタジエンゴムポリマーは小片へ凝固させられるが、溶媒および未反応モノマーのほとんどはそれによってフラッシュオフされ、水は、凝縮によって蒸気から分離される。ストリッピング段階が、残存モノマー残留物および溶媒残留物を除去するために適用される。
【０００６】
水およびポリブタジエンゴム小片のスラリーは次に、さらなる乾燥によって最終商業ベール形態へ変換される。乾燥は典型的には、脱水、引き続く乾燥押出機と流動床、または熱風乾燥機もしくは類似の乾燥機たとえば螺旋式コンベヤーでの最終乾燥工程との適用によって達成される。
【０００７】
添加剤はまた、その段階で組み込むことができる。
【０００８】
凝固およびスチームストリッピングのための前述の方法は、非常に高いエネルギー消費に悩まされる。大量のスチームが、溶媒を蒸発させるためのみならず、ストリッピングドラムの全水内容物（ｃｏｍｐｌｅｔｅ  ｗａｔｅｒ  ｃｏｎｔｅｎｔ）を加熱および高温に維持するためにも必要である。追加のスチーム添加がまた、ストリッピングドラム中の溶媒の分圧を下げることによって残留量の溶媒をストリップオフするために必要である。
【０００９】
前述の方法はまた、凝固後のスラリー中のブタジエンゴムの濃度が一般に５〜１２重量％であるにすぎないので、大量の水を利用している。このスラリーからの水は、部分的にリサイクルすることができ、部分的に廃水を構成し、廃棄処分されなければならない。
【００１０】
ゴム小片は、簡単なシーブトレーまたはスクリーンを用いて機械的にバルク水から分離される。ブタジエンゴムは、この第１分離後に約２０〜５０％の水を依然として含有する。さらなる機械的乾燥は次に、生成物を混練し、そして水を絞り出すことによって押出機を用いて行われる。この機械的乾燥プロセスの欠点は、シーブによって食い止められなかった小さいゴム粒子による水の汚染であり、その結果廃水は追加の処理を必要とする。
【００１１】
前述の機械的脱水は、含水率を約５〜１５％に低下させるにすぎないものであり得る。追加の熱乾燥段階が次に必要とされる。ゴムはそれによって単軸スクリューまたは二軸スクリュー押出機で圧力下に１３０〜２００℃に加熱される。ダイ・プレートが圧力を維持するために設置される。ゴムがダイ・プレートに押し通される、ゴム中の水は蒸発し、開放型の多孔質小片を形成する。小片は対流乾燥機に搬送され、そこで残留水分が熱風によって除去される。そのような乾燥後に、ブタジエンゴムは一般に、０．１〜０．８％の含水率を有する。ゴム小片を通して冷気を流すことによって成し遂げられる、冷却段階が次に、ブタジエンゴム小片を６０℃の最高ベーリング温度まで冷却するために必要とされる。小片は次に、油圧プレスによってベールに成形され、ベールは、輸送用の箱または枠箱に詰められる。
【００１２】
ブタジエンゴムを乾燥させるための前述の方法は複雑であり、広範囲にわたる装備を必要とする。
【００１３】
様々なその他の特別な方法が、水および揮発性有機溶媒をポリマーから除去することを目的として開発されてきた。共留剤の使用ありまたはなしの真空中の押出機脱ガスは、最も重要な技法として実際の適用において受け入れられてきたが、そのような先行技術プロセスのエネルギー必要量は極めて高い。
【００１４】
（特許文献１）は、高圧ポリエチレンを精製するための装置および方法を開示している。しかし、（特許文献１）におけるポリエチレンに代えての合成ゴムセメントの置換は、押出機に入る前に形成される小片をもたらし、それはまったく望ましくない。
【００１５】
（特許文献２）は、スチームストリッパー、デカンターおよび押出機を用いるポリマー樹脂、特にポリカーボネート樹脂のための方法および装置を開示している。しかし、スチームの導入は、残留水の望ましくない高含有率または非常に高いエネルギー消費をもたらすであろう。
【００１６】
（特許文献３）は、乾燥プロセス中に超音波発振器を用いることによる０．１重量％未満の含水率を有するブチルゴムなどのポリマーの製造方法を開示している。しかし、超音波の使用に関連した非常に高い剪断応力は、ハロブチルゴムなどのポリマーに対しては禁止される。
【００１７】
（特許文献４）は、部分的に充填した押出機を用いる、溶液からのポリマー回収のための、特にポリエチレンの回収のための方法を開示している。しかし、（特許文献４）は、残留水の除去に関しては言及していない。
【００１８】
（特許文献５）は、ポリマーの一段階回収法、具体的にはゴム溶液の濃縮についての例を開示している。ゴム溶液はそれによって、真空下に脱ガスすることによって一段階で存在する溶媒を除去して白色小片を生成するためにスチームで加熱される。（特許文献５）はそれによって、揮発性成分を低い蒸気圧で除去するために大容量の蒸気流れを必要とし、かつ、小片への追加の水の囲い込みをもたらし、その水はその後除去される必要があろう。
【００１９】
（特許文献６）は、弾性ポリマー溶液から溶媒を除去するための２段階法を開示している。ポリマー溶液はそれによって、流体の加熱により直接加熱され、真空下に噴霧される。噴霧中に、溶媒は蒸発し、それによって、さらなる脱ガスのために押出機に次に供給される小片を形成する。しかし、その段階での小片形成は望ましくない。
【００２０】
（特許文献７）は、少なくとも１つの混練機での生成物の処理方法を開示している。（特許文献７）は、混練機自体の壁を通して一部導入されるエネルギーを使用してエラストマーおよび熱可塑性樹脂を含有する溶液から溶媒を蒸発させている。大きい表面積の混練機がそれ故、高い投資コストと同様に必要とされる。エネルギーの別の部分は、機械的エネルギーとして混練機の回転シャフトによって導入される。機械的エネルギーはより高価であり、それ故、スチーム加熱と比較されるときに環境上不利である。（特許文献７）において用いられる混練機は、多くの保守および清掃を必要とする。混練機による機械的エネルギーの導入はさらに、生成物の粘度に強く依存し、それはプロセスの柔軟性を低下させる。
【００２１】
（特許文献８）は、プラスチックスを脱ガスするためのデバイスおよび方法を開示している。（特許文献８）の装置は、真空下に運転される後部ガス抜きおよび幾つかのガス抜きセクション付きの押出機である。真空は、低い残留揮発性物質濃度を達成するために必要とされる。（特許文献８）は、ストリッピング剤が脱ガス効率をさらに向上させるために適用され得ることを開示している。（特許文献８）において使用されているプラスチック、熱可塑性ポリカーボネートは、脱ガスプロセスの終わりに流動性溶融体のままである。しかし、（特許文献８）に従って処理される合成ゴムセメントは、脱ガス段階の終わりに小片に変わるであろうし、さらに加工することができないだろう。
【００２２】
（非特許文献１）において、フラッシュタンクおよび押出機を用いるゴム溶液の直接蒸発が開示されている。しかし、この参考文献は、最終生成物中の揮発性化合物の含有率について言及していない。
【００２３】
（特許文献９）は、分散した充填剤を含有するゴム溶液の混合物をベースとするゴムマスターバッチを製造するためにガス抜き機構を有する押出機を用いることによる溶媒の除去を記載している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２４】
【特許文献１】米国特許第３，１１７，９５３  Ａ１号明細書
【特許文献２】独国特許第１９５  ３７  １１３号明細書
【特許文献３】米国特許第４，０５５，００１号明細書
【特許文献４】欧州特許第０  １０２  １２２号明細書
【特許文献５】米国特許出願公開第２００１／０５６１７６  Ａ１号明細書
【特許文献６】米国特許第５，２８３，０２１  Ａ１号明細書
【特許文献７】欧州特許出願公開第１  １２７  ６０９  Ａ２号明細書
【特許文献８】欧州特許出願公開第１  １６５  ３０２  Ａ１号明細書
【特許文献９】特開昭６１−１２０８０３号公報
【非特許文献】
【００２５】
【非特許文献１】「Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ」，Ｐａｒｔｓ  Ｉ  ａｎｄ  ＩＩ，Ｍａｒｃｈ  ａｎｄ  Ａｐｒｉｌ  ２０００；Ａｕｔｈｏｒ：Ｃ．Ｇ．Ｈａｇｂｅｒｇ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２６】
前述を考慮して、本発明の目的はそれ故、少なくとも１つのポリマー、好ましくは少なくとも１つの合成ゴムを含有する流体から揮発性化合物を除去し、揮発性化合物を実質的に含まないポリマー生成物を製造するための連続的な、エネルギー効率的な、環境に優しいおよび経済的に有利な方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
この目的は、少なくとも１つの非揮発性ポリマーおよび少なくとも１つの揮発性化合物を含有する流体（Ｆ）から前記揮発性化合物を除去する方法であって、
ａ）少なくとも、ヒーター、脱ガス容器（４）および蒸気ラインを含む少なくとも１つの濃縮機装置で流体（Ｆ）を処理する工程であって、その処理によって流体（Ｆ）が加熱され、加熱された流体（Ｇ）が脱ガス容器へ供給され、その脱ガス容器で揮発性化合物の一部が蒸気ラインを経由して除去され、それにより濃縮流体（Ｈ）を得る工程と、
ｂ）工程ａ）からの濃縮流体（Ｈ）を少なくとも１つの再加熱装置で再加熱して、それにより再加熱された濃縮流体（Ｌ）を得る工程と；
ｃ）少なくとも、搬送セクションを少なくとも含む押出機脱ガスセクションと、１つ以上の蒸気ライン付きのガス抜き口と、蓄積セクションと、出口セクションと、を含む少なくとも１つの押出機装置へ、工程ｂ）からの再加熱された濃縮流体（Ｌ）を、供給し、それによって揮発性化合物がガス抜き口および蒸気ラインを通って除去される工程と
を少なくとも含み、
工程ａ）〜工程ｃ）によって再加熱された濃縮流体（Ｌ）が押出機脱ガスセクションに入るときに自由流動性であり、出口セクションで得られる生成物（Ｐ）が揮発性化合物を実質的に含まない、方法によって解決される。
【００２８】
好ましくは、本方法は、さらなる工程として、下記のように、
ｄ）少なくとも、脱ガスセクションと、１つ以上の蒸気ライン付きのガス抜き口と、出口セクションと、を含む少なくとも１つの混練機装置へ、工程ａ）またはｂ）からの再加熱された濃縮流体（ＨまたはＬ）を供給し、それによって揮発性化合物がガス抜き口および蒸気ラインを通って除去され、それにより高粘性流体（ＮまたはＰ）を得る工程と、 
ｅ）少なくとも、搬送セクションを少なくとも含む押出機脱ガスセクションと、１つ以上の蒸気ライン付きのガス抜き口と、蓄積セクションと、出口セクションと、を含む少なくとも１つの押出機装置へ、工程ｄ）からの高粘性流体（Ｎ）を供給し、それによって揮発性化合物がガス抜き口および蒸気ラインを通って除去される工程と、
ｆ）少なくとも、脱ガスセクション、１つ以上の蒸気ライン付きのガス抜き口、および出口セクションを含む少なくとも１つの混練機装置へ、工程ｃ）からの高粘性流体（Ｍ）を供給し、それによって揮発性化合物がガス抜き口および蒸気ラインを通って除去される工程と、
を含むことができ、
それによって再加熱された濃縮流体（Ｌ）は押出機脱ガスセクションに入る時に自由流動性であり、出口セクションで得られる生成物（Ｐ）は揮発性化合物を実質的に含まず、それにより高粘性流体を得る。
【００２９】
本発明の範囲はまた、各特徴について明記される好みの範囲および分野の任意の所望の組み合わせを包含することが指摘される。
【００３０】
本発明との関連で、用語「自由流動性の」は、５００〜５０，０００，０００ｍＰａ・ｓ、好ましくは５，０００〜３０，０００，０００ｍＰａ・ｓ、最も好ましくは１０，０００ｍＰａ・ｓ〜３００，０００ｍＰａ・ｓの範囲の粘度を意味する。
【００３１】
そうではないと述べられない限り流体の粘度値は、Ｈａａｋｅ  Ｒｈｅｏｓｔｒｅｓｓ  ＲＳ  １５０粘度計または非常に粘稠な試料用のコーン−プレート型の回転流動計を用いる所与の温度での測定値から外挿されたゼロ剪断粘度を意味する。
【００３２】
本発明との関連で、用語「揮発性化合物を実質的に含まない」は、非揮発性ポリマーの質量を基準として１重量％未満、好ましくは０．５重量％未満の揮発性化合物の総濃度を意味する。
【００３３】
特に、用語「揮発性化合物を実質的に含まない」は、水を実質的に含まないおよび揮発性有機化合物を実質的に含まないことを意味する。
【００３４】
非揮発性ポリマーは、残留水濃度がポリマーの質量を基準として０．５重量％未満、好ましくは０．２５重量％未満、より好ましくは０．１重量％未満、最も好ましくは０．０７５重量％未満である場合に、実質的に水を含まないと考えられる。
【００３５】
本発明との関連で、用語「揮発性有機化合物」は、標準圧力で２５０℃より下の沸点を有する有機化合物を意味する。
【００３６】
非揮発性ポリマーは、前記揮発性有機化合物の残留濃度がポリマーの質量を基準として０．７５重量％未満、好ましくは０．２５重量％未満、最も好ましくは０．１重量％未満である場合に、揮発性有機化合物を実質的に含まないと考えられる。前記揮発性有機化合物は典型的には、重合またはハロゲン化工程のようなその後の処理工程において用いられた溶媒であり、ヘキサンおよびペンタンのような炭化水素が挙げられる。
【００３７】
好ましい非揮発性ポリマーは合成ゴム生成物である。
【００３８】
本発明との関連で、用語合成ゴム生成物としては、ブチルゴムおよびハロゲン化ブチルゴム、ポリイソブチレン、エチレンプロピレンジエンＭ−クラスゴム（ＥＰＤＭ）、ニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）およびスチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）ならびにブタジエンゴムが挙げられる。好ましい合成ゴム生成物は、スチレンブタジエンゴムならびにリチウム触媒によるブタジエンゴム、ニッケル触媒によるブタジエンゴム、チタン触媒によるブタジエンゴム、コバルト触媒によるブタジエンゴムおよびネオジム触媒によるブタジエンゴムのようなブタジエンゴムであり、ネオジム触媒によるブタジエンゴムがさらにより好ましい。
【００３９】
スチレンブタジエンゴム分子およびブタジエンゴム分子の質量平均分子量Ｍｗは典型的には、５０，０００〜１，０００，０００ｇ／モル、好ましくは１５０，０００〜４００，０００ｇ／モルである。
【００４０】
本発明の主題は、次の略図を用いてより詳細に説明される：
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】一段濃縮機装置と、再加熱装置と、１つの押出機脱ガスセクション、１つの蓄積セクションおよび１つの出口セクションを含む押出機装置とを示す。
【図２】一段濃縮機装置と、再加熱装置と、２つの押出機脱ガスセクション、２つの蓄積セクションおよび１つの出口セクションを含む押出機装置とを示す。
【図３】圧力安全弁と、再加熱装置と、圧力安全弁を有し、そして２つの押出機脱ガスセクション、２つの蓄積セクション、側方供給装置および出口セクションをさらに含む押出機装置とを含む一段押出機装置を示す。
【図４】二段濃縮機装置と、再加熱装置と１つの押出機脱ガスセクション、１つの蓄積セクションおよび出口セクションを含む押出機装置とを示す。
【図５】一段濃縮機装置と、再加熱装置と、３つの押出機脱ガスセクション、３つの蓄積セクションおよび１つの出口セクションを含む押出機装置とであって、１つの押出機脱ガスセクションが後方脱ガスセクションである装置を示す。
【図６】圧力調整デバイスを含む一段濃縮機装置と、再加熱装置と、圧力調整デバイス、４つの押出機脱ガスセクション、４つの蓄積セクションおよび１つの出口セクションを含む押出機装置とであって、１つの押出機脱ガスセクションが後方脱ガスセクションである装置を示す。
【図７】一段予洗装置と、一段濃縮機装置と、再加熱装置と、１つの押出機脱ガスセクション、１つの蓄積セクションおよび１つの出口セクションを含む押出機装置とを示す。
【図８】基本的な予洗装置を示す。
【図９】コアレッサーを含む予洗装置を示す。
【図１０】二段予洗装置を示す。
【図１１】追加のヒーターを有する二段予洗装置を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
プロセス工程の基本的かつ例示的な実施形態は図１に示される。工程ａ）において少なくとも１つの非揮発性ポリマーおよび少なくとも１つの揮発性化合物を含有する流体Ｆは、ポンプ１によってヒーター２に移され、そこで流体Ｆは加熱される。
【００４３】
セメントとも呼ばれる、流体Ｆは、たとえば３〜５０重量％の非揮発性ポリマー、好ましくは合成ゴム、より好ましくはブタジエンゴムおよび６０〜９７重量％の揮発性化合物、特に溶媒または溶媒および水を含有し、それによって前述の成分は合計して流体Ｆの総質量の９０〜１００、好ましくは９５〜１００重量％になる。
【００４４】
溶媒は好ましくは、３〜１０個のＣ原子、好ましくは３〜７個のＣ原子を有する線状もしくは分岐アルカンからなる群から選択される。より好ましい溶媒は、イソ−ブテン、ｎ−ペンタン、イソ−ペンタン、ｎ−ヘキサン、シクロ−ヘキサン、イソ−ヘキサン、メチル−シクロペンタン、メチル−シクロヘキサンおよびｎ−ヘプタンならびにそれらのアルカンを含むまたはアルカンからなる混合物である。
【００４５】
本発明の好ましい実施形態においては、流体Ｆは、３〜４０重量％の非揮発性ポリマー、好ましくは合成ゴム、より好ましくはブタジエンゴム、６０〜９５重量％の揮発性有機化合物、特に溶媒、および０．５〜２０重量％の水を含有し、それによって前述の成分は合計して流体Ｆの総質量の９５〜１００重量％になる。
【００４６】
流体Ｆは典型的には、重合プロセスまたはその後の処理工程から得られる。水を含有する流体Ｆは典型的には、重合後のスチームストリッピングプロセスの後に得られる。
【００４７】
ヒーターに入る流体Ｆは典型的にはおよび好ましくは、１０℃〜１００℃の、好ましくは３０℃〜８０℃の温度を有する。流体Ｆの粘度は、たとえば１００ｍＰａ・ｓ〜９０，０００ｍＰａ・ｓの範囲に、好ましくは５００ｍＰａ・ｓ〜６０，０００ｍＰａ・ｓの範囲にある。
【００４８】
ヒーターは、流体Ｆの温度を上げることができるあらゆるデバイスであってもよい。好ましい実施形態においては、ヒーター２は熱交換器である。熱媒体は、スチーム、加熱用油または加圧熱水からなる群から選択される。熱交換器はたとえば、流体Ｆがチューブの内側にあり、熱媒体がシェル側にある、シェルアンドチューブ型のものである。チューブ中の特殊挿入物が伝熱を高めるために適用されてもよい。流体Ｆが熱交換器チューブの外側にある、別のタイプの熱交換器がまた用いられてもよい。前述のタイプの熱交換器の利点は、良好な伝熱だけでなく不均等分布の回避および容易な保守である。前記熱交換器はよく知られており、商業的に入手可能である。あまり好ましくない実施形態においてはプレート型熱交換器がまた適用されてもよい。
【００４９】
加熱すると、加熱された流体Ｇが得られる。加熱された流体Ｇは、流体Ｆより高い温度、好ましくは１００〜２００℃、より好ましくは１１０℃〜１９０℃、さらにより好ましくは１２０℃〜１７５℃の温度を有する。加熱された流体Ｇは次に、脱ガス容器４へさらに搬送される。脱ガス容器で、揮発性化合物は少なくとも部分的に蒸発する。蒸気は、加熱された流体Ｇから分離され、真空ライン４．１によって除去される。脱ガス容器４の圧力は、たとえば１００ｈＰａ〜４，０００ｈＰａの範囲に、好ましくは２００ｈＰａ〜２，０００ｈＰａの範囲に、より好ましくは２３０〜１，１００ｈＰａの範囲にある。
【００５０】
真空ライン４．１を経由して除去された蒸気は好ましくは凝縮させられ、流体Ｆの製造プロセスへリサイクルされる。脱ガスおよび分離後に濃縮流体Ｈが得られ、それはポンプ４．２を用いて脱ガス容器４から取り出される。
【００５１】
本発明の好ましい実施形態において脱ガス容器は、加熱された流体Ｇからの蒸気の分離をさらに支援するためにサイクロンの形状で設計される。本発明の別の好ましい実施形態において脱ガス容器４は、容器が完全にまたは実質的に完全に空にされるのを可能にするために、円錐のまたは少なくともトリスペリカル形状の底部を有する。
【００５２】
ポンプ４．２は好ましくは、脱ガス容器４の出口に直接接続される。一般に、ポンプと容器との間の接続部品は好ましくはできる限り短い。
【００５３】
この段階での濃縮流体Ｈの高粘度のために、ポンプの入口は好ましくは大きい入口で設計され、それによって入口での圧力降下を減少させる。
【００５４】
ポンプ４．２は、容積式型ポンプ、ギヤポンプ、ピストンポンプ、膜ポンプ、スクリュー型ポンプ、逆転もしくは共回転単軸もしくは二軸スクリュー押出機のような押出機型ポンプまたは混練機型ポンプからなる群から選択されてもよい。容積式型ポンプおよびギヤポンプが好ましく、ギヤポンプがさらにより好ましい。
【００５５】
別の好ましい実施形態においてポンプ４．２は、押出機または混練機とギヤポンプとの組み合わせを含み、ギヤポンプは押出機または混練機から供給される。
【００５６】
この工程ａ）において除去される揮発性化合物の量は、たとえば流体Ｇの温度および脱ガス容器４の圧力に依存する。本発明の好ましい実施形態においては、流体Ｇの温度および脱ガス容器４の圧力は、濃縮流体Ｈが依然として、上に定義されたような自由流動性であり、そしてたとえば１０〜６０、好ましくは２０〜６０重量％の非揮発性ポリマー、好ましくは合成ゴム、より好ましくはブタジエンゴムおよび約４０〜約９０、好ましくは４０〜８０重量％の揮発性化合物を含み、それによって前述の成分非揮発性ポリマー、揮発性有機化合物および水が合計して流体Ｈの総質量の９０〜１００重量％に、好ましくは９５〜１００重量％になるように選択される。
【００５７】
好ましい実施形態においてはおよび原料流体Ｆが水を含む場合には、流体Ｈは、たとえば１０〜６０、好ましくは２０〜６０重量％の非揮発性ポリマー、好ましくは合成ゴム、より好ましくはブタジエンゴム、約２５〜約９０、好ましくは２５〜７５重量％の揮発性有機化合物、特に溶媒、および約０．５〜約１５重量％の水を含み、それによって前述の成分非揮発性ポリマー、揮発性有機化合物および水は流体Ｈの総質量の９０〜１００重量％、好ましくは９５〜１００重量％になる
【００５８】
濃縮流体Ｈの温度は、加熱された流体Ｇのそれより低く、たとえば１５〜１００℃の範囲に、好ましくは３０〜１００℃の範囲にある。濃縮流体Ｈは、依然として上に定義されたような自由流動性である。
【００５９】
工程ｂ）において、工程ａ）において得られた濃縮流体Ｈは次に、再加熱された濃縮流体Ｌを得るために再加熱装置６を通過させられる。好ましい実施形態再加熱装置は熱交換器を含み、熱媒体および熱交換器タイプについて好みを含む同じ開示が熱交換器２について上に記載されたように適用される。
【００６０】
再加熱された濃縮流体Ｌの温度は、濃縮流体Ｌのそれより高く、たとえば５０℃〜２００℃の範囲に、好ましくは９０℃〜１８０℃の範囲にある。再加熱された流体Ｌは依然として上に定義されたような自由流動性である。
【００６１】
工程ｃ）において、工程ｂ）において得られた再加熱された濃縮流体Ｌは、押出機装置に通され、供給点１２で押出機脱ガスセクションの搬送セクション１６へ供給される。
【００６２】
好適な押出機タイプとしては、任意の数のバレルと様々なタイプのスクリューエレメントとを含む単軸スクリューおよび多軸スクリュー押出機ならびにその他のシングルまたはマルチシャフト搬送混練機が挙げられる。多軸スクリュー押出機の可能な実施形態は、二軸スクリュー押出機、リング押出機または遊星ローラー押出機であり、二軸スクリュー押出機、マルチシャフト搬送混練機および遊星ローター押出機が好ましい。
【００６３】
単軸スクリュー押出機としては、軸方向振動スクリューを有するものが挙げられる。二軸スクリュー押出機は、たとえば逆転かみ合い、逆転非かみ合い、共回転かみ合いおよび共回転非かみ合い二軸スクリュー押出機であり、共回転かみ合い二軸スクリュー押出機が好ましい。
【００６４】
本発明の一実施形態において押出機は、３００℃までの温度にバレルによって加熱されるか、冷却されるかのどちらかであることができる。
【００６５】
好ましい実施形態においては、押出機は、別個のゾーンを、これらのゾーンが加熱されるか加熱されないかまたは冷却されるかのいずれかであることができるように異なる温度で互いに独立して運転するための手段を含む。別の好ましい実施形態において押出機は、異なる温度で独立して運転することができる、少なくとも１つの別個のゾーンを各搬送セクションについて含む。
【００６６】
好ましい押出機材料は非腐食性であるべきであり、再加熱された濃縮流体Ｌおよび生成物Ｐが金属または金属イオンで汚染されるのを実質的に防ぐべきである。好ましい押出機材料としては、窒化スチール、二相鋼、ステンレススチール、ニッケルベースの合金、焼結金属のような複合材、熱間等方圧プレス材料、Ｓｔｅｌｌｉｔｅのような硬質耐摩耗性材料、セラミックス、窒化チタン、窒化クロムおよびダイヤモンド状炭素（ＤＬＣ）からたとえば製造されたコーティングでの被覆金属が挙げられる。
【００６７】
搬送セクション１６はガス抜き口１５に開放されている。搬送セクション１６において溶媒の一部は蒸発し、再加熱された濃縮流体Ｌから分離される。蒸気は、ガス抜き口１５を通して蒸気ライン１５．１を経由して除去される。
【００６８】
蒸発揮発性化合物は、再加熱された濃縮流体Ｌまたは生成物Ｐをガス抜き口の方へ同伴する傾向を有するので、本発明の好ましい実施形態においてガス抜き口１５は、物質、特に再加熱された濃縮流体Ｌまたは生成物Ｐがガス抜き口から出てくるのを防ぐように設計される。
【００６９】
当該目的を成し遂げるための好適な手段は、ガス抜き口上に取り付けられ、そしてあらゆる物質を押出機へ搬送して戻す、ラム押出機スリュー（ｓｒｅｗ）、または沈着物質を押出機へ押し戻すためにガス抜き口の内側に適用される、ローラーもしくはベルトである。前述の代わりとしてまたは好ましくはそれに加えて、表面への物質の粘着を減らすかまたは防ぐガス抜き口のコーティングが適用されてもよい。好適なコーティングとしては、ＤＬＣ、エチレン−テトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）およびニッケル合金が挙げられる。
【００７０】
ガス抜き口１５での圧力は、たとえば１ｈＰａ〜２，０００ｈＰａ、好ましくは５ｈＰａ〜９００ｈＰａである。
【００７１】
蒸気ライン１５．１は、凝縮系に接続されていてもよいし、好ましくは接続されている。
【００７２】
一般に、凝縮系の目的は、ガス抜き口によって蒸気ラインを経由して除去される揮発性化合物を集めることであり、典型的には凝縮器および真空ポンプを含む。当該技術分野において公知のあらゆる凝縮系が、揮発性化合物の回収を達成するために用いられてもよい。
【００７３】
一般に、凝縮した揮発性化合物を、任意選択的に揮発性有機化合物を水から分離するための相分離を実施した後に、流体Ｆの製造のためのプロセスへリサイクルすることが好ましい。
【００７４】
搬送セクション１６は蓄積セクション２０によって終了する。蓄積の目的は、ガス抜き口１５における一定の圧力レベルを確実にすること、および揮発性化合物の蒸発を容易にするために機械的エネルギーを物質に導入することである。蓄積セクション２０は、物質の蓄積を可能にするあらゆる手段を含んでもよい。それは、たとえば混練もしくは絞りエレメント、ブリスターディスクまたはダイ・プレートを含むように設計されてもよい。
【００７５】
絞りエレメントの例は、円錐形もしくは円筒形流路またはその他の絞り手段である。
【００７６】
蓄積セクション内での混練エレメント、ブリスターディスクまたはダイ・プレートの適用が好ましく、混練エレメントがさらにより好ましい。混練エレメントの例としては、二条または三条ねじ前方、後方または中立搬送混練ブロックとして設計されてもよい、混練ブロック；溝付きの一条または二条ねじスクリュー混合エレメント、一条ねじ荒目混合エレメント、ブリスタープレートおよび一条、二条または三条ねじ偏心ディスクが挙げられる。混練エレメントは、押出機の、特に二軸スクリュー逆転または共回転二軸スクリュー押出機のスクリューシャフト上にあらゆる組み合わせで組み立てられてもよい。
【００７７】
典型的な蓄積セクションは、多くの場合逆搬送タイプの混練エレメントによって終了する、２〜１０個の混練ブロックからなる。ストリッピング剤の混ぜ込みのために、歯型エレメントまたは溝付きのスクリューエレメントが適用されてもよい。
【００７８】
偏心ディスクが好ましくは押出機の最後のセクションにおいて適用され、そこでは生成物Ｐは高粘稠であり、揮発性化合物を実質的に含まない。
【００７９】
遊星ローラー押出機については、歯形ローラーのような混練エレメントが、または溝および隙間付きのローラーが好ましい。
【００８０】
一般に押出機装置は、１つ以上の搬送セクションおよび１つ以上の蓄積セクションを含んでもよく、その数は構造上の制約によって制限されるにすぎない。搬送セクションおよび蓄積セクションの典型的な数は、１〜３０、好ましくは２〜２０、より好ましくは３〜１５である。
【００８１】
最後の蓄積セクション２０は典型的には、押出機の出口で生成物プラグを形成するように設計され、それによって周囲空気が押出機に入るのを防ぐ。搬送セクション１６および蓄積セクション２０から出口セクション２２へ通る間に、再加熱された濃縮流体Ｌは、自由流動性の再加熱された濃縮流体Ｌから、典型的には砕けやすい外観を有する、生成物Ｐへの遷移を受ける。
【００８２】
出口セクション２２は典型的には、生成物が押出機および任意選択的にしかし好ましくは生成物処理装備を出ることを可能にする手段を含む。好適な生成物処理装備の例としては、ダイ・プレートとカッターとの組み合わせ；ダイ・プレートおよび水中ペレット化手段；荒目および穴付きのスクリューエレメントのような小片形成のための手段；穴付きのシリンダーのように設計され得る撹拌器であって、生成物がシリンダーの外側から内側にプレスされ、そしてシリンダーの内側の回転ナイフが生成物を細かくカットする撹拌器；押出機の末端プレートに置かれた固定ナイフであって、二軸スクリュー共回転、単軸スクリューおよび遊星ローラー押出機を使って作業するときに好ましくは適用される、スクリュー回転がカッティング作用を引き起こす固定ナイフが挙げられる。
【００８３】
生成物に対する機械的および熱応力を減らすために、本発明の好ましい実施形態において生成物処理装備は、冷却手段と組み合わせられる。
【００８４】
冷却手段は、生成物からの除熱を可能にするあらゆる手段を含む。冷却手段の例としては、対流空気冷却付きの空気圧式小片コンベヤー、対流空気冷却付きの振動式小片コンベヤー、冷却接触面付きの振動式小片コンベヤー、対流空気冷却付きのベルトコンベヤー、冷却ベルト付きのベルトコンベヤー、水が冷却剤として働く、押出機の出口での熱い小片上への水噴霧および既述のような水中ペレット化手段が挙げられる。
【００８５】
生成物Ｐは次に、最終梱包および輸送のためにさらに処理されてもよい。（ハロ）ブチルゴムはたとえば、６０℃以下の温度に冷却され、たとえば油圧プレスによってベールに成形され、次に輸送用の箱または枠箱に詰められる。
【００８６】
一般に、供給点１２での再加熱された濃縮流体Ｌの増加する供給量は、押出機のスクリュー速度の相当する増加を必要とする。さらに、スクリュー速度は、流体Ｌの滞留時間を決定する。したがって、スクリュー速度、供給量および押出機径は典型的には互いに依存する。典型的には押出機は、無次元押出量Ｖ／ｎ×ｄ３（式中、Ｖは、容積流量を、ｎは、１分当たりの回転の単位で表されるスクリュー速度を、ｄは押出機の有効径を表す）が約０．０１〜約０．２に好ましくは約０．０１５〜約０．１に調節されるような方法で運転される。最大および最小供給量ならびに押出機スクリュー速度は、たとえば押出機のサイズ、流体Ｌ中に含有される合成ゴム製品の物理的特性ならびに残留揮発性化合物のターゲット値によって決定される。しかし、これらの特性を考えると、運転パラメータは、幾つかの初期実験により当業者によって決定され得る。
【００８７】
本発明の一実施形態において押出機は、５〜２５，０００の、好ましくは５〜１０，０００キログラム毎時の流量で運転される。
【００８８】
一般に、押出機での脱ガスは、その他の揮発性化合物と一緒に除去されるストリッピング剤の添加によって支援されてもよい。ストリッピング剤は押出機装置のどこに添加されてもよいけれども、１つ以上の蓄積セクションにおける添加が好ましい。より好ましい実施形態においてストリッピング剤は、最後のものを除く１つ以上の蓄積セクション（２０）において添加される。
【００８９】
好適なストリッピング剤は、再加熱された濃縮流体（Ｌ）および／または生成物（Ｐ）に不活性であり、そして１００℃で１００ｈＰａ超の蒸気圧を有する物質である。
【００９０】
本発明との関連で、用語「不活性な」は、ストリッピング剤が、再加熱された濃縮流体（Ｌ）および／または生成物（Ｐ）中に含有されるポリマーと反応しないかまたは実質的に反応しないことを意味する。好適なストリッピング剤は、窒素、二酸化炭素、希ガス、プロパン、ブタン、水または前述の物質の混合物である。ストリッピング剤の量は、出口セクションで得られるポリマー生成物の量を基準として０．０００１〜１０、好ましくは０．００１〜５、より好ましくは０．１〜２重量％であってもよい。
【００９１】
本発明はさらに、本発明による方法を成し遂げるために好適なデバイスに関する。それ故本発明はまた、
・  脱ガス容器（４）と連通したヒーター（２）を含む１つの濃縮装置であって、脱ガス容器（４）の底部部分がポンプ（４．２）と連通しており、脱ガス容器（４）の上部が少なくとも１つの蒸気ライン（４．１）と連通している濃縮装置
・  濃縮装置のポンプ（４．２）および押出機装置上の供給点（１２）と連通した１つの加熱装置（６）
・  少なくとも１つの供給点（１２）、１つの押出機脱ガスセクション（１６）、１つの蓄積セクション（２０）および１つの出口セクション（２２）を含む１つの押出機装置であって、押出機脱ガスセクション（１６）が蒸気ライン（１５．１）に接続された少なくとも１つのガス抜き口（１５）をさらに含む押出機装置
を少なくとも含むデバイスを包含する。
【００９２】
本発明との関連で用語「連通した」には、直接または間接接続が含まれ、間接接続は、たとえばチューブまたはパイプによって成し遂げられてもよい。用語「連通した」には、連通した装置または手段間にさらなる装置または手段が配置される選択肢がさらに含まれる。
【００９３】
本発明の別の実施形態は図２に示される。図２は、ポンプ１、ヒーター２、脱ガス容器４、蒸気ライン４．１およびポンプ４．２を持った濃縮機装置と、ヒーターを含む再加熱装置６と、ガス抜き口１５Ａおよび１５Ｂならびに蒸気ライン１５．１Ａおよび１５．１Ｂにそれぞれ接続された２つの搬送セクション１６Ａおよび１６Ｂを有する２つの押出機脱ガスセクション、搬送セクション１６Ａおよび１６Ｂを終了させる２つの蓄積セクション１８および２０ならびに出口セクション２２を含む押出機装置とを含む本発明による方法の達成のための別のフローチャートおよび好適なデバイスを示す。それに加えて押出機装置は側方供給装置２４をさらに含む。
【００９４】
一般に、押出機装置は、押出機のどこにでも、好ましくは供給点または出口セクション２２にごく接近して置かれてもよい、１つ以上の側方供給装置を含んでもよい。側方供給装置は、ポリマーへの添加剤の添加のために好適である。
【００９５】
特にブタジエンゴム生成物用の、添加剤の例としては、安定剤、ＥＳＢＯ（エポキシ化大豆油）のような酸捕捉剤、ステアリン酸カルシウムのようなステアリン酸塩、酸化防止剤、増量剤オイルなどが挙げられる。好適な酸化防止剤の例としては、ブチルヒドロキシトルエンのような立体障害のフェノールならびにＩｒｇａｎｏｘ  １０１０、１０７６および１５２０のようなその誘導体、アミン、メルカプト−ベンズイミダゾール、ある種のホスファイトなどが挙げられる。
【００９６】
それの代案としてまたはそれに加えて、添加剤はまた、それらが液体である限りストリッピング剤と一緒に、流体Ｆに既に添加されていてもよい。
【００９７】
本発明の好ましい実施形態において工程ａ）は、少なくとも１回、好ましくは１回または２回繰り返される。工程ａ）を繰り返す利点は、濃縮流体Ｈを製造するための総エネルギー消費を、各濃縮装置のためのより容易な運転パラメータ最適化のためにかなり削減できることである。工程ａ）の繰り返しは好ましくは、それぞれの数の濃縮装置を直列に接続することによって成し遂げられる。
【００９８】
この実施形態の例は図４に示される。図４は、ポンプ１と、ヒーター２Ａ、蒸気ライン４．１Ａおよびポンプ４．２Ａを備えた脱ガス容器４Ａを含む第１濃縮機装置、ヒーター２Ｂ、蒸気ライン４．１Ｂおよびポンプ４．２Ｂを備えた脱ガス容器４Ｂを含む第２濃縮機装置を持った二段濃縮機装置と、ヒーターを含む再加熱装置６と、ガス抜き口１５Ａおよび１５Ｂならびに蒸気ライン１５．１Ａおよび１５．１Ｂにそれぞれ接続された２つの搬送セクション１６Ａおよび１６Ｂを有する２つの押出機脱ガスセクション、搬送セクション１６Ａおよび１６Ｂを終了させる２つの蓄積セクション１８および２０ならびに出口セクション２２を含む押出機装置とを含む本発明による方法の達成のための別のフローチャートおよび好適なデバイスを示す。加熱された流体Ｇは第１濃縮段階にかけられ、それによってプレ−濃縮流体Ｊを得て、それは次に、再加熱されたプレ−濃縮流体Ｋを得るためにヒーター２Ｂによって再加熱され、プレ−濃縮流体Ｋは次に第２濃縮段階にかけられ、それによって濃縮流体Ｈが得られる。濃縮流体Ｈは次に上記の通りさらに処理される。
【００９９】
本発明の好ましい実施形態において濃縮装置、再加熱装置または押出機装置は互いに独立して、所定の条件下での装置の非常に稠密な運転を可能にする１つ以上の圧力調整デバイスを備えていてもよい。
【０１００】
圧力調整デバイスは、能動的であっても受動的であってもよく、能動圧力調整デバイスが好ましい。能動圧力調整デバイスの例としては、圧力安全弁のような制御弁が挙げられ、受動圧力調整デバイスの例としては、ノズルおよびダイまたはオリフィス板が挙げられる。好適なバルブは、ボール、ピストン、ゲートまたはニードルバルブから選択されてもよい。
【０１０１】
受動圧力制御デバイスの場合には、ある一定の圧力降下をもたらすためにオリフィスを計算することが好ましい。この計算は、当該ポイントでの流体の粘度および押出量に基づく。当業者なら誰でもこの計算を行うことができる。
【０１０２】
能動圧力制御デバイスは典型的には、デバイスの上流での圧力測定によって制御される。圧力はたとえば測定され、設定点と比較される。圧力制御デバイスは次に、認められているオフセットに従って調節される。
【０１０３】
あるいは、デバイスにわたっての圧力降下が、圧力制御デバイスの上流での絶対圧力の代わりに測定される。バルブ位置は、手動で、電気的に、空気圧でまたは油圧で調節される。バルブ位置の制御、すなわち設定点圧力への調節は、たとえば手動でまたは任意の自動化プロセス制御システムで行うことができる。
【０１０４】
追加の圧力制御デバイスを有する本発明のさらなる実施形態は、図２に非常に似た圧力制御デバイスとは別である図３に示される。加熱された流体Ｇの圧力は、圧力制御デバイス３によって制御され、押出機に入る再加熱された濃縮流体Ｌの圧力は、圧力制御デバイス７によって制御される。
【０１０５】
本発明の好ましい実施形態において再加熱された濃縮流体（Ｌ）は、押出機装置の第１押出機脱ガスセクションへ注入され、第１押出機脱ガスセクションは、それぞれ蒸気ラインに接続された上流方向の１つ以上の後部ガス抜き口を含む。
【０１０６】
後部ガス抜き口の利点は、再加熱された濃縮流体Ｌ中に存在する揮発性化合物が急なおよび迅速な蒸発を受け、それによって合成ゴム生成物と揮発性化合物との少なくとも部分的な分離を達成し、蒸気が上流方向で後部ガス抜きを通って出ることである。一般に、流体Ｌ中に存在する揮発性化合物の約５０〜約９９重量％が上流ガス抜きを通して除去される。
【０１０７】
この実施形態の例は図５に示される。図５は、ポンプ１と、ヒーター２、蒸気ライン４．１およびポンプ４．２を備えた脱ガス容器４を含む濃縮機装置とを持った一段濃縮機装置と、ヒーターを備えた再加熱装置６と、供給点１２が第１押出機脱ガスセクションに設置されている、３つの押出機脱ガスセクションを含み、搬送セクション１６Ａ、上流方向で蒸気ライン１３．１に接続された後部ガス抜き口１３を含む押出機装置とを含み、押出機装置が、ガス抜き口１５Ａおよび１５Ｂが蒸気ライン１５．１Ａおよび１５．１Ｂにそれぞれ接続されている、そして搬送セクション１６Ａ、１６Ｂおよび１６Ｃのそれぞれが蓄積セクション１８Ａ、１８Ｂおよび２０によって終了する、搬送セクション１６Ｂおよび１６Ｃ、ガス抜き口１５Ａおよび１５Ｂをそれぞれ含む２つの下流押出機脱ガスセクションをさらに含み、押出機装置が出口セクション２２をさらに含む本発明による方法の達成のための別のフローチャートおよび好適なデバイスを示す。一般に、流れは、相違が再加熱された流体Ｌ中に存在する大量の流体化合物がガス抜き口１３およびそれに接続された蒸気ライン１３．１を経由して既に除去されていることである状態で上記の通り処理される。
【０１０８】
この実施形態の別の例は図６に示される。図６は、ポンプ１と、圧力制御デバイス３、ヒーター２、蒸気ライン４．１およびポンプ４．２を備えた脱ガス容器４を含む濃縮機装置とを持った一段濃縮機装置と、ヒーターを含む再加熱装置６と、供給点１２が第１押出機脱ガスセクションに設置されている、第１押出機脱ガスセクションが搬送セクション１６Ａ、上流方向で蒸気ライン１３．１に接続された後部ガス抜き口１３を含み、押出機の供給点１２の上流に圧力制御デバイス７、４つの押出機脱ガスセクションを含む押出機装置とを含み、押出機装置が、ガス抜き口１５Ａ、１５Ｂおよび１５Ｃが蒸気ライン１５．１Ａ、１５．１Ｂおよび１５Ｃにそれぞれ接続されている、そして搬送セクション１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃおよび１６Ｄのそれぞれが蓄積セクション１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃおよび２０によって終了する、搬送セクション１６Ｂ、１６Ｃおよび１６Ｄ、ガス抜き口１５Ａ、１５Ｂおよび１５Ｃをそれぞれ含む３つの下流押出機脱ガスセクションをさらに含み、押出機装置が出口セクション２２をさらに含む本発明による方法の達成のための別のフローチャートおよび好適なデバイスを示す。一般に、流れは上記の通り処理される。
【０１０９】
典型的にはヒーター２へ供給される、そして上に既に開示されたような、流体Ｆは、たとえば３〜５０重量％の非揮発性ポリマー、好ましくは合成ゴム、より好ましくはブタジエンゴムおよび６０〜９７重量％の揮発性化合物、特に溶媒または溶媒および水を含有し、それによって前述の成分は合計して流体Ｆの総質量の９０〜１００、好ましくは９５〜１００重量％になり、好ましい実施形態においては３〜４０重量％の非揮発性ポリマー、好ましくは合成ゴム、より好ましくは（ハロ）ブチルゴム、６０〜９５重量％の揮発性有機化合物、特に溶媒、および０．５〜２０重量％の水を含有し、それによって前述の成分は合計して流体Ｆの総質量の９５〜１００重量％になる。
【０１１０】
流体Ｆのソース次第でそれは、所望の製品規格を満たすためにある程度除去される必要がある親水性化合物をさらに含有する可能性がある。
【０１１１】
さらに、流体Ｆが水を含有する場合には、本方法をそのエネルギー消費に関して改善するために含水率を下げることが望ましい。
【０１１２】
残存親水性化合物もしくは水または両方の著しい減少は、
プレａ）分離装置２６を少なくとも含む少なくとも１つの予洗装置で粗流体（Ａ）を処理し、それによって流体（Ａ）が主として非揮発性ポリマーおよび揮発性有機化合物を含む有機相（２８）と主として水および親水性化合物を含む水相（２７）とを得るために水と混合され、そしてそれによって有機相（２８）が分離装置（２６）で水相（２７）から分離され、流体Ｆとしてさらに使用され、そしてそれによって水相（２７）の少なくとも一部（流体Ｃ）が分離装置から除去される工程
を少なくとも含む、少なくとも１つの非揮発性ポリマー、少なくとも１つの揮発性有機化合物、１つ以上の親水性化合物および任意選択的に水を含有する粗流体Ａから親水性化合物および任意選択的に水を除去する方法で流体Ｆを製造することによって有利な方法で達成できることが分かった。
【０１１３】
本発明との関連で用語「親水性化合物」は、少なくとも部分的に水溶性の揮発性および非揮発性化合物を表す。例としては、無機塩、特に、たとえばアルミニウム塩、鉄もしくはその他の遷移金属塩のような重合反応のために用いられた触媒の残渣またはハロゲン化反応および中和に由来するハロゲン化物が挙げられる。
【０１１４】
工程プレ−ａ）の例示的な実施形態は、図８、９、１０および１１を用いて例示される。
【０１１５】
予洗工程の非常に基本的なおよび例示的な実施形態は図８に示される。工程プレ−ａ）において、少なくとも１つの非揮発性ポリマー、少なくとも１つの揮発性化合物および少なくとも１つの親水性化合物を含有する流体Ａは、分離装置２６に移され、そこでそれは水と混合される。水と混合すると有機相２８および水相２７が得られる。有機相２８は分離装置２６から取り出され、さらに流体Ｆとして使用され、水相２７は、廃棄処分される流体Ｃとして分離装置２６から少なくとも部分的に除去される。
【０１１６】
予洗工程の改善された実施形態は図９に示される。工程プレ−ａ）において、少なくとも１つの非揮発性ポリマー、少なくとも１つの揮発性化合物および少なくとも１つの親水性化合物を含有する粗流体Ａは、ミキサー３２を備えている、分離装置２６の混合セクション３０に供給され、分離壁３４を通過して沈降セクションに入り、そこで混合物は、水相２７および有機相２８へ分離し、分離はコアレッサー３９によって支援される。水相２７の一部は、残りが真水Ｅに富み、そして再循環ポンプ３６の作用によって再循環ライン３８を経由して混合セクション３０へリサイクルして戻される状態で、典型的には廃棄処分される流体Ｃとして分離装置２６から除去される。有機相２８は取り出され、流体Ｆとして工程ａ）〜ｃ）によるその後のプロセスにかけられる。
【０１１７】
一般に、予洗工程におけるコアレッサーは有益であるが、強制的なものではない。それは小滴を集めて合体させるのに役立ち、それらを相界面に導き、それは典型的にはより短い滞留時間をもたらす。コアレッサーの好適な例としては、構造化または非構造化パッキングが挙げられる。構造化パッキングは、たとえば平板、平羽根、屋根状羽根および垂直方向に穴付きの羽根である。羽根または板は、主流れ方向に垂直にまたは平行にまたは斜めに置かれてもよい。非構造化パッキングは、たとえば金網、リング、球体、シリンダー、不規則形状のジオメトリでできたパッキング、および穴またはスリットを有する分配器板のような堰、主流路の一部をカバーする垂直板である。パッキングは、あらゆる技術的に可能な材料、たとえば金属、ガラス、セラミック、被覆金属、内張金属ならびにたとえばＰＴＦＥ、ＥＴＦＥ、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリアミド（ＰＡ）およびポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）のようなポリマー材料製であることができる。
【０１１８】
本発明の好ましい実施形態において工程プレ−ａ）は、少なくとも１回、好ましくは１回繰り返される。
【０１１９】
予洗工程のさらに改善されたおよび好ましい実施形態は図１０に示される。この二段予洗工程の工程プレ−Ａ）において少なくとも１つの非揮発性ポリマー、少なくとも１つの揮発性化合物および少なくとも１つの親水性化合物を含有する流体Ａは、ミキサー３２Ａを備えている、第１分離装置２６Ａの混合セクション３０Ａに供給され、分離壁３４Ａを通過して沈降セクションに入り、そこで混合物は、水相２７Ａおよび有機相２８Ａへ分離し、分離はコアレッサー３９Ａによって支援される。水相２７Ａの一部は、残りが再循環ポンプ３６Ａの作用によって再循環ライン３８Ａを経由して混合セクション３０Ａへリサイクルして戻される状態で、典型的には廃棄処分される流体Ｃとして分離装置２６Ａから除去される。有機相２８Ａは取り出され、ミキサー３２Ｂを同様に備えている、第２分離装置２６Ｂの混合セクション３０Ｂに流体Ｂとして供給され、分離壁３４Ｂを通過して沈降セクションに入り、そこで混合物は、水相２７Ｂおよび有機相２８Ｂへ分離し、分離はコアレッサー３９Ｂによって支援される。水相２７Ｂの一部は、残りが真水Ｅに富み、そして再循環ポンプ３６Ｂの作用によって再循環ライン３８Ｂを経由して第２分離装置２６Ｂの混合セクション３０Ｂへリサイクルして戻される状態で、再循環ポンプ４０および再循環ライン４２の作用によって流体Ｄとして第１分離装置２６Ａの混合セクション３０Ａにリサイクルされる。第２分離装置２６Ｂを出る有機相２８は、流体Ｆとして工程ａ）〜ｃ）によるその後のプロセスにかけられる。この二段予洗工程の利点は、流体Ｆが親水性化合物を実質的に含まず、そして廃水の量が、流体Ｃ中の親水性化合物のより高い濃度をもたらすリサイクリングのために減らされることである。
【０１２０】
本発明の好ましい実施形態において分離は、４０℃超の温度で行われる。上限は、ポリマーの構成および分離装置の構造に依存する。典型的には上限は１２５℃である。
【０１２１】
本発明のより好ましい実施形態において分離は、４０〜１１０℃の温度で、好ましくは８０〜１１０℃の温度で行われる。
【０１２２】
流体Ａの組成およびその成分の沸点に依存して、分離装置は圧力下に運転されるように設計されてもよい。
【０１２３】
一般に、予洗工程の効率は、温度の上昇とともに向上する。
【０１２４】
本発明の別の実施形態において分離装置を出る有機相２８は、流体Ｆの自由流動を容易にするために予熱されてもよい。この目的はまた、ヒーターによって成し遂げることができ、上にヒーター２について開示されたような熱交換器が好ましい。
【０１２５】
図１０と同一のヒーターとは別である、流体Ａおよび流体Ｆのための追加のヒーターを有する、さらに改善されたおよび好ましい実施形態は図１１に示される。流体Ａは、ヒーター２５によって分離装置に入る前に加熱され、第２分離装置２６Ｂを出る有機相２８は、ヒーター４４によって加熱される。
【０１２６】
工程プレ−ａ）の実施は、その後の工程ａ）〜ｃ）についてのかなりより低いエネルギー消費に貢献する、流体Ａと比較して流体Ｆの含水率をかなり低下させることが可能であるがさらに分かった。
【０１２７】
本発明のさらなる一実施形態は図７に示される。図７は、工程プレ−ａ）およびａ）〜ｃ）を含む方法の達成のための基本的なフローチャートおよび好適なデバイスを示す。
【０１２８】
工程プレ−ａ）において、少なくとも１つの非揮発性ポリマー、少なくとも１つの揮発性化合物および少なくとも１つの親水性化合物を含有する流体Ａは、ミキサー３２を備えている、分離装置２６の混合セクション３０に供給され、分離壁３４を通過して沈降セクションに入り、そこで混合物は、水相２７および有機相２８へ分離し、分離はコアレッサー３９によって支援される。水相２７の一部は、残りが真水Ｅに富み、そして再循環ポンプ３６の作用によって再循環ライン３８を経由して混合セクション３０へリサイクルして戻される状態で、典型的には廃棄処分される流体Ｃとして分離装置２６から除去される。有機相２８は流体Ｆとして取り出される。工程ａ）において流体Ｆは、ポンプ１によってヒーター２に移され、それによって加熱された流体Ｇが得られる。加熱された流体Ｇは、脱ガス容器４へ供給される。加熱された流体Ｇから出てくる蒸気は分離され、真空ライン４．１によって除去される。脱ガスおよび分離後に、濃縮流体Ｈが得られ、それはポンプ４．２を用いて脱ガス容器４から取り出される。
【０１２９】
工程ｂ）において、工程ａ）において得られた濃縮流体Ｈは次に、再加熱された濃縮流体Ｌを得るために再加熱装置６を通過させられる。工程ｃ）において、工程ｂ）において得られた再加熱された濃縮流体Ｌは、押出機装置へ通され、供給点１２で押出機の搬送セクション１６へ供給される。搬送セクション１６はガス抜き口１５に開放されている。搬送セクション１６において溶媒の一部は蒸発し、再加熱された濃縮流体Ｌから分離される。蒸気は、ガス抜き口１５を通して蒸気ライン１５．１を経由して除去される。搬送セクション１６は蓄積セクション２０によって終了する。搬送セクション１６および蓄積セクション２０から出口セクション２２まで通る間に再加熱された濃縮流体Ｌは、自由流動性の再加熱された濃縮流体Ｌから生成物Ｐへの遷移を受ける。
【０１３０】
本発明は、エネルギーおよび真水消費を考慮すると特に有利である。得られる生成物は揮発性化合物を含まない。
【０１３１】
本明細書で上に用いられた参照数字を以下にまとめる。
１・・・ポンプ
２、２Ａ、２Ｂ・・・ヒーター
３・・・圧力調整デバイス
４、４Ａ、４Ｂ・・・脱ガス容器
４．１、４．１Ａ、４．１Ｂ・・・蒸気ライン
４．２、４．２Ａ、４．２Ｂ・・・ポンプ
６・・・再加熱装置
７・・・圧力調整デバイス
１２・・・供給点
１３・・・後部ガス抜き口（上流）
１３．１・・・蒸気ライン
１５、１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｂ、１５Ｃ・・・ガス抜き口（下流）
１５．１、１５．１Ａ、１５．１Ｂ、１５．１Ｃ・・・蒸気ライン
１６、１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｂ、１６Ｃ・・・搬送セクション（下流）
１８、１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｂ、１８Ｃ・・・蓄積セクション
２０・・・最後の蓄積セクション
２２・・・出口セクション
２５・・・ヒーター
２６、２６Ａ、２６Ｂ・・・分離容器
２７、２７Ａ、２７Ｂ・・・水相
２８、２８Ａ、２８Ｂ・・・有機相
３０、３０Ａ、３０Ｂ・・・混合セクション
３２、３２Ａ、３２Ｂ・・・ミキサー
３４、３４Ａ、３４Ｂ・・・分離壁
３６、３６Ａ、３６Ｂ・・・再循環ポンプ
３８、３８Ａ、３８Ｂ・・・再循環ライン
３９、３９Ａ、３９Ｂ・・・コアレッサー
４０・・・再循環ポンプ
４２・・・再循環ライン
４４・・・ヒーター
Ａ・・・粗流体
Ｃ・・・廃水
Ｄ・・・リサイクル用の水相
Ｅ・・・真水
Ｆ・・・流体
Ｇ・・・加熱された流体
Ｈ・・・濃縮流体
Ｊ・・・プレ−濃縮流体
Ｋ・・・再加熱されたプレ−濃縮流体
Ｌ・・・再加熱された濃縮流体
Ｐ・・・生成物
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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