(57)【要約】【課題】分離部により固液分離された粒状ＰＡＳ含有固形物及び分離液をそれぞれ搬送する配管部の破損が抑制されたポリアリーレンスルフィド（以下、ＰＡＳ）の回収装置を提供する。【解決手段】本発明に係るＰＡＳの回収装置は、少なくとも１つのスクリーンを用いた固液分離により、粒状ＰＡＳを含有する分散液を、粒状ＰＡＳ含有固形物と分離液とに分離する分離部と、上記分離部と接続し、前記固形物を搬送する第１配管部と、上記分離部と接続し、前記分離液を搬送する第２配管部と、を備え、前記第１配管部及び前記第２配管部は、金属製の内層管と金属製の外層管とを含む二層構造以上を有し、かつ、前記内層管と前記外層管との間に空隙を有し、前記内層管及び前記外層管は、蛇腹状の配管である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのスクリーンを用いた固液分離により、粒状ポリアリーレンスルフィドを含有する分散液を、粒状ポリアリーレンスルフィド含有固形物と分離液とに分離する分離部と、
上記分離部と接続し、前記固形物を搬送する第１配管部と、
上記分離部と接続し、前記分離液を搬送する第２配管部と、
を備える、ポリアリーレンスルフィドの回収装置であって、
前記第１配管部及び前記第２配管部は、金属製の内層管と金属製の外層管とを含む二層構造以上を有し、かつ、前記内層管と前記外層管との間に空隙を有し、
前記内層管及び前記外層管は、蛇腹状の配管である回収装置。
【請求項２】
前記外層管は、前記外層管の外部と前記空隙とを連通させる貫通孔を有する請求項１に記載の回収装置。
【請求項３】
前記金属は、ステンレス、チタン、及びジルコニウムからなる群より選択される少なくとも１種である請求項１又は２に記載の回収装置。
【請求項４】
前記分散液は、有機極性溶媒中で、硫黄源とジハロ芳香族化合物とを重合反応させることにより生成した粒状ポリアリーレンスルフィドを含有する反応液である請求項１〜３のいずれか１項に記載の回収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリアリーレンスルフィドの回収装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリフェニレンスルフィド（以下、「ＰＰＳ」とも称する。）に代表されるポリアリーレンスルフィド（以下、「ＰＡＳ」とも称する。）は、耐熱性、耐薬品性、難燃性、機械的強度、電気特性、寸法安定性等に優れたエンジニアリングプラスチックである。ＰＡＳは、押出成形、射出成形、圧縮成形等の一般的溶融加工法により、各種成形品、フィルム、シート、繊維等に成形可能であるため、電気機器、電子機器、自動車機器、包装材料等の広範な技術分野において汎用されている。
【０００３】
ＰＡＳの製造方法としては、例えば、有機アミド溶媒中で硫黄源とジハロ芳香族化合物とを重合させてＰＡＳを製造する方法が挙げられる（例えば、特許文献１及び２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−４７２１８号公報
【特許文献２】国際公開第２００６／０４６７４８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のＰＡＳ製造方法により、粒状ＰＡＳを含有する分散液が生成する。上記分散液からＰＡＳを回収する場合、上記分散液は、例えば、シフター等の回収装置により、粒状ＰＡＳを含有する固形物と有機極性溶媒、ジハロ芳香族化合物、微粉ＰＡＳ、アルカリ金属ハロゲン化物、水等を含有する分離液とに分離される。従来、ＰＡＳの回収装置において、分離部により固液分離された粒状ＰＡＳ含有固形物及び分離液は、それぞれに対応する蛇腹状の配管を通じて搬送される。
【０００６】
上記蛇腹状の配管は、部材同士の接続と自身の伸縮性とに優れていることから、一般的にゴム製である。そのため、有機溶媒及びシフター振動時の摩擦により、１ヶ月程度でゴム部材が劣化し破損しやすく、また、その結果、系外への液漏れ及び製品中へのゴム部材の混入が生じやすい。製品中に混入したゴム部材は、検知するのも除去するのも容易ではない。
【０００７】
本発明は、上記の課題に鑑みなされたものであって、分離部により固液分離された粒状ＰＡＳ含有固形物及び分離液をそれぞれ搬送する配管部の破損が抑制されたＰＡＳの回収装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、蛇腹状の金属製配管である内層管と蛇腹状の金属製配管である外層管とを含む二層構造以上を有し、かつ、前記内層管と前記外層管との間に空隙を有する配管部を用いることにより、上記目的が達成されることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
本発明に係るＰＡＳの回収装置は、
少なくとも１つのスクリーンを用いた固液分離により、粒状ＰＡＳを含有する分散液を、粒状ＰＡＳ含有固形物と分離液とに分離する分離部と、
上記分離部と接続し、前記固形物を搬送する第１配管部と、
上記分離部と接続し、前記分離液を搬送する第２配管部と、
を備え、
前記第１配管部及び前記第２配管部は、金属製の内層管と金属製の外層管とを含む二層構造以上を有し、かつ、前記内層管と前記外層管との間に空隙を有し、
前記内層管及び前記外層管は、蛇腹状の配管である。
【００１０】
本発明に係るＰＡＳの回収装置において、前記外層管は、前記外層管の外部と前記空隙とを連通させる貫通孔を有することが好ましい。
【００１１】
本発明に係るＰＡＳの回収装置において、前記金属は、劣化及び破損しにくいものであれば特に限定されず、ステンレス、チタン、及びジルコニウムからなる群より選択される少なくとも１種であることが好ましい。
【００１２】
本発明に係るＰＡＳの回収装置において、前記分散液は、有機極性溶媒中で、硫黄源とジハロ芳香族化合物とを重合反応させることにより生成した粒状ＰＡＳを含有する反応液であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、分離部により固液分離された粒状ＰＡＳ含有固形物及び分離液をそれぞれ搬送する配管部の破損が抑制されたＰＡＳの回収装置を提供することができる。本発明において、配管部の耐久期間は、優に１年以上の長期間となりやすい。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係るＰＡＳの回収装置の一実施形態を示す模式図である。
【図２】図１に示す第１配管部２０又は第２配管部３０の一部を拡大した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明に係るＰＡＳの回収装置は、
少なくとも１つのスクリーンを用いた固液分離により、粒状ＰＡＳを含有する分散液を、粒状ＰＡＳ含有固形物と分離液とに分離する分離部と、
上記分離部と接続し、前記固形物を搬送する第１配管部と、
上記分離部と接続し、前記分離液を搬送する第２配管部と、
を備える、ＰＡＳの回収装置であって、
前記第１配管部及び前記第２配管部は、金属製の内層管と金属製の外層管とを含む二層構造以上を有し、かつ、前記内層管と前記外層管との間に空隙を有し、
前記内層管及び前記外層管は、蛇腹状の配管である。本発明に係るＰＡＳの回収装置においては、上記第１配管部及び上記第２配管部の破損が抑制されている。以下、本発明に係るＰＡＳの回収装置の一実施形態について説明する。
【００１６】
［分離部］
上記分離部は、少なくとも１つのスクリーンを用いた固液分離により、粒状ＰＡＳを含有する分散液を、粒状ＰＡＳ含有固形物と分離液とに分離する。具体的には、上記分離部においては、上記スクリーン上に上記分散液を供給し、上記スクリーンを振動させることにより、上記分散液を粒状ＰＡＳ含有固形物と分離液とに分離する。
【００１７】
（スクリーン）
上記スクリーンとしては、特に限定されない。上記スクリーンの目開き径は、例えば、目開き径７５μｍ（２００メッシュ）〜１８０μｍ（８０メッシュ）、好ましくは目開き径９０μｍ（１７０メッシュ）〜１５０μｍ（１００メッシュ）である。この範囲のスクリーンを少なくとも１つ用いるが、多段で用いてもよい。粒状ＰＡＳの回収率の観点から、目開き径１５０μｍ（１００メッシュ）のスクリーンが用いられることが多い。
【００１８】
（分散液）
分離部により分離する分散液としては、特に限定されず、例えば、有機極性溶媒中で、硫黄源とジハロ芳香族化合物とを重合反応させることにより生成した粒状ＰＡＳを含有する反応液が挙げられる。有機極性溶媒、硫黄源、及びジハロ芳香族化合物としては、ＰＡＳの製造において通常用いられるものを用いることができる。
【００１９】
有機極性溶媒としては、例えば、有機アミド溶媒；有機硫黄化合物からなる非プロトン性有機極性溶媒；環式有機リン化合物からなる非プロトン性有機極性溶媒が挙げられる。有機アミド溶媒としては、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド等のアミド化合物；Ｎ−メチル−ε−カプロラクタム等のＮ−アルキルカプロラクタム化合物；Ｎ−メチル−２−ピロリドン（以下、「ＮＭＰ」とも称する。）、Ｎ−シクロヘキシル−２−ピロリドン等のＮ−アルキルピロリドン化合物又はＮ−シクロアルキルピロリドン化合物；１，３−ジアルキル−２−イミダゾリジノン等のＮ，Ｎ−ジアルキルイミダゾリジノン化合物；テトラメチル尿素等のテトラアルキル尿素化合物；ヘキサメチルリン酸トリアミド等のヘキサアルキルリン酸トリアミド化合物等が挙げられる。有機硫黄化合物からなる非プロトン性有機極性溶媒としては、ジメチルスルホキシド、ジフェニルスルホン等が挙げられる。環式有機リン化合物からなる非プロトン性有機極性溶媒としては、１−メチル−１−オキソホスホラン等が挙げられる。中でも、入手性、取り扱い性等の点で、有機アミド溶媒が好ましく、Ｎ−アルキルピロリドン化合物、Ｎ−シクロアルキルピロリドン化合物、Ｎ−アルキルカプロラクタム化合物、及びＮ，Ｎ−ジアルキルイミダゾリジノン化合物がより好ましく、ＮＭＰ、Ｎ−メチル−ε−カプロラクタム、及び１，３−ジアルキル−２−イミダゾリジノンが更により好ましく、ＮＭＰが特に好ましい。有機極性溶媒の使用量は、重合反応の効率等の観点から、上記硫黄源１モルに対し、１〜３０モルが好ましく、３〜１５モルがより好ましい。
【００２０】
硫黄源としては、アルカリ金属硫化物、アルカリ金属水硫化物、硫化水素を挙げることができ、アルカリ金属硫化物及びアルカリ金属水硫化物であることが好ましい。硫黄源は、例えば、水性スラリーや水溶液の状態で扱うことができ、計量性、搬送性等のハンドリング性の観点から、水溶液の状態であることが好ましい。アルカリ金属硫化物としては、硫化リチウム、硫化ナトリウム、硫化カリウム、硫化ルビジウム、硫化セシウムが挙げられる。アルカリ金属水硫化物としては、水硫化リチウム、水硫化ナトリウム、水硫化カリウム、水硫化ルビジウム、水硫化セシウムが挙げられる。
【００２１】
ジハロ芳香族化合物としては、ｏ−ジハロベンゼン、ｍ−ジハロベンゼン、ｐ−ジハロベンゼン、ジハロトルエン、ジハロナフタレン、メトキシ−ジハロベンゼン、ジハロビフェニル、ジハロ安息香酸、ジハロジフェニルエーテル、ジハロジフェニルスルホン、ジハロジフェニルスルホキシド、ジハロジフェニルケトン等が挙げられ、ハロゲン原子は、フッ素、塩素、臭素、及びヨウ素の各原子を指し、ジハロ芳香族化合物における２個のハロゲン原子は、同じでも異なっていてもよい。中でも、入手性、反応性等の点で、ｐ−ジハロベンゼン、ｍ−ジハロベンゼン、及びこれら両者の混合物が好ましく、ｐ−ジハロベンゼンがより好ましく、ｐ−ジクロロベンゼン（以下、「ｐＤＣＢ」とも称する。）が特に好ましい。ジハロ芳香族化合物の使用量は、硫黄源の仕込み量１モルに対し、好ましくは０．９０〜１．５０モルであり、より好ましくは０．９２〜１．１０モルであり、更により好ましくは０．９５〜１．０５モルである。上記使用量が上記範囲内であると、分解反応が生じにくく、安定的な重合反応の実施が容易であり、高分子量ポリマーを生成させやすい。
【００２２】
有機極性溶媒、硫黄源、及びジハロ芳香族化合物の各々は、単独で用いてもよいし、ＰＡＳの製造が可能である組み合わせであれば、２種類以上を混合して用いてもよい。
【００２３】
本実施形態における重合反応は、前記硫黄源と前記ジハロ芳香族化合物とを含む混合物を加熱して行う。より高粘度のＰＡＳを得るために、重合反応を２段階以上に分けて行ってもよい。前記重合反応は、例えば、前記硫黄源と前記ジハロ芳香族化合物との前段重合反応であることが好ましい。前段重合反応は、前記硫黄源と前記ジハロ芳香族化合物とを含む混合物を加熱して重合反応を開始させ、ジハロ芳香族化合物の転化率が５０％以上のプレポリマーを生成させる重合反応である。
【００２４】
前記重合反応では、重合反応の効率等の観点から、温度１７０〜３００℃の加熱下で重合反応を行うことが好ましい。前記重合反応での重合温度は、１８０〜２８０℃の範囲であることが、副反応及び分解反応を抑制する上でより好ましい。特に、前段重合反応では、重合反応の効率等の観点から、温度１７０〜２７０℃の加熱下で重合反応を開始させ、ジハロ芳香族化合物の転化率が５０％以上のプレポリマーを生成させることが好ましい。前段重合反応での重合温度は、１８０〜２６５℃の範囲から選択することが、副反応及び分解反応を抑制する上で好ましい。
【００２５】
本実施形態において、前段重合反応におけるジハロ芳香族化合物の転化率は、好ましくは５０〜９８％、より好ましくは６０〜９７％、更に好ましくは６５〜９６％、特に好ましくは７０〜９５％である。ジハロ芳香族化合物の転化率は、反応混合物中に残存するジハロ芳香族化合物の量をガスクロマトグラフィにより求め、その残存量とジハロ芳香族化合物の仕込み量と硫黄源の仕込み量に基づいて算出することができる。
【００２６】
上記重合反応は、バッチ式で行ってもよいし、連続的に行ってもよい。例えば、少なくとも、有機極性溶媒、硫黄源、及びジハロ芳香族化合物の供給と、有機極性溶媒中での硫黄源とジハロ芳香族化合物との重合によるＰＡＳの生成と、ＰＡＳを含む反応混合物の回収と、を同時並行で行うことにより、重合反応を連続的に行うことができる。本実施形態における重合反応で得られた分散液は、分離部においてＰＡＳ含有固形物及び分散液に分離される。
【００２７】
［第１配管部及び第２配管部］
分離部において分離されたＰＡＳ含有固形物は、第１配管部を通じて搬送される。一方、分離部において分離された分散液は、第２配管部を通じて搬送される。第１配管部及び第２配管部は、金属製の内層管と金属製の外層管とを含む二層構造以上を有し、かつ、内層管と外層管との間に空隙を有する。更に、内層管及び外層管は、蛇腹状の配管である。
【００２８】
本実施形態における分散液は、例えば、有機極性溶媒、アセトン等の有機溶媒を含有する。その結果、上記分散液を分離部により分離することにより得られる分離液も有機溶媒を含有する。また、上記分離部によって完全に固液分離が行われるわけではなく、粒状ＰＡＳ含有固形物も有機溶媒を含有しうる。粒状ＰＡＳ含有固形物及び分離液をそれぞれ搬送する第１配管部及び第２配管部において、内層管及び外装管は、有機溶媒に接するが、金属製であるため、ゴム部材からなる配管部とは異なり、有機溶媒により劣化しにくい。
【００２９】
また、上記分離部による分離操作の際に振動が上記第１配管部及び上記第２配管部に伝わるが、上記内層管及び上記外層管は、金属製であるため、ゴム部材とは異なり、上記振動時の摩擦による劣化が生じにくく、破損しにくい。
【００３０】
上記分散液は、例えば、ＰＡＳを生成する重合反応の条件や生成後の後処理等により、強アルカリ性となりやすい。その結果、上記分離液も上記粒状ＰＡＳ含有固形物も強アルカリ性となりやすい。そのため、本実施形態における第１配管部及び第２配管部を構成する金属は、ステンレス、チタン、及びジルコニウムからなる群より選択される少なくとも１種であることが好ましく、入手性等の観点から、ステンレスがより好ましい。これにより、強アルカリによる上記第１配管部及び上記第２配管部の腐食を効果的に防止することができる。なお、ステンレスとしては、特に限定されず、例えば、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６Ｌ等が挙げられる。
【００３１】
上記内層管及び上記外層管は、蛇腹状の配管である。上記配管は蛇腹状であることにより、上記分離部による分離操作の際に、上記分離部から上記第１配管部及び上記第２配管部に伝わった振動は、緩和及び吸収されて他の部材に伝わりにくくなる。その結果、振動による摩耗や破損が生じにくい。
【００３２】
上記第１配管部及び上記第２配管部は、上記内層管と上記外層管とを含む二層構造以上を有する。これにより、同様の蛇腹状構造で同様の強度を得ようとした場合、一層構造を有する配管部と比較して、一層当たりの厚みを小さくすることができるので、加工が容易となり、上記内層管及び上記外層管の蛇腹状構造をより細かくしやすくなる。その結果、繰り返しの荷重及び振動に耐える構造によりなりやすく、強度が向上しやすい。
【００３３】
上記第１配管部及び上記第２配管部は、上記内層管と上記外層管とからなる二層構造を有しても、上記内層管と上記外層管と一層以上の中間層管とからなり、上記中間層管が上記内層管と上記外層管との間に配置されている三層構造以上を有してもよく、上記二層構造を有することが好ましい。上記第１配管部及び上記第２配管部は、上記二層構造を有すると、上記内層管と上記外層管とを含む三層構造以上を有する場合と比べ、構造が簡略であるため、容易かつ効率的に作製することができ、また、設備費用を削減しやすい。なお、上記中間層管は、上記内層管及び上記外層管と同様、蛇腹状の配管である。
【００３４】
上記第１配管部及び上記第２配管部は、上記内層管と上記外層管との間に空隙を有する。よって、上記内層管と上記外層管とは接していない。上記内層管と上記外層管との間に空隙が存在することにより、上記第１配管部及び上記第２配管部は、柔軟性が向上するとともに、上記分離部由来の振動に対する強度が向上しやすい。なお、上記第１配管部及び上記第２配管部が上記三層構造以上を有する場合、上記内層管と上記内層管に最も近い中間層管（以下、「最内中間層管」ともいう。）との間、及び、上記外層管と上記外層管に最も近い中間層管（以下、「最外中間層管」ともいう。）との間に空隙を有し、中間層管が複数存在する場合には、隣接する中間層管の間にも空隙を有する。よって、上記内層管と上記中間層管、上記外層管と上記中間層管、及び上記中間層管同士は接していない。
【００３５】
上記外層管は、上記外層管の外部と上記空隙とを連通させる貫通孔を有することが好ましい。中間層管が存在する場合には、上記外層管の外部と、上記外層管・最外中間層管間の空隙と、上記内層管・最内中間層管間の空隙と、中間層管が複数存在するときは中間層管の間の空隙と、を連通させる貫通孔を上記外層管及び上記中間層管が有することが好ましい。上記第１配管部及び上記第２配管部は、上記二層構造以上を有するため、上記内層管に破損が生じたとしても、上記内層管の外側を覆う上記外層管により、当該破損を検知することが難しい。しかし、上記外層管が上記貫通孔を有すると、また、中間層管が存在する場合には、上記外層管及び中間層管が上記貫通孔を有すると、上記破損により上記内層管から流出する上記粒状ＰＡＳ含有固形物又は上記分離液が、上記貫通孔を通じて、上記外層管外部に漏出してくることにより、上記破損が生じたことを容易に検知することができる。
【００３６】
上記貫通孔の位置としては、特に限定されず、上記の検知をより早期に行うことができる点から、上記外層管の長さをＬとしたとき、上記外層管の２つの端部のうち、上記分離部からより遠い側の端部（以下、「遠位端部」という。）から上記貫通孔までの距離が、０〜０．５Ｌであることが好ましく、０〜０．３Ｌであることがより好ましく、０〜０．１Ｌであることが更により好ましい。また、上記蛇腹状構造が有する山部又は谷部のうち、上記遠位端部から、例えば、１〜５番目又は２〜４番目の山部の頂部若しくはその近傍又は谷部の底部若しくはその近傍に、上記貫通孔が位置することが特に好ましい。上記中間層管が貫通孔を有する場合、その位置としては、上記外層管が貫通孔を有する場合と同様の位置が挙げられる。
【００３７】
図１は、本発明に係るＰＡＳの回収装置の一実施形態を示す模式図である。以下、図１に基づき、上記実施形態の構成及び動作を説明する。
【００３８】
上記実施形態に係るＰＡＳ回収装置１００は、分離部１０と、第１配管部２０と、第２配管部３０と、を備える。分離部１０には、ラインＬ１を通じて、粒状ＰＡＳを含有する分散液が供給される。分離部１０は、内部にスクリーン１１を備え、スクリーン１１を境として、ラインＬ１が分離部１０と接する端部から見て、スクリーン１１よりも手前側の篩上部１２と、スクリーン１１よりも奥側の篩下部１３と、に区画される。スクリーン１１を用いた固液分離により、上記分散液は、粒状ＰＡＳ含有固形物と分離液とに分離され、上記粒状ＰＡＳ含有固形物は、篩上部１２にとどまり、上記分離液は、篩下部１３に移動する。篩上部１２には、ラインＬ２の一方の端部が接続し、ラインＬ２の他方の端部は、第１配管部２０の一方の端部に接続する。第１配管部２０の他方の端部には、ラインＬ３が接続する。篩下部１３には、ラインＬ４の一方の端部が接続し、ラインＬ４の他方の端部は、第２配管部３０の一方の端部に接続する。第２配管部３０の他方の端部には、ラインＬ５が接続する。上記粒状ＰＡＳ含有固形物は、ラインＬ２を通じて、第１配管部２０に達し、第１配管部２０により搬送されて、ラインＬ３を通じて、ＰＡＳ回収装置１００の外部に送られる。上記分離液は、ラインＬ４を通じて、第２配管部３０に達し、第２配管部３０により搬送されて、ラインＬ５を通じて、ＰＡＳ回収装置１００の外部に送られる。第１配管部２０及び第２配管部３０は、蛇腹状の配管であるため、分離部１０による分離操作の際に、分離部１０から第１配管部２０及び第２配管部３０に伝わった振動は、緩和及び吸収されて他の部材に伝わりにくくなり、振動による摩耗や破損が生じにくくなる。
【００３９】
図２は、図１に示す第１配管部２０又は第２配管部３０の一部を拡大した断面図である。第１配管部２０又は第２配管部３０は、金属製の内層管４０と金属製の外層管５０とからなる二層構造を有し、かつ、内層管４０と外層管５０との間に空隙６０を有する。内層管４０及び外層管５０は、蛇腹状の配管である。外層管５０は、外層管５０の外部と空隙６０とを連通させる貫通孔７０を有する。
【図１】
2018145294.tif 000003
【図２】
2018145294.tif 000004