(57)【要約】【課題】  高純度のポリマーを大量に製造するために、ポリマー溶液を均一に加熱して、高粘度流体分離装置の減圧容器に供給することできる高粘度流体分離装置用熱交換器を提供する。【解決手段】  減圧容器５の上側に装着されて、原料供給管２から供給される高粘度流体を、媒体供給管4aから伝熱部に供給される熱媒体により熱交換して加熱するプレートフィン型の熱交換器３を、２基並設させる。それぞれの熱交換器３に各別に熱媒体を供給する。並設させた熱交換器３の間位置に戻りダクト13を設けて、媒体供給管4aより供給されて伝熱部を通過した熱媒体を該戻りダクト13から再び伝熱部を通過させて、媒体回収管4bから排出させる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
減圧容器に装着され、ポリマー溶液等の高粘度流体と熱媒体とが供給され、熱媒体からの伝熱により高粘度流体を昇温させると共に、昇温した高粘度流体を前記減圧容器に供給して該高粘度流体中の揮発成分を分離させるための高粘度流体分離装置において、
前記熱交換器の伝熱系を複数系統とし、
前記複数系統のそれぞれから高粘度流体を前記減圧容器内に供給することを特徴とする高粘度流体分離装置用熱交換器。
【請求項２】
前記熱交換器にプレートフィン型のものを用い、
前記プレートフィン型熱交換器を複数基並設させ、
それぞれの熱交換器に高粘度流体と熱媒体とを供給することを特徴とする請求項１に記載の高粘度流体分離装置用熱交換器。
【請求項３】
前記並設させたプレートフィン型熱交換器の間位置に、それぞれのプレートフィン型熱交換器の伝熱部に環流させる戻し部を設け、該プレートフィン型熱交換器に供給される熱媒体を、該戻し部を介して供給側に戻すことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の高粘度流体分離装置用熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、スチレン系重合体及びノルボルネン系重合体等の高粘度物質を製造する際に、製造過程において使われる溶剤、モノマー等を揮発除去して、高粘度物質の濃度を上昇させる溶剤、モノマー等の揮発性物質の除去装置等に用いるのに適した高粘度流体分離装置用熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
スチレン系ポリマー及びノルボルネン系ポリマー等は、包装材や容器などの包装用やその光学性能を利用した樹脂製品等など用途が拡大しつつある。このスチレン系ポリマー及びノルボルネン系ポリマーの溶液等の高粘度流体の製造過程においては、未反応モノマーや溶剤等の揮発性物質が含有されており、この揮発性物質を除去して高粘度流体の純度を上昇させる必要があり、この除去のために除去装置が用いられている。しかも、十分な光学性能を発揮するためには、残存溶剤、残存モノマーを十分に除去することが要求されている。
【０００３】
ポリマー溶液から揮発性物質を除去する装置としては、高粘度流体を外部加熱された円筒内壁に掻取羽根により押し広げながら攪拌を行うことで加熱して揮発分を除去する薄膜式蒸発器があるが、構造上の制約から、一基当たりの伝熱面積に限界があり不利であると共に、掻取羽根の駆動装置を必要とするため、ランニングコストやメンテナンスの点から不経済である。一方、本願出願人は、減圧容器と熱交換器とを組み合わせた揮発性物質除去装置を、既に提案している（特許文献１〜３参照）。
【０００４】
特許文献１には、減圧可能な本体と、熱媒体流路と該熱媒体流路と直交する重合体流路とを有するプレートフィン型熱交換器とによりなり、前記熱交換器を前記本体の上方の外部に、重合体の吐出口を内部に開口した状態で固定した重合物中の揮発性物質除去装置が開示されている。また、特許文献２には、減圧可能な本体にプレートフィン型の熱交換器を設け、該熱交換器で重合体と熱媒体とを熱交換させたのち、前記重合体を前記本体内に流出させるようにした重合物中の揮発性物質除去装置において、前記熱交換器を上下方向に延存する熱媒体流路と、該熱媒体流路と直交する重合体流路を設け、前記熱媒体流路の側面に重合体供給室を設け、反対側に重合体流出口を形成するように構成し、前記重合体流出口を前記本体内に開口させるようにした揮発性物質除去装置における熱交換器が開示されている。また、特許文献３には、減圧可能な本体にプレートフィン型の熱交換器を設け、この熱交換器には熱媒体が供給されて排出される管路と、重合体が供給される管路とが別に設けられ、重合体が前記管路より熱交換器に供給され、そして加熱され、更に本体中に前記熱交換器の一方から吐出されるように構成された重合体中より揮発性物質を除去する装置が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特公平１−３０８４５号
【特許文献２】特公平１−３０８４６号
【特許文献３】特公平１−３０８４７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
例えば、特許文献１に開示されたプレートフィン型の熱交換器が装着された揮発性物質除去装置では、上部に装着された熱交換器によりポリマー溶液と熱媒体との間で熱交換を行ってポリマー溶液を加熱し、加熱されたポリマー溶液を減圧容器に供給して未反応モノマーや溶剤を蒸発させ、蒸発した揮発性物質を減圧容器の上部から、ポリマーを減圧容器の下部から、それぞれ排出させて分離するようにしたものである。
【０００７】
前述したように、ポリマーの用途の拡大と共に、純度の高いポリマーが要求されるようになってきているが、このためには、減圧容器内での溶剤等の蒸発作用を向上させることが必要となる。このためには、熱交換器を通過するポリマーの温度を円滑に上昇させて安定させる必要がある。他方、前記熱交換器に供給される熱媒体は、例えば熱交換器の一側面側から供給され、対向する他側面側から排出される構造や、一側面側から供給されて、対向する他側面側で折り返して前記一側面側から排出される構造とされている。しかしながら、このような構造の熱交換器では、熱媒体の流路が長くなってしまい、供給側と排出側とで熱媒体の温度差が大きくなってしまうおそれがある。とりわけ、熱媒体の温度差が大きい場合には、加熱されるポリマー溶液の温度が安定せず粘度が均一とならずに、熱交換器の通過位置によって通過量が異なると共に、減圧容器での蒸発が不均一となってポリマー純度にばらつきが生じるおそれがある。他方、熱媒体の温度差を小さくするためには、大量の熱媒体を供給する必要があるが、供給用ポンプが大型化し、大きな動力を必要とするおそれがある。
【０００８】
そこで、この発明は、特にプレートフィン型の熱交換器を通過するポリマー溶液等の高粘度流体を極力均一に加熱することができて、円滑に高粘度流体を減圧容器に供給すると共に、十分な加熱によって減圧容器内での溶剤等の蒸発を促進させて、純度の高いポリマーを得ることができる高粘度流体分離装置用熱交換器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するための技術的手段として、この発明に係る高粘度流体分離装置用熱交換器は、減圧容器に装着され、ポリマー溶液等の高粘度流体と熱媒体とが供給され、熱媒体からの伝熱により高粘度流体を昇温させると共に、昇温した高粘度流体を前記減圧容器に供給して該高粘度流体中の揮発成分を分離させるための高粘度流体分離装置において、前記熱交換器の伝熱系を複数系統とし、前記複数系統のそれぞれから高粘度流体を前記減圧容器内に供給することを特徴としている。
【００１０】
熱交換器を複数系統として、それぞれの熱交換器に高粘度流体と熱媒体とを供給し、該熱交換器を通過した高粘度流体を前記減圧容器に供給するようにしたものである。熱交換器に供給されて、該熱交換器を通過する熱媒体の流路は、単一系統の熱交換器とした場合に比べて短くできるから、高粘度流体への伝熱量が同じであっても、該高粘度流体の供給側と排出側とでの温度差が小さくなり、高粘度流体を熱交換器の通過位置に拘わらず、極力等しく加熱させることができる。
【００１１】
また、請求項２の発明に係る高粘度流体分離装置用熱交換器は、前記熱交換器にプレートフィン型のものを用い、前記プレートフィン型熱交換器を複数基並設させ、それぞれの熱交換器に高粘度流体と熱媒体とを供給することを特徴としている。
【００１２】
熱交換器としては、二重管式やタンクコイル式等種々の形式のものがある、プレートフィン型のものを用いるようにしたものである。プレートフィン型熱交換器は、プレス加工等によって畝状の凹凸が形成された金属板を、畝の方向を異ならせて複数枚重ね合わせ、畝により形成された空間部を流路として、それぞれの方向に熱媒体と被加熱媒体とを流通させるようにしたものである。このプレートフィン型熱交換器を複数系統並設させて、それぞれのプレートフィン型熱交換器によって、ポリマー溶液等の高粘度流体を被加熱媒体として、熱媒体によって加熱するようにしたものである。
【００１３】
また、請求項３の発明に係る高粘度流体分離装置用熱交換器は、前記並設させたプレートフィン型熱交換器の間位置に、それぞれのプレートフィン型熱交換器の伝熱部に環流させる戻し部を設け、該プレートフィン型熱交換器に供給される熱媒体を、該戻し部を介して供給側に戻すことを特徴としている。
【００１４】
すなわち、複数系統のプレートフィン式熱交換器のそれぞれについて、熱媒体の供給側と排出側とを同じ側とし、対向する側に戻し部を設けて熱媒体を環流させるようにしたものである。
【発明の効果】
【００１５】
この発明に係る高粘度流体分離装置用熱交換器によれば、熱媒体の流路が短くなるため、該熱媒体の温度降下が小さく、高粘度流体を、熱交換器の通過位置に拘わらず、極力均一に加熱することができる。このため、設備が大型化した場合であっても、熱交換器がコンパクトになる。
【００１６】
また、請求項２の発明に係る高粘度流体分離装置用熱交換器によれば、設置スペースを小さくして効率よく高粘度流体を加熱できるので、処理量の大きな高粘度流体分離装置とした場合でも、装置を極力小型化することができる。
【００１７】
また、請求項３の発明に係る高粘度流体分離装置用熱交換器によれば、並設させたプレートフィン型熱交換器の間位置で各プレートフィン型熱交換器を流通する熱媒体の戻し部が集中するから、熱媒体の流路をコンパクトに配することができ、熱交換器の設置スペースを小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図示した好ましい実施形態に基づいて、この発明に係る高粘度流体分離装置用熱交換器を具体的に説明する。
【００１９】
この実施形態では高粘度流体がポリマー溶液で、分離される揮発性物質が溶剤や未反応モノマー等である場合について説明する。図３は、この熱交換器を搭載した高粘度流体分離装置１のシステムを説明するフロー図で、ポリマー溶液は原料供給管２を通って高粘度流体分離装置１の熱交換器３に供給される。熱交換器３には熱媒体が媒体供給管4aを通して供給され、媒体回収管4bから回収され、図示しない加熱器を通って加熱された後、熱交換器３に供給されるように循環させてある。
【００２０】
高粘度流体分離装置１の前記熱交換器３の下側には減圧容器５が設けられており、熱交換器３を通って加熱されたポリマー溶液はこの減圧容器５に供給されることになる。この減圧容器５は真空ポンプ６により内部が吸引されて負圧とされており、この吸引管７の途中には気体と液体とを分離するコンデンサ８が設けられ、分離された気体は真空ポンプ６から排気系に回収され、液体はドラム９に貯留される。貯留された液体は回収ポンプ10により回収処理工程へ給送される。
【００２１】
図１は前記高粘度流体分離装置１の概略構造を示す一部断面図である。前述したように、この高粘度流体分離装置１は熱交換器３が減圧容器５の上側に装着された構造とされている。減圧容器５の胴部の外周面はジャケット11で覆われており、減圧容器５の断熱を果たしている。減圧容器５の下側には、図３に示すように、排出ポンプ12が装着されて、減圧容器５の下部に滞留したポリマーが排出される。
【００２２】
前記熱交換器３にはプレートフィン型のものが用いられており、図１及び図２に示すように、この実施形態では２基の熱交換器３を並設させてある。プレートフィン型の熱交換器３は、畝状に加工された金属板を複数枚重ねて接着され、畝によって形成された部分を流路として、異なる流体をこの流路が形成された伝熱部に導入して熱交換を行うものである。これらの熱交換器３の外側の面には、前記媒体供給管4aと媒体回収管4bが設けられており、これら熱交換器３の間位置には環流用の戻し部としての戻しダクト13が設けられている。すなわち、ポリマー溶液との熱交換に供される熱媒体は前記媒体供給管4aから供給されて往路を形成する前記畝状の流路を流通し、前記戻しダクト13を通って復路を形成する畝状の流路を流通して前記媒体回収管4bから排出されることになる。他方、ポリマー溶液は、図２において矢標Piで示す方向から供給され、矢標Poで示す方向に排出される。この２基の熱交換器３が、前述したように、減圧容器５の上側に装着されており、上方からポリマー溶液が供給されるようにしてある。
【００２３】
図１に示すように、減圧容器５の上部に熱交換部14が設けられており、この熱交換部14に熱交換器３が収容されて装着されている。熱交換部14の上側には、前記原料供給管２が接続されており、ポリマー溶液はこの原料供給管２から熱交換部14に供給される。熱交換部14の上部には多孔板からなる分散板15が配されており、供給されたポリマー溶液はこの分散板15を通過することにより、拡散して熱交換器３の伝熱部に均等に供給されるようにしてある。そして、熱交換器３を流通したポリマー溶液は前記減圧容器５に供給されることになる。
【００２４】
以上により構成されたこの発明に係る高粘度流体分離装置用熱交換器の作用を、以下に説明する。
【００２５】
前工程で製造された高粘度流体であるポリマー溶液は、前記原料供給管２から熱交換部14に供給される。熱交換部14に供給されたポリマー溶液は、多孔板により形成された分散板15を通過する際には、透孔を通過するためによる抵抗を受ける。このため、ポリマー溶液は分散板15の全域に拡散して通過することになる。したがって、分散板15を通過したポリマー溶液は、熱交換器３の全域に渡って前記矢標Pi方向から供給される。このとき、前記減圧容器５の内部は真空ポンプ６により吸引されているため負圧となっており、ポリマー溶液は分散板15から熱交換器３に吸い込まれ、さらに減圧容器５に吸い込まれることになる。
【００２６】
一方、熱交換器３には前記媒体供給管4aから熱媒体が供給されている。この熱媒体は、伝熱部を通って前記戻しダクト13を経由して再び伝熱部を通過したのち、前記媒体回収管4bから排出されて回収される。この伝熱部を通過する際に、前記ポリマー溶液との間で熱交換が行われて、該ポリマー溶液が加熱される。また、熱交換器３は２基の熱交換器を並設させて、それぞれに各別に熱媒体を供給しているため、同じスペースに１基の熱交換器を装着した場合に比べて、熱媒体の流路長が小さくなるから、媒体供給管4aから供給され媒体回収管4bから排出されるまでの間で生じる熱媒体の温度降下を小さくできる。このため、ポリマー溶液との間で熱交換器３の全域にかけて均一に熱交換を行って、ポリマー溶液がほぼ均一に加熱されることになる。ここで、熱交換器としてはプレートフィン型熱交換器が好ましく用いられる。
【００２７】
熱交換器３を通過して加熱されたポリマー溶液は減圧容器５に供給される。このとき、減圧容器５内の負圧を受けてフラッシュされることになり、ポリマー溶液中の溶剤や未反応モノマー等の揮発性物質が気化して、ポリマーが分離される。気化した揮発性物質は真空ポンプ６の吸引力を受けて前記吸引管７から減圧容器５の外部に排出され、ポリマーは減圧容器５の下部に滞留し、前記排出ポンプ12により排出されて、後処理工程へ給送される。
【００２８】
なお、気化して真空ポンプ６により吸引された揮発性物質は、コンデンサ８により凝縮され、気体分はさらに真空ポンプ６により吸引されて、該真空ポンプ６の吐出口から排気処理工程へ給送される。また、コンデンサ８により凝縮されて分離された揮発性物質は前記ドラム９に貯留され、回収ポンプ10により回収され、調整されたのち再使用される。
【００２９】
以上説明した実施形態では、２基の熱交換器３を並設した構造として説明したが、高粘度流体の処理量に応じた減圧容器５の規模に対応させて、必要に応じて３基以上の熱交換器３を装着させて高粘度流体を均一に加熱することができるようにすればよい。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
この発明に係る高粘度流体分離装置用熱交換器によれば、製造量の増加により高粘度流体の処理量が増加し、高粘度流体分離装置が大型化した場合であっても、高粘度流体を十分に、かつ、均一に加熱することができるから、製造量の増加に確実に対応することができ、極力純度の高いポリマーの製造に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】この発明に係る熱交換器を装着した高粘度流体分離装置の概略構造を示す一部断面図である。
【図２】この発明に係る熱交換器の概略構造を説明する斜視図である。
【図３】この発明に係る熱交換器の用途を説明する図で、ポリマー溶液から溶剤等を除去する高粘度流体分離システムを説明するフロー図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  高粘度流体分離装置
２  原料供給管
３  熱交換器
4a  媒体供給管
4b  媒体回収管
５  減圧容器
６  真空ポンプ
７  吸引管
８  コンデンサ
９  ドラム
10  回収ポンプ
11  ジャケット
12  排出ポンプ
13  戻しダクト
14  熱交換部
15  分散板
【図１】
2008249196.tif 000003
【図２】
2008249196.tif 000004
【図３】
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