JP7789100B2 - 易重合性物質の取扱い装置 - Google Patents

Description

本発明は、易重合性物質の取扱い装置に関する。

（メタ）アクリル酸や（メタ）アクリル酸エステル等の易重合性物質を取り扱う装置には、ブリーザーバルブなどの付帯設備が設けられている場合がある。付帯設備が装置の内圧を調整することで、取り扱い装置の変形等を抑制できる。

ところで、易重合性物質は非常に重合しやすく、製造工程においてしばしば重合が発生することは、よく知られている。特に、装置に収容されている易重合性物質を含む液から易重合性物質等が気化し、気化した易重合性物質を含む蒸気が付帯設備において凝縮した状態で滞留した場合、核となって重合物を形成しやすい。付帯設備に重合物が付着した場合、付帯設備による内圧の調整機能が阻害されるのを防止すべく、重合物を除去する作業が必要となる。

これに対し、例えば、特許文献１には、易重合性物質を含む液を貯蔵する貯蔵タンクとブリーザーバルブ等との間の配管に加熱設備を設けることが記載されている。加熱設備は、易重合性物質が重合することを抑制するために、配管を加熱して配管内の易重合性物質が凝縮することを抑制する。

特開２００２－４６７９４号

しかしながら、装置において十分に加熱されていない部分が生じた場合、十分に加熱されていない部分で易重合性物質が凝縮する可能性がある。そして、十分に加熱されていない部分で凝縮した易重合性物質が、装置において加熱された部分に接触した場合、凝縮した易重合性物質が容易に重合する可能性がある。

本発明者らは、易重合性物質の重合の抑制に関する従来技術に鑑み、他の方法によって易重合性物質の重合をより好適に抑制できないか鋭意検討した。そして、本発明者らは、付帯設備内の易重合性物質を、あえて凝縮させ、付帯設備の温度を低温に保つことで、付帯設備内の易重合性物質が重合することを抑制できるのではないかと着想した。一方で、付帯設備の温度を低温に保つことにより、易重合性物質が凝固し、閉塞を起こす虞があった。そのため、付帯設備の温度は、融点以上に保つ必要があることに着目し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、付帯設備における重合物の発生を抑制できる易重合性物質の取扱い装置を提供することを目的とする。

本発明の一の形態に係る易重合性物質の取扱い装置は、易重合性物質を取扱う本体部に設けられ、前記易重合性物質の気体が接触しうる温度調整機構を有さない付帯設備と、前記付帯設備の温度を前記易重合性物質の沸点よりも低い温度と前記易重合性物質の融点よりも高い温度に調整する温度調整機構を有する。前記本体部は、前記易重合性物質を貯蔵、分離、熱交換、反応するための少なくとも一つの機器である。

本発明に係る易重合性物質の取扱い装置によれば、付帯設備内の易重合性物質は凝縮するものの、温度調整機構によって低温に保たれているため重合反応が抑制される。そのため、付帯設備における重合物の発生を抑制できる。

本発明の一実施形態に係る易重合性物質の取り扱い装置を構成する本体部および付帯設備を示す概略図である。

以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。以下の記載は特許請求の範囲に記載される技術的範囲や用語の意義を限定するものではない。また、図面の寸法比率は説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。

図１は、本実施形態に係る易重合性物質の取り扱い装置１０（以下、「取り扱い装置」とする）を構成する本体部２０および付帯設備３０を示す概略図である。

本明細書において易重合性物質とは、重合し易い物質であれば特に限定はされないが、例えば重合性ビニル化合物を挙げることができる。ここで、重合性ビニル化合物としては、（メタ）アクロレイン；（メタ）アクリル酸；ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、グリシジル（メタ）アクリレート、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート、２－エチルヘキシル（メタ）アクリレートなどの（メタ）アクリレート；又はそれらの混合物を挙げることができる。

＜取り扱い装置＞
取り扱い装置１０は、例えば、易重合性物質の製造工程や精製工程等において易重合性物質を含む液を（一時的に）貯蔵するための機器（タンク等）、分離するための機器（蒸留塔、吸収塔、抽出塔、晶析器、ろ過機等）、熱交換するための機器（熱交換器等）、反応するための機器（反応器等、ただし気相反応器は除く）、の少なくとも一つの機器である本体部２０を備えることができ、中でも貯蔵するための機器が好ましい。

以下、取り扱い装置１０が製造や精製の際に易重合性物質を含む液を一時的に貯蔵する貯蔵装置である場合を例に、取り扱い装置１０の具体的な構成を説明する。取扱い装置１０は、図１に示すように、易重合性物質を含む液体を貯蔵する本体部２０と、本体部２０に取り付けられた付帯設備３０と、易重合性物質の凝縮を促進するように付帯設備３０の温度を調整する温度調整機構４０と、を有する。以下、各部について詳述する。

＜本体部＞
本体部２０は、易重合性物質を含む液を貯蔵可能である限り特に限定されないが、例えば、ガスシールが施された貯蔵タンクによって構成できる。本体部２０は、加圧用のタンクであってもよいし、常圧用のタンクであってもよい。

本体部２０には、反応器、蒸留塔、蒸発器等の他の装置から本体部２０内に易重合性物質を含む液を供給する配管１１が取り付けられていてもよい。

本体部２０に供給され易重合性物質を含む液は予め重合防止剤を含んでいてもよいし、例えば、本体部２０に取り付けた配管等より重合防止剤を別途供給することもできる。

重合防止剤としては、特に限定されないが、例えば、ハイドロキノン、ハイドロキノンモノメチルエーテル、フェノチアジン、ジブチルジチオカルバミン酸銅等が挙げられる。また、重合防止剤の含有量の範囲は１ｐｐｍ以上であり、好ましくは１０ｐｐｍ以上である。また、１０００ｐｐｍ以下であり、好ましくは５００ｐｐｍ以下である。

本体部２０は、攪拌機（図示省略）を備えていてもよい。

＜付帯設備＞
付帯設備３０は、本体部２０の内圧を調整するように構成している。

付帯設備３０は、本体部２０の重力方向Ｇの上部である、本体部２０の気相部分に設けられていることが好ましい。ここでいう気相部分とは、本体部２０内の液面より上方の空間部（液面に浸からない部分）を意味する。そのため、付帯設備３０には、易重合性物質の気体が接触しうる。

付帯設備３０は、特に限定されないが、例えば、ノズル、圧力計等の計装機器、大気ベント、圧力調整バルブ等のバルブ類、逆火防止部が挙げられ、それらを組み合わせてもよい。

バルブ類としては、圧力調整バルブが好ましく、例えば、図１で示される圧力調整バルブ３１は、付帯設備３０（および付帯設備３０に連通する本体部２０）の内圧に応じて排気および／または吸気を行うことが可能である限り特に限定されない。中でも、本体部２０の内圧に応じて排気および吸気を行う圧力調整バルブが好ましく、ブリーザーバルブ、アトモスバルブ、安全弁、減圧弁、圧力計の設定値に応じて開閉を行う自動弁などが例示される。

逆火防止部３２は、本体部２０の逆火を防止可能である限り特に限定されないが、例えば、フレームアレスタ、デトネーションフレームアレスタ等によって構成できる。

大気ベントは、大気パージ用のノズル（配管ともいう）である。大気ベントは、ノズル３３から延在して設けられていてもよく、ノズル３３と大気ベントにそれぞれフランジなどの接続部を設けて該接続部同士を接続することによって設けられていてもよい。また、大気ベントの形状は、特に限定されない。大気ベントは、大気パージする部分に雨等が入り込まないように、大気ベントの開口部を下向きにするように湾曲している部分を有していてもよい。

計装機器としては、圧力計等が挙げられる。圧力計としては、系内の圧力を測定するもののほかに、例えば、圧力を測定することで液面を測定する圧力式レベル計も含む。

なお、付帯設備３０は、付帯設備３０に接続されたノズル３３等の介在部材を介して取り付けられていてもよく、本体部２０に直接取り付けられていてもよい。

また、付帯設備３０は、本体部２０の気相部分に該当する本体部２０の壁面に取り付けられていてもよいが、気相部分に天板を設置し、該天板より上部に付帯設備３０が設けられていることが好ましい。

＜温度調整機構＞
温度調整機構４０は、易重合性物質の凝縮を促進するように付帯設備３０の温度を調整するように構成している。

本体部２０に重合防止剤が供給されていても、供給された重合防止剤は、本体部２０の液相部分に主に存在しており、本体部２０の気相部分および付帯設備３０にはほとんど存在しない。そのため、易重合性物質を含む蒸気が付帯設備３０において凝縮した場合、凝縮した部分に重合防止剤がほとんど存在しない。そのため、付帯設備３０等の気相部分は、本体部２０の液相部分と比較して重合が起こりやすい。これに対し、本実施形態では、付帯設備３０内の易重合性物質は、凝縮するものの、温度調整機構４０によって低温に保たれているため重合反応が抑制される。そのため、付帯設備３０における重合物の発生を抑制でき、付帯設備３０内で重合物が成長して付帯設備３０の機能が阻害されることを抑制できる。

温度調整機構４０は、特に限定されないが、例えば、付帯設備３０の温度が易重合性物質の沸点よりも低い温度（上限温度）から易重合性物質の融点よりも高い温度（下限温度）までの温度範囲となるように構成してもよい。

付帯設備３０の上限温度は、取扱う易重合性物質によって適宜設定される。本実施形態において取り扱う易重合性物質は、ラジカル重合する物質である。そのため、付帯設備３０の上限温度は、５０℃以下、さらに好ましくは４５℃以下、さらに好ましくは４０℃以下、さらに好ましくは３５℃以下に設定することができる。

付帯設備３０の下限温度は、取扱う易重合性物質によって適宜設定されるが、好ましくは１５℃以上、より好ましくは２０℃以上、さらに好ましくは２５℃以上に設定することができる。

温度調整機構４０は、例えば、付帯設備３０に対して巻き付け可能な温度調整部４１によって構成されていてもよい。温度調整機構４０の構成は、易重合性物質の凝縮を促進するように付帯設備３０の温度を調整できる限り特に限定されず、季節に応じて（外気温に応じて）付帯設備３０を加熱するように構成したり（例えば冬場の場合）、付帯設備３０を冷却するように構成する（例えば夏場の場合）ことができる（同じ設定温度であっても、冬場では保温（加熱）となり、夏場であれば冷却となる場合がありうる）。温度調整機構４０は、付帯設備３０の温度が既に易重合性物質の凝縮を促進する温度範囲である場合、付帯設備３０の温度に保つように構成される。また、温度調整機構４０は、凝固は防ぎつつ、凝縮する温度に調整できる。

なお、温度調整機構４０は、易重合性物質の気体が接触しえない機器であり、既存の付帯設備３０に後付け可能な機器であることが好ましい。そのため、温度調整機構４０は、本体部２０の上部に設けられ、易重合性物質の気体が接触しうる凝縮器（ベントコンデンサー）を含まない。このように設けられるベントコンデンサーは、装置的な規模（既存の付帯設備３０に取り付ける場合に、狭い箇所への取り付けが物理的に困難であること）や、メンテナンス（洗浄等）等の観点から好ましくない。

温度調整機構４０は、例えば水式温調によって構成してもよい。この場合、温度調整機構４０は、銅管などで構成された温度調整部４１に、熱媒体（好ましくは水）を流通させること（トレス配管）によって構成することができ、温度調整部４１に流通させる水の温度は季節に応じて（外気温に応じて）適宜設定することができる。なお、図１において矢印は、水の流れを示している。

なお、温度調整部４１の材質は銅に限定されない。また、温度調整部４１の構成は、トレス配管に限定されず、二重管や散水などによって構成されていてもよい。

また、温度調整機構４０の構成は、付帯設備３０の温度を調整できる限り特に限定されない。例えば、温度調整機構４０は、電気ヒーター式温調や空冷式温調によって構成してもよい。温度調整機構４０が電気ヒーター式温調で構成される場合、温度調整機構４０は、（例えば外気温が低い冬場に）付帯設備３０を加熱することができる。また、温度調整機構４０は、冬場は加熱し、夏場は加熱しないことで、凝固は防ぎつつ、凝縮する温度に調整することができる。この場合、温度調整機構４０は、温度調整部４１の代わりに、付帯設備３０に対して巻き付け可能なリボンヒーターやシリコンコードヒーターによって構成されることが好ましい。

また、付帯設備３０に対する温度調整機構４０の位置（設置範囲）は、易重合性物質の凝縮を促進するように付帯設備３０の温度を調整できる限り特に限定されない。

なお、温度調整機構４０は、温度センサや温度制御部を介さず、所定の温度に付帯設備３０を調整するように構成してもよい。温度調整機構４０は、付帯設備３０の温度を直接測定しながら付帯設備３０を温度調整するのではなく、付帯設備３０の温度が設定された温度範囲となるように温度調整機構４０の熱媒体の温度を設定して運転することができる。

以上説明したように、本実施形態に係る易重合性物質の取り扱い装置１０は、易重合性物質を取扱う本体部２０に設けられ、易重合性物質の気体が接触しうる温度調整機構４０を有さない付帯設備３０と、付帯設備３０の温度を易重合性物質の沸点よりも低い温度と易重合性物質の融点よりも高い温度に調整する温度調整機構４０を有する。

本実施形態に係る取り扱い装置１０によれば、付帯設備３０内の易重合性物質は、凝縮するものの、温度調整機構４０によって低温に保たれているため重合反応が抑制される。そのため、本実施形態に係る取り扱い装置１０によれば、付帯設備３０における重合物の発生を抑制できる。

また、沸点よりも低い温度とは、５０℃である。このように温度を調整された付帯設備３０内の易重合性物質は、凝縮するものの、温度調整機構４０によって低温に保たれているため重合反応が抑制される。そのため、本実施形態に係る取り扱い装置１０によれば、付帯設備３０における重合物の発生を抑制できる。

また、温度調整機構４０は、熱媒体によって温度調整する。季節に応じて（外気温に応じて）付帯設備３０を加熱するように構成したり（例えば冬場の場合）、付帯設備３０を冷却するように構成する（例えば夏場の場合）ことで、付帯設備３０内の易重合性物質が重合することを効果的に抑制できる。また、温度調整機構４０は、冬場は加熱し、夏場は加熱しないことで、凝固は防ぎつつ、凝縮する温度に調整することができる。

また、温度調整機構４０は、電気ヒーターによって温度調整してもよい。このように構成した場合、温度調整機構４０は、外気温が低い冬場に付帯設備３０を加熱し、外気温が高い夏場に付帯設備３０を加熱しないように構成することができる。そのため、温度調整機構４０は、付帯設備３０内の易重合性物質の凝固を防止し、凝縮する温度に保つことで重合することを効果的に抑制できる。

また、付帯設備３０は、ノズル３３、計装機器（図示省略）、大気ベント（図示省略）およびバルブ（例えば圧力調整バルブ３１）の少なくとも一つが、直接的に本体部２０に接続されている、またはノズル３３を介して計装機器（図示省略）、大気ベント（図示省略）およびバルブの少なくとも一つが本体部２０に接続されている。

また、付帯設備３０は、本体部２０内の内圧に応じて排気および／または吸気を行う圧力調整バルブ３１を含む。

また、取り扱い装置１０は、易重合性物質に加えて易重合性物質の重合を防止するための重合防止剤を取り扱う。そのため、取り扱い装置１０内において、重合物質が発生することを抑制できる。

また、易重合性物質は、（メタ）アクリル酸、または（メタ）アクリル酸エステルであってもよい。このように構成した場合、重合しやすい（メタ）アクリル酸、または（メタ）アクリル酸エステルを製造や精製する際に、付帯設備３０における重合物の発生を抑制できる。

また、本体部２０は、易重合性物質を貯蔵、分離、熱交換、反応するための少なくとも一つの機器である。このように構成した場合、取り扱い装置１０は、易重合性物質に加えて易重合性物質の重合を防止するための重合防止剤を取り扱うことができる。

なお、本実施形態は上述した実施形態にのみ限定されず、特許請求の範囲において種々の変更が可能である。

本出願は、２０２２年２月８日に出願された日本国特許出願第２０２２－１７６４６号に基づいており、その開示内容は、参照により全体として引用されている。

１０ 取り扱い装置、
２０ 本体部、
３０ 付帯設備、
４０ 温度調整機構、
Ｇ 重力方向。

Claims (8)

1. 易重合性物質を取扱う本体部に設けられ、前記易重合性物質の気体が接触しうる温度調整機構を有さない付帯設備と、
   前記付帯設備の温度を前記易重合性物質の沸点よりも低い温度と前記易重合性物質の融点よりも高い温度に調整する温度調整機構を有し、
   前記本体部は、前記易重合性物質を貯蔵、分離、熱交換、反応するための少なくとも一つの機器である、易重合性物質の取扱い装置。
2. 前記沸点よりも低い温度が５０℃である、請求項１に記載の易重合性物質の取扱い装置。
3. 前記温度調整機構は、熱媒体によって温度調整する、請求項１または請求項２に記載の易重合性物質の取扱い装置。
4. 前記温度調整機構は、電気ヒーターによって温度調整する、請求項１または請求項２に記載の易重合性物質の取扱い装置。
5. 前記付帯設備は、ノズル、計装機器、大気ベントおよびバルブの少なくとも一つが、直接的に前記本体部に接続されている、または前記ノズルを介して前記計装機器、前記大気ベントおよび前記バルブの少なくとも一つが前記本体部に接続されている、請求項１または請求項２に記載の易重合性物質の取扱い装置。
6. 前記付帯設備は、前記本体部内の内圧に応じて排気および／または吸気を行う圧力調整バルブを含む、請求項１または請求項２に記載の易重合性物質の取扱い装置。
7. 前記易重合性物質に加えて前記易重合性物質の重合を防止するための重合防止剤を取り扱う、請求項１または請求項２に記載の易重合性物質の取扱い装置。
8. 前記易重合性物質が（メタ）アクリル酸、または（メタ）アクリル酸エステルである、請求項１または請求項２に記載の易重合性物質の取扱い装置。