JPS6231608B2 - - Google Patents

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JPS6231608B2
JPS6231608B2 JP54063346A JP6334679A JPS6231608B2 JP S6231608 B2 JPS6231608 B2 JP S6231608B2 JP 54063346 A JP54063346 A JP 54063346A JP 6334679 A JP6334679 A JP 6334679A JP S6231608 B2 JPS6231608 B2 JP S6231608B2
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JP
Japan
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reactor
wall
reactor body
tubes
cooling
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JP54063346A
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English (en)
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JPS5518291A (en
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Dotsuekaru Yurii
Suoboda Miran
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BIZUKUMUNII USUTAFU KEMIKITSUCHI ZARIZENI BURUNO
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BIZUKUMUNII USUTAFU KEMIKITSUCHI ZARIZENI BURUNO
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Publication date
Application filed by BIZUKUMUNII USUTAFU KEMIKITSUCHI ZARIZENI BURUNO filed Critical BIZUKUMUNII USUTAFU KEMIKITSUCHI ZARIZENI BURUNO
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Publication of JPS6231608B2 publication Critical patent/JPS6231608B2/ja
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/0006Controlling or regulating processes
    • B01J19/0013Controlling the temperature of the process
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051Controlling the temperature
    • B01J2219/00074Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids
    • B01J2219/00087Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids with heat exchange elements outside the reactor
    • B01J2219/0009Coils
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Polymerisation Methods In General (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、多大の発熱を伴なうのが普通であ
る懸濁重合、乳化重合、溶液重合または塊状重合
のような発熱反応を実施するための装置に関す
る。
重合反応、たとえば塩化ビニルの懸濁重合は、
冷却ジヤケツトを備えた加圧反応装置中で、生成
重合体の種類および性質によるが、0.8ないし
1.2MPaの圧力下、40ないし80℃の温度で実施さ
れる。冷却ジヤケツトは、過量の重合熱を除去す
るためのものであるが、ジヤケツトには冷却水を
循環するのが普通である。だが、冷却ジヤケツト
による除熱効果は、反応器の幾何学的寸法、特に
その直径と高さとの比に依存する。一般には、従
来の冷却ジヤケツトによる反応熱の除去は、反応
器の容積が15ないし20m3の場合に限り十分である
といえる。
一方、懸濁重合したポリ塩化ビニル、乳化重合
したポリ塩化ビニル、および「大量消費」重合体
と呼ばれるゴムその他の同様な重合体の需要は、
とめどなく増大しているため、また経済的にも大
規模生産が有利であるため、重合反応器の容積を
どんどん大きくすることが急務となつている。昨
今では、200m3にも及ぶ大容積の反応器が稼動し
ている。このように反応器の幾何学的寸法が増大
すると、その直径と高さとの比は、それ以上にな
ると従来の冷却ジヤケツトにより行なわれる冷却
方法ではもはや不十分となる限界を超える。
他方、冷却ジヤケツトによる除熱効果には、そ
の除熱方式自体による制約、すなわち反応器を運
転する流体力学的条件(たとえば混合条件)、さ
らには反応器の金属クラツドした壁の厚さ、冷却
ジヤケツトの伝熱係数などによる制約がある。冷
却水の温度差、すなわち冷却ジヤケツトへ供給す
る冷却水の温度と同ジヤケツトを出る冷却水の温
度との差も、制約因子の一つである。この因子
は、水冷プロセスの効率ならびに冷却プラントの
種類および容量に依存する。
塩化ビニルその他同様な単量体を重合させる現
在の進歩した技法では、重合サイクルを実質的に
短縮できる重合開始剤ないし重合開始触媒の組み
合わせを使用する。だが、かような条件で行なう
重合は、多大の発熱を伴ない、その結果過剰の熱
の除去および熱交換表面の程度に関し、厳しい技
術的課題を果している。
最新式の高生産性反応器では、反応器壁からの
除熱に加え、単量体を沸とうさせて(単量体蒸気
は後でレフラツクスコンデンサー中で凝縮させ回
収する)付加的な除熱を行なうことにより前記の
課題を解決しているのが普通である。この原理は
周知であつて、工業的に広く用いられている。
前記以外に、無視できない別の制約因子があ
る。それは、反応熱の発生が均一でないという事
実である。反応のある時期に熱の発生が最大にな
るから、その時期に単量体を蒸発させその蒸気を
レフラツクスコンデンサー中で凝縮させることに
より、反応系の冷却を行わなければならない。
だが、レフラツクスコンデンサーを備えた高生
産性反応器を操業した経験によれば、レフラツク
スコンデンサーの使用自体に別の問題があること
がわかつた。それらの問題のいくつかは、レフラ
ツクスコンデンサーが重合した沈積物で汚れるこ
とによる。コンデンサーチユーブ内での沈積物の
生成は、反応中の反応成分が開始剤と共に泡にな
つて反応領域からレフラツクスコンデンサー中に
逃げ出し、コンデンサー中で重合することに起因
する。コンデンサーが詰まると、反応熱の除去効
率が実質的に低下し、得られる産品の品質が悪く
なると共にコンデンサーの洗滌または交換に関連
した問題および負担が派生する。
したがつて、レフラツクスコンデンサーを用い
なくても反応器の全容積をうまく冷却できるよう
な状態および条件は、理想的である。だが、生産
性および効率についても作今の要望を満たすよう
な反応器、すなわち容積が200m3にも及びかつ1
m3当りの年間生産性が数百トンにも上る反応器
は、かような理想状態は達成しうべくもない。
この観点から、高生産性重合反応器の除熱特に
反応器壁からの伝熱を改善するべく鋭意研究し
た。
したがつて、この発明の目的は、反応器壁から
の伝熱を改善した、発熱反応特に懸濁重合、乳化
重合、溶液重合または塊状重合を実施する高生産
性の反応器を提供することである。
かくしてこの発明は、らせん状流路の形をした
冷却ジヤケツト、撹拌機および場合によつては頂
部にレフラツクスコンデンサーを備えた円筒状反
応器本体からなる懸濁重合、乳化重合、溶液重
合、塊状重合およびその他の発熱反応を実施する
ための反応器において、前記らせん状流路のコー
スが、前記反応器本体の外壁の周りにらせん状に
配置されかつその縦方向の両端で前記反応器本体
の外壁に溶接された半管によつて作られており、
前記反応器本体の外壁にまかれた隣り合わせの前
記半管の間には間隙があつて、そこにらせん状流
路のもう一つのコースが、前記反応器本体の外壁
の周りにらせん状に配置され、かつ、前記反応器
本体の外壁にまかれた隣り合わせの前記半管の間
の間隙に架橋するようにその縦方向の両端で前記
半管の側壁に溶接された部分管によつて作られて
いる発熱反応用反応器を提供する。ここで言う
「半管」とは、円形の管を縦方向に半分に切断し
たものの一方であつて、その半管が形成する弧の
中心角が180゜であるもののことであり、「部分
管」とは、管を縦方向に切断したものの一方であ
つて、その部分管が形成する弧の中心角が180゜
に満たないもののことである。
冷却ジヤケツトをダブルコースらせん、一般に
は偶数個のコース(流路)のあるらせんの形にし
た配列が特に適している。
らせん状流路の全コースの流動断面積を同一と
するのが好ましく、またらせんの全コースのピツ
チも同一とするのが好ましい。
らせん状流路のコースの少くとも一つをさらに
少くとも二つの部分に分割し、各部分毎に冷却媒
体供給部および取出部を設けることができる。分
割した個々の部分は、一種またはそれ以上の冷却
媒体の一つまたはそれ以上の供給源に直列に、も
しくは並列に、または一部を直列一部を並列に連
結することができる。冷却媒体としては水が好ま
しい。
このように、いろんな実施態様が可能であつ
て、反応器壁を介する伝熱を有意にかつ必要に応
じ直ちに制御することができるので、重合間最適
条件の維持および反応器に沿つた軸方向における
温度の均一分布が可能となる。
らせん状流路のコースの個々の部分の連結方式
をいろいろかえることにより、局地条件に適合し
た伝熱管理が可能であり、反応器の除熱が特に必
要な部分すなわち反応混合物の液面で液相と気相
とが接触する部の除熱を増加できる。このように
すれば発泡が減少し、ひいてはレフラツクスコン
デンサーのチユーブ内における沈積を防止でき
る。
付図を参照しながら、この発明の実施態様を具
体的に説明しよう。
第1図に示した重合反応器は、円筒状反応器本
体1を有し、そのケーシング上にダブルコースら
せんにまいた冷却ジヤケツト2を備えている。反
応器本体1の底部には、プロペラ撹拌機3があ
り、その軸は反応器本体1の底を貫通している。
反応器本体1の側壁には、反応混合物の流れを案
内しかつ中央の渦を静めるための回転調節可能な
ストツプ4が上下に設けられている。反応器本体
1の頂部には、その鉛直軸上に、レフラツクスコ
ンデンサー5が設けられており、これに水力洗滌
装置6が連結されている。
第2図に、反応器ケーシング7と冷却ジヤケツ
ト2との配置をより詳細に示す。図示した例で
は、冷却ジヤケツト2は、反応器本体1のケーシ
ング7上に巻いた流路断面積が同一である半管9
および部分管10よりなるダブルコースらせんの
形になつている。半管9はその両縁で反応器ケー
シング7の外壁に溶接されているが、部分管10
は半管9の隣りあつたピツチ間の隙間をまたぐ位
置で半管9の側面に溶接されている。反応器ケー
シング7の内壁には、耐銹性のステンレス金属ク
ラツデイングが内張りされている。
半管と部分管をマルチコースらせんにまいて冷
却ジヤケツトにしたこの発明の反応器にはいろん
な利点がある。最も重要な利点の一つは、反応器
の壁厚を減少できることである。らせんに巻いた
半管自体の材料強度および把持効果が反応器本体
の円筒部の強度に加わり外周応力に対抗する。そ
の結果材料をかなり節約でき、レフラツクスコン
デンサーをも含めた反応器本体の重さを低減でき
る。
反応器壁の厚さを減少できるため、壁の伝熱抵
抗が減り、伝熱係数は約10%も増加する。その結
果、レフラツクスコンデンサーの高さを減少で
き、単位表面積当りの熱負荷を増加できる。
この発明による構造のいま一つの利点は、反応
器壁に溶接した、らせん状に巻いた半管が、伝熱
に関し、ひれ付きの壁のような作用をすることで
ある。そのため、反応器壁からの伝熱効果が顕著
に改善される。
一般に、この発明にしたがい、反応器本体の外
壁に溶接したらせん状にまいた半管の形の冷却ジ
ヤケツトを用いると、冷却回路内の伝熱係数を大
巾に増加できると要約できる。
さらに別の利点は、冷却水の最適線速度を達成
するのに必要な冷却水の量が、この発明による半
管冷却ジヤケツトの場合は、従来の二重壁冷却ジ
ヤケツトの場合に比べ、はるかに少量でよいこと
である。
前記のような利点があるため、この発明によれ
ばレフラツクスコンデンサーの汚れを減少でき、
コンデンサーの汚れに起因する面到を回避でき
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は、ダブルコースのらせん形の冷却ジヤ
ケツトを備えた重合反応器の縦軸に沿つた一部断
面の立面図、そして第2図はダブルコースのらせ
ん形の冷却ジヤケツトを備えた反応器壁の一部の
縦断面立面図である。 図中、1は反応器本体、7は反応器ケーシン
グ、2は半管らせんの形の冷却ジヤケツト、9は
半管、10は部分管、3は撹拌機、5はレフラツ
クスコンデンサー。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 らせん状流路の形をした冷却ジヤケツトを備
    えた円筒状反応器本体を有する懸濁重合、乳化重
    合、溶液重合、塊状重合およびその他の発熱反応
    を実施するための反応装置において、前記らせん
    状流路のコースが、前記反応器本体の外壁の周り
    にらせん状に配置されかつその縦方向の両端で前
    記反応器本体の外壁に溶接された半管によつて作
    られ、前記反応器本体の外壁にまかれた隣り合わ
    せの前記半管の間には間隙があつて、そこにらせ
    ん状流路のもう一つのコースが、前記反応器本体
    の外壁の周りにらせん状に配置され、かつ、前記
    反応器本体の外壁にまかれた隣り合わせの前記半
    管の間の間隙に架橋するようにその縦方向の両端
    で前記半管の側壁に溶接された部分管によつて作
    られている発熱反応用反応装置。 2 前記半管の内壁と前記反応器本体の外壁とに
    よつて限られた流路の流動断面積と、前記部分管
    の内壁と前記反応器本体の外壁と前記反応器本体
    の外壁にまかれた隣り合わせの前記半管の側壁と
    によつて限られた流路の流動断面積とが同一であ
    る、特許請求の範囲第1項記載の反応装置。 3 前記らせん状流路の少なくとも一つのコース
    が少なくとも二つの個々の部分に分割されてお
    り、それらの各部分が当該部分用の冷却媒体供給
    部および取出部を有する特許請求の範囲第1項ま
    たは第2項記載の反応装置。 4 前記個々の部分が一種またはそれ以上の冷却
    媒体の一つまたはそれ以上の供給源に直列に連結
    されている特許請求の範囲第3項記載の反応装
    置。 5 前記個々の部分が一種またはそれ以上の冷却
    媒体の一つまたはそれ以上の供給源に並列に連結
    されている特許請求の範囲第3項記載の反応装
    置。 6 前記個々の部分が一種またはそれ以上の冷却
    媒体の一つまたはそれ以上の供給源に一部は直列
    に一部は並列に連結されている特許請求の範囲第
    3項記載の反応装置。
JP6334679A 1978-05-24 1979-05-24 Reactor for exothermic reaction Granted JPS5518291A (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS337178A CS215263B1 (en) 1978-05-24 1978-05-24 Appliance for executing the exothermic reactions particularly suspension.emulsion,solution or blocking polymerations

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5518291A JPS5518291A (en) 1980-02-08
JPS6231608B2 true JPS6231608B2 (ja) 1987-07-09

Family

ID=5373556

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6334679A Granted JPS5518291A (en) 1978-05-24 1979-05-24 Reactor for exothermic reaction

Country Status (10)

Country Link
JP (1) JPS5518291A (ja)
BG (1) BG34534A1 (ja)
CS (1) CS215263B1 (ja)
DD (1) DD157509A3 (ja)
DE (1) DE2921055C2 (ja)
GB (1) GB2022454B (ja)
HU (1) HU183039B (ja)
PL (1) PL117547B2 (ja)
RO (1) RO78305A (ja)
SU (1) SU1045907A1 (ja)

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Also Published As

Publication number Publication date
HU183039B (en) 1984-04-28
BG34534A1 (en) 1983-10-15
JPS5518291A (en) 1980-02-08
GB2022454B (en) 1983-03-09
DD157509A3 (de) 1982-11-17
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RO78305A (ro) 1982-04-12
PL117547B2 (en) 1981-08-31
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GB2022454A (en) 1979-12-19
PL215769A2 (ja) 1980-02-25
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