JPS627923B2

JPS627923B2 -

Info

Publication number: JPS627923B2
Application number: JP4213979A
Authority: JP
Inventors: Tomoyuki Emura
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 1979-04-06
Filing date: 1979-04-06
Publication date: 1987-02-19
Also published as: JPS55135114A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は塩化ビニルの重合法に関する。

さらに詳細には、還流凝縮器を使用して水性媒
体中で塩化ビニルを重合する方法の改良に関す
る。

塩化ビニルモノマーの重合は、工業的には熱水
あるいは冷水を通過させて重合槽の内容物を加熱
あるいは冷却させるためのジヤケツトを備えた20
m³またはこれ以上の容量を有する大きな重合槽を
用い回分式操作で行われている。

従来、重合中に生ずる熱は重合槽のジヤケツト
に冷水を通すことにより除去されている。

重合に要する時間は、触媒活性による違いを別
にすれば、主としてジヤケツト冷却能力に依存し
ている。それ故に生産性を改善するために還流凝
縮器をジヤケツト冷却と併用することが以前から
提案されているが、凝縮器内壁に付着するポリマ
ースケールを除去するために手間がかかり、重合
時間を短縮するのがむづかしく工業的には殆んど
採用されていない。

かかる不都合を改善する方法として凝縮器の内
部表面を水と接触させて該内部表面にポリマース
ケールが付着するのを実質的に減少させる方法が
提案された（特公昭50−30105号公報）。

しかし、該方法は還流凝縮器の工業的利用を可
能となし、極めて有効なものではあるが、それで
も該内部表面にポリマースケールが付着しさらに
改善の必要が認められている。

また、前記方法における水の使用量を減ずる方
法として、重合に必要な全水量に対して少なくと
も約10容量％の量で導入し、ノズルを介して微細
に噴射する方法が提案されている（特開昭51−
84887号公報）。

しかし、該方法によつても還流凝縮器内部表面
にポリマースケールが形成し、さらに改善の必要
がある。

本発明の目的は還流凝縮器を有する重合槽を用
いて塩化ビニルを重合するに際し、還流凝縮器の
内部表面に生ずるポリマースケールの形成を実質
的乃至完全に回避することにある。

すなわち、本発明は重合槽中で、水媒体を使用
し、重合槽から塩化ビニル蒸気を回収し、凝縮器
内で凝縮し、そして該重合槽へ液体として還流さ
せることにより該水媒体中で塩化ビニルを重合す
る方法において、該凝縮器への塩化ビニル蒸気の
導入口近傍に塩化ビニル蒸気に同伴されてくるミ
ストのセパレーターを設けることにより該凝縮器
内に生ずるポリマースケールの形成を実質的乃至
完全に防止せしめうる還流凝縮器を使用する塩化
ビニルの重合法を提供するにある。

本発明方法において“ミストセパレーター”と
は構造体を意味する。このようなミストセパレー
ターとしては、ガラス、炭素、アルミナ、シリカ
ーアルミナ、石綿等の無機質繊維の積層体又は充
填体あるいは前記無機質物質の粉末、成形体の充
填体；ポリオレフイン、ポリアミド、ポリエステ
ル、ポリアクリロニトリル等の有機質繊維の積層
体又は充填体あるいは前記有機物質の粉末、成形
体の充填体；公用のプレート式ミストセパレータ
ー等を挙げることができる。特にガラス繊維の積
層体又は充填体が好ましい。

本発明方法の好ましい実施形式は重合槽と凝縮
器を結ぶ導管の途中に前記ミストセパレーターを
設置することである。

しかして、本発明方法によれば重合槽上部の蒸
気スペースにあるガスがミストを同伴して導管を
経て凝縮器に達するのであるが、導管の途中に設
けられたミストセパレーターにより、ガスに同伴
されているミストが捕捉され、その結果凝縮器に
達するガス中にはミスト分が実質的乃至完全に除
かれ、結果として凝縮器内部表面へのポリマース
ケールの形成が実質的乃至完全に防止できる。そ
れ故凝縮器の洗浄に要する時間が短縮し、しかも
凝縮器の伝熱係数が高く、且つ維持経費が軽減さ
れる。

これに対し、スプレーによりポリマースケール
の形成を防止する場合にはミストが完全に捕捉さ
れないためか、凝縮器内部表面へのポリマースケ
ールの形成防止能が本発明方法に比較して劣つて
いる。

以下に図面により本発明方法をさらに詳細に説
明する。

本発明方法で使用される装置は通常の塩化ビニ
ル重合槽１に多管式還流凝縮器２を設けた装置に
おいて、該凝縮器への塩化ビニル蒸気の導入口近
傍にミストセパレーター３を設けたものである。

重合槽１は冷却のため重合槽の周囲にジヤケツ
トを有している。重合槽１へ装入する物質は図に
は図示されていない頂部の開口から導入され、主
成分は塩化ビニルモノマー及び水から成つてい
る。このモノマーは完全な塩化ビニルかあるいは
酢酸ビニル、アクリル酸あるいはアクリル酸エス
テルあるいは塩化ビニリデン等と共用してもよ
い。

重合槽１内の内容物の液体の高さより上は蒸気
スペースから成る。

先ず、反応成分の温度を重合に適した望ましい
温度にまで上昇させる。反応が始まつたら、その
反応は発熱反応であるために、ジヤケツト及び凝
縮器に冷水を通して重合槽１の中の反応成分を実
質的に一定の重合温度に調節維持する。

反応が進行するにつれて、塩化ビニル蒸気が発
生して重合槽１のトツプから凝縮器２の中へ導管
４、ミストセパレーター３を通つて上昇してい
く。また導管４にはミストセパレーター３の上方
にミストセパレーターに付着した重合内容物ミス
トを洗い流すためにノズル５に連結しているパイ
プ６を設けることが好ましい。これによりミスト
セパレーター３表面へのポリマースケールの形成
を長期に防止することができる。パイプ６からは
水単独は勿論消泡剤を含む液体をノズル５から塩
化ビニル蒸気の流れに対向して噴霧することがで
きる。このノズル５からは通常、重合に必要な全
水量の約３〜20容量％の水を散布すればよい。こ
のようなノズル５を設けない場合にはミストセパ
レーター３は適当な重合サイクル毎に取外し、ポ
リマースケールを洗浄除去し再使用する必要があ
る。

ミストセパレーター３において、ミスト分が除
かれた塩化ビニル蒸気は還流凝縮器２のチユーブ
７に入り込み、そこで冷却され凝縮される。凝縮
器２にはポリマースケールの生成防止のために散
水することができる。この場合、散水は凝縮器２
のトツプに挿入されており、且つノズル８に連結
しているパイプ９から導入される。チユーブの上
に一定の間隔をあけた複数の点に水を導入する手
段としては他にも種々考えられるが、スプレー法
が好ましい方法である。ノズル８からスプレーさ
れる水の量は凝縮器のサイズによつても変わる
が、通常重合に必要な全水量の約３〜20容量％で
ある。チユーブ７を通過したらこの水は塩化ビニ
ル凝縮物を伴つてチユーブから重合槽１に流下す
る。

若し、塩化ビニルモノマーが凝縮できないよう
な不活性ガス、例えば窒素を含んでいる場合は、
重合がはじまつてからバルブ１０を時々開けてそ
のガスを放出させる必要がある。

冷却水は凝縮器２の胴部分から流れて入口１１
に入り、出口１２から出る。バツフル１４は凝縮
器２からくる冷却水の流れを制御する。

導管４中に設けたミストセパレーター３の圧損
が生ずる場合には必要に応じ重合槽１と凝縮器２
の接続部１３に逆止弁、ミストセパレーターと同
様な構造体等を設けることにより、塩化ビニル、
蒸気の流れを有効に制御することが可能である。

別の方法としては、導管４を使用せず、塩化ビ
ニル蒸気の上向き通過及び塩化ビニル液体凝縮物
の下向き返しの両方に単一の導管を使用する方法
がある。勿論、重合槽１のトツプと凝縮器２とを
連結する接続部１３は液体凝縮物の下向き流れに
逆流する上向き流れである塩化ビニル蒸気流を重
合槽１内の液体内に流下させるに充分な大きさが
なければならないしまた、ミストセパレーターは
圧損が極力小さい構造のものを使用するのが望ま
しい。

塩化ビニルの重合で普通に使用される温度及び
圧力が本発明では使用される。

重合は約０〜100℃の温度範囲で実施される
が、普通使用される温度範囲は約35〜75℃であ
る。圧力はモノマーの気化によつて生ずる自圧下
で実施される。

以上詳述したように本発明方法によれば、公知
方法に比較して約1.5倍またはそれ以上の重合サ
イクルによつても還流凝縮器の内部表面にポリマ
ースケールの形成が実質的に認められずその結
果、凝縮器の洗浄に要する時間が短縮し維持経費
が軽減される。

また、既設の重合槽でもつて、その生産性を顕
著に高め得ることができるという利点が発揮され
る。

以下に実施例により本発明方法を説明するが本
発明方法はこれにより制限されるものではない。

実施例１内容積22000の重合槽に多管式還流凝縮器を
取り付けた。この凝縮器は45m²の伝熱面積を有
し、塩化ビニル蒸気の導入管である重合槽との導
管の途中にガラス繊維の積層体を内蔵したミスト
セパレーターを有する。この還流凝縮器を装着し
た重合槽を用い、塩化ビニルの懸濁重合を連続し
て多数バツチを行つた。典型的な重合処方は以下
の通りであつた。

脱イオン水 8400 塩化ビニル 7000Kg 懸濁剤（ポリ酢酸ビニルの部分ケン化物）７Kg 触媒（ジ２−エチルヘキシルパーオキシジカー
ボネートの50％トルエン溶液）９Kg 先ず、脱イオン水、懸濁剤および触媒を重合槽
に導入する。次いで重合槽内を脱気した後塩化ビ
ニルモノマーを導入する。内容物を撹拌下57℃に
昇温することにより重合を開始し、その後57℃に
維持した。

重合を開始して約3.5時間後に重合槽内の圧力
が重合初期の圧力により１Kl／cm²低下したが、そ
の時点で重合槽より未反応塩化ビニルモノマーを
排除して重合を停止した。

この間に脱イオン水を凝縮器上部のノズルより
500、ミストセパレーター上部のノズルより500
をそれぞれスプレーした。

重合反応により発生した反応熱の約70％が還流
凝縮器より、また残りの約30％が重合槽のジヤケ
ツトより除去された。

上記の方法で20バツチの重合が行われ、これら
の重合の平均重合時間は3.5時間であつた。一方
還流凝縮器を使用しない場合の重合時間は７時間
以下には短縮されなかつた。

各バツチ毎および20バツチの重合終了後に凝縮
器チユーブを検査したが、ポリマースケールの生
成は全く認められなかつた。これに対しミストセ
パレーターを装着せずただ凝縮器上部のノズルよ
り脱イオン水を900スプレーして同様の重合を
行つた場合、チユーブの表面にポリマースケール
が付着するため５回の重合の間に凝縮器の総括伝
熱係数が500から100Kca／時・m²・℃に減少し
た。

実施例２実施例１と同じ装置を用い、塩化ビニルのエマ
ルジヨン重合を連続して多数行つた。典型的な重
合処方は以下の通りであつた。

脱イオン水 7700 塩化ビニル 7000Kg 乳化剤（ラウリル硫酸ナトリウム）７Kg 触媒（過硫酸カリウム） 14Kg 先ず、脱イオン水、乳化剤および触媒を重合槽
に導入する。次いで重合槽内を脱気窒素置換した
後、塩化ビニルモノマーを導入する。内容物を撹
拌下53℃に昇温することにより重合を開始し、そ
の後53℃に維持した。重合を開始して約７時間後
に重合槽内の圧力が重合初期の圧力より１Kl／cm²
低下したが、その時点で重合槽より未反応塩化ビ
ニルモノマーを排除して重合を停止した。

この間に脱イオン水を凝縮器上部のノズルより
500、ミストセパレーター上部のノズルより500
それぞれスプレーした。

重合反応により発生した反応熱の約60％が還流
凝縮器より、また残りの約40％が重合槽のジヤケ
ツトより除去された。

上記の方法で20バツチの重合が行われ、これら
の重合の平均重合時間は7.5時間であつた。一
方、還流凝縮器を使用しない場合の重合時間は16
時間以下には短縮されなかつた。

各バツチ毎および20バツチの重合終了後に凝縮
器チユーブを検査したが、ポリマースケールの生
成は全く認められなかつた。これに対し、ミスト
セパレーターを装着せず、ただ凝縮器上部のノズ
ルより脱イオン水を900スプレーして同様の重
合を行つた場合、２バツチの重合後にポリマース
ケールの生成によりチユーブが閉塞し除熱能力が
消失したため凝縮器を解体してチユーブを洗浄し
なければならなかつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法で使用される装置の一例を
示したものであり、図中１は塩化ビニル重合槽、
２は多管式還流凝縮器、３はミストセパレータ
ー、４は導管、５，８はノズル、６，９はパイ
プ、７は凝縮器のチユーブ、１０はバルブ、１１
は冷却水入口、１２は冷却水出口、１３は重合槽
と凝縮器の接続部、１４はバツフルを示す。

Claims

【特許請求の範囲】１重合槽中で水媒体を使用し、重合槽から塩化
ビニル蒸気を回収し、凝縮器内で凝縮し、そして
該重合槽へ液体として還流させることにより該水
媒体中で塩化ビニルを重合する方法において、該
凝縮器への塩化ビニル蒸気の導入口近傍に、塩化
ビニル蒸気に同伴されてくるミストのセパレータ
ーを設けることを特徴とする還流凝縮器を使用す
る塩化ビニルの重合法。２凝縮器の内部表面を水と接触させることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の方法。３ミストセパレーターを水と接触させることを
特徴とする特許請求の範囲第１または２項記載の
方法。