KR20140140034A - 중합 반응기, 그리고 흡수성 수지의 제조 방법 - Google Patents

중합 반응기, 그리고 흡수성 수지의 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20140140034A
KR20140140034A KR1020147025889A KR20147025889A KR20140140034A KR 20140140034 A KR20140140034 A KR 20140140034A KR 1020147025889 A KR1020147025889 A KR 1020147025889A KR 20147025889 A KR20147025889 A KR 20147025889A KR 20140140034 A KR20140140034 A KR 20140140034A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
container body
polymerization reactor
skin layer
metal
polymerization
Prior art date
Application number
KR1020147025889A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101991540B1 (ko
Inventor
노부히로 마에다
나오아키 하라
준이치 타카토리
Original Assignee
스미토모 세이카 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 스미토모 세이카 가부시키가이샤 filed Critical 스미토모 세이카 가부시키가이샤
Publication of KR20140140034A publication Critical patent/KR20140140034A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101991540B1 publication Critical patent/KR101991540B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/02—Apparatus characterised by being constructed of material selected for its chemically-resistant properties
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/18—Stationary reactors having moving elements inside
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2/00—Processes of polymerisation
    • C08F2/01—Processes of polymerisation characterised by special features of the polymerisation apparatus used
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2/00—Processes of polymerisation
    • C08F2/38—Polymerisation using regulators, e.g. chain terminating agents, e.g. telomerisation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F20/00—Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride, ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/04—Acids; Metal salts or ammonium salts thereof
    • C08F220/06—Acrylic acid; Methacrylic acid; Metal salts or ammonium salts thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051—Controlling the temperature
    • B01J2219/00074—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids
    • B01J2219/00087—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids with heat exchange elements outside the reactor
    • B01J2219/00094—Jackets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/02—Apparatus characterised by their chemically-resistant properties
    • B01J2219/0204—Apparatus characterised by their chemically-resistant properties comprising coatings on the surfaces in direct contact with the reactive components
    • B01J2219/0236—Metal based

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Polymerisation Methods In General (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Abstract

중합 반응기는, 용기 본체(1)와, 용기 본체(1)의 외면을 덮도록 설치되어, 용기 본체(1)의 외면과의 사이에 냉열매체를 통류시키기 위한 통로를 형성하는 재킷부(2)를 포함한다. 용기 본체(1)는, 상기 용기 본체의 내측에 위치하는 내면과 상기 용기 본체의 외측에 위치하는 외면을 구비하는 금속 지지층과, 해당 금속 지지층의 내면에 접합되어, 상기 금속 지지층보다도 두께가 작은 내부식성 금속으로 이루어진 내측 표피층을 구비하는 클래드 금속판을 이용해서 구성되어 있다.

Description

중합 반응기, 그리고 흡수성 수지의 제조 방법{POLYMERIZATION REACTOR AND METHOD FOR MANUFACTURING WATER-ABSORBING RESIN}
본 발명은, 중합 반응을 행하기 위한 중합 반응기에 관한 것으로, 특히, 냉열매체의 통류에 의해 용기 본체의 벽을 통해서 열교환을 행하도록 구성된 중합 반응기, 그리고 그 중합 반응기를 이용해서 행하는 흡수성 수지의 제조 방법에 관한 것이다.
흡수성 수지 등의 중합물의 제조 시에 이용되는 중합 반응기로서는, 일반적으로는 도 4에 나타낸 바와 같이, 반응액 등을 수용하는 용기 본체(91)와, 이 용기 본체(91)의 외면을 덮도록 설치된 외투(재킷부(92))를 구비한 것이 채용되고 있다. 재킷부(92) 내에는, 필요에 따라서 냉열매체(냉매 혹은 열매(heating medium, 熱媒))가 통류(通流)시켜서, 용기 본체(91)의 벽면을 통한 열교환에 의해, 내용물(예를 들어 반응액 또는 반응 혼합물)에 대한 냉각 또는 가열이 행해져서, 용기 본체(91)의 내용물이 소정의 온도가 되도록 제어된다. 용기 본체(91)에 대해서는, 내용물에 대한 내하중이나 중합 반응 시의 내압성능의 관점에 의해, 소정의 강도가 필요로 되므로, 강도가 우수한 재료(예를 들어, 탄소강 강판)을 이용해서 구성된다. 또한, 통상, 용기 본체(91)에는 교반 날개(93)가 설치되어 있어, 이 교반 날개(93)의 작동에 의해서, 내용물의 균질화와 온도 균일화가 도모되고 있다. 용기 본체 및 외투를 구비한 중합 반응기는, 예를 들어, 하기 특허문헌 1에 기재되어 있다.
최근에는, 예를 들어, 흡수성 수지 등의 중합물의 수요가 증대되고 있으며, 이 수요 증대에 대응하기 위해서는, 중합 반응기의 대형화에 의해 생산성 향상을 도모하는 것이 검토되고 있다.
중합 반응기를 이용해서 행하는 중합물의 생성에 있어서는, 내용물을 소망 온도로 하기 위해서 냉열매체와의 열교환에 의해 전달해야 할 열량이 비교적 크다. 이 때문에, 중합물 생성을 위한 공정(이하, "중합 공정"이라 칭함)에 있어서, 내용물을 가열 또는 냉각시키기 위한 시간(이하, "전열 시간"이라 칭함)이 차지하는 비율이 비교적 크다. 따라서, 전열 시간을 단축할 수 있으면, 중합물의 생산 효율의 개선이 예상된다. 그리고, 전열 시간을 단축하기 위해서는, 상기 열교환에 의한 열전달을 효율적으로 행하는 것이 요구된다.
재킷부 내에 냉열매체를 통류시킬 때, 용기 본체의 벽을 통한 냉열매체와 내용물 사이의 열전달 효율(열전달량(Q))에 영향을 미치는 대표적인 인자로서, 다음 3가지를 들 수 있다. 제1인자는, 냉열매체와 용기 본체의 벽과의 전열 저항(예를 들어, 재킷부 내의 냉열매체의 유량)이며, 제2인자는, 용기 본체의 벽과 내용물과의 전열 저항(예를 들어, 교반 날개에 의한 내용물의 균질화·온도 균일화의 정도)이며, 제3인자는, 용기 본체의 벽 자체에 의한 금속 저항이다. 이들 각 인자에 관해서 열전달률의 개선을 도모하는 수법으로서는, 제1인자에 대해서는, 재킷부 내에 있어서의 냉열매체의 유량 증가, 제2인자에 대해서는 교반 날개에 의한 내용물의 균질화 또는 온도 균일화의 효율 개선, 제3인자에 대해서는, 용기 본체의 벽의 판두께의 박형화를 들 수 있다. 또, 이들 3가지 인자 중, 전체의 열전달률에 가장 큰 영향을 주는 것은 제3인자(금속 저항)이다. 따라서, 전열 시간을 단축시키기 위해서는, 용기 본체의 벽의 두께를 얇게 하는 것이 가장 효과적이라고 여겨진다.
그 한편, 전술한 바와 같이, 중합 반응기의 대형화에 의해 생산성 향상을 도모하기 위해서는, 용기 본체의 판 두께에 대해서는, 강도 상의 관점에서 두껍게(깊게) 할 필요가 있다. 이것은, 용기 본체의 벽을 통한 열전달 효율의 저하를 초래하여, 전열 시간이 길어져서 도리어 생산 효율의 개선의 저해 요인이 될 수 있다.
이러한 사정을 감안하여, 특허문헌 1에 있어서는, 용기 본체의 내측에 냉열매체의 통로를 형성하는 구성이 개시되어 있다. 구체적으로는, 해당 문헌의 도 1, 도 2에 나타낸 바와 같이, 용기 본체의 내면에, 스트라이프 형상의 지지체를 용접에 의해서 소정 간격으로 직립 상태로 설치하고, 인접하는 지지체의 배치 간격과 동등한 인장판을, 지지체의 선단에 대해서 용접에 의해 설치하고 있다. 이것에 의해, 용기 본체의 벽과 지지체와 인장판으로 구획된 밀폐 공간이 냉열매체의 통로로 되어 있다. 이와 같이 용기 본체의 내측에 냉열매체의 통로를 형성하는 구성에 따르면 인장판(내용물과 냉열매체 사이의 격벽)의 두께를 얇게 하는 것이 가능해서, 전열 시간의 단축에 의한 생산성 향상을 기대할 수 있다.
그러나, 중합 반응기의 사용 시 용기 본체의 내부의 상태를 확인하는 것은, 실질적으로 곤란하다. 따라서, 용기 본체의 내측에 설치한 냉열매체의 통로 격벽을 얇게 하고, 또한, 이 격벽을 용접에 의해 설치하는 구성은, 격벽의 경년 열화에 의한 파손 등을 고려하면, 장기간의 사용에 있어서의 신뢰성이 부족하다.
또한, 흡수성 수지의 제조에 있어서는, 수용성 에틸렌성 불포화 단량체를 중합하는 방법이 주류이며, 수용성 에틸렌성 불포화 단량체는, 산성 물질이고, 통상, 수산화나트륨으로 중화시켜 이용된다. 또, 역상 현탁 중합법에 의한 흡수성 수지의 제조에 있어서는, 반응 용매로서 유기 용매가 이용된다. 이와 같이, 흡수성 수지의 제조에 있어서는, 중합 반응 시 산, 알칼리나 유기 용매가 사용되므로, 중합 반응기(용기 본체)의 재질로서는, 스테인리스 강 등의 내부식성 금속을 이용하는 것이 검토된다. 그러나, 스테인리스 강은 탄소강보다도 전열성능이 뒤떨어지므로, 도 4에 나타낸 구조에 있어서 용기 본체(91)를 스테인리스 강에 의해서 구성하면, 반응액(내용물)의 가열 또는 냉각을 용기 본체의 외측에 설치한 재킷부(92)에 냉열매체를 흐르게 함으로써 행할 때에, 용기 본체의 벽을 통한 열전달 효율의 저하를 초래하는 것으로 되고, 같은 두께라도 탄소강에 비해서 전열 시간이 길어진다고 하는 문제가 있었다.
JPH10-244146 A
본 발명은, 이러한 사정 하에 안출된 것으로, 장기간의 사용에 있어서의 신뢰성을 유지하면서, 중합 공정에 있어서의 전열 시간을 단축하는데 알맞은 중합 반응기를 제공하는 것을 과제로 하고 있다. 또, 본 발명은, 그러한 중합 반응기를 이용해서 흡수성 수지의 제조를 효율적으로 행하는데 알맞은 방법을 제공하는 것을 다른 과제로 하고 있다.
본 발명의 제1측면에 의해서 제공되는 중합 반응기는, 용기 본체와, 상기 용기 본체의 외면을 덮도록 설치되어, 상기 용기 본체의 외면과의 사이에 냉열매체를 통류시키기 위한 통로를 형성하는 재킷부를 포함하되, 상기 용기 본체는, 상기 용기 본체의 내측에 위치하는 내면과 상기 용기 본체의 외측에 위치하는 외면을 구비하는 금속 지지층과, 해당 금속 지지층의 내면에 접합되어, 상기 금속 지지층보다도 두께가 작은 내부식성 금속으로 이루어진 내측 표피층을 구비하는 클래드 금속판을 이용해서 구성되어 있다.
바람직하게는, 상기 내측 표피층의 두께는, 상기 금속 지지층의 두께의 1/10 내지 1/2이다.
바람직하게는, 상기 클래드 금속판은, 상기 금속 지지층의 외면에 접합된 내부식성 금속으로 이루어진 외측 표피층을 더 지니고, 상기 외측 표피층은 상기 금속 지지층보다도 두께가 작다.
바람직하게는, 상기 금속 지지층은 탄소강으로 이루어지고, 상기 외측 표피층 및 상기 내측 표피층은 스테인리스 강으로 이루어진다.
바람직하게는, 상기 내측 표피층의 두께는, 상기 외측 표피층의 두께보다 크다.
바람직하게는, 상기 금속 지지층의 두께는 5 내지 15㎜이다.
바람직하게는, 불활성 가스를 상기 통로에 공급하기 위한 불활성 가스 공급 수단을 더 포함한다.
바람직하게는, 상기 재킷부는 나선 형상의 칸막이판에 의해 내부가 칸막이 되어 있고, 상기 통로는 상기 칸막이판을 따라서 나선 형상으로 연장된다.
바람직하게는, 상기 용기 본체는, 덮개체에 의해서 폐쇄된 상단 개구부를 갖고 있다.
바람직하게는, 상기 덮개체는, 상기 용기 본체의 내측에 위치하는 내면과 상기 용기 본체의 외측에 위치하는 외면을 구비하는 추가의 금속 지지층과, 해당 추가의 금속 지지층의 내면에 접합되어, 상기 추가의 금속 지지층보다도 두께가 작은 내부식성 금속으로 이루어진 추가의 내측 표피층을 구비하는 추가의 클래드 금속판을 이용해서 구성되어 있다.
바람직하게는, 상기 추가의 클래드 금속판은, 상기 추가의 금속 지지층의 외면에 접합된 내부식성 금속으로 이루어진 추가의 외측 표피층을 더 구비하고, 상기 추가의 외측 표피층은 상기 추가의 금속 지지층보다도 두께가 작다.
본 발명의 제2측면에 의해서 제공되는 흡수성 수지의 제조 방법은, 석유계 탄화수소 분산매 중에서 수용성 에틸렌성 불포화 단량체를 역상 현탁 중합하는 흡수성 수지의 제조 방법으로서, 본 발명의 제1측면에 따른 중합 반응기에 있어서의 상기 용기 본체 내에서 중합 반응을 행한다.
본 발명의 그 밖의 특징 및 이점은, 첨부 도면을 참조해서 이하에 행하는 상세한 설명에 의해, 보다 명확해질 것이다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 중합 반응기의 개략 구성을 나타낸 종단면도;
도 2는 도 1의 요부 확대도
도 3은 실시예 및 비교예를 나타낸 표;
도 4는 종래의 중합 반응기의 개략 구성을 나타낸 종단면도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해서, 도면을 참조해서 구체적으로 설명한다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 중합 반응기의 일례를 나타낸다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태의 중합 반응기(X)는, 용기 본체(1)와, 재킷부(2)와, 덮개체(3)를 구비하고 있다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 용기 본체(1)는, 원통 형상의 측벽부(11)와, 이 측벽부(11)의 하단에 일체적으로 용접 접합된 바닥벽부(12)를 구비한다.
본 실시형태에 있어서, 측벽부(11)는, 3층 클래드 강판으로 구성되어 있다. 보다 구체적으로는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 측벽부(11)를 구성하는 3층 클래드 강판은, 예를 들어, 탄소강 강판으로 이루어진 지지층(11a)의 양면에 각각 스테인리스 강으로 만든 제품의 표피층(11b), (11c)을 열간압연에 의해 압착한 것이다. 해당 3층 클래드 강판을 원통형으로 절곡 성형하는 동시에, 맞댄 양단 가장자리부끼리를 원통의 축방향을 따라서 용접 접합함으로써, 원통 형상의 측벽부(11)가 형성되고 있다. 측벽부(11)의 상단부는 개구되어 있고, 해당 상단부의 외주에는, 원환 형상의 플랜지(111)가 일체로 형성되어 있다.
측벽부(11)의 치수의 일례를 들면, 직경이 200 내지 400㎝ 정도, 높이(축방향의 길이)가 200 내지 600㎝ 정도이다. 또, 측벽부(11)에 있어서의 지지층(11a)의 두께는, 예를 들어, 5 내지 15㎜ 정도, 내측의 표피층(11b)의 두께는 예를 들어 1 내지 4㎜ 정도, 외측의 표피층(11c)의 두께는 예를 들어 1 내지 3㎜ 정도로 된다. 내측의 표피층(11b)의 두께는 외측의 표피층(11c)의 두께보다도 크다. 또한, 내측의 표피층(11b)의 두께는, 바람직하게는 지지층(11a)의 두께의 1/10 내지 1/2의 범위, 보다 바람직하게는 지지층(11a)의 두께의 1/5 내지 1/2의 범위이다.
바닥벽부(12)는, 측벽부(11)를 구성하는 3층 클래드 강판으로 동일한 3층 클래드 강판을 이용해서 구성되어 있고, 하향 볼록면 형상(예를 들어, 반구면 형상)으로 형성되어 있다. 바닥벽부(12)는, 측벽부(11)의 하단에 대해서, 해당 측벽부(11)의 원주방향을 따라서 용접 접합되어 있다. 상세한 도시는 생략하지만, 바닥벽부(12)는, 지지층과, 이 지지층의 양면에 각각 접합된 표피층을 구비한다. 바닥벽부(12)에 있어서의 내측의 표피층의 두께는 외측의 표피층의 두께보다도 크다. 이러한 구성의 용기 본체(1)의 측벽부(11) 및 바닥벽부(12)에 있어서, 내측의 표피층(11b)은 내부식성 금속층이며, 외측의 표피층(11c)은 추가의 내부식성 금속층이다.
용기 본체(1)의 바닥벽부(12)에는, 상기 용기 본체(1)의 내부를 교반하기 위한 교반 날개(13)가 설치되어 있다. 교반 날개(13)는 바닥벽부(12)의 중앙을 관통하고 있다. 또, 바닥벽부(12)에는, 용기 본체(1)의 내용물을 외부로 배출하기 위한 배출구(121)가 형성되어 있다. 상기 구성의 용기 본체(1)의 내용량은, 예를 들면 10 내지 60㎥ 정도이다.
재킷부(2)는 용기 본체(1)의 외면을 덮는다. 재킷부(2)는 용기 본체(1)의 외면과의 사이에 냉열매체를 통류시키는 통로를 형성하기 위해, 측벽부(11)의 상부에서부터 바닥벽부(12)에 이르는 범위를 덮고 있다. 재킷부(2)는, 예를 들어, 스테인리스 강으로 만든 제품이며, 용접에 의해 용기 본체(1)에 접합되어 있다. 재킷부(2)의 하부에는 냉열매체를 해당 재킷부(2) 내에 도입하는 도입구(21)가 형성되고, 재킷부(2)의 상부에는 재킷부(2) 내의 냉열매체를 외부에 도출하는 도출구(22)가 형성되어 있다. 또, 재킷부(2)의 내측에는, 용기 본체(1)의 외주에 있어서 냉열매체를 나선 형상으로 흐르게 하기 위한 칸막이판(23)이 설치되어 있다. 칸막이판(23)은 나선띠의 형태이며, 예를 들어, 재킷부(2)의 내면에 대해서, 기립 상태에서 용접되어 있다. 용기 본체(1)의 외면과 재킷부(2)의 내면과, 나선 형상의 칸막이판(23)으로 둘러싸인 공간에 의해서, 나선 형상의 통로가 형성되어 있다. 도입구(21)는, 도시하지 않은 냉열매체 탱크에 연결되어 있고, 소망의 온도로 조절된 냉열매체가 도입구(21)를 개재해서 재킷부(2) 내에 도입된다. 도출구(22)는 도시하지 않은 온도 조절 장치에 연결되어 있다. 재킷부(2) 내를 통과한 냉열매체는, 도출구(22)를 개재해서 도시하지 않은 온도 조절 장치에 도입되어, 소망의 온도로 조절된 후에 냉열매체 탱크에 공급된다. 이상으로부터 이해되는 바와 같이, 냉열매체 탱크로부터 공급되는 냉열매체는, 재킷부(2) 및 온도 조절 장치의 순으로 통과하여, 순환 이용된다.
재킷부(2) 내에 통류시키는 냉열매체는, 예를 들어, 물이나 에틸렌글라이콜(부동액) 등의 액체이다. 또, 본 실시형태에서는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 도출구(22)의 단부에는 분기관(24)이 접속되어 있다. 이 분기관(24)의 분기부에서 불활성 가스의 1종인 질소(N2)를 가압 공급함으로써, 재킷부(2) 내측의 상기 나선 형상 통로에 질소가 공급가능하다. 또한, 분기관(24)의 하류측에는 개폐밸브(도시 생략)가 설치되어 있어, 재킷부(2) 내에의 냉열매체의 공급을 정지할 때에는, 상기 개폐밸브를 닫는다. 재킷부(2) 내의 냉열매체의 액면이 내려가면, 분기관(24) 및 도출구(22)를 통해서 재킷부(2) 내측의 통로에 질소가 공급되어, 상기 통로에의 공기의 침입이 방지된다.
덮개체(3)는, 용기 본체(1)의 상단 개구부를 덮는 것으로, 예를 들어, 측벽부(11)와 마찬가지의 3층 클래드 강판에 의해서 구성되어 있다. 덮개체(3)는, 상향 볼록면 형상(예를 들어, 반구면 형상)으로 형성되어 있다. 덮개체(3)의 정상부(頂部)에는, 반응액 등을 공급하기 위한 공급구(31)가 형성되어 있다. 덮개체(3)의 하단부의 외주에는, 원환 형상의 플랜지(32)가 일체로 형성되어 있고, 용기 본체(1)와 덮개체(3)는, 각각의 플랜지(111), (32)에 형성된 볼트 구멍(도시 생략)에 삽입되는 볼트(도시 생략)에 의해서 상호 밀봉 상태에서 고정되어 있다. 도시하고는 있지 않지만, 용기 본체(1)의 플랜지(111)와 덮개체(3)의 플랜지(32) 사이에는 적절한 밀봉재가 개재되어 있어, 용기 본체(1) 내의 밀봉 상태가 유지된다.
다음에, 상기 중합 반응기(X)의 사용 방법에 대해서 설명한다.
중합 반응기(X)는, 각종 중합 반응을 행하기 위한 용기로서 사용하는 것이 가능하지만, 본 실시형태에서는, 중합 반응기(X)를 역상 현탁 중합법에 의한 흡수성 수지의 제조에 사용할 경우에 대해서 설명한다.
본 실시형태에 있어서의 흡수성 수지의 제조에 있어서는, 수용성 에틸렌성 불포화 단량체를, 석유계 탄화수소 분산매(유기 용매) 중에서, 분산제의 존재 하에 라디칼 중합 개시제를 이용해서, 역상 현탁 중합을 행한다. 이하에 있어서는, 다단 중합 반응을 행할 경우에 대해서 설명한다. 역상 현탁 중합법에 의한 다단 중합 반응은, 얻어지는 흡수성 수지의 입경이 크고, 물에 대한 젖음성이 양호해서 생산성을 향상시킬 수 있고, 분산제의 사용량을 저감시키기 위하여 바람직하다.
역상 현탁 중합법에 의한 흡수성 수지의 제조에 있어서는, 우선, 용기 본체(1) 내에, 석유계 탄화수소 분산매와, 분산제를 투입한다. 그리고, 교반 날개(13)에 의해 용기 본체(1) 내를 교반하면서 재킷부(2) 내에 열매를 통류시켜서 용기 본체(1) 내를 소정의 온도(예를 들어, 90℃ 정도)가 될 때까지 가열함으로써(제1가열 공정), 석유계 탄화수소 분산매에 분산제를 용해시킨다. 다음에, 재킷부(2) 내에 냉매를 통류시켜서, 용기 본체(1) 내를 소정의 온도(예를 들어, 50℃ 정도)가 될 때까지 냉각시킨다(제1냉각 공정).
다음에, 용기 본체(1) 내에 1단계째의 단량체 용액을 첨가하고, 1단계째의 역상 현탁 중합을 행한다. 단량체 용액은, 바람직하게는, 수용성 에틸렌성 불포화 단량체의 수용액에, 라디칼 중합 개시제를 첨가함으로써 조제된다. 또, 수용성 에틸렌성 불포화 단량체가 예를 들면 아크릴산 등과 같이 산기를 지닐 경우, 해당 산기를 알카리성 중화제에 의해 중화시켜도 된다. 또한, 필요에 따라서, 단량체 용액에 가교제를 첨가해서 중합을 행해도 된다.
1단계째의 중합을 행할 때, 소정 온도(예를 들어, 10℃ 정도)로 조정한 상기 단량체 용액을 첨가해서 용기 본체(1)의 내용물을 소정의 온도(예를 들어, 30℃ 정도)로 하여, 안정한 현탁 상태로 한다. 다음에, 교반 날개(13)에 의해 용기 본체(1) 내를 교반하면서 재킷부(2) 내에 열매를 통류시켜서 용기 본체(1) 내를 소정의 온도(예를 들어, 55℃ 정도)가 될 때까지 가열함으로써(제2가열 공정), 1단계째의 중합을 개시시킨다. 이때, 중합열에 의해 내용물이 승온되지만, 이것과 함께, 재킷부(2) 내에 냉매(예를 들어, 앞서의 중합 개시 시 통류시킨 열매와 동일함)를 통류시켜서, 내용물을 소정의 고온 상태(예를 들어, 80℃ 정도)로 유지하고, 중합을 소정 시간 행한다. 다음에, 재킷부(2) 내에 냉매를 통류시켜서, 용기 본체(1)의 내용물을 소정의 온도(예를 들어, 5 내지 30℃ 정도)가 될 때까지 냉각시켜(제2냉각 공정), 1단계째의 반응 혼합물을 얻는다.
다음에, 용기 본체(1) 내에 2단계째의 단량체 용액을 첨가하고, 2단계째의 역상 현탁 중합을 행한다. 2단계째의 단량체 용액은, 바람직하게는, 수용성 에틸렌성 불포화 단량체의 수용액에, 라디칼 중합 개시제를 첨가함으로써 조제된다. 또, 수용성 에틸렌성 불포화 단량체가 예를 들면 아크릴산 등과 같이 산기를 지닐 경우, 해당 산기를 알카리성 중화제에 의해 중화시켜도 된다. 또한, 필요에 따라서, 단량체 용액에 가교제를 첨가해서 중합을 행해도 된다.
2단계째의 중합을 행할 때에, 용기 본체(1) 내의 반응 혼합물과 같은 정도의 온도로 조정한 상기 2단계째의 단량체 용액을 첨가한다. 다음에, 교반 날개(13)에 의해 용기 본체(1) 내를 교반하면서 재킷부(2) 내에 열매를 통류시켜서 용기 본체(1) 내를 소정의 온도(예를 들어, 55℃ 정도)가 될 때까지 가열함으로써(제3가열 공정), 2단계째의 중합을 개시시킨다. 여기에서, 중합열에 의해 내용물이 승온되지만, 이것과 함께, 재킷부(2) 내에 냉매(앞서의 중합 개시 시 통류시킨 열매와 동일함)를 통류시켜서, 내용물을 소정의 고온 상태(예를 들어, 80℃ 정도)로 유지하고, 중합을 소정 시간 행한다. 다음에, 재킷부(2) 내에 냉매를 통류시켜서, 용기 본체(1)의 내용물을 소정의 온도(예를 들어, 5 내지 30℃ 정도)가 될 때까지 냉각시켜(제3냉각 공정), 2단계째의 반응 혼합물을 얻는다.
다음에, 용기 본체(1) 내에 3단계째의 단량체 용액을 첨가하고, 3단계째의 역상 현탁 중합을 행한다. 3단계째의 단량체 용액은, 바람직하게는, 수용성 에틸렌성 불포화 단량체의 수용액에, 라디칼 중합 개시제를 첨가함으로써 조제된다. 또, 수용성 에틸렌성 불포화 단량체가 예를 들면 아크릴산 등과 같이 산기를 지닐 경우, 해당 산기를 알카리성 중화제에 의해 중화해도 된다. 또한, 필요에 따라서, 단량체 용액에 가교제를 첨가해서 중합을 행해도 된다.
3단계째의 중합을 행할 때, 용기 본체(1) 내의 반응 혼합물과 같은 정도의 온도로 조정한 상기 3단계째의 단량체 용액을 첨가한다. 다음에, 교반 날개(13)에 의해 용기 본체(1) 내를 교반하면서 재킷부(2) 내에 열매를 통류시켜서 용기 본체(1) 내를 소정의 온도(예를 들어, 55℃ 정도)가 될 때까지 가열함으로써 (제4가열 공정), 3단계째의 중합을 개시시킨다. 여기에서, 중합열에 의해 내용물이 승온되지만, 이것과 함께, 재킷부(2) 내에 냉매(앞서의 중합 개시 시 통류시킨 열매와 동일함)를 통류시켜서, 내용물을 소정의 고온 상태(예를 들어, 80℃ 정도)로 유지하고, 중합을 소정 시간 행한다. 이것에 의해, 3단계째의 반응 혼합물을 얻는다. 그리고, 해당 3단계째의 반응 혼합물을 용매와 물을 분리하고, 건조시킴으로써, 흡수성 수지를 얻는다.
본 실시형태의 중합 반응기(X)에 있어서, 용기 본체(1)(측벽부(11) 및 바닥벽부(12))는, 탄소강제의 지지층(11a)과, 이 지지층(11a)의 양면에 접합되어, 지지층(11a)보다도 두께가 얇은 스테인리스 강으로 만든 제품의 표피층(11b), (11c)을 구비하는 3층 클래드 강판을 이용해서 구성되어 있다. 지지층(11a)를 구성하는 탄소강은, 표피층(11b), (11c)을 구성하는 스테인리스 강보다도, 강도가 우수하고, 또 전열성능에 대해서도 우수하기 때문에, 전술한 바와 같이 상대적으로 두께가 두꺼운 지지층(11a)을 탄소강제로 함으로써, 소정의 강도를 확보하면서, 용기 본체(1)의 벽(3층 클래드 강판)의 전체의 두께를 비교적 얇게 하는 것이 가능해진다. 따라서, 흡수성 수지 등의 중합물 생성을 위한 전체 공정(중합 공정)에 있어서, 내용물의 가열 또는 냉각을 용기 본체(1)의 외측에 설치한 재킷부(2) 내에 냉열매체(냉매 혹은 열매)를 통류시켜서 행할 때에, 용기 본체(1)의 벽(측벽부(11) 및 바닥벽부(12))을 통한 열전달 효율의 저하를 억제할 수 있고, 예를 들어, 해당 벽을 스테인리스 강에 의해서만 구성할 경우에 비해서, 전열 시간을 단축하는 것이 가능해진다.
한편, 용기 본체(1)의 내측의 표피층(11b)은, 스테인리스 강으로 이루어지므로, 흡수성 수지의 중합 반응 시 산, 알칼리 및 유기 용매에 접촉해도 부식되기 어렵다. 또한, 표피층(11b)은 지지층(11a)에 압착되어 있고, 지지층(11a)과 표피층(11b), 전체 면이 균일하게 압착된 클래드 강판으로서 구성된다. 이것에 의해, 표피층(11b)이 지지층(11a)으로부터 박리된다고 하는 사태를 방지하여, 용기 본체(1)의 내면의 내부식성을 확실히 유지할 수 있다.
또, 표피층(11b)의 두께는, 지지층(11a)의 두께의 1/10 내지 1/2로 되어 있어, 적당한 두께가 확보되어 있다. 이것은, 용기 본체(1)의 강도 저하를 회피하면서 내부식성을 적절하게 유지하는 관점에서 바람직하다.
재킷부(2)는, 용기 본체(1)의 외면을 덮도록 설치되어 있고, 용기 본체(1)와 재킷부(2) 사이에 냉열매체를 통류시킨다. 따라서, 본 실시형태의 중합 반응기(X)는, 예를 들어, 용기 본체의 내측에 냉열매체용의 통로를 설치할 경우에 비해서, 재킷부(2)의 상황 확인을 용이하게 행하는 것이 가능해져, 장기간의 사용에 있어서의 신뢰성이 우수하다.
본 실시형태에 있어서는, 용기 본체(1)(측벽부(11) 및 바닥벽부(12))는, 외측에 스테인리스 강으로 만든 제품의 표피층(11c(12c))을 구비한다. 이것에 의해, 재킷부(2) 내측의 통로를 흐르는 냉열매체에 의해 용기 본체(1)가 부식되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 재킷부(2) 내측의 통로에 질소(불활성 가스)가 공급되고 있어, 재킷부(2) 내로의 공기의 침입이 방지되어 있다. 이 때문에, 예를 들어, 냉열매체로서 부식성을 지니지 않는 액체(예를 들어, 순수)를 이용할 경우에는, 용기 본체(1)의 외면에 있어서 실질적으로 부식의 문제가 생기는 일은 없고, 외측의 표피층(11c)을 설치할 필요가 없다. 이 경우, 용기 본체(1)는, 지지층(11a)과 내측의 표피층(11b)을 구비한 2층 클래드 강판에 의해 구성할 수 있다.
상기 역상 현탁 중합법에 의한 흡수성 수지의 제조에 있어서는, 냉각 및 가열의 조작이 반복해서 행해져서, 중합에 따른 모든 시간(중합 공정 시간)에 차지하는 전열 시간의 비율이 비교적 크다. 따라서, 전열 시간의 단축에 의한 중합 공정 시간의 단축의 비율도 비교적 커지고, 이것은, 생산 효율의 개선에 이바지한다.
이상, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명했지만, 본 발명은 이것으로 한정되는 것은 아니고, 발명의 사상으로부터 일탈하지 않는 범위 내에서 각종 변경이 가능하다. 상기 실시형태에 있어서는, 용기 본체에 대해서, 탄소강제의 지지층(11a)(금속 지지층)의 양면에 스테인리스 강으로 만든 제품의 표피층(11b), (11c), (내부식성 금속층)을 압착한 3층 클래드 강판에 의해 구성할 경우를 예로 들었지만, 용기 본체(1)의 구성 재료로서 다른 클래드 재료를 이용해도 된다. 금속 지지층으로서는, 강도나 열전도율이 우수한 재료이면 바람직하며, 알루미늄 합금 등의 다른 재료를 이용해도 된다. 또한, 내부식성 금속층으로서는, 금속 지지층보다도 내부식성이 우수한 재료이면 되고, 티타늄이나 크롬 혹은 이들의 합금 등의 다른 재료를 이용해도 된다. 또한, 금속 지지층이나 내부식성 금속층의 두께에 대해서도, 이들을 구성하는 재료 혹은 용기 본체의 내용량 등에 따라서 여러 가지로 변경 가능하다.
실시예
다음에, 본 발명의 유용성을 실시예 및 비교예에 의해 설명한다.
[실시예]
도 1 및 도 2에 나타낸 개략 구성을 구비하는 중합 반응기(X)를 사용해서, 전술한 역상 현탁 중합법에 의한 흡수성 수지의 제조를 행할 경우의 각 공정의 시간을 측정하였다. 본 실시예에 있어서의 흡수성 수지의 제조에 있어서는, 수용성 에틸렌성 불포화 단량체를, 석유계 탄화수소 분산매 중에서, 분산제의 존재 하에 라디칼 중합 개시제를 이용해서, 역상 현탁 중합법에 의해 3단계의 중합 반응을 행하였다.
본 실시예에 있어서 사용한 중합 반응기(X)는, 용기 본체(1)의 내용량이 60㎥로 되고, 교반 날개(13)에 대해서는 패들 날개를 이용하였다. 용기 본체(1)의 측벽부(11) 및 바닥벽부(12)는, 두께가 18㎜인 3층 클래드 강판을 이용해서 구성하였다. 지지층(11a)은 두께가 13㎜인 중·상온압력용기용 탄소강 강판(JIS: SGV480; JIS: Japanese Industrial Standard)으로 하고, 내측의 표피층(11b)은 두께가 3㎜인 스테인리스 강(JIS: SUS304)으로 하며, 외측의 표피층(11c)은 두께가 2㎜인 스테인리스 강(JIS: SUS304)으로 하였다.
1단계째의 중합 사, 용기 본체(1) 내에, 석유계 탄화수소 분산매로서 25℃의 ｎ-헵탄을 13500㎏, 분산제로서 폴리글라이세린 지방산 에스터(상품명: 산소프트 Q-185S, 다이요카가쿠(太陽化學)(주) 제품)의 10질량% n-헵탄 용액 351㎏을 주입하였다.
다음에, 교반 날개(13)에 의해 용기 본체(1) 내를 교반하면서, 재킷부(2) 내에 열매(온도 95℃, 유량 1.5㎥/분, 이하 동일함)를 통류시켜서, 용기 본체(1) 내의 내용물을 90℃가 될 때까지 가열하여(제1가열 공정), 분산제를 용해시켰다. 재킷부(2)에 열매를 통과시키고 나서, 용기 본체(1) 내의 내용물을 90℃까지 승온시키는데 88분을 필요로 하였다. 재킷부(2) 내에 냉매(온도 1℃, 유량 1.5㎥/분, 이하 동일함)를 통류시켜서, 용기 본체(1) 내의 내용물을 50℃가 될 때까지 냉각시켰다(제1냉각 공정). 재킷부(2)에 냉매를 통과시키고 나서, 용기 본체(1) 내의 내용물을 50℃까지 강온하는데 22분을 필요로 하였다.
한편, 다른 용기에, 수용성 에틸렌성 불포화 단량체로서 80질량% 아크릴산 수용액 3505㎏을 더해, 냉각하면서, 알카리성 중화제로서 30질량% 수산화나트륨 수용액을 3890㎏ 적하하고, 75㏖%의 중화를 행하였다. 다음에, 라디칼 중합 개시제로서 과황산칼륨을 3.5㎏, 가교제로서 N,N'-메틸렌비스아크릴아마이드를 0.7㎏, 물을 1908㎏ 첨가해서 용해시켜, 1단계째의 단량체를 수용액으로서 조제하였다.
10℃로 조정한 상기 1단계째의 단량체 수용액의 전체량을 용기 본체(1)에 가하고, 용기 본체(1)의 내용물을 30℃로 해서 계 내를 질소로 충분히 치환하였다.
다음에, 교반 날개(13)에 의해 용기 본체(1) 내를 교반하면서, 재킷부(2) 내에 열매를 통류시켜서, 용기 본체(1) 내의 내용물을 55℃가 될 때까지 가열시켜(제2가열 공정), 중합을 개시시켰다. 재킷부(2)에 열매를 통과시키고 나서, 용기 본체(1) 내의 내용물을 55℃까지 승온시키는데 26분을 필요로 하였다. 중합 개시 후, 중합열에 의해 용기 본체(1)의 내용물이 승온되어, 내용물이 80℃에 도달한 시점부터 80℃에서 30분간 중합한 후, 재킷부(2) 내에 냉매를 통류시켜서 용기 본체(1)의 내용물을 13℃가 될 때까지 냉각시켜(제2냉각 공정), 1단계째의 반응 혼합물을 얻었다. 재킷부(2)에 냉매를 통과시키고 나서, 용기 본체(1)의 내용물을 13℃까지 강온시키는데 107분을 필요로 하였다.
한편, 다른 용기에, 수용성 에틸렌성 불포화 단량체로서 80질량% 아크릴산 수용액 3505㎏을 첨가하고, 냉각시키면서, 알카리성 중화제로서 30질량% 수산화나트륨 수용액을 3890㎏ 적하하여, 75㏖%의 중화를 행하였다. 다음에, 라디칼 중합 개시제로서 과황산칼륨을 3.5㎏, 가교제로서 N,N'-메틸렌비스아크릴아마이드를 0.7㎏, 물을 1908㎏ 첨가하여 용해시켜, 2단계째의 단량체를 수용액으로서 조제하였다. 상기 1단계째의 반응 혼합물에, 13℃로 조정한 상기 2단계째의 단량체 수용액을 첨가하고, 계 내를 질소로 충분히 치환하였다.
다음에, 교반 날개(13)에 의해 용기 본체(1) 내를 교반하면서, 재킷부(2) 내에 열매를 통류시켜서, 용기 본체(1) 내의 내용물을 55℃가 될 때까지 가열시켜(제3가열 공정), 중합을 개시시켰다. 재킷부(2)에 열매를 통과시키고 나서, 용기 본체(1) 내의 내용물을 55℃까지 승온시키는데 48분을 필요로 하였다. 중합 개시 후, 중합열에 의해 용기 본체(1)의 내용물이 승온되어, 내용물이 80℃에 도달한 시점부터 80℃에서 30분간 중합을 행한 후, 재킷부(2) 내에 냉매를 통류시켜서 용기 본체(1)의 내용물을 13℃가 될 때까지 냉각시켜(제3냉각 공정), 2단계째의 반응 혼합물을 얻었다. 재킷부(2)에 냉매를 통과시키고 나서, 용기 본체(1)의 내용물을 13℃까지 강온시키는데 132분을 필요로 하였다.
또한, 한편, 다른 용기에, 수용성 에틸렌성 불포화 단량체로서 80질량% 아크릴산 수용액 3505㎏을 첨가하고, 냉각하면서, 알카리성 중화제로서 30질량% 수산화나트륨 수용액을 3890㎏ 적하하여, 75㏖%의 중화를 행하였다. 다음에, 라디칼 중합 개시제로서 과황산칼륨을 3.5㎏, 가교제로서 N,N'-메틸렌비스아크릴아마이드를 0.7㎏, 물을 1908㎏ 가해서 용해시켜, 3단계째의 단량체를 수용액으로서 조제하였다. 상기 2단계째의 반응 혼합물에, 13℃로 조정한 상기 3단계째의 단량체 수용액을 첨가하고, 계 내를 질소로 충분히 치환하였다.
다음에, 교반 날개(13)에 의해 용기 본체(1) 내를 교반하면서, 재킷부(2) 내에 열매를 통류시켜서, 용기 본체(1) 내의 내용물을 55℃가 될 때까지 가열시켜(제4가열 공정), 중합을 개시시켰다. 재킷부(2)에 열매를 통과시키고 나서, 용기 본체(1) 내의 내용물을 55℃까지 승온시키는데 54분을 필요로 하였다. 중합 개시후, 중합열에 의해 용기 본체(1)의 내용물이 승온되어, 내용물이 80℃에 도달한 시점부터 80℃에서 30분간 중합을 행하여, 3단계째의 반응 혼합물을 얻었다. 해당 3단계째의 반응 혼합물로부터, n-헵탄과 물의 공비증류에 의해 n-헵탄과 물을 분리하여, n-헵탄은 용기 본체(1) 내로 되돌리고, 16641㎏의 물을 계 밖으로 빼낸 후, n-헵탄을 증발시켜서 건조시킴으로써, 흡수성 수지 11315㎏을 얻었다. 본 실시예에 있어서의 각 공정의 소요시간을 도 3에 나타낸다.
[비교예]
상기 실시예와는 다른 중합 반응기를 사용해서, 전술한 역상 현탁 중합법에 의한 흡수성 수지의 제조를 행할 경우의 중합 공정 시간을 측정하였다.
본 비교예에서는, 용기 본체의 재질을 스테인리스 강으로 만든 제품으로 한 이외에는, 모두 상기 실시예와 동일 조건에서 흡수성 수지를 제조하였다.
본 비교예에 있어서 사용한 중합 반응기는, 용기 본체의 내용량이 상기 실시예와 동일한 60㎥로 되고, 또한, 교반 날개에 대해서도 상기 실시예와 동일한 패들 날개를 이용하였다. 본 비교예의 용기 본체는, 두께가 18mm의 스테인리스 강(JIS: SUS304)을 이용해서 구성하고, 상기 실시예의 용기 본체(1)와 강도가 같은 정도로 되도록 설정하였다. 냉매 및 열매의 공급 양상도 상기 실시예와 동일하게 하였다.
제1가열 공정에 있어서, 용기 본체 내의 내용물을 90℃까지 승온시키는데 113분을 필요로 하였다. 제1냉각 공정에 있어서, 용기 본체 내의 내용물을 50℃까지 강온시키는데 28분을 필요로 하였다. 제2가열 공정에 있어서, 용기 본체 내의 내용물을 55℃까지 승온시키는데 33분을 필요로 하였다. 제2냉각 공정에 있어서, 용기 본체 내의 내용물을 13℃까지 강온시키는데 135분을 필요로 하였다. 제3가열 공정에 있어서, 용기 본체 내의 내용물을 55℃까지 승온시키는데 61분을 필요로 하였다. 제3냉각 공정에 있어서, 용기 본체 내의 내용물을 13℃까지 강온시키는데 165분을 필요로 하였다. 제4가열 공정에 있어서, 용기 본체 내의 내용물을 55℃까지 승온시키는데 69분을 필요로 하였다. 본 비교예에 있어서의 각 공정의 소요시간을 도 3에 나타낸다.
도 3으로부터 이해되는 바와 같이, 용기 본체(1)를 3층 클래드 강판을 이용해서 구성한 실시예의 경우, 용기 본체를 스테인리스 강을 이용해서 구성한 비교예에 비해서, 전열 시간에 대해서 21%의 단축 효과가 있었다. 또한, 중합 공정 시간에 대해서도, 실시예는 비교예에 비해서 18%의 단축 효과가 있어, 상기 흡수성 수지의 제조를 배취 처리(batch processing)에서 행함에 있어서, 생산 효율의 개선이 예상된다.
X: 중합 반응기
1: 용기 본체
2: 재킷부
3: 덮개체
11: 측벽부
12: 바닥벽부
11a, 12a: 지지층(금속 지지층)
1lb, 12b: 표피층(내부식성 금속층)
11c, 12c: 표피층(추가의 내부식성 금속층)
111: 플랜지
121: 배출구
13: 교반 날개
21: 도입구
22: 도출구
23: 칸막이판
31: 공급구
32: 플랜지

Claims (12)

  1. 중합 반응을 행하기 위한 중합 반응기로서,
    용기 본체와, 상기 용기 본체의 외면을 덮도록 설치되어, 상기 용기 본체의 외면과의 사이에 냉열매체를 통류(通流)시키기 위한 통로를 형성하는 재킷부를 포함하되,
    상기 용기 본체는, 상기 용기 본체의 내측에 위치하는 내면과 상기 용기 본체의 외측에 위치하는 외면을 구비하는 금속 지지층과, 해당 금속 지지층의 내면에 접합되어, 상기 금속 지지층보다도 두께가 작은 내부식성 금속으로 이루어진 내측 표피층을 구비하는 클래드 금속판을 이용해서 구성되어 있는 것인, 중합 반응기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 내측 표피층의 두께는, 상기 금속 지지층의 두께의 1/10 내지 1/2인 것인 중합 반응기.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 클래드 금속판은, 상기 금속 지지층의 외면에 접합된 내부식성 금속으로 이루어진 외측 표피층을 더 구비하되, 상기 외측 표피층은 상기 금속 지지층보다도 두께가 작은 것인 중합 반응기.
  4. 제3항에 있어서, 상기 금속 지지층은 탄소강으로 이루어지고, 상기 외측 표피층 및 상기 내측 표피층은 스테인리스 강으로 이루어진 것인 중합 반응기.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 내측 표피층의 두께는, 상기 외측 표피층의 두께보다 큰 것인 중합 반응기.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속 지지층의 두께는 5 내지 15㎜인 것인 중합 반응기.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 불활성 가스를 상기 통로에 공급하기 위한 불활성 가스 공급 수단을 더 포함하는 중합 반응기.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 재킷부는 나선 형상의 칸막이판에 의해 내부가 칸막이되어 있고, 상기 통로는 상기 칸막이판을 따라서 나선 형상으로 연장되는 것인 중합 반응기.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용기 본체는 덮개체에 의해 폐쇄된 상단 개구부를 구비하고 있는 것인 중합 반응기.
  10. 제9항에 있어서, 상기 덮개체는, 상기 용기 본체의 내측에 위치하는 내면과 상기 용기 본체의 외측에 위치하는 외면을 구비하는 추가의 금속 지지층과, 해당 추가의 금속 지지층의 내면에 접합되어, 상기 추가의 금속 지지층보다도 두께가 작은 내부식성 금속으로 이루어진 추가의 내측 표피층을 구비하는 추가의 클래드 금속판을 이용해서 구성되어 있는 것인 중합 반응기.
  11. 제10항에 있어서, 상기 추가의 클래드 금속판은, 상기 추가의 금속 지지층의 외면에 접합된 내부식성 금속으로 이루어진 추가의 외측 표피층을 더 구비하되, 상기 추가의 외측 표피층은 상기 추가의 금속 지지층보다도 두께가 작은 것인 중합 반응기.
  12. 석유계 탄화수소 분산매 중에서 수용성 에틸렌성 불포화 단량체를 역상 현탁 중합하는 흡수성 수지의 제조 방법으로서,
    제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 기재된 중합 반응기에 있어서의 상기 용기 본체 내에서 중합 반응을 행하는 것인, 흡수성 수지의 제조 방법.
KR1020147025889A 2012-03-29 2013-03-25 중합 반응기, 그리고 흡수성 수지의 제조 방법 KR101991540B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2012-075923 2012-03-29
JP2012075923 2012-03-29
PCT/JP2013/058618 WO2013146699A1 (ja) 2012-03-29 2013-03-25 重合反応器、および吸水性樹脂の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140140034A true KR20140140034A (ko) 2014-12-08
KR101991540B1 KR101991540B1 (ko) 2019-06-20

Family

ID=49259950

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020147025889A KR101991540B1 (ko) 2012-03-29 2013-03-25 중합 반응기, 그리고 흡수성 수지의 제조 방법

Country Status (11)

Country Link
US (2) US20150080539A1 (ko)
EP (1) EP2832751B1 (ko)
JP (1) JP6069299B2 (ko)
KR (1) KR101991540B1 (ko)
CN (1) CN104203988B (ko)
BR (1) BR112014022148B1 (ko)
RU (1) RU2614433C2 (ko)
SA (1) SA113340425B1 (ko)
SG (1) SG11201405562PA (ko)
TW (1) TWI568750B (ko)
WO (1) WO2013146699A1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190140995A (ko) * 2017-05-02 2019-12-20 바스프 에스이 소수성 용매 중 분산된 단량체 수용액의 중합에 의한 초흡수제 입자의 불연속적 제조 방법
WO2022085993A1 (ko) * 2020-10-23 2022-04-28 주식회사 엘지화학 고흡수성 수지 제조용 중합 반응기

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6425341B2 (ja) * 2014-12-26 2018-11-21 株式会社日本触媒 ポリアクリル酸（塩）系吸水性樹脂の製造方法
CN105964203A (zh) * 2016-06-27 2016-09-28 浙江巨化股份有限公司电化厂 一种用于聚偏氯乙烯生产的聚合釜及其方法
WO2018092864A1 (ja) 2016-11-16 2018-05-24 株式会社日本触媒 吸水性樹脂粉末の製造方法及びその製造装置
WO2018202489A1 (de) 2017-05-02 2018-11-08 Basf Se Verfahren zur diskontinuierlichen herstellung von superabsorberpartikeln durch polymerisation einer in einem hydrophoben lösungsmittel dispergierten wässrigen monomerlösung
CN114100518A (zh) * 2021-10-29 2022-03-01 浙江省天正设计工程有限公司 一种用于高压大型化的釜式反应器
CN115007066A (zh) * 2022-08-05 2022-09-06 山西阳煤化工机械（集团）有限公司 一种冷氢化反应器

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05337362A (ja) * 1992-06-10 1993-12-21 Shinko Pantec Co Ltd 反応容器
JPH10244146A (ja) 1997-03-05 1998-09-14 Shinko Pantec Co Ltd 反応装置

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1896411A (en) * 1931-04-03 1933-02-07 Plykrome Corp Corrosion resistant metal plate and process of making the same
US2301204A (en) * 1939-07-28 1942-11-10 Du Pont Apparatus for polymerization processes
US3854886A (en) * 1964-06-09 1974-12-17 Rockwell International Corp Apparatus for preparing chlorine pentafluoride
US3524725A (en) * 1967-12-21 1970-08-18 Knapsack Ag Process for the manufacture of phosphorus sulfides
DD103391A5 (ko) * 1972-03-07 1974-01-20
SU529838A1 (ru) * 1975-01-06 1976-09-30 Предприятие П/Я Р-6956 Аппарат дл проведени жидкофазных и газофазных процессов
GB1543725A (en) * 1975-08-26 1979-04-04 Ici Ltd Reactor and process for vinyl chloride polymerisation
AU503273B2 (en) * 1975-08-26 1979-08-30 Imperial Chemical Industries Limited Reactor and process for vinyl chloride polymerisation
US4047972A (en) * 1976-09-23 1977-09-13 Westinghouse Electric Corporation Method for thermally de-sooting heat transfer surfaces
US4137387A (en) * 1976-09-30 1979-01-30 The Badger Company, Inc. Equipment for handling spent-aqueous Ziegler type catalyst in the polymerization of olefins
DE2832617A1 (de) * 1977-08-09 1979-03-01 Sumitomo Chemical Co Vorrichtung und verfahren zur polymerisation von vinylchloridmonomeren
US4383092A (en) * 1980-08-11 1983-05-10 General Electric Company Inhibition of discoloration of transesterification polymers with chromium, nickel, tantalum or glass lined reactor
SU1058596A1 (ru) * 1982-02-15 1983-12-07 Предприятие П/Я Р-6956 Реактор
SU1687291A1 (ru) * 1989-11-13 1991-10-30 Предприятие П/Я А-1997 Полимеризатор
JPH0416229A (ja) * 1990-05-07 1992-01-21 Hitachi Ltd ドラフトチューブ式攪拌槽
US5565175A (en) * 1990-10-01 1996-10-15 Phillips Petroleum Company Apparatus and method for producing ethylene polymer
JP2696652B2 (ja) * 1992-11-30 1998-01-14 神鋼パンテツク株式会社 グラスライニング製反応槽の防錆処理方法
AU693221B2 (en) * 1994-09-12 1998-06-25 Mitsubishi Chemical Corporation Method for producing poly (vinyl chloride)
JP3129105B2 (ja) * 1994-09-29 2001-01-29 三菱化学株式会社 塩化ビニル系重合体の製造方法
FR2872264B1 (fr) * 2004-06-29 2007-03-09 Solvay Sa Sa Belge Recipient a double paroi et procede pour le fabriquer
WO2007004529A1 (ja) * 2005-07-04 2007-01-11 Sumitomo Seika Chemicals Co., Ltd. 吸水性樹脂の製造方法
EP2090359A1 (en) * 2008-02-12 2009-08-19 INEOS Manufacturing Belgium NV Polymerisation reator design
JP2011110547A (ja) * 2009-11-30 2011-06-09 Sumitomo Seika Chem Co Ltd 熱交換装置
CN201579044U (zh) 2009-12-27 2010-09-15 安徽八一化工股份有限公司 磁力氢化釜

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05337362A (ja) * 1992-06-10 1993-12-21 Shinko Pantec Co Ltd 反応容器
JPH10244146A (ja) 1997-03-05 1998-09-14 Shinko Pantec Co Ltd 反応装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190140995A (ko) * 2017-05-02 2019-12-20 바스프 에스이 소수성 용매 중 분산된 단량체 수용액의 중합에 의한 초흡수제 입자의 불연속적 제조 방법
WO2022085993A1 (ko) * 2020-10-23 2022-04-28 주식회사 엘지화학 고흡수성 수지 제조용 중합 반응기

Also Published As

Publication number Publication date
WO2013146699A1 (ja) 2013-10-03
SG11201405562PA (en) 2014-10-30
BR112014022148B1 (pt) 2021-04-27
US20170282146A1 (en) 2017-10-05
CN104203988B (zh) 2016-02-10
EP2832751A4 (en) 2015-11-11
TWI568750B (zh) 2017-02-01
KR101991540B1 (ko) 2019-06-20
TW201406788A (zh) 2014-02-16
RU2614433C2 (ru) 2017-03-28
US20150080539A1 (en) 2015-03-19
JPWO2013146699A1 (ja) 2015-12-14
EP2832751A1 (en) 2015-02-04
US10207243B2 (en) 2019-02-19
JP6069299B2 (ja) 2017-02-01
CN104203988A (zh) 2014-12-10
RU2014135560A (ru) 2016-05-20
EP2832751B1 (en) 2021-02-24
SA113340425B1 (ar) 2015-10-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101991540B1 (ko) 중합 반응기, 그리고 흡수성 수지의 제조 방법
KR101209533B1 (ko) 용기 및 그 제조 방법
FI101710B (fi) Laite ja menetelmä etyleenipolymeerin tuottamiseksi
US5975335A (en) Chemical reaction vessel
EP1089369A2 (en) Heat exchanger for cooling circulating water of fuel cells & process for producing same
US8721982B2 (en) Reaction device
RU2009142960A (ru) Способ введения в эксплуатацию парциального газофазного окисления акролеина в акриловую кислоту или метаролеина в метакриловую кислоту на гетерогенном катализаторе
CN107983275A (zh) 眉形螺旋式夹套、使用该眉形螺旋式夹套的反应器的热控制装置及该热控制装置的制造方法
CA2249524C (en) Protective lining for pressure equipment which can be used in processes for the synthesis of urea
US8722941B2 (en) Process for preparing alkyl hydroperoxide compounds
CN102202851B (zh) 乙烯醇系树脂的制造方法
EP3741455B1 (en) Process and apparatus for polymerizing ethylene under ultra-high pressure
US9884304B2 (en) Immersion fixed bed reactor intensified by liquid flow
CN214159563U (zh) 一种用于高放热量化学反应的连续化反应装置
JP2021527567A (ja) バッチ処理装置
CN202683205U (zh) 塔节式内置光源光化反应设备
JP2010069344A (ja) プレート式反応器
JP2005194396A (ja) 重合系の酸素除去装置及びこれを用いた酸素除去方法
JPH0783830B2 (ja) 中間管板を有する多管式装置

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right