[其他]聚合反应装置

说明书

本发明涉及制备高分子聚合体的聚合反应装置，更具体地说，涉及可以均匀地把聚合反应热去除或者可以均匀地加热聚合反应液而且活塞滑动（ピストンフロ-）性良好的连续聚合反应装置。

制备高分子量的聚合体的方法有各种不同的方法，但是最近从采用封闭系统的低公害型，省资源和节能突出，而且还易于连续生产系统化等角度出发，已经开始对块状聚合法进行重新评价，并广泛地加以采用。

可是，这种块状聚合法在低聚合的初期中，其反应液的粘度一般较低，容易处理，然而随着聚合反应的进行，由于聚合系统内的粘度以几何级数增大，故而需要特别小心地进行处理。然而，一般来说，聚合体如果在聚合反应时的温度随时间的变化不同，则聚合体的分子量分布也随之不同。例如，如果聚合系统内存在滞留的反应液或者聚合反应的热量去除不均匀，则难以获得质量稳定的聚合体。因此，对于这种聚合系统内呈高粘性的聚合法来说，以往一直试图研制以近于不使滞留部分产生的活塞移动的方式，而且可均匀地去除聚合反应热或者可均匀地使聚合反应液加热的聚合反应装置，还以此为目的提出了种种的方案。

例如，美国专利第2，727，884号揭示了一种方法，即由具有环绕的室、横截面为方形的容器;多段的搅拌浆叶，它安装在以轴向贯穿所说的容器内的转轴上;和位于这些各段搅拌浆叶之间，且与上述的环绕的室连通连结，并相互平行配置的多根热交换管构成的装置，并配置在与上下邻接的其他段的热交换管相互成直角相交的方向上，并通过自上述的环绕的室把制冷剂通入上述的各根热交换管中，以去除搅拌下流下来的聚合反应液的反应热。此外，特开昭第57-125，202号揭示了一种聚合装置，即在设置在圆筒型容器内部的转轴上以其轴向安装有多片双列螺旋带型搅拌浆叶，并且在其各片搅拌浆叶之间设有具有分隔效果的挡板或者立式多管式热交换器。

可是，由于前者的方法中是利用平行配置的多根管子作为去除热量的手段，故而传热面积不可能很大，另外，在搅拌不充分的情况下，在聚合体的流向上会产生格子状偏流（沟流），或者易产生滞留，从达到所考望的活塞滑动性和均匀地去除热量来看，也不一定能得到满足。而在后者的情况下，问题在于用挡板和立式多管式热交换器不可能使聚合反应液的单位容积的传热而积达到足够大。

本发明的目的在于提供一种活塞滑动性良好而且聚合反应液的单位容积的传热面积大，均匀地去除热量或者加热效果好的聚合反应装置。

本发明的另一个目的在于提供一种作为用于块状聚合法的反应装置而特别有用的聚合反应装置。

即，本发明的聚合反应装置是这样构成的：它由以下部分构成，在两端部设有聚合反应液的入口和出口的立式筒状容器;在所说的容器内部以其纵向设置的转轴;在所说的转轴上以其轴向相互按一定的间隔安装的、以水平方向延伸的多段的搅拌浆叶;以及从上述容器的内壁凸出在上述各段的搅拌浆叶之间所形成的容器空间内，并在圆周方向上相互保持一定的间隙，同时在转轴的周围以放射状排列，在其内部设有自外壁部来的热介质的通路的多块板状传热体。其结构为从上述容器入口装入的反应液必须通过在多块板状传热体中间形成的间隙。

本发明的聚合反应装置最好形成以下结构即在该容器的外周设有热介质循环的水套，所说的水套中对应于各段的板状传热体的位置上设有分隔壁。以所说的分隔壁划分的各室与各块板状传热体之间相通连结，自热介质入口导入的热介质相互交替地流向各室与各块板状传热体之间，再自其出口流出。

另外，在上述容器内部设置的转轴，最好以其外径d与容器内径D之比（d/D）为0.3～0.6，更理想为由0.5左右的内部中空体形成。若转轴外径与容器内径之比（d/D）小于0.3，则容易在转轴的圆周上产生反应液的滞留部分。此外，由搅拌浆叶引起的剪切力在筒状容器截面的半径方向的内、外部分产生很大的差异、难以获得均匀的聚合反应和活塞滑动性，故不能令人满意。反之，若转轴外径与容器内径之比（d/D）大于0.6，则活塞滑动性变好，但是设备变大型化也不理想。

在上述转轴上安装的搅拌浆叶，若其可以使同一水平面内的反应液以不产生回混下进行搅拌，则它可以是任何形状的浆叶，例如板状、棒状、叶片状、角状、螺旋浆状等形状的浆叶，这些搅拌浆叶每隔一定的间隔，各设置一片或者多片并在多段上设置。对于聚合反应装置来说，搅拌不仅要防止由容器截面内的偏流引起的不均匀的流动和滞留，而且在例如当反应液为含有橡胶苯乙烯系单体等时，要使在预聚合阶段中的橡胶相与聚苯乙烯相的相逆转能高效率地进行，或者在给予和调节为防止主聚合阶段中的橡胶粒径的调节和橡胶的凝集所需的剪切力上也是必须的。