專利名稱：工業(yè)蒸發(fā)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新的工業(yè)蒸發(fā)裝置。更具體地是，涉及一種使在液體中含有比該液體沸點(diǎn)低的物質(zhì)的液體沿著自身沒(méi)有加熱源的導(dǎo)向器的外部表面向下流，在此期間使該低沸點(diǎn)物質(zhì)蒸發(fā)的裝置。
背景技術(shù)：
作為用于蒸發(fā)除去液體中的揮發(fā)成分和/或低沸點(diǎn)成分，并濃縮該液體的工業(yè)蒸發(fā)裝置，已知有多種裝置。例如，在第6版化學(xué)工學(xué)便覧(參照非專利文獻(xiàn)1第6版，化學(xué)工學(xué)便覧，403～405頁(yè)，化學(xué)工學(xué)會(huì)編，1999年)中，記載有浸沒(méi)燃燒方式、自然循環(huán)式浸管型、自然循環(huán)式水平管型、垂直短管型、垂直長(zhǎng)管上升膜型、水平管下降膜型、垂直長(zhǎng)管下降膜型、強(qiáng)制循環(huán)式水平管型、強(qiáng)制循環(huán)式垂直管型、線圈型、攪拌膜型、離心式薄膜型、平板型、以及閃蒸方式。在這些工業(yè)蒸發(fā)裝置中，使液體從上方向下流的方式，有水平管下降膜型、垂直長(zhǎng)管下降膜型、強(qiáng)制循環(huán)式水平管型、強(qiáng)制循環(huán)式垂直管型、攪拌膜型，并且除了攪拌膜型外，都是與多管圓筒型熱交換器同樣的形式。攪拌膜型是，在外套加熱的圓筒形或圓錐形傳熱面內(nèi)使刮板旋轉(zhuǎn)，并在傳熱面上形成液膜的同時(shí)刮取該液膜，并且一邊試圖使蒸發(fā)均勻化和促進(jìn)傳熱，一邊進(jìn)行蒸發(fā)濃縮的方式。另外，熱交換器型的水平管下降膜型、強(qiáng)制循環(huán)式水平管型是，一邊在水平設(shè)置的管外面以液膜狀態(tài)流動(dòng)液體，一邊進(jìn)行蒸發(fā)濃縮的方式，并且管自身通過(guò)在內(nèi)部流動(dòng)的水蒸氣、熱介質(zhì)等加熱媒介進(jìn)行加熱。
從液體的流動(dòng)來(lái)看，最接近于本發(fā)明類型的工業(yè)蒸發(fā)裝置是垂直長(zhǎng)管下降膜型、強(qiáng)制循環(huán)式垂直管型，它們是使液體在垂直設(shè)置的管內(nèi)以膜狀下降的期間進(jìn)行蒸發(fā)濃縮的方式，而不是本發(fā)明的沿導(dǎo)向器的外部表面向下流的方式，并且液體在管中向下流的管自身由在管外部(主體)流動(dòng)的加熱媒介進(jìn)行加熱，因此與本發(fā)明這樣的自身沒(méi)有加熱源的導(dǎo)向器是不同的。
另外，還已知有一邊將聚合物等熔融物從多孔板以條狀或絲狀擠出到蒸發(fā)區(qū)域中，并自由下落，一邊使聚合物熔融物蒸發(fā)濃縮的條狀物蒸發(fā)器(strand evaporator)(參照專利文獻(xiàn)1美國(guó)專利第3110547號(hào)說(shuō)明書(shū)；專利文獻(xiàn)2特公昭30-2164號(hào)公報(bào))。但是，條狀物蒸發(fā)器具有如下的缺點(diǎn)，即，由于使要濃縮的液體自由下落，因此在蒸發(fā)區(qū)域中的滯留時(shí)間短，所以蒸發(fā)效率差，并且在蒸發(fā)區(qū)域中條狀或絲狀物橫向搖動(dòng)，容易互相融合，難以連續(xù)穩(wěn)定操作等。還提出了一邊使單體混合物、預(yù)聚物沿著線狀支持體流下，一邊制造聚酰胺、聚酯等的裝置(例如，參照專利文獻(xiàn)3美國(guó)專利第3044993號(hào)說(shuō)明書(shū)；專利文獻(xiàn)4特公昭48-8355號(hào)公報(bào)；專利文獻(xiàn)5特開(kāi)昭53-17569號(hào)公報(bào)；專利文獻(xiàn)6特開(kāi)昭60-44527號(hào)公報(bào)；專利文獻(xiàn)7特開(kāi)昭61-207429號(hào)公報(bào))。進(jìn)一步，提出了在蒸發(fā)區(qū)域中設(shè)置環(huán)狀引線，并且一邊使高粘度聚合物融熔液沿著該線圈流下，一邊進(jìn)行蒸發(fā)濃縮或排氣的裝置，記載了其用于聚碳酸酯溶液或熔融物的蒸發(fā)濃縮和排氣是特別有利的(參照專利文獻(xiàn)8特表2004-516172號(hào)公報(bào))，該方法與本發(fā)明者們已經(jīng)提出的一邊使熔融聚合原料沿著引線、有孔面狀導(dǎo)向器流下，一邊聚合來(lái)制造聚碳酸酯的方法及裝置(參照專利文獻(xiàn)9國(guó)際公開(kāi)第99/36457號(hào))實(shí)質(zhì)上相同。然而，在這種含有引線或有孔面狀導(dǎo)向器的裝置中，目前仍沒(méi)有涉及可以使蒸發(fā)處理的液體為每小時(shí)1噸以上的工業(yè)規(guī)模，長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定地實(shí)施蒸發(fā)操作的裝置的規(guī)模和使用的具體公開(kāi)和教導(dǎo)。
進(jìn)而，在現(xiàn)有的蒸發(fā)裝置中，對(duì)于為了避免因一部分液體長(zhǎng)時(shí)間滯留而產(chǎn)生的著色、凝膠化、交聯(lián)化、超高分子量化、固化、焦化、炭化等變性所采取的方法也沒(méi)有記載。本發(fā)明者首次發(fā)現(xiàn)特別是在從粘度較高的液體中蒸發(fā)低沸點(diǎn)物質(zhì)的蒸發(fā)裝置中，如果長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)行，產(chǎn)生這種變性，則該變性物一點(diǎn)一點(diǎn)地或在某一時(shí)期集中地被混合至濃縮的液體中，從而產(chǎn)生著色、混入固體異物，這對(duì)聚合物等濃縮制品來(lái)說(shuō)是致命的問(wèn)題。
然而，可以明確的是，對(duì)于這種基于長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行而產(chǎn)生的變性，在現(xiàn)有的蒸發(fā)裝置中完全沒(méi)有考慮。例如，根據(jù)涉及使用線狀支持體的蒸發(fā)裝置的專利文獻(xiàn)5的圖1，可知聚合物長(zhǎng)時(shí)間滯留在多孔板的孔部與中空體內(nèi)部側(cè)壁面之間并被加熱，即存在很多所謂“死角”，并且完全沒(méi)有施行減少該“死角”所作出的努力等。因此，由于從高粘度物供給口(7)所供給的高粘度物長(zhǎng)期滯留在多孔板(3)與中空體內(nèi)部側(cè)壁面之間的“死角”中，因此必然產(chǎn)生上述問(wèn)題。另外，甚至在最近提出的專利文獻(xiàn)8中，也完全沒(méi)有減少分配管3(圖2)和向多孔板供給的供給區(qū)域(圖3a)中的“死角”所作出的努力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的課題在于具體公開(kāi)一種裝置，是在使在液體中含有比該液體沸點(diǎn)低的物質(zhì)的液體沿著自身沒(méi)有加熱源的導(dǎo)向器的外部表面向下流，在此期間使該低沸點(diǎn)物質(zhì)蒸發(fā)的裝置，能夠以蒸發(fā)處理的該液體為每小時(shí)1噸以上這樣的工業(yè)規(guī)模長(zhǎng)期穩(wěn)定地實(shí)施；進(jìn)一步具體公開(kāi)了不存在因一部分該液體長(zhǎng)期滯留而引起變性問(wèn)題的工業(yè)蒸發(fā)裝置。
本發(fā)明者們將先前所提出的一邊使熔融預(yù)聚物沿著引線等導(dǎo)向器落下，一邊進(jìn)行聚合的導(dǎo)向器接觸流下式聚合器用于各種用途，并進(jìn)行了深入研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)了可以解決上述課題的具有具備的下述特征的特定結(jié)構(gòu)的工業(yè)蒸發(fā)裝置，從而完成了本發(fā)明。即，本發(fā)明提供了1、一種工業(yè)蒸發(fā)裝置，是使在液體中含有比該液體沸點(diǎn)低的物質(zhì)的液體沿著自身沒(méi)有加熱源的導(dǎo)向器的外部表面向下流，在此期間使該低沸點(diǎn)物質(zhì)蒸發(fā)的裝置，其特征在于，在該蒸發(fā)裝置中，(1)具有液體接收口；通過(guò)多孔板向蒸發(fā)區(qū)域的該導(dǎo)向器供給該液體的液體供給區(qū)域；在由該多孔板、側(cè)面外殼和底部外殼所包圍的空間中設(shè)置了從該多孔板向下延伸的多個(gè)該導(dǎo)向器的蒸發(fā)區(qū)域；設(shè)置在該蒸發(fā)區(qū)域中的蒸發(fā)物取出口；和設(shè)置在底部外殼最下部的液體排出口，
(2)在該液體供給區(qū)域中設(shè)置有流路控制部件，所述流路控制部件具有使在該液體供給區(qū)域中從該液體接收口供給至多孔板的液體流主要從多孔板的周邊部向中央部方向流動(dòng)的功能，(3)該蒸發(fā)區(qū)域的側(cè)面外殼的水平面上的內(nèi)部截面積A(m2)滿足式(1)0.7≤A≤300式(1)(4)該A(m2)與液體排出口的水平面上的內(nèi)部截面積B(m2)的比滿足式(2)20≤A/B≤1000 式(2)(5)構(gòu)成該蒸發(fā)區(qū)域的底部的底部外殼，相對(duì)于上部的側(cè)面外殼，在其內(nèi)部以角度C度連接，并且該角度C度滿足式(3)110≤C≤165式(3)(6)該導(dǎo)向器的長(zhǎng)度h(cm)滿足式(4)150≤h≤5000 式(4)(7)多個(gè)該導(dǎo)向器的全體的外部總表面積S(m2)滿足式(5)2≤S≤50000式(5)(8)在從該液體接收口到多孔板的上面為止的該液體供給區(qū)域中，該液體可以存在的空間容積V(m3)與包括孔的上部面積在內(nèi)的多孔板的上部面積T(m2)滿足式(6)0.02(m)≤V/T≤0.5(m)式(6)(9)該空間容積V(m3)與蒸發(fā)區(qū)域的空間容積Y(m3)滿足式(7)10≤Y/V≤500式(7)，2、根據(jù)前項(xiàng)1所述的工業(yè)蒸發(fā)裝置，其特征在于，蒸發(fā)處理的液體為每小時(shí)1噸以上，3、根據(jù)前項(xiàng)1或2所述的工業(yè)蒸發(fā)裝置，其特征在于，該液體供給區(qū)域的內(nèi)部側(cè)壁面與該多孔板所形成的角度E度滿足式(8)100≤E＜180式(8)，4、根據(jù)前項(xiàng)1～3的任一項(xiàng)所述的工業(yè)蒸發(fā)裝置，其特征在于，該蒸發(fā)區(qū)域的該外殼是內(nèi)徑為D(cm)、長(zhǎng)度為L(zhǎng)(cm)的圓筒形，連接于其下部的底部外殼是圓錐形，并且該圓錐形外殼的最下部的液體排出口是內(nèi)徑為d(cm)的圓筒形，其中，D、L、d滿足式(9)、(10)、(11)和(12)100≤D≤1800 式(9)5≤D/d≤50式(10)0.5≤L/D≤30 式(11)h-20≤L≤h+300式(12)，5、根據(jù)前項(xiàng)1～4的任一項(xiàng)所述的工業(yè)蒸發(fā)裝置，其特征在于，h滿足式(13)400＜h≤2500 式(13)，6、根據(jù)前項(xiàng)1～5的任一項(xiàng)所述的工業(yè)蒸發(fā)裝置，其特征在于，1個(gè)該導(dǎo)向器是外徑為r(cm)的圓柱狀或制成液體和/或氣體物質(zhì)不能進(jìn)入內(nèi)側(cè)的管狀，其中r滿足式(14)0.1≤r≤1式(14)，7、根據(jù)前項(xiàng)1～5的任一項(xiàng)所述的工業(yè)蒸發(fā)裝置，其特征在于，該多個(gè)導(dǎo)向器由多個(gè)前項(xiàng)6所述的導(dǎo)向器構(gòu)成，并且各導(dǎo)向器通過(guò)橫向的支撐件來(lái)結(jié)合，8、根據(jù)前項(xiàng)1～5的任一項(xiàng)所述的工業(yè)蒸發(fā)裝置，其特征在于，該多個(gè)導(dǎo)向器由多個(gè)前項(xiàng)6所述的導(dǎo)向器構(gòu)成，為下述導(dǎo)向器中的任一種，即，各導(dǎo)向器通過(guò)橫向支撐件固定的格子狀或網(wǎng)狀導(dǎo)向器，在前后配置多個(gè)格子狀或網(wǎng)狀導(dǎo)向器并且將這些導(dǎo)向器通過(guò)橫向支撐件固定的立體導(dǎo)向器，以及多個(gè)導(dǎo)向器各自通過(guò)前后左右的橫向支撐件固定的方格架形狀的立體導(dǎo)向器中的任一種，9、根據(jù)前項(xiàng)1～8的任一項(xiàng)所述的工業(yè)蒸發(fā)裝置，其特征在于，該液體是下述物質(zhì)的熔融液，所述物質(zhì)為用于制造縮合類聚合物的單體和2種以上的單體混合物、和/或該縮合類聚合物的預(yù)聚物、和/或該縮合類聚合物，該低沸點(diǎn)物質(zhì)是通過(guò)縮聚反應(yīng)生成的副產(chǎn)物和/或低聚物，并且該工業(yè)蒸發(fā)裝置是用于通過(guò)從該熔融液中蒸發(fā)除去該低沸點(diǎn)物質(zhì)、來(lái)提高該縮合類聚合物的預(yù)聚物和/或該聚合物的聚合度的縮合類聚合物用聚合裝置，10、根據(jù)前項(xiàng)9所述的工業(yè)蒸發(fā)裝置，其特征在于，該縮合類聚合物是聚酯類、聚酰胺類、聚碳酸酯類，11、根據(jù)前項(xiàng)1～8的任一項(xiàng)所述的工業(yè)蒸發(fā)裝置，其特征在于，該液體是熱塑性聚合物A的熔融液，該低沸點(diǎn)物質(zhì)是在該聚合物中含有的單體、低聚物、副產(chǎn)物，并且該工業(yè)蒸發(fā)裝置是用于通過(guò)從該熔融液中蒸發(fā)除去該低沸點(diǎn)物質(zhì)、來(lái)提高該熱塑性聚合物A的純度的精制裝置，12、根據(jù)前項(xiàng)11所述的工業(yè)蒸發(fā)裝置，其特征在于，該熱塑性聚合物A是聚苯乙烯類聚合物、聚氯乙烯類聚合物、聚偏二氯乙烯類聚合物、聚丙烯腈類聚合物、聚丙烯酸酯類聚合物、聚甲基丙烯酸酯類聚合物、熱塑性彈性體，13、根據(jù)前項(xiàng)1～8的任一項(xiàng)所述的工業(yè)蒸發(fā)裝置，其特征在于，該液體是熱塑性聚合物B的溶液，該低沸點(diǎn)物質(zhì)是溶解該熱塑性聚合物的溶劑和/或該聚合物溶液中含有的單體、低聚物、副產(chǎn)物，并且該工業(yè)蒸發(fā)裝置是用于通過(guò)從該溶液中蒸發(fā)除去該低沸點(diǎn)物質(zhì)、來(lái)從該溶液中分離回收該熱塑性聚合物并且同時(shí)提高該熱塑性聚合物的純度的分離回收精制裝置。
本發(fā)明的工業(yè)蒸發(fā)裝置是可以有效地、長(zhǎng)期穩(wěn)定地蒸發(fā)濃縮大量液體的裝置，并且是可以制造每小時(shí)1噸以上的濃縮液，以及在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不會(huì)產(chǎn)生液體變性的蒸發(fā)濃縮裝置。其特別是對(duì)于粘度較高液體的蒸發(fā)·濃縮能夠發(fā)揮優(yōu)異效果的裝置。已知在對(duì)這種具有較高粘度的液體進(jìn)行蒸發(fā)濃縮的現(xiàn)有裝置中，存在一部分液體以被長(zhǎng)時(shí)間加熱的狀態(tài)滯留的場(chǎng)所，因此而滯留的液體產(chǎn)生著色、凝膠化、交聯(lián)化、超高分子量化、固化、焦化、炭化等變性，這些變性物慢慢地或集中地混入濃縮液中，由此使?jié)饪s液的色調(diào)、物性惡化。本發(fā)明是沒(méi)有這樣的缺點(diǎn)的連續(xù)蒸發(fā)裝置，特別是作為縮合類聚合物的聚合裝置、熱塑性聚合物的精制裝置、從熱塑性聚合物溶液分離回收和/或精制該聚合物的裝置，能夠發(fā)揮優(yōu)異效果的裝置。即，能夠以每小時(shí)1噸以上的高生產(chǎn)率長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定地制造沒(méi)有因生成熱變性物而著色、沒(méi)有混入異物的高性能·高純度聚合物的裝置。進(jìn)而，在本發(fā)明的蒸發(fā)裝置為聚合器時(shí)，可以使分子量的不均變得非常小。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明發(fā)現(xiàn)為了解決作為連續(xù)式蒸發(fā)裝置的上述課題，必須滿足各種條件。使用表示本發(fā)明的蒸發(fā)裝置的概略的截面圖(圖1、圖2)以及表示裝置的一部分的截面圖(圖3、4)，更加具體地說(shuō)明本發(fā)明。
液體接收口1優(yōu)選設(shè)置在液體供給區(qū)域3的上部。液體接收口1可以是在一處，也可以在多處，并且優(yōu)選按照液體在液體供給區(qū)域3中盡可能均勻地供給至多孔板2那樣配置，而在一處的情況下，優(yōu)選設(shè)置在液體供給區(qū)域3上部的中央部分。在液體供給區(qū)域3中必須設(shè)置有下述流路控制部件20，所述流路控制部件20具有使在液體供給區(qū)域3中從液體接收口1供給至多孔板2的液體流主要從多孔板2的周邊部分向中央部分方向流動(dòng)的功能。該流路控制部件20使液體流從多孔板2的周邊部分向中央部分方向流動(dòng)，由此具有防止液體在多孔板2的孔部(例如21)與液體供給區(qū)域3的內(nèi)部側(cè)壁面22之間的空間中長(zhǎng)期滯留的效果。使得主要從多孔板2的周邊部分向中央部分流動(dòng)的液體可以從其之間存在的孔供給至導(dǎo)向器4。
該流路控制部件20的形狀只要是能夠發(fā)揮其效果的形狀即可，但優(yōu)選其橫截面外形是與多孔板2的橫截面外形相似的形狀。這里，流路控制部件20的橫截面是以橫向面剖切流路控制部件20時(shí)顯示最大面積的場(chǎng)所。該流路控制部件20與液體供給區(qū)域3的內(nèi)部側(cè)壁面22之間的間隔，根據(jù)要處理的液體量、粘度等的不同，其優(yōu)選的范圍不同，但是在用作要蒸發(fā)處理的液體粘度較高的聚合物的聚合器、聚合物的精制裝置等的情況下，通常優(yōu)選1cm～50cm的范圍，更優(yōu)選為2cm～30cm，進(jìn)一步優(yōu)選為3cm～20cm。液體供給區(qū)域3的上部?jī)?nèi)壁面23與流路控制部件20之間的間隔怎么樣都行，但優(yōu)選可以盡可能地減少液體在液體供給區(qū)域3中的滯留時(shí)間。
因此，該間隔通常為1cm～200cm，優(yōu)選為2cm～170cm，更優(yōu)選為3cm～150cm?？梢园凑帐挂后w供給區(qū)域3的上部?jī)?nèi)壁面23與流路控制部件20之間的間隔，與從液體接收口1到液體供給區(qū)域3的內(nèi)部側(cè)壁面22的間隔基本相同那樣，形成流路控制部件20；也可以按照該間隔慢慢減小，或者是相反慢慢變寬那樣，來(lái)形成流路控制部件20。另外，流路控制部件20與多孔板2的間隔，通常為1cm～50cm，優(yōu)選為2cm～30cm，更優(yōu)選為3cm～20cm?？梢园凑帐苟嗫装?與流路控制部件20之間的間隔，與從液體供給區(qū)域3的內(nèi)部側(cè)壁面22到多孔板中央部的間隔基本相同那樣，形成流路控制部件；也可以按照該間隔慢慢減小，或者是相反慢慢變寬那樣，形成流路控制部件，但是優(yōu)選是基本相同間隔，或慢慢變窄那樣的流路控制部件。
該流路控制部件20妨礙了將從液體接收口1供給的液體直接導(dǎo)入至多孔板2的孔中，因此可以被認(rèn)為是某種擋板。另外，在多孔板2的面積大的情況下，還優(yōu)選所供給的液體的一部分不經(jīng)過(guò)多孔板2的周邊部分而使其走捷徑到達(dá)多孔板的中央部附近，因此，還優(yōu)選在流路控制部件20的中央部附近，或其它適當(dāng)部分設(shè)置一個(gè)或一個(gè)以上的孔。為了在液體供給區(qū)域3中不形成“死角”，進(jìn)一步優(yōu)選液體供給區(qū)域的內(nèi)部側(cè)壁面22與多孔板2所形成的角度E度滿足式(8)100≤E＜180式(8)。
此處，在該內(nèi)部側(cè)壁面22為平面狀時(shí)，在以垂直于該平面并且垂直于多孔板2上面的面得到的截面中，該內(nèi)部側(cè)壁面22與多孔板2所形成的角度為E。另外，在該內(nèi)部側(cè)壁面22為凹面的曲面時(shí)，在以垂直于該凹面并且垂直于多孔板2上面的面得到的截面中，所形成的曲線開(kāi)始上升的點(diǎn)處的切線與多孔板2的上面所形成的角度為E。更優(yōu)選的E的范圍是120≤E＜180，進(jìn)一步優(yōu)選為145≤E＜180。另外，還優(yōu)選在液體供給區(qū)域3的上部?jī)?nèi)壁面23與內(nèi)側(cè)壁面22的連接部附近也不形成“死角”的方法，并且在這兩面所形成的角度大于90℃，等于或接近90℃時(shí)，優(yōu)選連接部附近為凹面狀，并且液體不滯留。
在本發(fā)明中，在從該液體接收口1的下部(液體接收口1與液體供給區(qū)域3的上部?jī)?nèi)壁的接合部)到多孔板2的上面的該液體供給區(qū)域3中，該液體可以存在的空間容積V(m3)與包括孔的上部面積在內(nèi)的多孔板的上部面積T(m2)滿足式(7)0.02(m)≤V/T≤0.5(m)式(7)V(m3)是本發(fā)明的蒸發(fā)裝置在連續(xù)運(yùn)行過(guò)程中的該液體供給區(qū)域3中的實(shí)質(zhì)上的液體的體積，該流路控制部件的體積除外。液體供給區(qū)域中的液體保持量為V(m3)，該量越小，在液體供給區(qū)域中的滯留時(shí)間越短，不會(huì)因熱變性而產(chǎn)生壞影響，為了使蒸發(fā)處理的液體為1噸/小時(shí)以上并且長(zhǎng)期穩(wěn)定地獲得規(guī)定的濃縮度或聚合度的濃縮液體和/或聚合物，重要的是盡可能均等地將該液體供給到多孔板中。因此，發(fā)現(xiàn)V/T的值必須在該范圍內(nèi)。更優(yōu)選的V/T的值的范圍是0.05(m)V/T≤0.4(m)，進(jìn)一步優(yōu)選為0.1(m)≤V/T≤0.3(m)。
在本發(fā)明中，該空間容積V(m3)與蒸發(fā)區(qū)域的空間容積Y(m3)必須滿足式(7)10≤Y/V≤500式(7)。
發(fā)現(xiàn)為了不因熱變性導(dǎo)致物性下降，長(zhǎng)期穩(wěn)定地高效率地蒸發(fā)處理每單位時(shí)間的大量的液體，Y/V的值必須在上述范圍內(nèi)。更優(yōu)選的Y/V的值的范圍是15≤Y/V≤400，進(jìn)一步優(yōu)選為20≤Y/V≤300。
另外，本發(fā)明中所說(shuō)的蒸發(fā)區(qū)域的空間容積V(m3)，是從多孔板到液體排出口的空間容積，包括導(dǎo)向器占有的體積。
蒸發(fā)區(qū)域5的側(cè)面外殼10的水平面(a-a’面)上的內(nèi)部截面積A(m2)必須滿足式(1)0.7≤A≤300式(1)。
進(jìn)而，該A(m2)與液體排出口7的水平面(b-b’面)上的內(nèi)部截面積B(m2)的比必須滿足式(2)20≤A/B≤1000 式(2)。
為了在不降低蒸發(fā)濃縮的液體、聚合物或者制造出的聚合物的品質(zhì)的情況下，排出熔融粘度提高了的這些物質(zhì)的熔融物，A/B必須滿足式(2)。
進(jìn)而，構(gòu)成該蒸發(fā)區(qū)域的底部的底部外殼11，相對(duì)于上部的側(cè)面外殼10，在其內(nèi)部以角度C度連接，并且該角度C度必須滿足式(3)110≤C≤165式(3)。
為了降低設(shè)備費(fèi)用，優(yōu)選C盡可能接近90度，但為了不降低從導(dǎo)向器4的下端落下的濃縮了的液體、聚合物的品質(zhì)，并且使熔融粘度提高了的這些物質(zhì)的熔融物移動(dòng)至排出口7，C必須滿足式(3)。
進(jìn)而，該導(dǎo)向器4的長(zhǎng)度h(cm)必須滿足式(4)150≤h≤5000式(4)。
在h短于150cm時(shí)，可以進(jìn)行濃縮、聚合，但由于其程度并不充分，因此不優(yōu)選。在h長(zhǎng)于5000cm時(shí)，由于導(dǎo)向器的上部與下部的液體的粘度差變得過(guò)大，因此濃縮度的不均、聚合度的不均容易變大，因此不優(yōu)選。
進(jìn)而，該導(dǎo)向器4的外部總表面積S(m2)必須滿足式(5)2≤S≤50000式(5)。
如果S小于2m2，則無(wú)法實(shí)現(xiàn)以每小時(shí)1噸以上為目標(biāo)的蒸發(fā)處理液體量、制造聚合物的生產(chǎn)量，因此為了在降低設(shè)備費(fèi)用同時(shí)實(shí)現(xiàn)該生產(chǎn)量，并且在物性上不產(chǎn)生不均，S必須為50000m2以下。
本發(fā)明者們發(fā)現(xiàn)滿足這樣的各種條件的本發(fā)明的蒸發(fā)裝置，不僅解決了現(xiàn)有蒸發(fā)裝置的課題，并且令人驚奇地，發(fā)揮出前述的優(yōu)異效果，并且能夠以每小時(shí)1噸以上的量，并且在幾千小時(shí)以上例如5000小時(shí)以上的長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定地制造無(wú)著色的高品質(zhì)·高性能的濃縮液體、聚合物。
本發(fā)明的蒸發(fā)裝置是具有這種優(yōu)異效果的工業(yè)蒸發(fā)裝置的原因，除上述各種理由外，推測(cè)還可能是由于這些條件組合時(shí)所帶來(lái)的復(fù)合效果。例如可以推定這是因?yàn)?，滿足式(4)和式(5)的高表面積的導(dǎo)向器4，對(duì)于以較低溫度供給的大量液體、預(yù)聚物、聚合物的有效的內(nèi)部攪拌和表面更新是非常有效的，并且可以有效進(jìn)行低沸點(diǎn)物質(zhì)的蒸發(fā)，并有利于以每小時(shí)1噸以上的大量來(lái)得到高品質(zhì)的濃縮液體、聚合物，并且滿足式(3)的角度C，使得可以縮短從導(dǎo)向器落下的大量的高品質(zhì)的濃縮液體、聚合物從排出口7排出的時(shí)間，并減少熱過(guò)程。
另外，這種工業(yè)規(guī)模的蒸發(fā)裝置的性能，通過(guò)使用大規(guī)模的制造設(shè)備的長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行才能確立，但此時(shí)的制造設(shè)備費(fèi)用是一個(gè)需要考慮的重要因素，這無(wú)需討論。本發(fā)明的蒸發(fā)裝置與現(xiàn)有的蒸發(fā)裝置、聚合器相比，可以降低相對(duì)于性能的設(shè)備費(fèi)用，這也是本發(fā)明的另一種效果。
本發(fā)明的工業(yè)蒸發(fā)裝置中的特定條件、尺寸·角度等所要求的范圍，如上所述，進(jìn)一步優(yōu)選的范圍如下。蒸發(fā)區(qū)域5的側(cè)面外殼10的水平面上的內(nèi)部截面積A(m2)的更優(yōu)選范圍為0.8≤A≤250，進(jìn)一步優(yōu)選為1≤A≤200。另外，該A(m2)與液體排出口7的水平面上的內(nèi)部截面積B(m2)的比的更優(yōu)選范圍為25≤A/B≤900，進(jìn)一步優(yōu)選為30≤A/B≤800。另外，構(gòu)成蒸發(fā)區(qū)域5的底部的底部外殼11，相對(duì)于上部的側(cè)面外殼10，在其內(nèi)部所形成的角度C度的更優(yōu)選范圍為120≤C≤165，進(jìn)一步優(yōu)選為135≤C≤165。另外，在使用多個(gè)蒸發(fā)裝置來(lái)依次提高濃縮度或聚合度時(shí)，如果各自對(duì)應(yīng)的角度為C1、C2、C3......，那么優(yōu)選為C1≤C2≤C3≤......。
另外，導(dǎo)向器4所需的長(zhǎng)度h(cm)，根據(jù)要處理液體的量、粘度、溫度、低沸點(diǎn)物質(zhì)的量、沸點(diǎn)、蒸發(fā)區(qū)域的壓力、溫度、所需的濃縮度或聚合度等因素的不同而不同，其更優(yōu)選的范圍為200≤h≤3000，進(jìn)一步優(yōu)選為400＜h≤2500。另外，所需的導(dǎo)向器全體的外部總表面積S(m2)也根據(jù)上述同樣的因素的不同而不同，其更優(yōu)選的范圍為10≤S≤40000，進(jìn)一步優(yōu)選為15≤S≤30000。本發(fā)明中所述的導(dǎo)向器全體的外部總表面積，是指液體接觸并流下的導(dǎo)向器的總表面積，例如在管子等導(dǎo)向器的情況下，其表示外側(cè)的表面積，而不包含沒(méi)有流下液體的管子內(nèi)側(cè)面的表面積。
在本發(fā)明的工業(yè)蒸發(fā)裝置中，蒸發(fā)區(qū)域5的側(cè)面外殼10的水平面上的內(nèi)部截面的形狀可以為多角形、橢圓形、圓形等任意的形狀。由于蒸發(fā)區(qū)域5通常在減壓下進(jìn)行操作，因此只要是耐減壓的形狀即可，但優(yōu)選為圓形或接近圓形的形狀。因此，本發(fā)明的蒸發(fā)區(qū)域5的側(cè)面外殼10優(yōu)選為圓筒形。這種情況下，優(yōu)選在圓筒形的側(cè)面外殼10的下部設(shè)置圓錐形的底部外殼，并且在該底部外殼的最下部設(shè)置圓筒形的液體排出口7。
在本發(fā)明的工業(yè)蒸發(fā)裝置中，蒸發(fā)區(qū)域5的側(cè)面和底部外殼，分別由前述的圓筒形和圓錐形部構(gòu)成，在濃縮的液體或聚合物的液體排出口7為圓筒形的情況下，使該側(cè)面外殼的圓筒形部分的內(nèi)徑為D(cm)，長(zhǎng)度為L(zhǎng)(cm)，當(dāng)該液體排出口7的內(nèi)徑為d(cm)時(shí)，優(yōu)選D、L、d滿足式(9)、(10)、(11)和(12)100≤D≤1800 式(9)5≤D/d≤50式(10)0.5≤L/D≤30 式(11)h-20≤L≤h+300式(12)。
在本發(fā)明的蒸發(fā)裝置中，D(cm)的更優(yōu)選范圍為150≤D≤1500，進(jìn)一步優(yōu)選為200≤D≤1200。另外，D/d的更優(yōu)選范圍為6≤D/d≤45，進(jìn)一步優(yōu)選為7≤D/d ≤40。另外，L/D的更優(yōu)選范圍為0.6≤L/D≤25，進(jìn)一步優(yōu)選為0.7≤D/d≤20。另外，L(cm)的更優(yōu)選范圍為h-10≤L≤h+250，進(jìn)一步優(yōu)選為h≤L≤h+200。另外，在D、d、L未同時(shí)滿足這些關(guān)系的情況下，難以完成本發(fā)明的課題。
本發(fā)明的蒸發(fā)裝置能夠在很快的蒸發(fā)速度、很快的聚合速度下，以工業(yè)規(guī)模長(zhǎng)期穩(wěn)定(在制造聚合物時(shí)，沒(méi)有分子量不均等情況)地制造無(wú)著色且機(jī)械物性優(yōu)異的高品質(zhì)·高性能的濃縮液體、聚合物的準(zhǔn)確原因還不清楚，但是可以考慮如下。即，在本發(fā)明的蒸發(fā)裝置中，原料液體從液體接收口1，經(jīng)由液體供給區(qū)域3和多孔板2，導(dǎo)入至導(dǎo)向器4，并沿著導(dǎo)向器4流下，同時(shí)進(jìn)行濃縮或者提高聚合度。在該情況下，液體、熔融預(yù)聚物沿著導(dǎo)向器流下，同時(shí)進(jìn)行有效的內(nèi)部攪拌和表面更新，并有效地進(jìn)行低沸點(diǎn)物質(zhì)的排出，因此以較快的速度進(jìn)行濃縮、聚合。由于隨著濃縮、聚合進(jìn)行、其粘度提高，因此對(duì)導(dǎo)向器4的粘附力增大，粘附在導(dǎo)向器4上的液體、熔融物的量隨著向?qū)蚱?的下部的進(jìn)行而增加。這表示，液體、熔融預(yù)聚物在導(dǎo)向器4上的滯留時(shí)間，即蒸發(fā)時(shí)間、聚合反應(yīng)時(shí)間增加。并且，一邊被支撐在導(dǎo)向器4上一邊因自重而流下的液體、熔融預(yù)聚物，其單位重量的表面積非常大，并且有效進(jìn)行其表面更新，因此可以很容易地完成在高粘度區(qū)域中的蒸發(fā)濃縮、聚合后半階段的高分子量化，這在現(xiàn)有的蒸發(fā)裝置、機(jī)械攪拌式聚合器中無(wú)論如何都不可能完成。這是本發(fā)明的蒸發(fā)裝置所具有的優(yōu)異特征之一。
在蒸發(fā)、聚合的后半階段，粘附在導(dǎo)向器上的液體、熔融物的量增加，這只是由于與其粘度相平衡的粘附保持力，使得在多個(gè)導(dǎo)向器的相同高度上，具有基本相同粘度的基本相同量的液體、熔融物被支撐在各導(dǎo)向器上。另一方面，在導(dǎo)向器中，從上部連續(xù)供給液體、熔融物，因此具有基本相同粘度的液體、具有基本相同熔融粘度且聚合度進(jìn)一步提高了的熔融物，從導(dǎo)向器的下端連續(xù)落下至底部外殼中。即，在底部外殼的下部，收集一邊流下導(dǎo)向器一邊產(chǎn)生的基本相同粘度的液體、基本相同聚合度的聚合物，來(lái)連續(xù)制造蒸發(fā)度均一的濃縮液體、分子量均一的聚合物。這是本發(fā)明的蒸發(fā)裝置所具有的其它優(yōu)異特征之一。在底部外殼的下部所收集的濃縮液體、聚合物，經(jīng)過(guò)液體排出口7，由排出泵8連續(xù)排出，在聚合物的情況下，通過(guò)通常的擠出機(jī)等，連續(xù)進(jìn)行顆?；＿@種情況下，也可以在擠出機(jī)中添加添加劑等。
構(gòu)成本發(fā)明的蒸發(fā)裝置的多孔板2，通常選自平板、波形板、中心部分變厚的板等，關(guān)于多孔板2的橫截面形狀，通常選自圓形、橢圓形、三角形、多角形等形狀。多孔板2的孔的橫截面，通常選自圓形、橢圓形、三角形、狹縫形、多角形、星形等形狀。孔的截面積，通常為0.01～100cm2，優(yōu)選為0.05～10cm2，并特別優(yōu)選為0.1～5cm2的范圍?？着c孔的間隔，為孔的中心與中心的距離，通常為1～500mm，并優(yōu)選為25～100mm。多孔板的孔，可以是貫通多孔板的孔，也可以是在多孔板上安裝管的情況。另外，也可以為圓錐狀。
另外，所謂構(gòu)成本發(fā)明的蒸發(fā)裝置的導(dǎo)向器，在其自身內(nèi)部沒(méi)有熱介質(zhì)、電加熱器等加熱源，并且是垂直于水平方向的截面的方向的長(zhǎng)度相對(duì)于水平方向截面外周的平均長(zhǎng)度的比率非常大的材料。該比率通常為10～1,000,000的范圍，優(yōu)選為50～100,000的范圍。水平方向的截面形狀通常選自圓形、橢圓形、三角形、四角形、多角形、星形等形狀。該截面的形狀在沿長(zhǎng)度方向上可以相同，也可以不同。另外，導(dǎo)向器還可以為中空狀。由于本發(fā)明的導(dǎo)向器其自身沒(méi)有加熱源，因此不存在導(dǎo)向器表面的液體熱變性的擔(dān)憂，這是一大特征。
導(dǎo)向器可以是線狀、細(xì)棒狀、或制成液體、熔融預(yù)聚物不能進(jìn)入內(nèi)側(cè)的細(xì)管狀等單一導(dǎo)向器，也可以是通過(guò)扭合等方法而將多個(gè)組合起來(lái)的導(dǎo)向器。另外，還可以是網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、或穿孔板狀結(jié)構(gòu)。導(dǎo)向器表面可以是平滑的，也可以是凹凸的，并且還可以是具有部分突起等的形狀。優(yōu)選的導(dǎo)向器為線狀或細(xì)棒狀等圓柱狀、前述的細(xì)管狀、網(wǎng)狀、或穿孔板狀。
在能夠以工業(yè)規(guī)模(生產(chǎn)量、長(zhǎng)期穩(wěn)定制造等)制造高品質(zhì)的濃縮液體、聚合物的本發(fā)明的導(dǎo)向器接觸流下式蒸發(fā)裝置中，特別優(yōu)選在多個(gè)線狀或細(xì)棒狀或前述細(xì)管狀導(dǎo)向器的上部到下部之中，使用橫向支撐件、以上下適當(dāng)?shù)拈g隔將各個(gè)導(dǎo)向器間結(jié)合起來(lái)這一類型的導(dǎo)向器。例如，在多個(gè)線狀或細(xì)棒狀或前述細(xì)管狀導(dǎo)向器的上部到下部之中，使用橫向支撐件、以上下適當(dāng)?shù)拈g隔例如1cm～200cm的間隔固定的金屬網(wǎng)狀導(dǎo)向器；在前后配置多個(gè)金屬網(wǎng)狀導(dǎo)向器，并使用橫向支撐件、以上下適當(dāng)?shù)拈g隔例如1cm～200cm的間隔，將它們結(jié)合起來(lái)的立體導(dǎo)向器；或者使用橫向支撐件并以上下適當(dāng)?shù)拈g隔，例如1cm～200cm的間隔，將多個(gè)線狀或細(xì)棒狀或前述細(xì)管狀導(dǎo)向器的前后左右固定的方格架形狀的立體導(dǎo)向器。橫向支撐件不僅有助于將各導(dǎo)向器間的間隔保持為基本相同，而且有助于全體為平面狀、曲面狀的導(dǎo)向器或立體導(dǎo)向器的強(qiáng)度的強(qiáng)化。這些支撐件可以用與導(dǎo)向器相同的材料，也可以用不同的材料。
本發(fā)明中，在1個(gè)該導(dǎo)向器是外徑為r(cm)的圓柱狀或制成液體、氣態(tài)物質(zhì)、熔融預(yù)聚物不能進(jìn)入內(nèi)側(cè)的管狀導(dǎo)向器時(shí)，優(yōu)選r滿足式(14)0.1≤r≤1 式(14)。
本發(fā)明的導(dǎo)向器，一邊使液體、熔融預(yù)聚物流下，一邊進(jìn)行蒸發(fā)濃縮、聚合反應(yīng)，并且還具有保持液體、熔融預(yù)聚物一定時(shí)間的功能。該保持時(shí)間與蒸發(fā)時(shí)間、聚合反應(yīng)時(shí)間有關(guān)，由于隨著蒸發(fā)、聚合的進(jìn)行，其液體粘度、熔融粘度上升，因此其保持時(shí)間和保持量增加，這如前所述。導(dǎo)向器保持液體、熔融預(yù)聚物的量，即使熔融粘度相同，也根據(jù)導(dǎo)向器外部表面積的不同而不同，即，在其為圓柱狀或管狀的情況下，隨著其外徑的不同而不同。
另外，本發(fā)明的蒸發(fā)裝置中所設(shè)置的導(dǎo)向器，除了其自身重量外，足以支撐所保持的液體、熔融預(yù)聚物、聚合物的重量的強(qiáng)度也是必要的。因此，導(dǎo)向器的厚度很重要，在圓柱狀或管狀的情況下，優(yōu)選滿足式(14)。如果r小于0.1，則從強(qiáng)度方面考慮，難以進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定運(yùn)行，而如果r大于1，則導(dǎo)向器自身變得非常重，如果為了在蒸發(fā)裝置中保持這些導(dǎo)向器，則出現(xiàn)多孔板的厚度必須非常厚等不便，而且產(chǎn)生了液體、熔融預(yù)聚物、聚合物的保持量變得過(guò)多的部分增加，濃縮度的不均度、分子量的不均度變大等不便。因此，更優(yōu)選的r范圍為0.15≤r≤0.8，進(jìn)一步優(yōu)選為0.2≤r≤0.6。
這種導(dǎo)向器的優(yōu)選材質(zhì)，選自不銹鋼、碳鋼、哈氏合金(Hastelloy)、鎳、鈦、鉻、鋁以及其它合金等金屬，或耐熱性高的聚合物材料等。特別優(yōu)選的是不銹鋼。另外，導(dǎo)向器表面也可以根據(jù)需要，進(jìn)行鍍敷、加襯、鈍化處理、酸洗、用溶劑、苯酚等洗滌等各種處理。
對(duì)于導(dǎo)向器與多孔板的位置關(guān)系以及導(dǎo)向器與多孔板的孔的位置關(guān)系，只要液體、原料熔融預(yù)聚物、聚合物可以與導(dǎo)向器接觸并流下，就沒(méi)有特別限定。導(dǎo)向器與多孔板可以互相接觸，也可以不接觸。優(yōu)選將導(dǎo)向器按照對(duì)應(yīng)于多孔板的孔來(lái)進(jìn)行設(shè)置，但并不限于此。這是由于，可以按照使從多孔板落下的液體、原料熔融預(yù)聚物、聚合物在適當(dāng)位置與導(dǎo)向器接觸那樣設(shè)計(jì)。
作為將導(dǎo)向器對(duì)應(yīng)于多孔板的孔進(jìn)行設(shè)置的優(yōu)選實(shí)例，可以列舉(1)將導(dǎo)向器的上端固定在流路控制部件的下部面等，并以導(dǎo)向器貫通多孔板的孔的中心部分附近的狀態(tài)設(shè)置導(dǎo)向器的方法、(2)將導(dǎo)向器的上端固定在多孔板的孔的上端的周邊部分，并以導(dǎo)向器貫通多孔板的孔的狀態(tài)設(shè)置導(dǎo)向器的方法、和(3)將導(dǎo)向器的上端固定在多孔板的下側(cè)面的方法等。
作為通過(guò)該多孔板，使液體、原料熔融預(yù)聚物、聚合物沿著導(dǎo)向器流下的方法，可以列舉利用液壓或自重而使其流下的方法，或通過(guò)使用泵等來(lái)進(jìn)行加壓，由此從多孔板中擠出液體、原料熔融預(yù)聚物、聚合物等的方法。優(yōu)選的是，使用供給泵，在加壓下將規(guī)定量的液體、原料熔融預(yù)聚物或聚合物供給至蒸發(fā)裝置的液體供給區(qū)域，使得經(jīng)多孔板而導(dǎo)入至導(dǎo)向器的液體、原料熔融預(yù)聚物、聚合物靠自重而沿著導(dǎo)向器流下的方式。
本發(fā)明的蒸發(fā)裝置，是從在液體中含有比該液體沸點(diǎn)低的物質(zhì)的液體中，使該低沸點(diǎn)物質(zhì)蒸發(fā)的裝置，并且該液體可以是任意物質(zhì)。該液體可以是常溫的，但通常以加熱的狀態(tài)從接收口供給至蒸發(fā)裝置。另外，通常優(yōu)選在該蒸發(fā)裝置的外壁面上設(shè)置夾套等，并根據(jù)需要在該夾套中流通水蒸氣或熱介質(zhì)等進(jìn)行加熱，由此進(jìn)行液體供給區(qū)域、流路控制部件、多孔板的加熱和/或保溫，以及蒸發(fā)區(qū)域、多孔板的保溫等。
本發(fā)明的蒸發(fā)裝置不僅可以用作用于液體簡(jiǎn)單濃縮的裝置，還特別優(yōu)選用作縮合類聚合物用聚合裝置、含單體、低聚物、副產(chǎn)物等低沸點(diǎn)物質(zhì)的熱塑性聚合物的精制裝置、從熱塑性聚合物溶液中分離回收該聚合物的分離回收裝置等、和以粘度較高的液體為對(duì)象的蒸發(fā)裝置。
因此，如果該液體是下述物質(zhì)的熔融液，所述物質(zhì)是用于制造縮合類聚合物的單體以及2種以上單體的混合物，和/或該縮合類聚合物的預(yù)聚物，和/或該縮合類聚合物，并且該低沸點(diǎn)物質(zhì)是在縮聚反應(yīng)中生成的副產(chǎn)物和/或低聚物，則優(yōu)選使用本發(fā)明的工業(yè)蒸發(fā)裝置作為通過(guò)從該熔融液中蒸發(fā)除去該低沸點(diǎn)物質(zhì)，來(lái)提高該縮合類聚合物的預(yù)聚物和/或該聚合物的聚合度的縮合類聚合物用聚合裝置。作為這種縮合類聚合物，優(yōu)選為聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚對(duì)苯二甲酸三亞甲基酯、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯等芳香族-脂肪族聚酯以及各種共聚酯，乙醇酸、乳酸等羥基羧酸的聚酯以及各種共聚酯，脂肪族二醇與脂肪族二羧酸形成的脂肪族-脂肪族聚酯以及各種共聚酯，多芳基化合物、液晶聚酯等芳香族-芳香族聚酯以及各種共聚酯等聚酯類；尼龍6、尼龍66、尼龍612、尼龍12、尼龍4、尼龍3、尼龍11等脂肪族聚酰胺以及各種共聚酰胺，尼龍6T、尼龍6I、聚間二甲苯己二酰胺等脂肪族-芳香族聚酰胺以及各種共聚酰胺等聚酰胺類；脂肪族聚碳酸酯、芳香族聚碳酸酯以及各種共聚碳酸酯等聚碳酸酯類；聚酯聚碳酸酯類等。通過(guò)使用本發(fā)明的蒸發(fā)裝置，可以長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定地制造無(wú)著色、無(wú)凝膠狀物質(zhì)或固體異物，并且分子量均一的高純度、高性能的縮合類聚合物。
另外，如果該液體是熱塑性聚合物A的熔融液，并且該低沸點(diǎn)物質(zhì)是該聚合物中所含的單體、低聚物、副產(chǎn)物，則優(yōu)選使用本發(fā)明的工業(yè)蒸發(fā)裝置作為通過(guò)從該熔融液中蒸發(fā)除去該低沸點(diǎn)物質(zhì)，來(lái)提高該聚合物的純度的精制裝置。作為這種熱塑性聚合物A，優(yōu)選為尼龍6、尼龍46等尼龍類；聚苯乙烯、耐沖擊性聚苯乙烯(HIPS)以及各種共聚物等聚苯乙烯類聚合物；聚氯乙烯以及各種共聚物等聚氯乙烯類聚合物；聚偏二氯乙烯以及各種共聚物等聚偏二氯乙烯類聚合物；AS樹(shù)脂、ABS樹(shù)脂以及各種共聚物等丙烯腈類聚合物；聚丙烯等聚烯烴類；聚丙烯酸酯類聚合物；PMMA以及各種共聚物等聚甲基丙烯酸酯類聚合物；熱塑性彈性體。在本發(fā)明的蒸發(fā)裝置中，可以在較低溫度下有效除去這些熱塑性聚合物A中所含的所謂殘余單體等雜質(zhì)，并且可以得到無(wú)熱分解等、無(wú)著色的高純度、高性能的熱塑性聚合物A。
另外，如果該液體是熱塑性聚合物B的溶液，并且該低沸點(diǎn)物質(zhì)是使該熱塑性聚合物溶解的溶劑和/或該聚合物溶液中所含的單體、低聚物、副產(chǎn)物，則優(yōu)選使用本發(fā)明的工業(yè)蒸發(fā)裝置作為通過(guò)從該溶液中蒸發(fā)除去該低沸點(diǎn)物質(zhì)，來(lái)從該溶液中分離回收該熱塑性聚合物，并同時(shí)提高該熱塑性聚合物的純度的分離回收和/或精制裝置。作為這種熱塑性聚合物B的溶液，優(yōu)選為使用芳香族聚碳酸酯的氯系溶劑(例如，二氯甲烷、氯苯)溶液、溶劑(例如，甲苯、己烷)等，通過(guò)溶液聚合制造的SBR、BR、EPDM等聚合物溶液。進(jìn)一步優(yōu)選，從殘存有氯系溶劑的芳香族聚碳酸酯的熔融液、殘存有聚合溶劑的彈性體類中除去溶劑等。在本發(fā)明的蒸發(fā)裝置中，可以在較低溫度下有效除去這些溶劑、雜質(zhì)，并且可以得到無(wú)熱分解等、無(wú)著色的高純度、高性能的熱塑性聚合物B。
本發(fā)明的工業(yè)蒸發(fā)裝置特別適合從粘度較高的液體中蒸發(fā)除去低沸點(diǎn)物質(zhì)。例如，在現(xiàn)有的聚合器中，存在一部分液體以被長(zhǎng)時(shí)間加熱的狀態(tài)滯留的場(chǎng)所，因此而滯留的液體會(huì)產(chǎn)生著色、凝膠化、交聯(lián)化、超高分子量化、固化、焦化、炭化等變性，并且這些變性物會(huì)慢慢地或集中地混入聚合物中，這樣的缺點(diǎn)是無(wú)法避免的，而在使用本發(fā)明的工業(yè)蒸發(fā)裝置作為縮合類聚合物的聚合器時(shí)，不僅沒(méi)有這樣的缺點(diǎn)，而且具有現(xiàn)有的聚合器所沒(méi)有的優(yōu)異效果。
即，例如，在使由芳香族二羥基化合物和碳酸二芳基酯得到的熔融預(yù)聚物聚合來(lái)制造芳香族聚碳酸酯時(shí)，反應(yīng)溫度通常必須在200～350℃的范圍內(nèi)，特別是在聚合的后半階段，由于其粘度急劇增高，并且必須從該超高粘度物質(zhì)中排出通過(guò)平衡反應(yīng)生成的芳香族單羥基化合物，因此用現(xiàn)有的聚合器例如即使用橫型2軸攪拌式超高粘度聚合物用反應(yīng)器，也必須在300℃以上的高溫下，以及133Pa以下的高真空下進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間反應(yīng)，另外，很難制造片材用等的高分子量體。
然而，在本發(fā)明的聚合器中，由于隨著內(nèi)部攪拌而進(jìn)行有效率的表面更新，因此可以在較低溫度下進(jìn)行聚合反應(yīng)。因此，優(yōu)選的反應(yīng)溫度為100～290℃，進(jìn)一步優(yōu)選為150～270℃。可以在比現(xiàn)有的機(jī)械攪拌式聚合器的情況更低的溫度下充分進(jìn)行聚合，是本發(fā)明的聚合器的特征，這也是可以制造無(wú)著色、無(wú)物性低下的高品質(zhì)芳香族聚碳酸酯的原因之一。進(jìn)而，在現(xiàn)有的聚合器中，存在空氣等從高真空下的攪拌機(jī)密封處侵入，異物混入等缺點(diǎn)，但是由于本發(fā)明的聚合器沒(méi)有機(jī)械攪拌，也沒(méi)有攪拌機(jī)的密封部，因此空氣等侵入、異物混入非常少，所以成為可以制造高純度·高性能的芳香族聚碳酸酯的原因。對(duì)于其它縮合類聚合物，特別是聚酯、聚酰胺，也同樣能夠發(fā)揮這種優(yōu)異效果。在制造聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚對(duì)苯二甲酸三亞甲基酯、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯、尼龍6、尼龍66時(shí)，這些優(yōu)異效果是很顯著的。
例如，現(xiàn)有的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯的縮聚反應(yīng)，通常在265～290℃進(jìn)行，隨著聚合度的上升，最終維持在280℃以上的高溫下實(shí)施反應(yīng)，聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯的縮聚反應(yīng)，通常在240～270℃進(jìn)行，隨著聚合度的上升，最終維持在260℃以上的高溫下實(shí)施反應(yīng)。已知聚合溫度越高，色相、聚合物的物性越受損。另外已知，在聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚對(duì)苯二甲酸三亞甲基酯、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯等的聚酯的聚合的情況下，聚合溫度越高，乙醛、丙烯醛等的醛類、烯丙醇等的不飽和醇類、環(huán)狀2聚體、環(huán)狀3聚體等的環(huán)狀低聚物的副生量越大。
但是，通過(guò)使用本發(fā)明的蒸發(fā)裝置作為縮合聚合器，可以使聚酯類的聚合溫度通常降低10℃以上，優(yōu)選降低20℃以上，并且通過(guò)進(jìn)行有效率的表面更新，有效率地除去由平衡反應(yīng)生成的低沸點(diǎn)副產(chǎn)物，由此可以以高聚合速度制造聚酯。因此，使用本發(fā)明的蒸發(fā)裝置作為聚合器，例如進(jìn)行聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯的聚合，可以在240～265℃以很快的反應(yīng)速度聚合，可以以高生產(chǎn)率制造乙醛含量減半的低聚物少的色相好的高純度、高性能的聚合物。
另外，例如現(xiàn)有的尼龍66的縮聚反應(yīng)，通常在230～290℃進(jìn)行，隨著聚合度的上升，最終維持在270℃～290℃的高溫下實(shí)施反應(yīng)，尼龍6的縮聚反應(yīng)，通常在250～270℃進(jìn)行，隨著聚合度的上升，最終維持在270℃附近的高溫下實(shí)施反應(yīng)。另外，在現(xiàn)有的尼龍類的縮聚中，在聚合器中的平均滯留時(shí)間，通常為10～20小時(shí)的級(jí)別，必須在高溫下長(zhǎng)期滯留，因此聚合物容易熱變性，容易產(chǎn)生著色、物性下降。已知特別是在尼龍66的情況下，非常容易產(chǎn)生熱變性、著色、凝膠化。另外也已知，在尼龍6的情況下，在使用現(xiàn)有的聚合器的情況下，單體(10％左右)和低聚物(2～3％)大量殘留在聚合物中。尼龍類的平衡常數(shù)隨著溫度的升高而降低(例如222℃和254℃下的平衡常數(shù)，在尼龍6的情況下分別為480和254，在尼龍66的情況下分別為365和300)，因此如果能夠在低溫下聚合，則可以減少殘留單體，這在現(xiàn)有的聚合器中是不可能的。
但是，通過(guò)使用本發(fā)明的蒸發(fā)裝置作為縮合聚合器，可以使尼龍類的縮聚溫度通常降低10℃以上，優(yōu)選降低20℃以上，并且通過(guò)進(jìn)行有效率的表面更新，有效率地除去由平衡反應(yīng)生成的低沸點(diǎn)副產(chǎn)物，由此可以以高聚合速度制造尼龍類。因此，使用本發(fā)明的蒸發(fā)裝置作為聚合器，例如進(jìn)行尼龍66的聚合，可以在210～270℃、最終在250～270℃的溫度下以很快的反應(yīng)速度聚合，可以以高生產(chǎn)率制造不會(huì)因熱變性導(dǎo)致著色、不會(huì)生成凝膠的色相好的高純度、高性能的聚合物。進(jìn)而，使用現(xiàn)有的聚合器通過(guò)熔融聚合制造的縮合類聚合物，在通常的用途(例如衣料用纖維用途)中具有作為聚合物的充分的性能，為了進(jìn)而提高聚合度來(lái)用于高機(jī)能化用途(例如輪胎簾線用途、瓶用途、工程樹(shù)脂用途等)，通常需要使這些聚合物進(jìn)一步固相聚合，但是如果使用本發(fā)明的蒸發(fā)器，則可以容易獲得與通過(guò)固相聚合制造的聚合物具有同等聚合度的聚合物，這也是本發(fā)明的蒸發(fā)器的特征。
另外，在使用本發(fā)明的工業(yè)蒸發(fā)裝置來(lái)制造縮合類聚合物的情況下，隨著聚合反應(yīng)的進(jìn)行，將由平衡反應(yīng)副生的低沸點(diǎn)物質(zhì)排除至反應(yīng)體系外，由此使得反應(yīng)速度提高。因此，可以優(yōu)選使用將氮?dú)狻鍤?、氦氣、二氧化碳、低?jí)烴氣體等對(duì)反應(yīng)不產(chǎn)生壞影響的惰性氣體導(dǎo)入至聚合器中，并將這些低沸點(diǎn)物質(zhì)隨著這些氣體而除去的方法，或者在減壓下進(jìn)行反應(yīng)的方法等?；蛘邇?yōu)選使用將上述方法并用的方法，在這些情況下，也不需要將大量的惰性氣體導(dǎo)入至聚合器中，是將內(nèi)部保持為惰性氣體氣氛的程度即可。
另外，使用本發(fā)明的工業(yè)蒸發(fā)裝置來(lái)制造縮合類聚合物的情況下的反應(yīng)壓力，根據(jù)副生的低沸點(diǎn)物質(zhì)的種類、制造的聚合物的種類、分子量、聚合溫度等而不同，例如，在由雙酚A和碳酸二苯酯的熔融預(yù)聚物來(lái)制造芳香族聚碳酸酯時(shí)，在數(shù)均分子量為5,000以下的范圍時(shí)，反應(yīng)壓力優(yōu)選為400～3,000Pa的范圍，在數(shù)均分子量為5,000～10,000時(shí)，優(yōu)選為50～500Pa的范圍。在數(shù)均分子量為10,000以上時(shí)，優(yōu)選為300Pa以下，特別優(yōu)選在20～250Pa的范圍內(nèi)使用。
在使用本發(fā)明的工業(yè)蒸發(fā)裝置作為聚合器來(lái)制造縮合類聚合物時(shí)，可以僅用一臺(tái)該蒸發(fā)裝置來(lái)制造具有目標(biāo)聚合度的聚合物，但根據(jù)作為原料的熔融單體、熔融預(yù)聚物的聚合度、聚合物的生產(chǎn)量等，還優(yōu)選將2臺(tái)以上的蒸發(fā)裝置連接起來(lái)，依次提高聚合度的方式。在這種情況下，在各蒸發(fā)裝置中，可以分別采用與要制造的預(yù)聚物或聚合物的聚合度相適合的導(dǎo)向器、反應(yīng)條件，因此這是優(yōu)選的方式。例如，在使用導(dǎo)向器接觸流下式第1聚合器、導(dǎo)向器接觸流下式第2聚合器、導(dǎo)向器接觸流下式第3聚合器、導(dǎo)向器接觸流下式第4聚合器......，依次提高聚合度的方式的情況下，如果各個(gè)聚合器所具有的導(dǎo)向器全體的外部總表面積為S1、S2、S3、S4......，則可以為S1≥S2≥S3≥S4≥......。
另外，各個(gè)聚合器中的聚合溫度可以是相同的溫度，也可以依次提高。聚合壓力也可以在各個(gè)聚合器中依次下降。在這種情況下，例如，在使用導(dǎo)向器接觸流下式第1聚合器、導(dǎo)向器接觸流下式第2聚合器這2臺(tái)聚合器，依次提高聚合度時(shí)，優(yōu)選使用該第1聚合器的導(dǎo)向器全體的外部總表面積S1(m2)和該第2聚合器的導(dǎo)向器全體的外部總表面積S2(m2)滿足式(15)的那樣的導(dǎo)向器1≤S1/S2≤20式(15)。
如果S1/S2小于1，則產(chǎn)生分子量不均度變大，長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定制造變得困難，難以獲得規(guī)定的生產(chǎn)量等不便，而如果S1/S2大于20，則流下第2聚合器中的導(dǎo)向器的熔融預(yù)聚物的流量增加，其結(jié)果產(chǎn)生熔融預(yù)聚物的滯留時(shí)間變少，難以得到所需分子量的聚合物等不便。在這種情況下，進(jìn)一步優(yōu)選的范圍是1.5≤S1/S2≤15。
在本發(fā)明的工業(yè)蒸發(fā)裝置或聚合設(shè)備中，可以很容易地制造每小時(shí)1噸以上的濃縮液體或聚合物，但在由熔融單體或熔融預(yù)聚物制造縮合類聚合物時(shí)，由于一邊將由通常聚合反應(yīng)所副生的低沸點(diǎn)物質(zhì)排出至體系外，一邊進(jìn)行聚合，因此需要將多于每小時(shí)1噸的量的原料的熔融單體或熔融預(yù)聚物供給至聚合器或聚合設(shè)備中。因此，作為供給至蒸發(fā)裝置中的液體的熔融單體或熔融預(yù)聚物的量，根據(jù)其聚合度以及要制造的聚合物的聚合度而變化，但是通常來(lái)說(shuō)，聚合物的生產(chǎn)量比1噸/小時(shí)多10～500kg/小時(shí)，在1.01～1.5噸/小時(shí)的范圍內(nèi)。另外，在從含有低沸點(diǎn)物質(zhì)的液體、熱塑性聚合物中進(jìn)行蒸發(fā)濃縮、蒸發(fā)精制的情況下，根據(jù)低沸點(diǎn)物質(zhì)的含量和必要的濃縮率、精制率的不同而不同，供給的液體通常在1.001～100噸/小時(shí)的范圍內(nèi)，優(yōu)選為1.005～50噸/小時(shí)，更優(yōu)選為1.01～20噸/小時(shí)。
如果本發(fā)明的工業(yè)蒸發(fā)裝置，滿足權(quán)利要求所述的條件，并且具有與之相應(yīng)的機(jī)械強(qiáng)度，則怎樣都可以，并且也可以附加具有連續(xù)運(yùn)行所需的其它任何功能的裝置·設(shè)備。另外，本發(fā)明的工業(yè)蒸發(fā)裝置可以是結(jié)合了多個(gè)本發(fā)明工業(yè)蒸發(fā)裝置的裝置，并且也可以附加具有蒸發(fā)以外的其它任何功能的裝置·設(shè)備。
實(shí)施例下面，通過(guò)實(shí)施例和參考例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明。
圖2和圖3所示的具有厚度約2cm的圓盤狀流路控制部件20和導(dǎo)向器4的工業(yè)蒸發(fā)裝置。圓盤狀流路控制部件20按照距離液體供給區(qū)域3的上部?jī)?nèi)壁面23的間隔約為8cm那樣，從上部進(jìn)行懸垂固定。另外，液體供給區(qū)域3的內(nèi)部側(cè)壁面22與流路控制部件20的間隔約9cm，多孔板2與流路控制部件20的間隔約8cm。另外，該圓盤狀流路控制部件20的周邊部被精加工成垂直截面為半徑約1cm的半圓形，并被設(shè)計(jì)成液體在周邊部不滯留。另外，液體供給區(qū)域的內(nèi)部側(cè)壁面23與多孔板2的連接部的截面，如圖6所示那樣其內(nèi)側(cè)被精加工為凹狀，并且其上升部的角度E度約為170度。該蒸發(fā)裝置的材質(zhì)全部為不銹鋼。在濃縮液體為高粘度時(shí)，排出泵8優(yōu)選為齒輪泵，在粘度不那么高的情況下，其為通常的送液泵。該工業(yè)蒸發(fā)裝置具有圓筒形的側(cè)面外殼10和圓錐形的底部外殼11，并且L＝1,000cm，h＝900cm，D＝500cm，d＝40cm，C＝155度，S＝250m2，A＝19.625m2，A/B＝156.25，D/d＝12.5，L/D＝2，r＝0.3cm。在從該液體接收口1(液體接收口與液體供給區(qū)域的上部?jī)?nèi)壁的接合部)到多孔板2的上面的該液體供給區(qū)域3中，該液體可以存在的空間容積V(約3.17m3)與包括孔的上部面積在內(nèi)的多孔板的上部面積T(約19.63m2)的比、V/T的值約為0.161(m)。蒸發(fā)區(qū)域的空間容積Y約為222.8m3，Y/V的值約為70。完全滿足式(1)到式(14)。注意滿足以下內(nèi)容，即，在供給區(qū)域3中，使從供給口1供給的含低沸點(diǎn)物質(zhì)的液體，經(jīng)由流路控制部件20的上面和供給區(qū)域3的上部?jī)?nèi)壁面23之間，以及供給區(qū)域3的內(nèi)部側(cè)壁面22與流路控制部件20之間，主要從多孔板2的周邊部向中央部的方向流動(dòng)，并同時(shí)從多孔板2的孔(21等)均勻分配至各導(dǎo)向器4。在蒸發(fā)裝置下部，具有惰性氣體供給口9，在上部具有低沸點(diǎn)物質(zhì)的蒸發(fā)物取出口6(通常連接至氣體冷凝器和減壓裝置)。蒸發(fā)裝置的外側(cè)設(shè)置有夾套或熱介質(zhì)用加熱管，以便可以通過(guò)熱介質(zhì)來(lái)保持在規(guī)定溫度。
使用實(shí)施例1的工業(yè)蒸發(fā)裝置作為縮合類聚合物的聚合器，制造芳香族聚碳酸酯。由雙酚A和碳酸二苯酯(相對(duì)于雙酚A的摩爾比為1.05)制造，并保持在260℃的芳香族聚碳酸酯的熔融預(yù)聚物(數(shù)均分子量Mn為4,000)，通過(guò)供給泵從供給口1連續(xù)供給至供給區(qū)域3中。從多孔板2的周邊部向中央部流動(dòng)，同時(shí)從多孔板的孔連續(xù)供給至蒸發(fā)區(qū)域5(聚合反應(yīng)區(qū)域)的熔融預(yù)聚物一邊沿著導(dǎo)向器4流下，一邊進(jìn)行聚合反應(yīng)。聚合反應(yīng)區(qū)域通過(guò)蒸發(fā)物取出口6而保持在80Pa。從導(dǎo)向器4的下部進(jìn)入聚合器底部11的生成芳香族聚碳酸酯，通過(guò)排出泵8由排出口7以5.5噸/小時(shí)的流量連續(xù)排出，從而使該底部處的量恒定。
從開(kāi)始運(yùn)行50小時(shí)后，從取出口12排出的芳香族聚碳酸酯的數(shù)均分子量Mn為10,500，并且為良好的色調(diào)(3.2mm厚的試驗(yàn)片用CIELAB法測(cè)定出的b*值為3.2)。另外，拉伸伸長(zhǎng)率為98％。從運(yùn)行開(kāi)始，到60小時(shí)后、100小時(shí)后、500小時(shí)后、1,000小時(shí)后、2,000小時(shí)后、3,000小時(shí)后、4,000小時(shí)后、5,000小時(shí)后，從取出口12排出的芳香族聚碳酸酯的Mn分別為10,500、10,550、10,500、10,550、10,500、10,500、10,550、10,500、其很穩(wěn)定，色調(diào)(3.2mm厚的試驗(yàn)片用CIELAB法測(cè)定出的b*值為3.2)也完全相同，為3.2。完全不能檢測(cè)出因長(zhǎng)期滯留導(dǎo)致的著色物、異物等的雜質(zhì)的混入。
在這樣制造的芳香族聚碳酸酯中，用作催化劑的堿金屬和/或堿土類金屬化合物的含量通過(guò)換算成這些金屬元素，為0.04～0.05ppm。
使用圖2和圖3所示的具有流路控制部件20和導(dǎo)向器的工業(yè)蒸發(fā)裝置2臺(tái)串聯(lián)配置的縮聚類聚合物的聚合設(shè)備。使用該聚合設(shè)備(第1聚合器和第2聚合器)進(jìn)行芳香族聚碳酸酯的制造。這些蒸發(fā)裝置的材質(zhì)全部為不銹鋼。各個(gè)蒸發(fā)裝置的排出泵8為齒輪泵。導(dǎo)向器接觸流下式第1聚合器具有圓筒形的側(cè)面外殼10和圓錐形的底部外殼11，并且L＝950cm，h＝850cm，D＝400cm，d＝20cm，C＝150度，S＝750m2，A＝12.56m2，A/B＝400，D/d＝20，L/D＝2.375，r＝0.3cm。另外，流路控制部件20的橫截面的直徑稍小，但是與實(shí)施例1所記載的具有相同的形狀，并且與液體供給區(qū)域的壁面(23和22)的間隔以及與多孔板2的間隔與實(shí)施例1所記載的相同。另外，與實(shí)施例1一樣，液體供給區(qū)域的內(nèi)部側(cè)壁面23與多孔板2的連接部的截面中，如圖6所示那樣內(nèi)側(cè)被精加工為凹狀，并且其上升部分的角度E度約為170度。在從該液體接收口1的下部(液體接收口與液體供給區(qū)域的上部?jī)?nèi)壁的接合部)到多孔板2的上面的該液體供給區(qū)域3中，該液體可以存在的空間容積V(約2.03m3)與包括孔的上部面積在內(nèi)的多孔板的上部面積T(約12.56m2)的比、V/T的值約為0.162(m)。蒸發(fā)區(qū)域的空間容積Y約為135m3，Y/V的值約為67。這些值完全滿足式(1)到式(14)。另外，第2聚合器與實(shí)施例1相同。
由雙酚A和碳酸二苯酯(相對(duì)于雙酚A的摩爾比為1.06)制造，并保持在265℃的芳香族聚碳酸酯的熔融預(yù)聚物(數(shù)均分子量Mn為2,500)，通過(guò)供給泵從第1聚合器的供給口1連續(xù)供給至供給區(qū)域3中。通過(guò)第1聚合器內(nèi)的多孔板2并連續(xù)供給至聚合反應(yīng)區(qū)域的該熔融預(yù)聚物，一邊沿著導(dǎo)向器4流下，一邊進(jìn)行聚合反應(yīng)。第1聚合器的聚合反應(yīng)區(qū)域通過(guò)真空排氣口6而保持為800Pa的壓力。從導(dǎo)向器4的下部進(jìn)入聚合器底部11的聚合度提高了的芳香族聚碳酸酯的熔融預(yù)聚物(數(shù)均分子量Mn為5,500)，通過(guò)排出泵8由排出口7以恒定流量連續(xù)排出，從而使在該底部的量恒定。該熔融預(yù)聚物通過(guò)供給泵由第2聚合器的供給口1連續(xù)供給至供給區(qū)域3中。通過(guò)第2聚合器內(nèi)的多孔板2連續(xù)供給至聚合反應(yīng)區(qū)域的該熔融預(yù)聚物，一邊沿著導(dǎo)向器4流下，一邊進(jìn)行聚合反應(yīng)。第2聚合器的聚合反應(yīng)區(qū)域通過(guò)真空排氣口6而保持為50Pa的壓力。從導(dǎo)向器4的下部進(jìn)入第2聚合器的底部11的生成芳香族聚碳酸酯，通過(guò)排出泵8由排出口7以6噸/小時(shí)的流量連續(xù)排出，從而使在該底部的量恒定。
從開(kāi)始運(yùn)行50小時(shí)后，從第2聚合器的取出口12排出的芳香族聚碳酸酯的數(shù)均分子量Mn為11,500，并且為良好的色調(diào)(3.2mm厚的試驗(yàn)片用CIELAB法測(cè)定出的b*值為3.2)。另外，拉伸伸長(zhǎng)率為99％。從運(yùn)行開(kāi)始，到60小時(shí)后、100小時(shí)后、500小時(shí)后、1,000小時(shí)后、2,000小時(shí)后、3,000小時(shí)后、4,000小時(shí)后、5,000小時(shí)后，從取出口12排出的芳香族聚碳酸酯的Mn分別為11,500、11,550、11,500、11,550、11,500、11,500、11,550、11,500，其很穩(wěn)定，色調(diào)(3.2mm厚的試驗(yàn)片用CIELAB法測(cè)定出的b*值)也完全相同，為3.2。完全不能檢測(cè)出因長(zhǎng)期滯留導(dǎo)致的著色物、異物等的雜質(zhì)的混入。
如此制造的芳香族聚碳酸酯中，用作催化劑的堿金屬和/或堿土類金屬化合物的含量通過(guò)換算為這些金屬元素，是0.03～0.05ppm。
工業(yè)可利用性本發(fā)明的蒸發(fā)裝置，優(yōu)選用作不會(huì)使液體中含有比該液體沸點(diǎn)低的物質(zhì)的液體產(chǎn)生著色、混入異物、物性低下等缺點(diǎn)，并且適合有效率地濃縮大量液體的工業(yè)蒸發(fā)裝置。特別優(yōu)選用作該液體粘度較高時(shí)的蒸發(fā)裝置。本發(fā)明的工業(yè)蒸發(fā)裝置特別優(yōu)選的用途是縮合類聚合物用聚合裝置、熱塑性聚合物熔融液的精制裝置、從熱塑性聚合物溶液中分離回收·精制該聚合物的分離回收·精制裝置。


是表示本發(fā)明的工業(yè)蒸發(fā)裝置的概略的截面圖。
是表示本發(fā)明的圓筒形工業(yè)蒸發(fā)裝置的概略的截面圖。
是模式化表示本發(fā)明的工業(yè)蒸發(fā)裝置的上部的截面圖。
是模式化表示本發(fā)明的工業(yè)蒸發(fā)裝置的上部的截面圖。
是模式化表示消除液體供給區(qū)域的內(nèi)部壁面與多孔板以及流路控制部件之間的“死角”的方案的截面圖。
是模式化表示消除液體供給區(qū)域的內(nèi)部壁面與多孔板以及流路控制部件之間的“死角”的方案的截面圖。
1液體接收口、2多孔板、3液體供給區(qū)域、4導(dǎo)向器、5蒸發(fā)區(qū)域、6蒸發(fā)物取出口、7液體排出口、8液體排出泵、9根據(jù)需要使用的惰性氣體供給口、10蒸發(fā)區(qū)域的側(cè)面外殼、11蒸發(fā)區(qū)域的底部外殼、12液體取出口、20流路控制部件、21多孔板的孔的示例、22液體供給區(qū)域的內(nèi)部側(cè)壁面、23液體供給區(qū)域的上部?jī)?nèi)壁面。
權(quán)利要求
1.一種工業(yè)蒸發(fā)裝置，是使在液體中含有比該液體沸點(diǎn)低的物質(zhì)的液體沿著自身沒(méi)有加熱源的導(dǎo)向器的外部表面向下流，在此期間使該低沸點(diǎn)物質(zhì)蒸發(fā)的裝置，其特征在于，在該蒸發(fā)裝置中，(1)具有液體接收口；通過(guò)多孔板向蒸發(fā)區(qū)域的該導(dǎo)向器供給該液體的液體供給區(qū)域；在由該多孔板、側(cè)面外殼和底部外殼所包圍的空間中設(shè)置了從該多孔板向下延伸的多個(gè)該導(dǎo)向器的蒸發(fā)區(qū)域；設(shè)置在該蒸發(fā)區(qū)域中的蒸發(fā)物取出口；和設(shè)置在底部外殼最下部的液體排出口，(2)在該液體供給區(qū)域中設(shè)置有流路控制部件，所述流路控制部件具有使在該液體供給區(qū)域中從該液體接收口供給至多孔板的液體流主要從多孔板的周邊部分向中央部分方向流動(dòng)的功能，(3)該蒸發(fā)區(qū)域的側(cè)面外殼的水平面上的內(nèi)部截面積A(m2)滿足式(1)0.7≤A≤300 式(1)(4)該A(m2)與液體排出口的水平面上的內(nèi)部截面積B(m2)的比滿足式(2)20≤A/B≤1000式(2)(5)構(gòu)成該蒸發(fā)區(qū)域的底部的底部外殼，相對(duì)于上部的側(cè)面外殼，在其內(nèi)部以角度C度連接，并且該角度C度滿足式(3)110≤C≤165 式(3)(6)該導(dǎo)向器的長(zhǎng)度h(cm)滿足式(4)150≤h≤5000 式(4)(7)多個(gè)該導(dǎo)向器的全體的外部總表面積S(m2)滿足式(5)2≤S≤50000 式(5)(8)在從該液體接收口到多孔板的上面為止的該液體供給區(qū)域中，該液體可以存在的空間容積V(m3)與包括孔的上部面積在內(nèi)的多孔板的上部面積T(m2)滿足式(6)0.02(m)≤V/T≤0.5(m) 式(6)(9)該空間容積V(m3)與蒸發(fā)區(qū)域的空間容積Y(m3)滿足式(7)10≤Y/V≤500 式(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工業(yè)蒸發(fā)裝置，其特征在于，蒸發(fā)處理的液體為每小時(shí)1噸以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的工業(yè)蒸發(fā)裝置，其特征在于，該液體供給區(qū)域的內(nèi)部側(cè)壁面與該多孔板所形成的角度E度滿足式(8)100≤E＜180式(8)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3的任一項(xiàng)所述的工業(yè)蒸發(fā)裝置，其特征在于，該蒸發(fā)區(qū)域的該側(cè)面外殼是內(nèi)徑為D(cm)、長(zhǎng)度為L(zhǎng)(cm)的圓筒形，連接于其下部的底部外殼是圓錐形，并且該圓錐形外殼的最下部的液體排出口是內(nèi)徑為d(cm)的圓筒形，其中，D、L、d滿足式(9)、(10)、(11)和(12)100≤D≤1800 式(9)5≤D/d≤50 式(10)0.5≤L/D≤30 式(11)h-20≤L≤h+300 式(12)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～4的任一項(xiàng)所述的工業(yè)蒸發(fā)裝置，其特征在于，h滿足式(13)400＜h≤2500 式(13)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～5的任一項(xiàng)所述的工業(yè)蒸發(fā)裝置，其特征在于，1個(gè)該導(dǎo)向器是外徑為r(cm)的圓柱狀或制成液體和/或氣體物質(zhì)不能進(jìn)入內(nèi)側(cè)的管狀，其中r滿足式(14)0.1≤r≤1 式(14)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1～5的任一項(xiàng)所述的工業(yè)蒸發(fā)裝置，其特征在于，該多個(gè)導(dǎo)向器由多個(gè)權(quán)利要求6所述的導(dǎo)向器構(gòu)成，并且各導(dǎo)向器通過(guò)橫向的支撐件來(lái)結(jié)合。
8.根據(jù)權(quán)利要求1～5的任一項(xiàng)所述的工業(yè)蒸發(fā)裝置，其特征在于，該多個(gè)導(dǎo)向器由多個(gè)權(quán)利要求6所述的導(dǎo)向器構(gòu)成，為下述導(dǎo)向器中的任一種，即，各導(dǎo)向器通過(guò)橫向支撐件固定的格子狀或網(wǎng)狀導(dǎo)向器，在前后配置多個(gè)格子狀或網(wǎng)狀導(dǎo)向器并且將這些導(dǎo)向器通過(guò)橫向支撐件固定的立體導(dǎo)向器，以及多個(gè)導(dǎo)向器各自通過(guò)前后左右的橫向支撐件固定的方格架形狀的立體導(dǎo)向器中的任一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求1～8的任一項(xiàng)所述的工業(yè)蒸發(fā)裝置，其特征在于，該液體是下述物質(zhì)的熔融液，所述物質(zhì)為用于制造縮合類聚合物的單體和2種以上的單體混合物、和/或該縮合類聚合物的預(yù)聚物、和/或該縮合類聚合物，該低沸點(diǎn)物質(zhì)是通過(guò)縮聚反應(yīng)生成的副產(chǎn)物和/或低聚物，并且該工業(yè)蒸發(fā)裝置是用于通過(guò)從該熔融液中蒸發(fā)除去該低沸點(diǎn)物質(zhì)、來(lái)提高該縮合類聚合物的預(yù)聚物和/或該聚合物的聚合度的縮合類聚合物用聚合裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的工業(yè)蒸發(fā)裝置，其特征在于，該縮合類聚合物是聚酯類、聚酰胺類、聚碳酸酯類。
11.根據(jù)權(quán)利要求1～8的任一項(xiàng)所述的工業(yè)蒸發(fā)裝置，其特征在于，該液體是熱塑性聚合物A的熔融液，該低沸點(diǎn)物質(zhì)是在該聚合物中含有的單體、低聚物、副產(chǎn)物，并且該工業(yè)蒸發(fā)裝置是用于通過(guò)從該熔融液中蒸發(fā)除去該低沸點(diǎn)物質(zhì)、來(lái)提高該熱塑性聚合物A的純度的精制裝置。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的工業(yè)蒸發(fā)裝置，其特征在于，該熱塑性聚合物A是聚苯乙烯類聚合物、聚氯乙烯類聚合物、聚偏二氯乙烯類聚合物、聚丙烯腈類聚合物、聚丙烯酸酯類聚合物、聚甲基丙烯酸酯類聚合物、熱塑性彈性體。
13.根據(jù)權(quán)利要求1～8的任一項(xiàng)所述的工業(yè)蒸發(fā)裝置，其特征在于，該液體是熱塑性聚合物B的溶液，該低沸點(diǎn)物質(zhì)是溶解該熱塑性聚合物的溶劑和/或該聚合物溶液中含有的單體、低聚物、副產(chǎn)物，并且該工業(yè)蒸發(fā)裝置是用于通過(guò)從該溶液中蒸發(fā)除去該低沸點(diǎn)物質(zhì)、來(lái)從該溶液中分離回收該熱塑性聚合物并且同時(shí)提高該熱塑性聚合物的純度的分離回收·精制裝置。
全文摘要
本發(fā)明要解決的課題是具體公開(kāi)一種工業(yè)蒸發(fā)裝置，是使在液體中含有比該液體沸點(diǎn)低的物質(zhì)的液體沿著導(dǎo)向器的外部表面流下，在此期間使該低沸點(diǎn)物質(zhì)蒸發(fā)的裝置，其可以使蒸發(fā)處理的該液體以每小時(shí)1噸以上那樣的工業(yè)規(guī)模長(zhǎng)期穩(wěn)定地實(shí)施；進(jìn)一步具體公開(kāi)一種沒(méi)有因一部分該液體長(zhǎng)期滯留而引起變性問(wèn)題的工業(yè)的蒸發(fā)裝置。本發(fā)明者們發(fā)現(xiàn)通過(guò)解決上述課題，可以容易地提供高品質(zhì)、高純度的濃縮液體、縮合類聚合物、熱塑性聚合物。
文檔編號(hào)C08G64/30GK101080437SQ200580042919
公開(kāi)日2007年11月28日 申請(qǐng)日期2005年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月17日
發(fā)明者福岡伸典, 八谷廣志, 松崎一彥 申請(qǐng)人:旭化成化學(xué)株式會(huì)社