特許 7009376 粉末状ポリ（メタ）アクリレートを製造するための装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-01-14

(45)【発行日】2022-01-25

(54)【発明の名称】粉末状ポリ（メタ）アクリレートを製造するための装置

(51)【国際特許分類】

   C08F 20/10 20060101AFI20220118BHJP

   C08F 2/01 20060101ALI20220118BHJP

   C08J 3/12 20060101ALI20220118BHJP

   B01J 8/24 20060101ALI20220118BHJP

【ＦＩ】

C08F20/10

C08F2/01

C08J3/12 A CEY

B01J8/24 301

【請求項の数】 16

(21)【出願番号】P 2018544418

(86)(22)【出願日】2016-11-15

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2018-12-13

(86)【国際出願番号】 EP2016077774

(87)【国際公開番号】W WO2017085081

(87)【国際公開日】2017-05-26

【審査請求日】2019-11-12

(31)【優先権主張番号】15194980.7

(32)【優先日】2015-11-17

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】508020155

【氏名又は名称】ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピア

【氏名又は名称原語表記】ＢＡＳＦ ＳＥ

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100098501

【弁理士】

【氏名又は名称】森田 拓

(74)【代理人】

【識別番号】100116403

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100134315

【弁理士】

【氏名又は名称】永島 秀郎

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(72)【発明者】

【氏名】マルコ クリューガー

(72)【発明者】

【氏名】カール ポッセミールス

(72)【発明者】

【氏名】ゲラルト グリューネヴァルト

(72)【発明者】

【氏名】ユルゲン フライベルク

(72)【発明者】

【氏名】マークス ミュール

【審査官】亀谷 のぞみ

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１３－５０３９２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１１－５１４２５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１０－５１２９８３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０８Ｆ ２０／００－２０／７０

Ｃ０８Ｆ ２／００－２／６０

Ｃ０８Ｊ ３／００－３／２８

Ｂ０１Ｊ ８／００－８／４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

液滴重合用反応器（１）を含む、粉末状ポリ（メタ）アクリレートを製造するための装置であって、該反応器（１）に、モノマー溶液が導入される孔を有する前記ポリ（メタ）アクリレートを製造するための前記モノマー溶液の液滴化装置（５）と、前記液滴化装置（５）の上方にあるガス供給点（１３）と、前記反応器（１）の周囲にある少なくとも１つのガス回収点（１９）と、流動層（１１）と、前記流動層（１１）からの生成物排出装置（３３）とが備わっている装置において、前記生成物排出装置（３３）が、前記生成物排出装置（３３）の排出部位である排出装置（４９）を含み、ここで、前記排出装置（４９）の上方に滞留セグメント（３９）が配置され、
前記滞留セグメント（３９）が、生成物の集積によって緻密化が起こることでガスバリアとして役立てられていることを特徴とする装置。

【請求項2】

前記滞留セグメント（３９）が、最大充填レベル（４３）を検出するための上方センサーおよび最小充填レベル（４７）を検出するための下方センサーを有することを特徴とする、請求項１記載の装置。

【請求項3】

前記上方センサーが、第１の上方充填レベル（４１）を検出し、そのレベルに達したら供給が減少され、かつ前記第１の上方充填レベル（４１）よりも上方の第２の上方充填レベル（４３）を検出し、そのレベルに達したら供給が遮断され、そして前記下方センサーが、第１の下方充填レベル（４５）を検出し、そのレベルに達したら前記生成物排出装置（３３）からの生成物流出が減少され、かつ前記第１の下方充填レベル（４５）よりも下方の第２の下方充填レベル（４７）を検出し、そのレベルに達したら前記生成物排出装置（３３）が閉じられて生成物は回収されない充填レベル制御が含まれていることを特徴とする、請求項２記載の装置。

【請求項4】

前記滞留セグメント（３９）の上方に閉鎖エレメント（３５）が配置されていることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載の装置。

【請求項5】

前記滞留セグメント（３９）の上方に固体粉砕機（３７）が配置されていることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項記載の装置。

【請求項6】

前記固体粉砕機（３７）が、砕塊機であることを特徴とする、請求項５記載の装置。

【請求項7】

前記砕塊機が、破砕グリッドおよび回転破砕ツールを備えたフィンガー粉砕機であることを特徴とする、請求項６記載の装置。

【請求項8】

前記排出装置（４９）が、スターフィーダー、フラップ、スクリューコンベアーまたはセグメントボールバルブであることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１項記載の装置。

【請求項9】

前記滞留セグメント（３９）に、ガスを前記滞留セグメント（３９）内に導入するためのガス供給口（４８）が配置されていることを特徴とする、請求項１から８までのいずれか１項記載の装置。

【請求項10】

前記生成物排出装置（３３）が、加熱可能であることを特徴とする、請求項１から９までのいずれか１項記載の装置。

【請求項11】

前記生成物排出装置（３３）を加熱するために、前記固体粉砕機、前記滞留セグメントおよび／または前記排出装置（４９）が、電気加熱器、ジャケットまたは外側に取り付けられた加熱コイルを有し、ここで、前記ジャケットまたは前記加熱コイルには、加熱媒体が貫流可能であることを特徴とする、請求項１０記載の装置。

【請求項12】

前記ガス回収点（１９）に粒状物除去装置（２７）が接続されており、かつ前記粒状物除去装置（２７）には、排出装置（５３）および前記排出装置（５３）の上方に閉鎖エレメント（５１）を含む固体排出部が配置されていることを特徴とする、請求項１から１１までのいずれか１項記載の装置。

【請求項13】

前記粒状物除去装置（２７）の前記固体排出部からの前記排出装置（５３）が、スターフィーダーまたはスクリューコンベアーであることを特徴とする、請求項１２記載の装置。

【請求項14】

前記粒状物除去装置（２７）の前記固体排出部における前記閉鎖エレメント（５１）が、フラップ、スライダー、セグメントボールバルブまたは他のバルブであることを特徴とする、請求項１２または１３記載の装置。

【請求項15】

前記閉鎖エレメント（５１）の上方に少なくとも１つの充填レベルセンサー（５５）が位置決めされていることを特徴とする、請求項１２から１４までのいずれか１項記載の装置。

【請求項16】

前記生成物排出装置（３３）および／または前記粒状物除去装置（２７）の前記固体排出部が、前記粉末状ポリ（メタ）アクリレートを空気圧によりさらに輸送する吸引管に通じていることを特徴とする、請求項１から１５までのいずれか１項記載の装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、液滴重合用反応器を含む、粉末状ポリ（メタ）アクリレートを製造するための装置であって、該反応器に、モノマー溶液が導入される孔を有する該ポリ（メタ）アクリレートを製造するためのモノマー溶液の液滴化装置と、該液滴化装置の上方にあるガス供給点と、該反応器の周囲にある少なくとも１つのガス回収点と、流動層と、該流動層からの生成物排出装置とが備わっている。

【0002】

ポリ（メタ）アクリレートは、例えば、おむつ、タンポン、生理用ナプキンおよび他の衛生用品の製造において、あるいはまた市場園芸における保水剤としても使用される吸水性ポリマーとして特に有用である。

【0003】

吸水性ポリマーの特性は、架橋度により調節することができる。架橋度の上昇とともに、ゲル強度が上昇し、かつ吸収容量が低下する。これは、加圧下吸収量の上昇とともに、遠心分離保持容量が減少し、同時に、架橋度が非常に高い場合には、加圧下吸収量も再び減少することを意味する。

【0004】

性能特性、例えば、おむつの通液性および加圧下吸収量を改善するために、吸水性ポリマー粒子は、一般的に後架橋される。その結果、粒子表面での架橋度のみが上昇し、こうして、加圧下吸収量と遠心分離保持容量とを少なくとも部分的に切り離すことが可能である。この後架橋は、水性ゲル相中で実施することができる。しかしながら、一般的に、粉砕および篩分されたポリマー粒子は、後架橋剤で表面被覆され、熱的に後架橋され、乾燥される。このために適した架橋剤は、親水性ポリマーのカルボキシレート基と共有結合を形成しうる少なくとも２個の基を含む化合物である。

【0005】

吸水性ポリマー粒子の製造には種々の方法が知られている。例えば、ポリ（メタ）アクリレートを製造するために用いられるモノマーと場合により添加剤とを混合混練機に加え、そこで該モノマーを反応させてポリマーが形成される。混合混練機中で混練棒を有する回転シャフトによって、形成したポリマーは複数の塊片に引き裂かれる。混練機から取り出されたポリマーは乾燥され、粉砕され、後加工に供給される。別の変形例では、モノマーは、更なる添加剤を含んでいてもよいモノマー溶液の形態で、液滴重合用反応器中に導入される。モノマー溶液が反応器中に導入されると、これは崩壊して液滴になる。液滴形成のメカニズムは、乱流もしくは層流の噴流崩壊、または液滴化であってもよい。ここで、液滴形成のメカニズムは、モノマー溶液の流入条件および材料特性に依存する。液滴は、反応器中で下向きに落下し、落下中にモノマーが反応してポリマーが形成される。反応器の下部領域には、反応によって液滴から形成されたポリマー粒子が落下する流動層がある。次いで、流動層内で後反応が起こる。対応する方法が、例えば、国際公開第２００６／０７９６３１号（ＷＯ－Ａ２００６／０７９６３１）、国際公開第２００８／０８６９７６号（ＷＯ－Ａ２００８／０８６９７６）、国際公開第２００７／０３１４４１号（ＷＯ－Ａ２００７／０３１４４１）、国際公開第２００８／０４０７１５号（ＷＯ－Ａ２００８／０４０７１５）、国際公開第２０１０／００３８５５号（ＷＯ－Ａ２０１０／００３８５５）および国際公開第２０１１／０２６８７６号（ＷＯ－Ａ２０１１／０２６８７６）に記載されている。

【0006】

記載された液滴重合用反応器の場合、ガスが２つの点で供給される。第１のガス流は、液滴化装置の上方で導入され、第２のガス流は、下方から流動層に導入される。その際、これらのガス流は、対向する流れ方向を有する。減少する水力直径を有する領域に突出する反応器シェルによって形成される環状チャネルを介して、反応器からガスが排出される。この場合、反応器に供給されたガス量全体を排出する必要がある。これは、環状チャネルの領域内でのガス速度の増大につながり、この場合、ガス速度は、ポリマー材料が環状チャネルを介してガスと一緒に同伴されるほどの大きさとなりうる。これは、一方では、収率の低下につながり、他方では、同伴された粒子が、まだ完全には反応していないモノマー溶液によって環状チャネルの壁および下流のガス輸送導管に付着する可能性があり、そうして望ましくない堆積を招くおそれがある。

【0007】

反応器中で爆発性混合物が形成することを防止するために、ガスとして一般的に窒素が用いられる。生成された固体を回収する慣用の生成物排出装置の場合、例えばスターフィーダーが用いられる場合は、通常、ガスの一部も反応器から連続的に失われるか、またはガス、特に空気が、存在する圧力勾配に従って、そこに接続されているプラント機器から反応器中に混入する。しかしながら、特に反応器中の雰囲気が空気とは異なる場合、すなわち、例えば窒素または反応器中に含まれる成分に対して不活性な他のガスも用いられる場合、そのような損失または反応器中への空気および酸素の混入は所望されていない。なぜなら、反応器を所望の不活性範囲に維持するために、不活性ガスの消費量を相応に高めて系内に供給しなければならず、ここで、不活性範囲は、所与の最大酸素濃度によって規定される。

【0008】

したがって、本発明の課題は、液滴重合用反応器を含み、該反応器中での不活性ガスの消費が最小限に抑えられる、粉末状ポリ（メタ）アクリレートを製造するための装置を提供することである。

【0009】

この課題は、液滴重合用反応器を含む、粉末状ポリ（メタ）アクリレートを製造するための装置であって、該反応器に、モノマー溶液が導入される孔を有する該ポリ（メタ）アクリレートを製造するためのモノマー溶液の液滴化装置と、該液滴化装置の上方にあるガス供給点と、該反応器の周囲にある少なくとも１つのガス回収点と、流動層と、該流動層からの生成物排出装置とが備わっており、ここで、該生成物排出装置は、排出装置を含み、かつ該排出装置の上方に滞留セグメント（Ａｕｆｓｔａｕｓｅｇｍｅｎｔ）が配置されている装置によって解決される。

【0010】

排出装置の上方の滞留セグメントは、ガスバリアとして役立てられ、これにより、固体と一緒に排出装置によって回収されるガスの量、または存在する圧力勾配に従って、反応器中に混入されるガス、特に空気の量が最小限に抑えられる。滞留セグメント内に固体が集積し、ここで、固体の柱の高さと、それによって形成される圧力とが、個々の固体粒子間の隙間を小さくし、ひいてはその後に固体と一緒に排出されるガス量も減少させる。逆圧力勾配の場合、固体の柱は、反応器中にガスが混入する量を最小限に抑える十分な逆圧が生じる。

【0011】

液滴重合用反応器は、一般的に、モノマー溶液を液滴化するための装置と、液滴化されたモノマー溶液が落下してポリマーに変換される中間領域と、ポリマー液滴が落下する流動層とを備えた頂部を含む。ここで、流動層は、減少する水力直径を有する反応器の領域を下向きに閉じる。

【0012】

液滴化装置を出るモノマー溶液が反応器の壁に噴霧されないようにし、同時に反応器を静的な面でも材料コストの面でも有利には構成するために、反応器頂部を円錐台の形態に形成し、円錐台形状の反応器頂部に液滴下装置を位置決めすることが好ましい。

【0013】

反応器頂部を円錐台形状に構成することによって、円筒形状に構成することと比較して材料を節約することができる。そのうえ、円錐台形状に構成された頂部は、反応器の静的安定性に役立てられる。更なる利点は、反応器頂部に導入されるガスが比較的小さな横断面を通して供給される必要があり、引き続き円錐台形状の構成に基づき反応器中で激しい渦動が生じることなく下向きに流れることである。反応器が円筒状に構成されている場合には頂部領域で生じ、ガス供給時には反応器の真ん中で生じる可能性がある渦動が有する欠点は、ガス流と一緒に同伴される液滴が、渦動に基づき反応器の壁に向けて運ばれる可能性があり、そのためファウリングに寄与する可能性があるということである。

【0014】

反応器の高さを可能な限り低く保つために、モノマー溶液の液滴化装置が円錐台形状に構成された頂部においてできるだけ上方に配置されている場合にさらに有利である。これは、モノマー溶液の液滴化装置が、円錐台形状に構成された頂部の高さに配置されていることを意味し、この高さにおける円錐台形状に構成された頂部の直径は、液滴化装置の直径にほぼ等しい。

【0015】

最も外側の孔の領域で液滴化装置を出るモノマー溶液が円錐台形状に構成された頂部の壁に向けて噴霧されるのを回避するために、円錐台形状に構成された頂部の水力直径が、液滴化装置が配置されている高さにおいて、最も外側の孔を結ぶ最短線で取り囲まれた面積に係る水力直径よりも２％～３０％、より好ましくは４％～２５％、特に５％～２０％大きい場合に特に好ましい。そのうえ、頂部の水力直径がいくらか大きいと、液滴が反応器頂部の下部でも反応器壁に早期に衝突してそこに付着しないことが保証される。

【0016】

モノマー溶液を液滴化するための装置の上方にガス供給点があり、そのためガスと液滴とは上から下に向かって反応器を並流で流れる。反応器の下部領域には流動層があるので、これにより、反応器の下部領域ではガスが下から上に向かって反対方向に流れることになる。ガスは上下から反応器中に導入されるので、モノマー溶液を液滴化するための装置と流動層との間でガスを回収する必要がある。本発明によれば、ガス回収点は、反応器シェルから流動層の方向に向かって減少する水力直径を有する領域への移行部に位置決めされる。

【0017】

流動層における固体量を調節することができるようするために、例えば、調節可能な堰が流動層の固体回収点に配置されている。この場合、固体は、堰の上端に達すると、堰の上を通り越えて生成物排出装置に入る。流動層の高さを介して、流動層におけるポリマー粒子の平均滞留時間、ひいては後架橋の時間を調節することができる。

【0018】

減少する水力直径を有する領域では、水力直径は、ガス回収点から流動層の方向に上から下に向かって減少する。これに関して、水力直径の減少は、有利には直線的に進行することから、減少する水力直径を有する領域は、逆円錐台の形を有する。

【0019】

水力直径ｄ_ｈは、次のように算出される：
ｄ_ｈ＝４・Ａ／Ｕ
ここで、Ａは面積で、Ｕは周囲長である。水力直径を使用することによって、断面積の形状に依存しない反応器の構成が得られる。これは、例えば、円形、長方形、任意の多角形状、長円形または楕円形であってよい。しかしながら、円形の断面積が好ましい。本発明の文脈において、平均水力直径とは、算術平均を意味する。

【0020】

過度に多量のポリマーが滞留セグメントから回収されることを防止するために、さらに滞留セグメントまたは流動層の過充填も回避するために、滞留セグメントが、最大充填レベルを検出するための少なくとも１つの上方センサーおよび／または最小充填レベルを検出するための少なくとも１つの下方センサーを有している場合に好ましい。適切な充填レベルの制御により、滞留セグメント内に存在する充填レベルが最大充填レベルを検出するための上方センサーに達したら、ポリマーが排出装置を介して回収され、かつ充填レベルが最小充填レベルを検出するための下方センサーに達したら直ぐに、ポリマー回収は終了させられる。さらに、排出速度を完全連続式に制御することも、その適切な段階的調整によって可能である。

【0021】

好ましい実施形態では、上方センサーが、第１の上方充填レベルを検出し、そのレベルに達したら供給が減少され、かつ第２の上方充填レベルを検出し、そのレベルに達したら供給が遮断され、そして下方センサーが、第１の下方充填レベルを検出し、そのレベルに達したら生成物排出装置からの生成物流出が減少され、かつ第２の下方充填レベルを検出し、そのレベルに達したら生成物排出装置が閉じられて生成物は回収されなくなる充填レベル制御が含まれている。第１および第２の上方充填レベルならびに第１および第２の下方充填レベルの検出によるこのような充填レベル制御によって、生成物が反応器から連続的に回収されるように生成物排出装置を運転することが可能である。生成物回収の中断が必要とされるのは、回収率が低い場合であっても滞留セグメントが十分迅速に再充填されないほど少量のポリマーしか製造されない場合である。これは、例えば、モノマー供給が中断された場合に起こり得る。さらに、充填レベルを制限することに代えて、連続的な充填レベル信号を測定して送信する連続的な充填レベルセンサーを使用することも可能である。この場合、連続的な測定信号により、排出速度を、所望の充填レベル、例えば５０％に直接制御することができる。適切な連続式充填レベルセンサーは、例えば、容量性ローププローブ、レーダーまたはマイクロ波機器および放射性充填レベルメーターである。

【0022】

例えば、過度に充填された滞留セグメントの場合、ポリマーの更なる収容のために滞留セグメントが排出装置を介して空にされる前に、更なるポリマーが滞留セグメント内に混入することを防止するために、滞留セグメントの上方に閉鎖エレメントを配置することが可能である。さらに、この閉鎖エレメントは、滞留セグメント内に流入するポリマー材料の量を調節するために利用することもできる。滞留セグメントの上方に配置されることができる適切な閉鎖エレメントは、例えば、スライダー、フラップ、ボールバルブ、セグメントボールバルブまたは他のバルブである。好ましい閉鎖要素は、セグメントボールバルブまたはスライダーである。

【0023】

好ましい実施形態では、例えば堆積物の剥離によって生じることがある凝集物または反応器中で形成された集塊物を粉砕するために、滞留セグメントの上方に固体粉砕機が配置されている。適切な固体粉砕機は、特に砕塊機であり、この場合、特に、破砕グリッドおよび回転破砕ツールを備えたフィンガー粉砕機（Ｆｉｎｇｅｒｂｒｅｃｈｅｒ）が適している。しかしながら、破砕グリッドおよび回転破砕ツールを備えたフィンガー粉砕機のほかに、固体粉砕機として当業者に知られている任意の他の砕塊機を用いることも可能である。砕塊機の代わりに、任意の他の固体粉砕機、例えばミルまたは粉砕ツールを用いることも可能である。

【0024】

固体粉砕機および閉鎖エレメントが用いられる場合、閉鎖エレメントを固体粉砕機の上方に配置することで、固体粉砕機が閉鎖エレメントと滞留エレメントとの間に存在するようにすることが有利である。こうして、例えば固体粉砕機が閉塞した場合には、固体粉砕機へのポリマー供給を中断し、これを洗浄または修理することが可能である。それに、例えば大きな塊状物の添加によって固体粉砕機が著しく充填されたときには、まず塊状物を完全に粉砕して、その後に更なる材料を固体粉砕機に供給するために、ポリマー供給を中断することができる。

【0025】

排出装置として、有利には、ポリマーを制御しながら回収することができる装置が用いられる。ポリマー回収とポリマー回収の中断とのほかに、排出装置を介してポリマーを回収する速度を調節することも可能であるべきである。これにより、例えば、充填レベルが増大したら排出速度を高め、かつ充填レベルが減少したら排出速度を低めることによって第１および第２の上方充填レベルならびに第１および第２の下方充填レベルをそれぞれ第１の上方充填レベルと第１の下方充填レベルとの間で検出する場合に、滞留セグメント内に流入するポリマーの質量流量に関係なく、該滞留セグメント内での充填レベルを実質的に一定に保つことが可能になる。

【0026】

適切な排出装置は、例えば、スターフィーダー、フラップ、スクリューコンベアーまたはセグメントボールバルブである。これに関して、スターフィーダーが特に好ましい。

【0027】

本発明の１つの実施形態では、滞留セグメント内での凝縮を回避し、かつ滞留セグメントを閉塞させることがあるブリッジ形成を防止するために（ここで、ブリッジ形成は、特に凝縮によっても生じる可能性がある）、滞留セグメントに、乾燥ガスを滞留セグメント内に導入するためのガス供給口が配置されている。滞留セグメント内へのガス導入によって、温かい生成物の後乾燥によって気相中で生じる水分の濃縮、ひいては凝縮が回避され、そうすることで固体ブリッジは形成できなくなる。ガスとして、有利には乾燥または除湿ガスが用いられる。適切なガスは、用いられるモノマーおよびポリマーに対して不活性である。ガスとして特に好ましくは、乾燥窒素が用いられる。

【0028】

生成物排出装置の領域で増大することがあり、その結果、生成物排出装置を閉塞させることがある堆積物の形成を防止するために、生成物排出装置は、有利には加熱可能である。特にケーキングによって完全には重合しなかったまたは湿った粒子を引き起こす可能性のある堆積物の形成を、加熱によって防止するかまたは少なくとも著しく減少させることができることが判明した。有利には、生成物排出のために、固体粉砕機、滞留セグメントおよび／または排出装置は、該装置を加熱するために、電気加熱器、ジャケットまたは外側に取り付けられた加熱コイルを有し、ここで、ジャケットまたは加熱コイルには、加熱媒体が貫流可能である。ここで、加熱媒体として、当業者に公知の任意の加熱媒体を用いることができる。適切な加熱媒体は、例えば、熱油、水または蒸気である。特に好ましくは、蒸気が加熱媒体として用いられる。

【0029】

流動層の上方の反応器から回収されたガス流と一緒にプロセスから固体が排出され、それにより収率が低下することを回避するために、有利には、ガス回収点に粒状物除去装置が接続される。粒状物除去装置として、例えば、粒状物フィルターまたはサイクロンが適している。粒状物除去装置として特に好ましいのは、サイクロンである。粒状物除去装置において取り除かれた固体は、次いで粒状物除去装置から回収され、プロセスに返送されるかまたは生成物として回収されることができる。回収された固体粒子のサイズが所望の基準値を満たさない場合には、これらを後処理してよい。粒子が過度に大きい場合には、例えば、これらを適切な固体粉砕機、例えばミル中で粉砕することが可能である。粒子が過度に小さい場合には、プロセスに返送することで、これらが更なるモノマーと反応または凝集し、そのサイズを大きくすることができる。

【0030】

好ましい実施形態では、粒状物除去からの固体の回収点を介して不活性ガスが反応器から漏出するか、または圧力勾配に従って、この点でも空気が反応器中に混入することを防止するために、粒状物除去装置、特にサイクロンには、排出装置および該排出装置の上方に閉鎖エレメントを含む固体排出部が配置されている。閉鎖装置により、粒状物除去装置からの固体排出部を閉じることができ、そのため固体は十分に多量に存在する場合にのみ回収される。必要時にのみ固体を回収することによって、不活性ガスが不所望に排出されること、または空気が反応器中に不所望に混入することを最小限に抑えることができる。そのうえ閉鎖エレメントは、固体を滞留させることができ、これによってもさらに、ガス回収または反応器中への空気の混入が予防される。閉鎖要素は特に、すべての固体を回収する前に再び閉じてもよく、それによって、反応器からのガスの漏出または反応器中への空気の混入を最小限に抑えることができる。

【0031】

粒状物除去装置の固体排出部からの排出装置として適しているのは、反応器からの生成物回収装置からの排出装置として適しているのと同様に、スターフィーダー、フラップ、スクリューコンベアーまたはセグメントボールバルブである。粒状物除去装置の固体排出部における閉鎖エレメントは、例えば、フラップ、ボールバルブ、セグメントボールバルブまたは他のバルブであってよい。

【0032】

好ましい実施形態では、閉鎖エレメントの上方に少なくとも１つの充填レベルセンサーが配置されている。この充填レベルセンサーにより、粒状物除去装置において分離された固体の量が、粒状物除去装置の正常な機能を保証するために回収されなければならないほどの量になった場合に検出することができる。

【0033】

生成物排出装置および粒状物除去装置の固体排出部から回収された生成物の汚染を回避し、これを下流の可能な処理工程に供給するために、有利には、生成物排出装置および／または粒状物除去装置の固体排出部は、粉末状ポリ（メタ）アクリレートを空気圧によりさらに輸送する吸引管に通じている。この空気輸送によって、ポリ（メタ）アクリレートが不所望の異種成分と接触しないことが保証される。特に、閉じられた管路内での輸送が可能である。通常用いられる空気に代えて、空気輸送のために、不活性ガス、特に窒素を利用することができる。好ましくは、輸送ガスとして空気が使用される。

【0034】

ポリ（メタ）アクリレートを輸送する後処理は、ポリ（メタ）アクリレートのために通常用いられるすべての後処理、例えば、ポリ（メタ）アクリレートの後架橋、後添加、粉砕、粒子サイズを調節するための篩分または分級、中間貯蔵および充填である。

【0035】

本発明の１つの実施例を図面に示し、以下の説明で詳細に説明する。

【0036】

唯一の図が示すのは、本発明による装置の概略図である。

【図面の簡単な説明】

【0037】

【図1】本発明による装置の概略図を示す図である。

【0038】

液滴重合用反応器１は、液滴化装置５を収容する反応器頂部３と、重合反応が行われる中間領域７と、反応が完了される流動層１１を有する下部領域９とを含む。

【0039】

ポリ（メタ）アクリレートを製造するための重合反応を実施するために、液滴化装置５にモノマー供給口１２を介してモノマー溶液を供給する。液滴化装置５が複数のチャネルを有する場合には、専用のモノマー供給口１２を介して各チャネルにモノマー溶液を供給することが好ましい。モノマー溶液は、図１には示されていない液滴化装置５の孔を通って流れ出て、反応器中で下向きに落下する個々の液滴に崩壊する。液滴化装置５の上方にある第１のガス供給点１３を介して、ガス、例えば窒素または空気を反応器１に導入する。その際、このガス流は、液滴化装置５の孔から出てくるモノマー溶液が個々の液滴に崩壊し易くする。さらに、このガス流によって、個々の液滴が接触し、より大きな液滴へと合体することが難しくなる。

【0040】

まず、反応器の円筒形中間領域７を可能な限り短く構成し、さらに、液滴が反応器１の壁に衝突することを回避するために、ここに図示される反応器頂部３は、有利には円錐状に形成されており、この場合、液滴化装置５は、円筒形領域の上部の円錐形反応器頂部３内にある。しかしながら、これに代えて、反応器頂部３についても中間領域７と同じ直径で円筒状に反応器を構成することも可能である。しかしながら、反応器頂部３は円錐状に構成されていることが好ましい。液滴化装置５の位置は、液滴が壁に衝突することを防止するために、モノマー溶液が供給される最も外側の孔と反応器の壁との間でなお十分に大きな距離が開いているように選択される。このために、距離は、少なくとも５０～１５００ｍｍの範囲、好ましくは１００～１２５０ｍｍの範囲、特に２００～７５０ｍｍの範囲にあることが望ましい。反応器の壁からより大きく距離を開けることも当然可能である。しかしながら、このことは、より大きな距離を開けることに伴い、反応器横断面の利用がより困難になるという欠点を有する。

【0041】

下部領域９は、流動層１１で終わり、そこには落下中にモノマー液滴から形成されたポリマー粒子が落下する。流動層では、後反応が起こって所望の生成物が形成される。本発明によれば、モノマー溶液が液滴化される最も外側の孔は、垂直下向きに落下する液滴が流動層１１に落下するように位置決めされる。これは、例えば、流動層の水力直径が、液滴化装置５の最も外側の孔を結ぶ線で取り囲まれた面積の水力直径と少なくとも同じ大きさであることによって実現されることができ、ここで、流動層の横断面積と、最も外側の孔を結ぶ線で形成された面積とは同じ形状を有し、かつ両面積の中心は、互いに垂直に投影したときに同じ位置にある。流動層１１の位置に対する外側の孔の最も外側の位置を、点線１５を用いて図１に示している。

【0042】

さらに、液滴が中間領域７においても反応器の壁に衝突することを回避するために、液滴化装置とガス回収点との間の中間点の高さにおける水力直径は、流動層の水力直径よりも少なくとも１０％大きい。

【0043】

この場合、反応器１は任意の所望の横断面形状を有していてよい。しかしながら、反応器１の横断面は円形であることが好ましい。この場合、水力直径は、反応器１の直径に対応する。

【0044】

ここに図示される実施形態では、流動層１１の上方で反応器１の直径が増大することから、反応器１は下部領域９において下から上に向かって円錐状に広がる。これは、反応器１において形成された、壁に衝突するポリマー粒子が、壁伝いに下向きに流動層１１に滑り落ちることができるという利点を有する。さらに、ケーキングを回避するために、ここには示されていないタッパーを反応器の円錐形状部分の外側に設けることが可能であり、これにより反応器の壁を振動させ、その結果、付着したポリマー粒子が剥離し、流動層１１に滑り落ちる。

【0045】

流動層１１の運転のためにガスを供給するために、流動層１１の下方には、ガスを流動層１１に吹き込むガス分配器１７がある。

【0046】

反応器１には上下からガスが導入されるので、適切な位置で反応器１からガスを回収する必要がある。このために、少なくとも１つのガス回収点１９が、一定の横断面を有する中間領域７から円錐状に下から上に向かって広がる下部領域９に入る移行部に配置される。この場合、円筒状の中間領域７の壁は、上向きに円錐状に広がる下部領域９に突出し、ここで、この位置における円錐状の下部領域９の直径は、中間領域７の直径よりも大きい。こうして中間領域７の壁の周りを走る環状チャネル２１が形成され、そこにガスが流入し、かつ環状チャネル２１に接続された少なくとも１つのガス回収点１９を通して抜き出すことができる。

【0047】

流動層１１の後反応したポリマー粒子は、流動層の領域における少なくとも１つの生成物回収点２３を介して回収される。

【0048】

場合によりガス回収点１９を介して同伴された粒子をガス流から除去するために、ガス回収点１９は、ガスチャネル２５を介して、粒状物除去装置２７、例えばフィルターまたはサイクロン、有利にはサイクロンと接続されている。次いで、ガスから分離された固体粒子を、固体回収口を介してサイクロンから回収し、かつ固体が取り除かれたガスを、ガス抜出し口３１を介して回収することが可能である。

【0049】

環状チャネル２１から均一にガスを回収するためには、環状チャネル２１の周囲にわたって均一な分布で複数のガス回収点１９が設けられていることが好ましい。この場合、すべてのガス回収点１９は粒状物除去装置２７と接続されているか、またはこれに代えて複数のガス回収点１９のそれぞれが粒状物除去装置２７に導かれる。しかしながら、すべてのガス回収点１９が別個の粒状物除去装置２７と接続されているような構成が好ましい。

【0050】

反応器１からの生成物と一緒に排出される不活性ガスの量、または存在する圧力勾配に従って、反応器中に混入する空気の量を最小限に抑え、そのようにしてプロセスにおける不活性ガスの消費を低下させるために、反応器１は、滞留セグメント３９および排出装置４９を含む生成物排出装置３３を含む。滞留セグメント内に生成物が集積し、ここで、滞留セグメント３９内に生成物が滞留することによって緻密化が起こり、生成物粒子間の隙間のガス量が減らされる。そのうえ、滞留した生成物はシーリング効果を有していることから、排出装置４９を介した生成物回収時に流出しうるガス量も同様に最小限に抑えられる。ここで、排出装置４９として適しているのは、例えば、スターフィーダー、フラップ、スクリューコンベアー、ボールバルブまたはセグメントボールバルブである。

【0051】

滞留セグメント３９内での生成物のシーリング効果を保証するために、これは、ここに図示される好ましい実施形態では、第１の上方充填レベル４１、第２の上方充填レベル４３、第１の下方充填レベル４５および第２の下方充填レベル４７を測定するためのセンサーを有する。これに関して、第１の上方充填レベルに達したら回収が促され、第２の上方充填レベルに達したら、例えば、閉鎖エレメント３５によって滞留セグメント内への生成物供給を中断し、過充填を防止することが可能である。さらに、滞留セグメント３９内での充填レベルが過度に低くなり、ひいては滞留した生成物によるシーリング効果がもはや保証されえなくなることを防止するために、第１の下方充填レベル４５に達したら、例えば、排出装置４９として用いられるスターフィーダーの回転数を減らすことによって回収を遅らせ、第２の下方充填レベル４７に達したら停止させられる。こうして、常に生成物が滞留セグメント内に存在することが保証される。

【0052】

滞留セグメント３９内に滞留した生成物によるブリッジ形成を防止するために、ガス供給口４８を介して滞留セグメント３９内にガスを導入することが可能である。このガスによって滞留セグメント３９内の生成物が緩められ、そうすることでこれが滞留セグメント３９を詰まらせることはできなくなる。さらに、乾燥ガスの使用によって、滞留セグメント内のガス雰囲気が過度に湿らず、ひいては凝縮が回避されることになる。

【0053】

例えば、生成物粒子の凝集によってまたはケーキング物質の落下によって形成することがある大きな粒子を粉砕するために、ここに図示されるように、滞留セグメント３９の上方に固体粉砕機３７、例えば砕塊機を用いることが有利である。固体粉砕機３７において塊状物および凝集物を粉砕することによって、これらの塊状物または凝集物が滞留セグメント内に留まり続け、これを詰まらせるかまたは排出装置４９を閉塞させることも防止される。固体粉砕機３７が備わっている場合、これは、有利には閉鎖エレメント３５と滞留セグメント３９との間に位置決めされている。

【0054】

さらに、不活性ガスが粒状物除去装置２７の固体排出部を介して流出するか、または存在する圧力勾配に従って、反応器中に空気が混入しうることを防止するために、これも同様に閉鎖エレメント５１および排出装置５３を有する。粒状物除去装置２７における充填レベルが低い状態にある限り、閉鎖エレメント５１は閉じられたままである。これによって、固体が排出されることと、排出された固体と一緒に不活性ガスが漏出するか、または存在する圧力勾配に従って、反応器中に空気および酸素が混入しうることが防止される。そのうえ閉鎖エレメント５１により、固体が粒状物除去装置２７に滞留することで、これも同様にシール効果を有する。例えば充填レベルセンサー５５により検出することができる一定の充填レベルに達した段階で初めて、閉鎖エレメント５１、例えばバルブ、スライダー、ボールバルブ、セグメントボールバルブまたはフラップが開き、かつ固体が排出装置５３に達することができる。ここで、排出装置５３は、生成物回収装置３３の排出装置４９と同じように、有利には、スターフィーダー、フラップ、スクリューコンベアー、ボールバルブまたはセグメントボールバルブである。

【0055】

閉鎖エレメントをさらに用いることによって、粒状物除去装置２７において取り除かれた固体が圧縮されて排出装置５３に達し、これによって固体回収時に、粒状物除去装置２７の固体排出部を介して漏出しうるガスの割合が最小限に抑えられる。

【符号の説明】

【0056】

１ 反応器
３ 反応器頂部
５ 液滴化装置
７ 中間領域
９ 下部領域
１１ 流動層
１２ モノマー供給口
１３ ガス供給点
１５ 流動層１１に対する最も外側の孔の位置
１７ ガス分配器
１９ ガス回収点
２１ 環状チャネル
２３ 生成物回収点
２５ ガスチャネル
２７ 粒状物除去装置
２９ 固体回収口
３１ ガス抜出し口
３３ 生成物排出装置
３５ 閉鎖エレメント
３７ 固体粉砕機
３９ 滞留セグメント
４１ 第１の上方充填レベル
４３ 第２の上方充填レベル
４５ 第１の下方充填レベル
４７ 第２の下方充填レベル
４８ ガス供給口
４９ 排出装置
５１ 閉鎖エレメント
５３ 排出装置
５５ 充填レベルセンサー

【図1】