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(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】2025-03-07
(45)【発行日】2025-03-17
(54)【発明の名称】反応装置、ビニル系重合体の製造方法、制御装置、及び、攪拌装置
(51)【国際特許分類】
C08F 2/01 20060101AFI20250310BHJP
C08F 14/06 20060101ALI20250310BHJP
B01F 23/43 20220101ALI20250310BHJP
B01F 23/47 20220101ALI20250310BHJP
B01F 27/112 20220101ALI20250310BHJP
B01F 27/09 20220101ALI20250310BHJP
B01F 27/191 20220101ALI20250310BHJP
B01F 27/90 20220101ALI20250310BHJP
B01F 35/222 20220101ALI20250310BHJP
B01F 35/50 20220101ALI20250310BHJP
B01F 35/93 20220101ALI20250310BHJP
【ＦＩ】
C08F2/01
C08F14/06
B01F23/43
B01F23/47
B01F27/112
B01F27/09
B01F27/191
B01F27/90
B01F35/222
B01F35/50
B01F35/93
【請求項の数】
15
(21)【出願番号】P 2023530390
(86)(22)【出願日】2022-06-15
(86)【国際出願番号】 JP2022024033
(87)【国際公開番号】W WO2022265056
(87)【国際公開日】2022-12-22
【審査請求日】2023-08-04
(31)【優先権主張番号】P 2021100495
(32)【優先日】2021-06-16
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2022005369
(32)【優先日】2022-01-17
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000002060
【氏名又は名称】信越化学工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000877
【氏名又は名称】弁理士法人ＲＹＵＫＡ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】井田 徹
(72)【発明者】
【氏名】濱口 保典
【審査官】中村 泰三
(56)【参考文献】
【文献】特開昭５２－０２０９９２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０００－１４３７０６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００１－２４７６０４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０７－０１０９０２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０７－２３３２０２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０８－０８１５０７（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ０８Ｆ ２／００－５０
Ｂ０１Ｆ ２３／４０－５７
Ｂ０１Ｆ ２７／００－９６
Ｂ０１Ｆ ３５／００－９５
Ｂ０１Ｊ １４／００
Ｂ０１Ｊ １９／１８－２２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
筒状の直胴部を有する反応器と、その一部が前記直胴部の内部に配され、回転可能に構成される攪拌軸と、
前記攪拌軸の延伸方向の異なる位置に取り付けられる複数の攪拌翼と、
を備え、
前記複数の攪拌翼のそれぞれは、前記攪拌軸の延伸方向の異なる位置に取り付けられ、
前記直胴部の寸法と、前記複数の攪拌翼の少なくとも１つの寸法と、前記攪拌軸の回転数の設定値とが、下記の数式１に示される関係を満たす、
（数式１）
Ｎ（ｂ／ｄ）（Ｌ／Ｄ）／ｎ≦６．０
（数式１において、
Ｎは、前記複数の攪拌翼の個数を示し、
ｂは、前記複数の攪拌翼の翼幅の最大値［ｍ］を示し、
ｄは、前記複数の攪拌翼の翼径の最大値［ｍ］を示し、
Ｌは、前記直胴部の延伸方向の長さ[ｍ]を示し
Ｄは、前記直胴部の前記延伸方向に略垂直な平面であって、前記複数の攪拌翼のそれぞれの取り付け位置を通る複数の平面で前記直胴部を切断した場合に、前記複数の平面による断面のそれぞれにおいて前記直胴部に略内接する複数の内接円の直径の最大値[ｍ]を示し、
ｎは、前記攪拌軸の回転数［ｒｐｓ］の前記設定値を示す。）
前記複数の攪拌翼は、ブルーマージン翼を含まず、
前記反応器の内容積は、４０～３００ｍ ３ であり、
前記複数の内接円の直径の最大値Ｄに対する前記直胴部の延伸方向の長さＬの比（Ｌ／Ｄ）は、１．０～３．０であり、
塩化ビニル重合体の製造に用いられる、
反応装置。
【請求項2】
前記直胴部の寸法と、前記複数の攪拌翼の少なくとも１つの寸法と、前記攪拌軸の回転数の設定値とが、下記の数式２に示される関係を満たす、（数式２）
０．０５≦Ｎ（ｂ／ｄ）（Ｌ／Ｄ）／ｎ≦６．０
（数式２において、Ｎ、ｂ、ｄ、Ｌ、Ｄ及びｎの定義は、数式１における定義と同様である。）
請求項１に記載の反応装置。
【請求項3】
前記直胴部の内部に配され、冷媒を流通させるための複数の冷却配管をさらに備え、前記複数の冷却配管の少なくとも２つは、前記直胴部の内壁面からの距離が異なり、
前記直胴部の寸法と、前記複数の攪拌翼の少なくとも１つの寸法と、前記攪拌軸の回転数の設定値とが、下記の数式３に示される関係を満たす、
（数式３）
０．１５≦Ｎ（ｂ／ｄ）（Ｌ／Ｄ）／ｎ≦５．５
（数式３において、Ｎ、ｂ、ｄ、Ｌ、Ｄ及びｎの定義、数式１と同様である。）
請求項１に記載の反応装置。
【請求項4】
前記直胴部の寸法と、前記複数の攪拌翼の少なくとも１つの寸法と、前記攪拌軸の回転数の設定値とが、下記の数式４に示される関係を満たす、（数式４）
０．３≦Ｎ（ｂ／ｄ）（Ｌ／Ｄ）／ｎ≦３．０
（数式４において、Ｎ、ｂ、ｄ、Ｌ、Ｄ及びｎの定義、数式１と同様である。）
請求項３に記載の反応装置。
【請求項5】
前記複数の冷却配管のそれぞれは、繰り返し屈曲しながら延伸する蛇行部を有し、前記蛇行部は、
直線状に延伸する又は湾曲して延伸する複数の延伸部と、
前記複数の延伸部のうち、隣接する２つの延伸部の端部を連結する複数の屈曲部と
を含む、
請求項３に記載の反応装置。
【請求項6】
前記直胴部の延伸方向の長さに対する、前記隣接する２つの延伸部の間の距離の最大値の割合は、０．５～１５％である、請求項５に記載の反応装置。
【請求項7】
前記直胴部の内径に対する、前記複数の冷却配管及び前記直胴部の内壁面の距離の最小値の割合は、０．５～１０％であり、前記直胴部の内径に対する、前記複数の冷却配管及び前記直胴部の内壁面の距離の最大値の割合は、１～３０％である、
請求項３に記載の反応装置。
【請求項8】
前記攪拌軸は、前記攪拌軸の延伸方向と前記直胴部の延伸方向とが略一致するように、前記反応器に取り付けられ、前記攪拌軸における前記複数の攪拌翼の取付位置と、前記攪拌軸における前記直胴部の一端に対応する位置との距離の最小値は、前記直胴部の延伸方向の長さＬの０．１～０．４５倍である、
請求項１に記載の反応装置。
【請求項9】
前記直胴部の一端は、前記直胴部の上端であり、前記攪拌軸における前記複数の攪拌翼のうち最も下方に取り付けられる攪拌翼の取付位置は、前記攪拌軸の第１位置及び第２位置の間に配され、
前記第１位置は、前記攪拌軸が前記直胴部に取り付けられた場合に、前記第２位置よりも上方に位置し、
前記第１位置と、前記攪拌軸における前記直胴部の下端に対応する位置との距離は、前記複数の内接円の直径の最大値Ｄの０．２５倍以下であり、
前記第２位置は、前記攪拌軸における前記直胴部の下端に対応する位置との距離は、複数の内接円の直径の最大値Ｄの０．１倍以下である、
請求項８に記載の反応装置。
【請求項10】
前記複数の攪拌翼のうち、最も上方に取り付けられる第１攪拌翼及び最も下方に取り付けられる第２攪拌翼を除いた（Ｎ－２）個の第３攪拌翼の取付位置と、前記第１攪拌翼の取付位置である第１取付位置及び前記第２攪拌翼の取付位置である第２取付位置の間を（Ｎ－１）個に等分して得られる（Ｎ－１）個の第３位置との間の距離の最大値は、前記複数の攪拌翼の個数Ｎに対する、複数の内接円の直径の最大値Ｄの比（Ｄ／Ｎ）の０．５倍以下である、請求項１に記載の反応装置。
【請求項11】
前記複数の攪拌翼は、パドル翼を含む、請求項１に記載の反応装置。
【請求項12】
前記攪拌軸の回転数が前記数式１に示される関係を満たすように、前記攪拌軸の回転数を制御する制御部をさらに備える、請求項１に記載の反応装置。
【請求項13】
請求項１から請求項１１までの何れか一項に記載の反応装置を用いてビニル系単量体を重合させて、ビニル系重合体を生産する段階を有する、ビニル系重合体の製造方法。
【請求項14】
反応器の内部に回転可能に配され、複数の攪拌翼が取り付けられる攪拌軸の回転数を制御する制御装置であって、前記反応器は、筒状の直胴部を有し、
前記攪拌軸の一部は、前記直胴部の内部に配され、
前記制御装置は、前記攪拌軸の回転数が下記の数式１に示される関係を満たすように、前記攪拌軸の回転数を制御する、
（数式１）
Ｎ（ｂ／ｄ）（Ｌ／Ｄ）／ｎ≦６．０
（数式１において、
Ｎは、前記複数の攪拌翼の個数を示し、
ｂは、前記複数の攪拌翼の翼幅の最大値［ｍ］を示し、
ｄは、前記複数の攪拌翼の翼径の最大値［ｍ］を示し、
Ｌは、前記直胴部の延伸方向の長さ[ｍ]を示し
Ｄは、前記直胴部の前記延伸方向に略垂直な平面であって、前記複数の攪拌翼のそれぞれの取り付け位置を通る複数の平面で前記直胴部を切断した場合に、前記複数の平面による断面のそれぞれにおいて前記直胴部に略内接する複数の内接円の直径の最大値[ｍ]を示し、
ｎは、前記攪拌軸の回転数［ｒｐｓ］の設定値である。）
前記複数の攪拌翼は、ブルーマージン翼を含まず、
前記反応器の内容積は、４０～３００ｍ ３ であり、
前記複数の内接円の直径の最大値Ｄに対する前記直胴部の延伸方向の長さＬの比（Ｌ／Ｄ）は、１．０～３．０であり、
前記反応器は塩化ビニル重合体の製造に用いられる、
制御装置。
【請求項15】
請求項１４に記載の制御装置と、前記攪拌軸と、
前記攪拌軸を回転させる駆動部と、
を備え、
前記制御装置は、前記駆動部の出力を制御することで前記攪拌軸の回転数を制御する、
攪拌装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、反応装置、ビニル系重合体の製造方法、制御装置、及び、攪拌装置に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、内部に冷媒を流通させることのできるバッフル及び蛇行配管を備えた重合装置が開示されている。特許文献２には、内部に冷媒を流通させることのできるバッフル及びコイル状冷却管を備えた重合装置が開示されている。特許文献３には、内部に熱媒体を流通させることのできるバッフルと、ヘリカルリボン翼及びアンカー翼を有する攪拌手段とを備えた樹脂合成装置が開示されている。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］特開平７－２３３２０２号公報
［特許文献２］特開平７－２３３２０６号公報
［特許文献３］特開２０１３－１５１６２１号公報
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］特開平７－２３３２０２号公報
［特許文献２］特開平７－２３３２０６号公報
［特許文献３］特開２０１３－１５１６２１号公報
【一般的開示】
【0003】
本発明の第１の態様においては、反応装置が提供される。上記の反応装置は、例えば、筒状の直胴部を有する反応器を備える。上記の反応装置は、例えば、回転可能に構成される攪拌軸を備える。上記の反応装置において、攪拌軸の一部は、直胴部の内部に配される。上記の反応装置は、例えば、攪拌軸の延伸方向の異なる位置に取り付けられる複数の攪拌翼を備える。上記の反応装置において、複数の攪拌翼のそれぞれは、攪拌軸の延伸方向の異なる位置に取り付けられる。
【0004】
上記の何れかの反応装置において、直胴部の寸法と、複数の攪拌翼の少なくとも１つの寸法と、攪拌軸の回転数の設定値とは、例えば、下記の数式１に示される関係を満たす。
（数式１）
Ｎ（ｂ／ｄ）（Ｌ／Ｄ）／ｎ≦６．０
（数式１）
Ｎ（ｂ／ｄ）（Ｌ／Ｄ）／ｎ≦６．０
【0005】
数式１において、Ｎは、複数の攪拌翼の個数を示す。ｂは、複数の攪拌翼の翼幅の最大値［ｍ］を示す。ｄは、複数の攪拌翼の翼径の最大値［ｍ］を示す。Ｌは、直胴部の延伸方向の長さ［ｍ］を示す。Ｄは、直胴部の延伸方向に略垂直な平面であって、複数の攪拌翼のそれぞれの取り付け位置を通る複数の平面で直胴部を切断した場合に、複数の平面による断面のそれぞれにおいて直胴部に略内接する複数の内接円の直径の最大値［ｍ］を示す。ｎは、攪拌軸の回転数［ｒｐｓ］の設定値を示す。
【0006】
上記の何れかの反応装置において、直胴部の寸法と、複数の攪拌翼の少なくとも１つの寸法と、攪拌軸の回転数の設定値とは、下記の数式２に示される関係を満たしてよい。なお、数式２において、Ｎ、ｂ、ｄ、Ｌ、Ｄ及びｎの定義は、数式１における定義と同様である。
（数式２）
０．０５≦Ｎ（ｂ／ｄ）（Ｌ／Ｄ）／ｎ≦６．０
（数式２）
０．０５≦Ｎ（ｂ／ｄ）（Ｌ／Ｄ）／ｎ≦６．０
【0007】
上記の何れかの反応装置は、直胴部の内部に配され、冷媒を流通させるための複数の冷却配管を備えてよい。上記の複数の冷却配管の少なくとも２つは、直胴部の内壁面からの距離が異なってよい。上記の何れかの反応装置において、直胴部の寸法と、複数の攪拌翼の少なくとも１つの寸法と、攪拌軸の回転数の設定値とは、下記の数式３に示される関係を満たしてよい。なお、数式３において、Ｎ、ｂ、ｄ、Ｌ、Ｄ及びｎの定義は、数式１における定義と同様である。
（数式３）
０．１５≦Ｎ（ｂ／ｄ）（Ｌ／Ｄ）／ｎ≦５．５
（数式３）
０．１５≦Ｎ（ｂ／ｄ）（Ｌ／Ｄ）／ｎ≦５．５
【0008】
上記の何れかの反応装置において、直胴部の寸法と、複数の攪拌翼の少なくとも１つの寸法と、攪拌軸の回転数の設定値とは、下記の数式４に示される関係を満たしてよい。なお、数式４において、Ｎ、ｂ、ｄ、Ｌ、Ｄ及びｎの定義は、数式１における定義と同様である。
（数式４）
０．３≦Ｎ（ｂ／ｄ）（Ｌ／Ｄ）／ｎ≦３．０
（数式４）
０．３≦Ｎ（ｂ／ｄ）（Ｌ／Ｄ）／ｎ≦３．０
【0009】
上記の何れかの反応装置において、複数の冷却配管のそれぞれは、繰り返し屈曲しながら延伸する蛇行部を有してよい。上記の何れかの反応装置において、蛇行部は、直線状に延伸する又は湾曲して延伸する複数の延伸部を含んでよい。蛇行部は、複数の延伸部のうち、隣接する２つの延伸部の端部を連結する複数の屈曲部を含んでよい。上記の何れかの反応装置において、直胴部の延伸方向の長さに対する、隣接する２つの延伸部の間の距離の最大値の割合は、０．５～１５％であってよい。
【0010】
上記の何れかの反応装置において、直胴部の内径に対する、複数の冷却配管及び直胴部の内壁面の距離の最小値の割合は、０．５～１０％であってよい。上記の何れかの反応装置において、直胴部の内径に対する、複数の冷却配管及び直胴部の内壁面の距離の最大値の割合は、１～３０％であってよい。
【0011】
上記の何れかの反応装置において、攪拌軸は、攪拌軸の延伸方向と直胴部の延伸方向とが略一致するように、反応器に取り付けられてよい。上記の何れかの反応装置において、攪拌軸における複数の攪拌翼の取付位置と、攪拌軸における直胴部の一端に対応する位置との距離の最小値は、直胴部の延伸方向の長さＬの０．１～０．４５倍であってよい。
【0012】
上記の何れかの反応装置において、直胴部の一端は、直胴部の上端であってよい。上記の反応装置において、攪拌軸における複数の攪拌翼のうち最も下方に取り付けられる攪拌翼の取付位置は、攪拌軸の第１位置及び第２位置の間に配されてよい。上記の何れかの反応装置において、第１位置は、攪拌軸が直胴部に取り付けられた場合に、第２位置よりも上方に位置してよい。上記の何れかの反応装置において、第１位置と、攪拌軸における直胴部の下端に対応する位置との距離は、内接円の直径Ｄの０．２５倍以下であってよい。上記の何れかの反応装置において、第２位置は、攪拌軸における直胴部の下端に対応する位置との距離は、内接円の直径Ｄの０．１倍以下であってよい。上記の何れかの反応装置において、複数の攪拌翼のうち、最も上方に取り付けられる第１攪拌翼及び最も下方に取り付けられる第２攪拌翼を除いた（Ｎ－２）個の第３攪拌翼の取付位置と、第１攪拌翼の取付位置である第１取付位置及び第２攪拌翼の取付位置である第２取付位置の間を（Ｎ－１）個に等分して得られる（Ｎ－１）個の第３位置との間の距離の最大値は、複数の攪拌翼の個数Ｎに対する内接円の直径Ｄの比（Ｄ／Ｎ）の０．５倍以下であってよい。
【0013】
上記の何れかの反応装置において、反応器の内容積は、４０～３００ｍ３であってよい。上記の反応装置において、内接円の直径Ｄに対する直胴部の延伸方向の長さＬの比（Ｌ／Ｄ）は、１．０～３．０であってよい。上記の何れかの反応装置において、複数の攪拌翼は、パドル翼を含んでよい。上記の何れかの反応装置は、攪拌軸の回転数が数式１に示される関係を満たすように、攪拌軸の回転数を制御する制御部を備えてよい。
【0014】
本発明の第２の態様においては、ビニル系重合体の製造方法が提供される。上記の製造方法は、例えば、第１の態様に係る何れかの反応装置を用いてビニル系単量体を重合させて、ビニル系重合体を生産する段階を有する。上記の製造方法は、直胴部の寸法と、複数の攪拌翼の少なくとも１つの寸法と、攪拌軸の回転数の設定値とを決定する段階を有してもよい。
【0015】
本発明の第３の態様においては、制御装置が提供される。上記の制御装置は、例えば、攪拌軸の回転数を制御する。上記の制御装置において、攪拌軸は、例えば、反応器の内部に回転可能に配される。攪拌軸には、例えば、複数の攪拌翼が取り付けられる。上記の制御装置において、反応器は、例えば、筒状の直胴部を有する。上記の制御装置において、攪拌軸の一部は、例えば、直胴部の内部に配される。
【0016】
上記の何れかの制御装置は、例えば、攪拌軸の回転数が下記の数式１に示される関係を満たすように、攪拌軸の回転数を制御する。
（数式１）
Ｎ（ｂ／ｄ）（Ｌ／Ｄ）／ｎ≦６．０
（数式１）
Ｎ（ｂ／ｄ）（Ｌ／Ｄ）／ｎ≦６．０
【0017】
数式１において、Ｎは、複数の攪拌翼の個数を示す。ｂは、複数の攪拌翼の翼幅の最大値［ｍ］を示す。ｄは、複数の攪拌翼の翼径の最大値［ｍ］を示す。Ｌは、直胴部の延伸方向の長さ[ｍ]を示す。Ｄは、直胴部の延伸方向に略垂直な平面であって、複数の攪拌翼のそれぞれの取り付け位置を通る複数の平面で直胴部を切断した場合に、複数の平面による断面のそれぞれにおいて直胴部に略内接する複数の内接円の直径の最大値[ｍ]を示す。ｎは、攪拌軸の回転数［ｒｐｓ］の設定値を示す。
【0018】
本発明の第４の態様においては、攪拌装置が提供される。上記の攪拌装置は、例えば、上記の第３の態様に係る何れかの制御装置を備える。上記の攪拌装置は、例えば、攪拌軸を備える。上記の攪拌装置は、例えば、攪拌軸を回転させる駆動部を備える。上記の攪拌装置において、制御装置は、駆動部の出力を制御することで攪拌軸の回転数を制御する。
【0019】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】重合装置１００の一例の概略断面図を示す。
【図2】反応容器１１０の内部に配される内部構造物の一例を概略的に示す。
【図3】反応容器１１０の一例の概略断面図を示す。
【図4】反応容器１１０の一例の概略平面図を示す。
【図5】バッフル２３２の内部構造の一例を概略的に示す。
【図6】蛇行冷却管２５２の構造の一例を概略的に示す。
【図7】蛇行冷却管２５２の構造の他の例を概略的に示す。
【図8】蛇行冷却管２５２の構造の他の例を概略的に示す。
【図9】重合装置９００の要部の一例を概略的に示す。
【図10】重合装置１０００の要部の一例を概略的に示す。
【図11】重合装置１１００の要部の一例を概略的に示す。
【図12】重合装置１２００の要部の一例を概略的に示す。
【図13】重合装置１３００の要部の一例を概略的に示す。
【図14】重合装置１４００の要部の一例を概略的に示す。
【図15】重合装置１５００の要部の一例を概略的に示す。
【図16】重合装置１６００の要部の一例を概略的に示す。
【図17】重合システム１７００の要部の一例を概略的に示す。
【図18】攪拌軸１２２における攪拌翼の取付位置の一例を概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。本明細書において、数値範囲が「Ａ～Ｂ」と表記される場合、当該表記はＡ以上Ｂ以下を意味する。
【0022】
本実施形態によれば、筒状の直胴部を有する反応器と、攪拌軸と、複数の攪拌翼とを備えた反応装置において、攪拌軸の回転数を制御又は決定する手順の一例が説明される。攪拌軸の回転数を制御又は決定する手順の一実施形態においては、反応器の内部において、複数の冷却管が直胴部の内接円の径方向に多重に配された場合に特有の手順が説明される。そこで、まず、図１～図１６を用いて、上記の一実施形態に係る反応装置の構造が説明される。また、図１７を用いて、攪拌軸の回転数を制御又は決定する手順の詳細が説明される。さらに、図１８を用いて、攪拌軸における複数の攪拌翼の取付位置の一例が説明される。
【0023】
（重合装置１００の概要）
図１、図２、図３及び図４を用いて、重合装置１００の一例の詳細が説明される。重合装置１００は、例えば、重合体の製造に用いられる。重合装置１００は、懸濁重合の用途に用いられてよい。
図１、図２、図３及び図４を用いて、重合装置１００の一例の詳細が説明される。重合装置１００は、例えば、重合体の製造に用いられる。重合装置１００は、懸濁重合の用途に用いられてよい。
【0024】
より具体的には、重合装置１００は、ビニル系重合体の製造に用いられる。ビニル系重合体の製造方法としては、重合装置１００を用いてビニル系単量体を重合させてビニル系重合体を生産する段階を有する方法が例示される。上記のビニル系重合体の製造方法は、例えば、重合装置１００に配された反応器に、ビニル系単量体を含む原材料を貯留する段階を有する。上記のビニル系重合体の製造方法は、例えば、上記のビニル系単量体の重合反応を開始させてビニル系重合体を生産する段階を有する。
【0025】
図１は、重合装置１００の一例の概略断面図を示す。本実施形態において、重合装置１００は、反応容器１１０と、攪拌機１２０と、１又は複数の（単に、１以上と称される場合がある。）バッフル１３０と、１以上の蛇行冷却管１４０と、１以上の蛇行冷却管１５０と、ジャケット１７０と、還流コンデンサ１８０とを備える。本実施形態において、攪拌機１２０は、攪拌軸１２２と、攪拌翼１２４と、動力機構１２６とを有する。本実施形態において、バッフル１３０は、本体１３２と、１以上のサポート１３４とを有する。本実施形態において、ジャケット１７０は、熱媒体の流路１７２を有する。本実施形態において、還流コンデンサ１８０は、熱媒体の流路１８２を有する。
【0026】
本実施形態において、攪拌軸１２２及び攪拌翼１２４は、反応容器１１０の内部に配される。本実施形態において、１以上のバッフル１３０のそれぞれは、反応容器１１０の内部に配される。本実施形態において、１以上の蛇行冷却管１４０のそれぞれは、反応容器１１０の内部に配される。本実施形態において、１以上の蛇行冷却管１５０のそれぞれは、反応容器１１０の内部に配される。
【0027】
本実施形態において、動力機構１２６は、反応容器１１０の外部に配される。本実施形態において、ジャケット１７０は、反応容器１１０の外部に配される。本実施形態において、還流コンデンサ１８０は、反応容器１１０の外部に配される。
【0028】
本実施形態において、蛇行冷却管１４０及び蛇行冷却管１５０は、反応容器１１０の内面からの距離が異なるように配される。具体的には、蛇行冷却管１５０は、蛇行冷却管１４０よりも反応容器１１０の側面に近い位置に配される。この場合、蛇行冷却管１４０と、反応容器１１０の側面との距離ＰＣ２は、蛇行冷却管１５０と、反応容器１１０の側面との距離ＰＣ１よりも大きい。
【0029】
蛇行冷却管１４０と、反応容器１１０の側面との距離ＰＣ２は、蛇行冷却管１４０の断面の中心と、反応容器１１０の側面との距離の最小値であってよい。蛇行冷却管１５０と、反応容器１１０の側面との距離ＰＣ１は、蛇行冷却管１５０の断面の中心と、反応容器１１０の側面との距離の最小値であってよい。例えば、蛇行冷却管１４０又は蛇行冷却管１５０が円管である場合、蛇行冷却管１４０又は蛇行冷却管１５０の断面は円形であり、蛇行冷却管１４０又は蛇行冷却管１５０の断面の中心は、当該円の中心である。
【0030】
これにより、本実施形態によれば、反応容器１１０の内部の熱が効率よく除去され得る。例えば、重合装置１００が重合体の製造に用いられる場合、重合装置１００は、重合反応において発生する反応熱を効率よく除去することができる。
【0031】
ところで、特に、塩化ビニル系の単量体、又は、塩化ビニル系の化合物を主体とする単量体混合物（両者をあわせて、塩化ビニル系単量体と称される場合がある。）の懸濁重合においては、反応容器１１０の内部に冷却コイル、ドラフトチューブ等の内部構造物が配されると、攪拌機１２０の所要動力が増加する。また、上記の内部構造物の形状、大きさ及び設置位置は、重合装置１００の混合性能に影響を与える。そのため、内部構造物によっては、反応容器１１０の内部に、流動の緩慢な部分が発生し得る。反応容器１１０の内部に流動の緩慢な部分が発生すると、反応容器１１０の内部の温度が不均一になる。その結果、生産される重合体の粒子サイズ及び／又は重合度が不均一になったり、反応容器１１０の内壁又は内部構造物の表面に重合体のスケールが付着しやすくなったりする。上記のスケールは、重合体を用いた成形製品の品質を損なうフィッシュアイの原因となり得る。
【0032】
また、除熱効率が同一の条件においては、反応容器１１０の大型化と、反応時間の短縮とは、トレードオフの関係にある。そのため、反応容器１１０を大型化しつつ、反応時間を短縮するためには、重合装置１００の除熱効率を増大させることが望ましい。
【0033】
重合装置１００の除熱効率を増大させる方法としては、冷媒の温度を低下させることが考えられる。しかしながら、冷媒の温度を低下させると、重合体の製造コストが増加する。重合装置１００の除熱効率を増大させる他の方法としては、ジャケット１７０又は還流コンデンサ１８０による除熱量を増加させることが考えられる。特に、４０ｍ３以上の大型重合器となると、ジャケット１７０による除熱だけでは除熱量が不足するので、還流コンデンサ１８０による除熱量を大きく増加させることが考えられる。しかしながら、還流コンデンサ１８０の除熱負荷を増加させると、反応容器１１０の内部における重合体スラリーの発泡量が増加し得る。重合体スラリーの発泡量が増加すると、還流コンデンサ１８０の除熱能力が低下したり、還流コンデンサ１８０の内部に重合体のスケールが付着したりする場合がある。
【0034】
また、例えば、特許文献１に記載された重合装置を用いて重合器の容量を大型化する場合、蛇行配管の伝熱面積が不足すると、製品の品質を維持しつつ反応時間を短縮することが困難となる可能性がある。一方、特許文献２に記載された重合装置においては、比較的簡単な構造物により、伝熱面積を増加させることができる。しかしながら、装置の構造上、バッフルと、コイル状冷却管とを略同一円周上に配置することができない。そのため、装置の容量に対するコイル状冷却管を設置可能な領域の割合が比較的小さい。特許文献２に記載された重合装置を用いて重合器の容量を大型化する場合、伝熱面積を増加させるためにコイル状冷却管同士の距離を小さくすると、重合装置の混合性能が低下する可能性がある。加えて、外乱などによりコイル状冷却管の表面にスケール又は塊状の反応物が生じた場合、缶内作業が煩雑となるので、上記のスケールなどを十分に除去することが難しい。
【0035】
これに対して、本実施形態に係る重合装置１００によれば、反応容器１１０の内面からの距離が異なるように、蛇行冷却管１４０及び蛇行冷却管１５０が配される。これにより、重合装置１００の混合性能に対する影響の小さな比較的簡単な構造物を用いて、伝熱面積を増加させることができる。また、本実施形態に係る重合装置１００によれば、蛇行冷却管１４０及び蛇行冷却管１５０の設置位置に関する自由度が大きい。例えば、１以上の蛇行冷却管１４０及び１以上の蛇行冷却管１５０の少なくも１つと、バッフル１３０とが、略同一円周上に配置され得る。これにより、蛇行冷却管１５０が重合装置１００の混合性能に与える影響をより小さくしつつ、装置全体の伝熱面積を増加させることができる。
【0036】
（重合装置１００の各部の概要）
本実施形態において、反応容器１１０は、合成反応の原料を貯留する。重合装置１００が重合体の製造に用いられる場合、例えば、反応容器１１０の内部に、重合性の単量体、重合開始剤、水性媒体、分散助剤等が仕込まれた後、重合が開始される。分散助剤としては、例えば、任意の界面活性剤が使用され得る。
本実施形態において、反応容器１１０は、合成反応の原料を貯留する。重合装置１００が重合体の製造に用いられる場合、例えば、反応容器１１０の内部に、重合性の単量体、重合開始剤、水性媒体、分散助剤等が仕込まれた後、重合が開始される。分散助剤としては、例えば、任意の界面活性剤が使用され得る。
【0037】
反応容器１１０は、例えば、筒状の形状を有する。反応容器１１０は、円筒状の形状を有してもよく、角筒状の形状を有してもよい。反応容器１１０は、例えば、反応容器１１０の延伸方向（図中、ｚ方向である。）が鉛直方向となるように設置される。反応容器１１０は、例えば、直胴部と、鏡部とを備える。図中、反応容器１１０の延伸方向の全長はＨと表記される。
【0038】
反応容器１１０を、反応容器１１０の延伸方向に垂直な面（図中、ｘｙ平面である。）で切断した断面（横断面と称される場合がある。）の形状としては、円形、楕円形、多角形などが例示される。なお、反応容器１１０の横断面の形状は、実質的に、円形、楕円形、多角形とみなすことのできる形状であってもよい。
【0039】
反応容器１１０の内容量は特に限定されるものではないが、反応容器１１０の内容量は、例えば、１～３００ｍ３である。反応容器１１０の内容量の下限値は、４０ｍ３であってもよく、８０ｍ３であってもよく、１００ｍ３であってもよく、１２０ｍ３であってもよく、１３０ｍ３であってもよく、１５０ｍ３であってもよく、２００ｍ３であってもよく、２５０ｍ３であってもよい。反応容器１１０の内容量の上限値は、３００ｍ３以上であってもよい。反応容器１１０の内容量の上限値は、３５０ｍ３であってもよく、４００ｍ３であってもよい。反応容器１１０の内容量が大きいほど、本実施形態による冷却能力の向上が有利に作用し得る。
【0040】
反応容器１１０の内容量は、反応容器１１０が、反応容器１１０の予め定められた上限位置まで液体を貯留した場合における容量として定められる。反応容器１１０の内容量は、例えば、反応容器１１０の内部に撹拌軸、翼、バッフル、コイル等の内部構造物が配されていない場合における、反応容器１１０の内部の体積である。
【0041】
上述されたとおり、反応容器１１０の大型化と、反応時間の短縮とは、トレードオフの関係にある。反応容器１１０の内容量が４０ｍ３以上になると、重合装置１００の除熱効率が不足しやすくなり、反応容器１１０を大型化しつつ、反応時間を短縮することが難しい。特に、反応容器１１０の内容量が８０ｍ３以上の場合、本実施形態に係る重合装置１００の効果がより顕著に表れる。反応容器１１０の詳細は後述される。
【0042】
本実施形態において、攪拌機１２０は、反応容器１１０の内部に貯留された液体を攪拌する。本実施形態において、攪拌軸１２２は、攪拌翼１２４を保持し、攪拌翼１２４を回転させる。本実施形態において、攪拌翼１２４は、攪拌軸１２２に取り付けられ、反応容器１１０の内部に貯留された液体を攪拌する。
【0043】
攪拌翼１２４の形状は特に限定されるものではないが、攪拌翼１２４の形状としては、ファウドラー翼、ブルーマージン翼、パドル翼、傾斜パドル翼、タービン翼、プロペラ翼、及び、これらの組み合わせが例示される。これにより、攪拌軸１２２が回転することにより、攪拌軸１２２から放射状に外周へ向う吐出流が発生する。攪拌翼１２４が有する翼の枚数は特に限定されるものではないが、上記の翼の枚数としては、２～６枚が例示される。攪拌翼１２４の設置位置及び設置数量は特に限定されるものではないが、攪拌翼１２４は、多段に設置されることが好ましい。攪拌翼１２４の段数としては、２～６段が例示される。
【0044】
本実施形態において、動力機構１２６は、攪拌軸１２２を回転させる。動力機構１２６は、例えば、動力を発生させる動力部（図示されていない。）と、動力部が発生させた動力を攪拌軸１２２に伝達する動力伝達部（図示されていない。）動力部としては、電動機が例示される。動力伝達部としては、減速機が例示される。
【0045】
攪拌軸１２２の回転数、並びに、攪拌翼１２４の形状、大きさ、翼の枚数、設置位置、設置数量及び設置間隔Ｃｉは、重合装置１００の用途に応じて、適宜決定される。攪拌軸１２２の回転数、並びに、攪拌翼１２４の形状、大きさ、翼の枚数、設置位置、設置数量及び設置間隔Ｃｉは、例えば、反応容器１１０の内容量、反応容器１１０の形状、反応容器１１０の内部に配された内部構造物、除熱手段の構成、除熱能力、及び、重合のために仕込まれる原材料の組成を考慮して決定される。
【0046】
例えば、重合装置１００が懸濁重合の用途に用いられる場合、内容物（この場合、水性懸濁混合物である。）に加えられる撹拌エネルギーが、８０～２００ｋｇｆ・ｍ／ｓ・ｍ３となるように、攪拌軸１２２の回転数が決定される。ここで、内容物に加えられる「撹拌エネルギー」は、重合装置１００の運転中に、動力機構１２６に配された撹拌機用駆動モーターに負荷されるエネルギーＡから、モーター効率及び伝導ロス、メカニカルロス等の各種のエネルギーロスＢを差し引いた、内容物の単位量（単位内容量と称される場合がある。）当りの撹拌に要する正味のエネルギーとして定められる。上記の単位量としては、単位質量、単位体積などが例示される。例えば、内容物の体積をＣとすると、撹拌エネルギーは下記の数式Ｅにより算出される。
（数式Ｅ）
（Ａ－Ｂ）／Ｃ ［ｋｇｆ・ｍ／ｓ・ｍ３］
（数式Ｅ）
（Ａ－Ｂ）／Ｃ ［ｋｇｆ・ｍ／ｓ・ｍ３］
【0047】
撹拌機用駆動モーターに負荷されるエネルギーは、例えば、ワットメーターなどの計測機器を用いて電気的に計測することができる。また、撹拌エネルギーは、攪拌軸１２２の回転数を変更することにより容易に調節することができる。
【0048】
攪拌軸１２２の回転数は、例えば、１０～１０００［ｒｐｍ］に設定される。上記の設定値は、例えば、重合装置１００が懸濁重合の用途に用いられる場合に好適に採用され得る。攪拌エネルギーが上記の数値範囲内となるように攪拌軸１２２の回転数を決定する手法としては、（ｉ）スケールアップ試験による手法、（ｉｉ）実験式、経験式などの関係式を利用する手法などが例示される。
【0049】
一実施形態において、重合装置１００における攪拌軸１２２の回転数は、例えば、事前に実施されたパイロットプラントにおける重合試験に基づいて決定される。一般的に、パイロットプラントから重合装置１００へのスケールアップは、重合装置１００の攪拌状態と、パイロットプラントの攪拌状態とが略一致するように実施される。例えば、パイロットプラント及び重合装置１００において、反応容器１１０の形状及び大きさと、攪拌翼１２４、バッフル１３０、蛇行冷却管１４０、蛇行冷却管１５０などの内部構造物の形状及び大きさ並びに配置とが相似するように、各内部構造物の形状及び大きさ並び配置が決定される。
【0050】
そこで、一実施形態によれば、重合装置１００における撹拌エネルギーと、パイロットプラントにおける撹拌エネルギーとが略同一となるように、重合装置１００における攪拌軸１２２の回転数が決定され得る。上述されたとおり、撹拌エネルギーは、例えば「（Ａ－Ｂ）／Ｃ」として算出される。攪拌エネルギーに基づいて攪拌軸１２２の回転数を決定する手法としては、任意の公知の手法が採用され得る。
【0051】
パイロットプラントにおける攪拌軸１２２の回転数は、例えば、下記の手順により決定される。例えば、パイロットプラントを用いた重合試験により、パイロットプラントにおける攪拌軸１２２の回転数と、重合体の品質との関係が得られる。これにより、目的とする品質の重合体が得られるような攪拌軸１２２の回転数が決定される。上記の品質は、特に限定されるものではないが、上記の品質としては、例えば、粒子サイズが例示される。
【0052】
具体的には、パイロットプラントを用いた重合試験において、目的とする重合体の還元粘度（Ｋ値と称される場合がある。）に応じて、重合温度が設定される。ここで、重合温度と、重合体の平均重合度とは相関関係を有しており、重合体のＫ値は、重合体の平均重合度を表す指標として広く用いられている。
【0053】
また、パイロットプラントを用いた重合試験において、パイロットプラントの除熱能力に応じて、重合時間が決定される。例えば、（ｉ）出発原料となる単量体の仕込量、（ｉｉ）重合開始剤の投入量、及び、（ｉｉｉ）パイロットプラントの除熱能力に応じて、反応による発熱量がパイロットプラントの除熱能力を超えないように、重合時間が決定される。
【0054】
このように、パイロットプラントが十分な除熱能力を有するように重合時間が設定された場合、Ｋ値の目標値に応じて重合温度を設定することで、目的とする平均重合度を有する重合体が生成され得る。そこで、例えば、重合温度及び重合時間が同一で、攪拌軸１２２の回転数が異なる複数の条件のそれぞれについて重合試験が実施される。
【0055】
攪拌軸１２２の回転数が異なる複数の試験結果に基づいて、パイロットプラントにおける攪拌軸１２２の回転数と、重合体の品質との関係が得られる。これにより、重合体の品質の目標値が決定されれば、目的とする品質の重合体が得られるような攪拌軸１２２の回転数が決定され得る。
【0056】
パイロットプラントが十分な除熱能力を有するように重合時間が設定された場合、Ｋ値の目標値に応じて重合温度を設定することで、目的とする平均重合度を有する重合体が生成され得る。一方、設定された重合時間に対してパイロットプラントの除熱能力が不十分である場合、重合反応による発熱により重合温度が上昇する。上述されたとおり、重合温度と、生成された重合体の平均重合度との間には相関関係が存在する。そのため、重合温度が上昇すると、生成された重合体のＫ値と、Ｋ値の目標値との誤差が大きくなる。また、重合温度の上昇具合によっては、反応の制御が不可能となり得る。
【0057】
このように、生成された重合体のＫ値は、重合装置１００の除熱能力に関する指標として採用され得る。例えば、重合装置１００を用いて重合体を生成した場合において、設定された重合時間に対して目的としたＫ値が得られたとき、重合装置１００は十分な除熱能力を有すると判定され得る。
【0058】
上述されたとおり、パイロットプラントから重合装置１００へのスケールアップは、重合装置１００の攪拌状態と、パイロットプラントの攪拌状態とが略一致するように実施され得る。例えば、目的とする重合装置１００における反応容器１１０の内径及び／又は直胴部高さに対する、反応容器１１０の内部に配される各内部構造物の大きさの比率と、パイロットプラントの反応容器の内径及び／又は直胴部高さに対する、パイロットプラントにおける各内部構造物の大きさの比率とが略一致する場合において、重合装置１００における攪拌エネルギーと、パイロットプラントにおける攪拌エネルギーとが略同一であるとき、スケールアップされた重合装置１００の攪拌状態と、パイロットプラントの攪拌状態とが略一致する。
【0059】
例えば、パイロットプラントと、目的とする重合装置１００との間で、反応容器１１０の直胴部の高さに対する、バッフル１３０の延伸方向（図中、上下方向である。）の長さの比が略同一となるように、目的とする重合装置１００におけるバッフル１３０の大きさが決定される。パイロットプラントと、目的とする重合装置１００との間で、反応容器１１０の内部の直径（内径と称される場合がある。）に対する、バッフル１３０の延伸方向に略垂直な方向（図中、左右方向である）の長さの比が略同一となるように、目的とする重合装置１００におけるバッフル１３０の大きさが決定される。パイロットプラントと、目的とする重合装置１００との間で、バッフル１３０の個数及び配置が略同一となるように、目的とする重合装置１００におけるバッフル１３０の個数及び配置が決定される。他の構造物（例えば、攪拌翼１２４、蛇行冷却管１４０、蛇行冷却管１５０などである。）についても同様である。
【0060】
また、上述されたとおり、スケールアップされた重合装置１００における重合体の品質の目標値が決定されれば、上述されたパイロットプラントにおける攪拌軸１２２の回転数と、重合体の品質との関係に基づいて、スケールアップされた重合装置１００における攪拌軸１２２の回転数が決定され得る。具体的には、まず、（ｉ）重合装置１００における重合体の品質の目標値、及び、（ｉｉ）パイロットプラントにおける攪拌軸１２２の回転数と、重合体の品質との関係に基づいて、パイロットプラントにおける攪拌軸１２２の回転数が決定される。次に、重合装置１００における攪拌エネルギーと、パイロットプラントにおける攪拌エネルギーとが略同一となるように、重合装置１００における攪拌軸１２２の回転数が決定される。
【0061】
これにより、目的とする重合装置１００の（ｉ）攪拌翼１２４の形状、大きさ、翼の枚数、設置位置、設置数量及び設置間隔Ｃｉ、並びに、（ｉｉ）反応容器１１０の内容量、反応容器１１０の形状及び反応容器１１０の内部に配された内部構造物などを考慮して、上記の単位内容量当たりの撹拌エネルギー［ｋｇｆ・ｍ／ｓ・ｍ３］を厳密に計測することなく、目的とする重合装置１００の攪拌軸１２２の回転数が決定され得る。なお、目的とする重合装置１００における攪拌軸１２２の回転数は、重合試験のシミュレーション結果に基づいて決定されてもよい。
【0062】
他の実施形態において、重合装置１００における攪拌軸１２２の回転数は、反応容器１１０の直胴部の寸法と、複数の攪拌翼１２４の少なくとも１つの寸法と、攪拌軸１２２の回転数の設定値とが、下記の数式１に示される関係を満たすように決定される。
（数式１）
Ｎ（ｂ／ｄ）（Ｌ／Ｄ）／ｎ≦６．０
（数式１）
Ｎ（ｂ／ｄ）（Ｌ／Ｄ）／ｎ≦６．０
【0063】
数式１において、Ｎは、複数の攪拌翼１２４の個数を示す。ｂは、複数の攪拌翼１２４の翼幅の最大値［ｍ］を示す。ｄは、複数の攪拌翼１２４の翼径の最大値［ｍ］を示す。Ｌは、反応容器１１０の直胴部の延伸方向の長さ[ｍ]を示す。Ｄは、直胴部の延伸方向に略垂直な平面であって、複数の攪拌翼１２４のそれぞれの取付位置を通る複数の平面で直胴部を切断した場合に、複数の平面による断面のそれぞれにおいて直胴部に略内接する複数の内接円の直径の最大値[ｍ]を示す。反応容器１１０が円筒状の直胴部を有する場合、Ｄは、直胴部の内径[ｍ]である。ｎは、攪拌軸１２２の回転数［ｒｐｓ］の設定値を示す。
【0064】
攪拌翼１２４の翼径は、攪拌翼１２４の回転直径であってよい。攪拌翼１２４の回転直径は、攪拌翼１２４を攪拌軸１２２の周りに回転させて得られる回転体の直径であってよい。攪拌翼１２４の翼径は、攪拌翼１２４が攪拌軸１２２に取り付けられたときに、攪拌軸１２２の延伸方向と略垂直となる方向（例えば、図１の左右方向である。）における攪拌翼１２４の全長であってよい。
【0065】
攪拌翼１２４の翼幅は、攪拌翼１２４を攪拌軸１２２の周りに回転させて得られる回転体の高さであってよい。攪拌翼１２４の翼幅は、攪拌翼１２４が攪拌軸１２２に取り付けられたときに、攪拌軸１２２の延伸方向と略平行となる方向（例えば、図１の上下方向である。）における攪拌翼１２４の全長であってよい。
【0066】
本実施形態によれば、事前に実施されたパイロットプラントにおける重合試験に基づいて攪拌軸１２２の回転数が決定される場合と比較して、攪拌軸１２２の回転数が容易に決定され得る。また、事前に実施されたパイロットプラントにおける重合試験に基づいて攪拌軸１２２の回転数が決定される場合であっても、上記の数式１の関係を考慮することで、攪拌軸１２２の回転数が容易に決定され得る。
【0067】
反応容器１１０の直胴部の寸法と、複数の攪拌翼１２４の少なくとも１つの寸法と、攪拌軸１２２の回転数の設定値とが、下記の数式２に示される関係を満たすように決定されることが好ましい。
（数式２）
０．０５≦Ｎ（ｂ／ｄ）（Ｌ／Ｄ）／ｎ≦６．０
（数式２）
０．０５≦Ｎ（ｂ／ｄ）（Ｌ／Ｄ）／ｎ≦６．０
【0068】
重合装置１００が、１以上の蛇行冷却管１４０、又は、１以上の蛇行冷却管１５０を備える場合、反応容器１１０の直胴部の寸法と、複数の攪拌翼１２４の少なくとも１つの寸法と、攪拌軸１２２の回転数の設定値とが、下記の数式３に示される関係を満たすように決定されることが好ましい。
（数式３）
０．１５≦Ｎ（ｂ／ｄ）（Ｌ／Ｄ）／ｎ≦５．５
（数式３）
０．１５≦Ｎ（ｂ／ｄ）（Ｌ／Ｄ）／ｎ≦５．５
【0069】
重合装置１００が、１以上の蛇行冷却管１４０、及び、１以上の蛇行冷却管１５０を備える場合、反応容器１１０の直胴部の寸法と、複数の攪拌翼１２４の少なくとも１つの寸法と、攪拌軸１２２の回転数の設定値とが、下記の数式４に示される関係を満たすように決定されることが好ましい。
（数式４）
０．３≦Ｎ（ｂ／ｄ）（Ｌ／Ｄ）／ｎ≦５．５
（数式４）
０．３≦Ｎ（ｂ／ｄ）（Ｌ／Ｄ）／ｎ≦５．５
【0070】
一実施形態において、反応容器１１０の直胴部の寸法と、複数の攪拌翼１２４の少なくとも１つの寸法と、数式１とに基づいて、重合装置１００における攪拌軸１２２の回転数の設定値が決定される。他の実施形態において、重合装置１００における攪拌軸１２２の回転数の設定値と、数式１とに基づいて、反応容器１１０の直胴部の寸法と、複数の攪拌翼１２４の少なくとも１つの寸法とが決定される。これらの実施形態の詳細は、後述される図１７に関連して説明される。
【0071】
本実施形態において、バッフル１３０は、重合装置１００の混合性能を向上させる。例えば、バッフル１３０は、反応容器１１０の内部における上下方向の混合性能を向上させる。バッフル１３０の設置位置は特に限定されるものではないが、例えば、バッフル１３０は、反応容器１１０の内壁の近傍に配される。バッフル１３０は、反応容器１１０の側壁により支持されてよい。他の実施形態において、バッフル１３０は、反応容器１１０の天板又は底板により支持され、攪拌翼１２４の近傍に配される。バッフル１３０は、重合装置１００が重合体の製造に用いられる場合に、バッフル１３０の上端が液相に没するように配されてもよく、バッフル１３０の上端が液相に没しないように配されてもよい。
【0072】
バッフル１３０の個数は、１～１２本程度であることが好ましく、２～８本程度であることが好ましく、３～６本程度であることがより好ましく、４～６本程度であることがさらに好ましい。偶数個のバッフル１３０が、反応容器１１０の延伸軸（中心軸と称される場合がある。）の周りに略対称的に配置されることが好ましい。これにより、重合装置１００の混合性能がさらに向上し、液体の滞留が抑制される。その結果、スケールの発生が抑制され得る。
【0073】
本実施形態において、バッフル１３０の本体１３２は、重合装置１００の混合性能を向上させる。本体１３２の形状は特に限定されるものではないが、本体１３２は、例えば、反応容器１１０の延伸方向に略平行に延伸する板状又は筒状の形状を有する。本体１３２が円筒状の形状を有する場合、本体１３２の直径は、４０～５００ｍｍであってよい。本体１３２の延伸方向（図中、ｚ方向である。）の長さＢｈ（高さＢｈと称される場合がある。）は、特に限定されない。
【0074】
本体１３２の延伸方向に略垂直な方向（図中、ｘ又はｙ方向である。）の長さＢｗ（幅Ｂｗと称される場合がある。）は、特に限定されない。反応容器１１０の内径に対する、本体１３２の幅Ｂｗの割合は、１～１０％であってよく、２．５～７．５％であってよく、３～７％であってよい。
【0075】
本体１３２が筒状の形状を有する場合、反応容器１１０の直胴部の横断面の面積に対する、それぞれが筒状の形状を有する１以上の本体１３２の横断面の面積の合計値の割合は、０．４～３％であってよい。上記の割合が０．４％未満である場合、邪魔板としての機能が不足し、反応容器１１０の内部における上下方向の混合が不十分になる可能性がある。例えば、重合装置１００が単一のバッフル１３０を備える場合、上記の割合が０．４％未満になり得る。例えば、塩化ビニル系単量体の懸濁重合において、反応容器１１０の内部における上下方向の混合が不十分となった場合、生産された重合体の粒度分布がブロードとなり得る。その結果、生産された重合体をシート状に成形した場合に、例えば、フィッシュアイが増加して、成形製品の品質が低下する可能性がある。
【0076】
一方、上記の割合が３％を超えた場合、攪拌機１２０の所要動力が過度に増加する。また、バッフル１３０と、反応容器１１０の内壁面との間における液体の流動性が低下し得る。その結果、反応容器１１０又は反応容器１１０の内部の構造物にスケールが付着しやすくなる可能性がある。例えば、重合装置１００が８本を超えるバッフル１３０を備える場合、重合装置１００の設計によっては上記の割合が３％を超え得る。
【0077】
少なくとも１つのバッフル１３０の本体１３２は、熱媒体を流通させるための流路を有してよい。上記の流路は、本体１３２の内部に形成されてもよく、本体１３２の外部に配されてもよい。上記の流路は、一重管であってもよく、二重管構造を有してもよい。
【0078】
熱媒体は、公知の冷媒であってよい。冷媒としては、水、ブライン、フレオン、その他の液化ガスなどが例示される。冷媒として液化ガスが用いられる場合、当該液化ガスは、蛇行冷却管１４０の内部で蒸発することで、冷媒として機能してよい。冷媒の線速は、０．１～６．０ｍ／ｓ程度であってよい。
【0079】
本体１３２は、例えば、サポート１３４を介して、反応容器１１０の内壁面に接続される。本体１３２と、重合装置１００の内壁面との距離は、４０ｍｍ以上であることが好ましい。上記の距離が４０ｍｍ未満の場合、反応容器１１０の内部の気液界面付近において、反応容器１１０の内壁面と、バッフル１３０との間に重合体のスケールが付着しやすくなる場合がある。本体１３２の詳細は後述される。
【0080】
本実施形態において、サポート１３４は、本体１３２を保持する。例えば、サポート１３４の一端は、反応容器１１０の内壁面に接し、サポート１３４の他端は、本体１３２に接する。上述されたとおり、サポート１３４は、本体１３２と、重合装置１００の内壁面との距離が４０ｍｍ以上となるように、本体１３２を保持してよい。
【0081】
本実施形態において、蛇行冷却管１４０は、その内部に熱媒体を流通させるための流路が形成される。蛇行冷却管１４０は、一重管であってよい。蛇行冷却管１４０は、蛇行冷却管１５０よりも、反応容器１１０の中心軸に近い位置に配される。蛇行冷却管１４０の個数は、１～１２本程度であることが好ましく、２～８本程度であることが好ましく、３～６本程度であることがより好ましく、４～６本程度であることがさらに好ましい。偶数個の蛇行冷却管１４０が、反応容器１１０の中心軸の周りに略対称的に配置されることが好ましい。
【0082】
熱媒体は、公知の冷媒であってよい。冷媒としては、水、ブライン、フレオン、その他の液化ガスなどが例示される。冷媒として液化ガスが用いられる場合、当該液化ガスは、蛇行冷却管１４０の内部で蒸発することで、冷媒として機能してよい。冷媒の線速は、０．１～６．０ｍ／ｓ程度であってよい。
【0083】
本実施形態において、蛇行冷却管１４０の少なくとも一部は、繰り返し屈曲しながら延伸する。蛇行冷却管１４０のうち、繰り返し屈曲しながら延伸する部分の延伸方向の長さＰｈは、バッフル１３０の本体１３２の延伸方向（図中、ｚ方向である。）の長さＢｈより小さくてもよく、当該Ｂｈと略同一であってもよく、当該Ｂｈより大きくてもよい。これにより、設置面積当たりの伝熱面積が大きくなる。
【0084】
図１に示された例においては、蛇行冷却管１４０は、繰り返し屈曲しながら、反応容器１１０の延伸方向と略平行に延伸する。図１に示された例においては、蛇行冷却管１４０の全体が、繰り返し屈曲しながら延伸する。蛇行冷却管１４０の延伸方向の全長Ｐｔ（図示されていない。）に対する、蛇行冷却管１４０のうち、繰り返し屈曲しながら延伸する部分の延伸方向の長さＰｈの割合は、０．２５以上であってよく、０．５以上であってもよく、０．７５以上であってもよく、０．８以上であってもよく、０．９以上であってもよい。
【0085】
蛇行冷却管１４０は、重合装置１００が重合体の製造に用いられる場合に、蛇行冷却管１４０の上端が液相に没するように配されてよい。蛇行冷却管１４０の上部が気相に露出すると伝熱効率が低下したり、重合体のスケールが蛇行冷却管１４０に付着しやすくなるからである。重合末期においては液収縮により気液界面が低下する。そのため、蛇行冷却管１４０は、重合終了時においても、蛇行冷却管１４０の上端と、気液界面とが十分な距離を有する位置に配されることが好ましい。蛇行冷却管１４０の詳細は後述される。
【0086】
本実施形態において、蛇行冷却管１５０は、その内部に熱媒体を流通させるための流路が形成される。蛇行冷却管１５０は、一重管であってよい。蛇行冷却管１５０は、蛇行冷却管１４０よりも、反応容器１１０の側壁に近い位置に配される。蛇行冷却管１５０の個数は、１～１２本程度であることが好ましく、２～８本程度であることが好ましく、３～６本程度であることがより好ましく、４～６本程度であることがさらに好ましい。蛇行冷却管１５０の個数は、蛇行冷却管１４０の個数と同一であってもよく、異なってもよい。偶数個の蛇行冷却管１５０が、反応容器１１０の中心軸の周りに略対称的に配置されることが好ましい。
【0087】
熱媒体は、公知の冷媒であってよい。冷媒としては、水、ブライン、フレオン、その他の液化ガスなどが例示される。冷媒として液化ガスが用いられる場合、当該液化ガスは、蛇行冷却管１４０の内部で蒸発することで、冷媒として機能してよい。冷媒の線速は、０．１～６．０ｍ／ｓ程度であってよい。
【0088】
本実施形態において、蛇行冷却管１５０の少なくとも一部は、繰り返し屈曲しながら延伸する。蛇行冷却管１５０のうち、繰り返し屈曲しながら延伸する部分の延伸方向の長さＰｈは、バッフル１３０の本体１３２の延伸方向（図中、ｚ方向である。）の長さＢｈより小さくてもよく、当該Ｂｈと略同一であってもよく、当該Ｂｈより大きくてもよい。これにより、設置面積当たりの伝熱面積が大きくなる。
【0089】
図１に示された例においては、蛇行冷却管１５０は、繰り返し屈曲しながら、反応容器１１０の延伸方向と略平行に延伸する。図１に示された例においては、蛇行冷却管１５０の全体が、繰り返し屈曲しながら延伸する。蛇行冷却管１５０の延伸方向の全長Ｐｔ（図示されていない。）に対する、蛇行冷却管１５０のうち、繰り返し屈曲しながら延伸する部分の延伸方向の長さＰｈの割合は、０．２５以上であってよく、０．５以上であってもよく、０．７５以上であってもよく、０．８以上であってもよく、０．９以上であってもよい。
【0090】
蛇行冷却管１５０は、重合装置１００が重合体の製造に用いられる場合に、蛇行冷却管１５０の上端が液相に没するように配されてよい。蛇行冷却管１５０の上部が気相に露出すると伝熱効率が低下したり、重合体のスケールが蛇行冷却管１５０に付着しやすくなるからである。重合末期においては液収縮により気液界面が低下する。そのため、蛇行冷却管１５０は、重合終了時においても、蛇行冷却管１５０の上端と、気液界面とが十分な距離を有する位置に配されることが好ましい。
【0091】
一実施形態において、蛇行冷却管１５０における冷媒の流通方向は、反応容器１１０の下方から反応容器１１０の上方に向かって冷媒が流れるように設定される。他の実施形態において、蛇行冷却管１５０における冷媒の流通方向は、反応容器１１０の上方から反応容器１１０の下方に向かって冷媒が流れるように設定される。
【0092】
例えば、還流コンデンサ１８０から返送されてきた液体は、反応容器１１０の内部の液体よりも低温であり密度が大きい。そのため、還流コンデンサ１８０から返送されてきた液体の流入口の近傍においては、反応容器１１０の内部で液体が上方から下方に向かって流れる傾向がみられる。そこで、例えば、還流コンデンサ１８０から返送されてきた液体の流入口の近傍に配されている蛇行冷却管１５０は、反応容器１１０の下方から反応容器１１０の上方に向かって冷媒が流通するように構成され得る。蛇行冷却管１５０の詳細は後述される。
【0093】
本実施形態において、ジャケット１７０は、反応容器１１０の外部から、反応容器１１０を加熱したり、冷却したりする。上述されたとおり、ジャケット１７０は、熱媒体が流通可能に構成された流路１７２を有する。ジャケット１７０は、流路１７２を流れる熱媒体の温度及び流量の少なくとも一方を制御することで、反応容器１１０の加熱量及び除熱量を調整する。
【0094】
熱媒体は、公知の冷媒であってよい。冷媒としては、水、ブライン、フレオン、各種の液化ガスなどが例示される。冷媒として、液状の冷媒が用いられることが好ましい。冷媒として液化ガスが用いられる場合、当該液化ガスは、蛇行冷却管１４０の内部で蒸発することで、冷媒として機能してよい。冷媒の線速は、０．１～６．０ｍ／ｓ程度であってよい。
【0095】
本実施形態において、還流コンデンサ１８０は、反応容器１１０の除熱に用いられる。例えば、還流コンデンサ１８０には、反応容器１１０からの蒸気が供給される。還流コンデンサ１８０は、上記の蒸気を冷却して液化する。還流コンデンサ１８０は、上記の冷却により生じた液体を反応容器１１０に返送する。上述されたとおり、還流コンデンサ１８０は、熱媒体が流通可能に構成された流路１８２を有する。還流コンデンサ１８０は、流路１８２を流通する熱媒体と、反応容器１１０からの蒸気との間の熱交換により、反応容器１１０からの蒸気を冷却する。流路１８２を流れる熱媒体の温度及び流量の少なくとも一方を制御することで、反応容器１１０の除熱量が調整され得る。
【0096】
（除熱手段の関係）
上述されたとおり、本実施形態において、反応容器１１０は、除熱手段として、バッフル１３０、蛇行冷却管１４０、蛇行冷却管１５０、ジャケット１７０及び還流コンデンサ１８０を有する。各除熱装置を用いて除熱される除熱量の、総発熱量に対する割合は、特に限定されない。上記の割合は、例えば、生産される重合体の品質、製造コストなどを考慮して決定される。例えば、総発熱量に対する、バッフル１３０の除熱量の割合は、１０～３０％であることが好ましい。総発熱量に対する、蛇行冷却管１４０及び蛇行冷却管１５０の除熱量の合計の割合は、１０～５０％であることが好ましい。総発熱量に対する、ジャケット１７０の除熱量の割合は、２０～４０％であることが好ましい。総発熱量に対する、還流コンデンサ１８０の除熱量の割合は、１０～５０％であることが好ましい。
上述されたとおり、本実施形態において、反応容器１１０は、除熱手段として、バッフル１３０、蛇行冷却管１４０、蛇行冷却管１５０、ジャケット１７０及び還流コンデンサ１８０を有する。各除熱装置を用いて除熱される除熱量の、総発熱量に対する割合は、特に限定されない。上記の割合は、例えば、生産される重合体の品質、製造コストなどを考慮して決定される。例えば、総発熱量に対する、バッフル１３０の除熱量の割合は、１０～３０％であることが好ましい。総発熱量に対する、蛇行冷却管１４０及び蛇行冷却管１５０の除熱量の合計の割合は、１０～５０％であることが好ましい。総発熱量に対する、ジャケット１７０の除熱量の割合は、２０～４０％であることが好ましい。総発熱量に対する、還流コンデンサ１８０の除熱量の割合は、１０～５０％であることが好ましい。
【0097】
また、蛇行冷却管１４０及び蛇行冷却管１５０は、反応容器１１０の内容量に対する、蛇行冷却管１４０及び蛇行冷却管１５０の表面積の合計値の比が、０．１～０．９［ｍ２／ｍ３］となるように設計されることが好ましい。上記の比は、０．５～０．７［ｍ２／ｍ３］であることがより好ましい。これにより、蛇行冷却管１４０及び蛇行冷却管１５０の除熱量の合計の総発熱量に対する割合を、１０～５０％にすることができる。
【0098】
（重合装置１００の各部の材質）
重合装置１００の各部の材質は、機械的強度、耐食性、伝熱性などを考慮して適宜決定される。例えば、攪拌軸１２２、攪拌翼１２４、バッフル１３０、蛇行冷却管１４０及び蛇行冷却管１５０に用いられる材料としては、高クロム高純度フェライト系ステンレス鋼、２相ステンレス鋼、オーステナイト系ステンレス鋼等のステンレス鋼が好ましい。これらの材料は、伝熱性及び耐食性に優れる。また、反応容器１１０の内壁面の材料としては、ステンレスを含むクラッド鋼が例示される。上記のクラッド鋼の外層の材料は炭素鋼であることが好ましく、当該クラッド鋼の内層の材料はステンレス鋼であることが好ましい。
重合装置１００の各部の材質は、機械的強度、耐食性、伝熱性などを考慮して適宜決定される。例えば、攪拌軸１２２、攪拌翼１２４、バッフル１３０、蛇行冷却管１４０及び蛇行冷却管１５０に用いられる材料としては、高クロム高純度フェライト系ステンレス鋼、２相ステンレス鋼、オーステナイト系ステンレス鋼等のステンレス鋼が好ましい。これらの材料は、伝熱性及び耐食性に優れる。また、反応容器１１０の内壁面の材料としては、ステンレスを含むクラッド鋼が例示される。上記のクラッド鋼の外層の材料は炭素鋼であることが好ましく、当該クラッド鋼の内層の材料はステンレス鋼であることが好ましい。
【0099】
（重合装置１００の用途）
上述されたとおり、重合装置１００は、重合体の製造に用いられる。重合方式は、懸濁重合であってもよく、乳化重合であってもよい。より具体的には、重合装置１００は、各種のビニル系単量体、例えば、エチレン、プロピレン等のオレフィン類、塩化ビニル、塩化ビニリデン等のハロゲン化ビニル類、酢酸ビニル等のビニルエステル類、エチルビニルエーテル等のビニルエーテル類、メタクリル酸メチル等の（メタ）アクリル酸エステル類、マレイン酸もしくはフマル酸の金属塩もしくはエステル類、スチレン等の芳香族ビニル類、ブタジエン、クロロプレン、イソプレン等のジエン系単量体、アクリロニトリル等を重合して重合体を生産する用途に用いられる。重合装置１００は、塩化ビニル又はこれを主体とする単量体混合物を重合して重合体を生産する用途に、特に好適に用いられる。
上述されたとおり、重合装置１００は、重合体の製造に用いられる。重合方式は、懸濁重合であってもよく、乳化重合であってもよい。より具体的には、重合装置１００は、各種のビニル系単量体、例えば、エチレン、プロピレン等のオレフィン類、塩化ビニル、塩化ビニリデン等のハロゲン化ビニル類、酢酸ビニル等のビニルエステル類、エチルビニルエーテル等のビニルエーテル類、メタクリル酸メチル等の（メタ）アクリル酸エステル類、マレイン酸もしくはフマル酸の金属塩もしくはエステル類、スチレン等の芳香族ビニル類、ブタジエン、クロロプレン、イソプレン等のジエン系単量体、アクリロニトリル等を重合して重合体を生産する用途に用いられる。重合装置１００は、塩化ビニル又はこれを主体とする単量体混合物を重合して重合体を生産する用途に、特に好適に用いられる。
【0100】
重合装置１００を用いて重合体が生産される場合、各原料を重合装置の供給口（図示せず）より供給し、反応容器１１０の内部に仕込まれた反応化合物の温度が予め定められた温度に到達した時点で、バッフル１３０、蛇行冷却管１４０、蛇行冷却管１５０、及び、ジャケット１７０のそれぞれに冷媒を流通させて、当該反応化合物の除熱が開始される。一方、還流コンデンサ１８０による除熱を開始する時期は、重合転化率が４％に達した以後であることが好ましく、重合転化率が４～２０％の時点であることがより好ましい。
【0101】
重合装置１００を用いて重合体が生産される場合であっても、各種の重合条件は、公知の重合条件と同様であってよい。上記の重合条件としては、原料などの仕込み割合、原料などの仕込み方法、重合温度などが例示される。
【0102】
例えば、重合装置１００を用いて、懸濁重合により塩化ビニル系重合体が生産される場合、水性媒体、塩化ビニル単量体、場合によっては他のコモノマー、分散助剤、重合開始剤等の仕込みは、公知の塩化ビニル系重合体の製造方法と同様にして実行される。また、重合条件も、公知の塩化ビニル系重合体の製造方法と同様であってよい。
【0103】
重合される単量体としては、塩化ビニル単独のほか、塩化ビニルを主体とする単量体混合物（塩化ビニル５０質量％以上）を用いることができる。塩化ビニルと共重合されるコモノマーとしては、例えば、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のビニルエステル；アクリル酸メチル、アクリル酸エチル等のアクリル酸エステルもしくはメタクリル酸エステル；エチレン、プロピレン等のオレフィン；無水マレイン酸；アクリロニトリル；スチレン；塩化ビニリデン；その他塩化ビニル共重合可能な単量体が例示される。
【0104】
上記の分散助剤としては、塩化ビニルの水性媒体中での重合の際に通常使用される化合物が用いられる。上記の分散助剤としては、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース等の水溶性セルロースエーテル；部分ケン化ポリビニルアルコール、アクリル酸重合体；ゼラチン等の水溶性ポリマーなどが例示される。上記の分散助剤は、単独で使用されてもよく、２種以上が組み合わされて使用されてもよい。分散助剤は、例えば、仕込まれる単量体１００質量部あたり０．０１～５質量部で添加される。
【0105】
また、用いられる重合開始剤については、従来塩化ビニル系の重合に使用されているものでよい。上記の重合開始剤としては、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ－２－エチルヘキシルパーオキシジカーボネート、ジエトキシエチルパーオキシジカーボネート等のパーカーボネート化合物；α－クミルパーオキシネオデカネート、ｔ－ブチルパーオキシネオデカネート、ｔ－ブチルパーオキシネオヘプタノエート、ヘキシルパーオキシネオデカネート、オクチルパーオキシネオデカネート等のパーエステル化合物；アセチルシクロヘキシルスルホニルパーオキシド、２，４，４－トリメチルペンチル－２－パーオキシフェノキシアセテート等の過酸化物；アゾビス－２，４－ジメチルバレロニトリル、アゾビス（４－メトキシ－２，４－ジメチルバレロニトリル）等のアゾ化合物などが例示される。上記の重合開始剤は、単独で使用されてもよく、２種以上が組み合わされて使用されてもよい。重合開始剤は、例えば、単量体１００質量部あたり０．０１～３質量部で添加されてもよく、単量体１００質量部あたり０．０５～３質量部添加されることが好ましい。
【0106】
さらに必要に応じて、塩化ビニルの重合に適宜使用される重合調整剤、連鎖移動剤、ｐＨ調整剤、緩衝剤、ゲル化改良剤、帯電防止剤、スケール防止剤等を添加することできる。なお、本発明で得られる塩化ビニル重合体の還元粘度（Ｋ値）については、本発明の装置を使用することで、所望の範囲の重合体を得ることができるが、好ましくは４０～９０の範囲になる重合体を得ることができる。
【0107】
ｐＨ調整剤又は緩衝剤としては、クエン酸、クエン酸三ナトリウム、クエン酸二アンモニウム、クエン酸三アンモニウム、フタル酸水素カリウム、硝酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸セシウム、炭酸水素ナトリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化バリウム、リン酸二ナトリウム、リン酸二カリウム、リン酸三カリウムなどが例示される。上記のｐＨ調整剤又は緩衝剤は、単独で使用されてもよく、２種以上が組み合わされて使用されてもよい。
【0108】
重合装置１００は、反応装置の一例であってよい。反応容器１１０は、反応器の一例であってよい。反応容器１１０の内面は、反応器の内壁面の一例であってよい。反応容器１１０の側面は、反応器の内壁面の一例であってよい。バッフル１３０の本体１３２に配される熱媒体の流路は、第２冷却配管の一例であってよい。バッフル１３０のサポート１３４は、バッフルの少なくとも一部の一例であってよい。蛇行冷却管１４０は、第１冷却配管の一例であってよい。蛇行冷却管１５０は、第１冷却配管の一例であってよい。蛇行冷却管１４０の１つと、蛇行冷却管１５０の１つとは、複数の第１冷却配管の少なくとも２つの一例であってよい。流路１７２は、第３冷却配管の一例であってよい。流路１８２は、第３冷却配管の一例であってよい。
【0109】
図２は、反応容器１１０の内部に配される内部構造物の一例を概略的に示す。図２においては、説明を簡単にすることを目的として、攪拌機１２０の描写が省略されている。図２に示されるとおり、重合装置１００は、１以上のバッフル１３０として、バッフル２３２と、バッフル２３４と、バッフル２３６と、バッフル２３８とを備える。また、重合装置１００は、１以上の蛇行冷却管１４０として、蛇行冷却管２４２と、蛇行冷却管２４４と、蛇行冷却管２４６と、蛇行冷却管２４８とを備える。同様に、重合装置１００は、１以上の蛇行冷却管１５０として、蛇行冷却管２５２と、蛇行冷却管２５４と、蛇行冷却管２５６と、蛇行冷却管２５８とを備える。
【0110】
図３は、反応容器１１０の一例の概略断面図を示す。図３においては、説明を簡単にすることを目的として、蛇行冷却管１４０の描写が省略されている。また、説明を簡単にすることを目的として、バッフル２３２、バッフル２３４、バッフル２３６及びバッフル２３８の設置位置がデフォルメされている。
【0111】
図３に示されるとおり、本実施形態において、反応容器１１０は、直胴部３１２と、第１鏡板３１４と、第２鏡板３１６と、台座３１８とを備える。本実施形態において、直胴部３１２は、円筒状の形状を有する。直胴部３１２の延伸方向（図中、ｚ方向である。）の長さをＬとし、直胴部３１２の内径をＤとしたとき、直胴部３１２は、例えば、Ｌ／Ｄの値が１．０～３．０となるように設計される。直胴部３１２は、Ｌ／Ｄの値が１．５～２．５となるように設計されてよい。
【0112】
本実施形態において、第１鏡板３１４は、直胴部３１２の一方の端部に結合され、反応容器１１０の底板を構成する。本実施形態において、第２鏡板３１６は、直胴部３１２の他方の端部に結合され、反応容器１１０の天板を構成する。本実施形態において、台座３１８は、動力機構１２６を保持する。
【0113】
また、図３に示されるとおり、重合装置１００の周囲には、冷媒の供給源から反応容器１１０に冷媒を供給するための冷媒供給配管３３２と、反応容器１１０から冷媒の供給源に、熱交換後の冷媒を返送するための冷媒返送配管３３４とが配される。また、図３に示された実施形態によれば、バッフル２３２及びバッフル２３４が連結部３４２により連結され、バッフル２３２から流出した冷媒が、バッフル２３４に流入可能に構成される。また、バッフル２３４及びバッフル２３６が連結部３４４により連結され、バッフル２３４から流出した冷媒が、バッフル２３６に流入可能に構成される。同様に、バッフル２３６及びバッフル２３８が連結部３４６により連結され、バッフル２３６から流出した冷媒が、バッフル２３８に流入可能に構成される。各バッフルの詳細は後述される。
【0114】
本実施形態によれば、冷媒供給配管３３２から反応容器１１０に供給された冷媒は、バッフル２３２に流入し、バッフル２３４、バッフル２３６及びバッフル２３８を通過して、冷媒返送配管３３４に排出される。なお、冷媒の流通方式は、本実施形態に限定されない。
【0115】
例えば、他の実施形態において、冷媒供給配管３３２から反応容器１１０に供給された冷媒は、バッフル２３２に流入し、バッフル２３４を通過して、冷媒返送配管３３４に排出される。また、冷媒供給配管３３２から反応容器１１０に供給された冷媒は、バッフル２３８に流入し、バッフル２３６を通過して、冷媒返送配管３３４に排出される。さらに他の実施形態において、バッフル２３２、バッフル２３４、バッフル２３６及びバッフル２３８のそれぞれは、各バッフルに供給される冷媒の流量を独立して制御可能に構成される。
【0116】
図４は、反応容器１１０の一例の概略平面図を示す。本実施形態において、（ｉ）バッフル２３２、バッフル２３４、バッフル２３６及びバッフル２３８と、（ｉｉ）蛇行冷却管２４２、蛇行冷却管２４４、蛇行冷却管２４６及び蛇行冷却管２４８と、（ｉｉｉ）蛇行冷却管２５２、蛇行冷却管２５４、蛇行冷却管２５６及び蛇行冷却管２５８とが、同心円状に配される。
【0117】
本実施形態において、蛇行冷却管２４２と、蛇行冷却管２４４と、蛇行冷却管２４６と、蛇行冷却管２４８とが、略同一円周上に配される。また、本実施形態において、（ｉ）バッフル２３２、バッフル２３４、バッフル２３６及びバッフル２３８と、（ｉｉ）蛇行冷却管２５２、蛇行冷却管２５４、蛇行冷却管２５６及び蛇行冷却管２５８は、略同一円周上に配される。
【0118】
つまり、直胴部３１２の特定の位置における横断面において、バッフル２３２、バッフル２３４、バッフル２３６及びバッフル２３８の横断面の中心と、蛇行冷却管２５２、蛇行冷却管２５４、蛇行冷却管２５６及び蛇行冷却管２５８の横断面の中心とが、略同一円周上に配される。直胴部３１２の特定の位置における横断面は、直胴部３１２の延伸方向（図中、ｚ方向である。）に垂直な面（図中、ｘｙ平面である。）であって、蛇行冷却管２５２、蛇行冷却管２５４、蛇行冷却管２５６及び蛇行冷却管２５８の中心を通る平面で、反応容器１１０を切断した断面であってよい。この場合、横断面における各配管の幅は、各配管の直径に一致する。
【0119】
本実施形態において、バッフル２３２、バッフル２３４、バッフル２３６及びバッフル２３８は、反応容器１１０の中心軸の周りに略対称的な位置に配置される。蛇行冷却管２４２、蛇行冷却管２４４、蛇行冷却管２４６及び蛇行冷却管２４８は、反応容器１１０の中心軸の周りに略対称的な位置に配置される。蛇行冷却管２５２、蛇行冷却管２５４、蛇行冷却管２５６及び蛇行冷却管２５８は、反応容器１１０の中心軸の周りに略対称的な位置に配置される。
【0120】
図４に示されるとおり、蛇行冷却管２５２は、バッフル２３２と、バッフル２３４との間の位置に配される。蛇行冷却管２５４は、バッフル２３４と、バッフル２３６との間の位置に配される。蛇行冷却管２５６は、バッフル２３６と、バッフル２３８との間の位置に配される。蛇行冷却管２５８は、バッフル２３８と、バッフル２３２との間の位置に配される。蛇行冷却管２５２、蛇行冷却管２５４、蛇行冷却管２５６及び蛇行冷却管２５８の外周の直径は、バッフル２３２、バッフル２３４、バッフル２３６及びバッフル２３８の幅Ｂｗより小さくてもよい。
【0121】
本実施形態において、蛇行冷却管２４２、蛇行冷却管２４４、蛇行冷却管２４６及び蛇行冷却管２４８が配される円の直径は、蛇行冷却管２５２、蛇行冷却管２５４、蛇行冷却管２５６及び蛇行冷却管２５８が配される円の直径よりも小さい。本実施形態によれば、反応容器１１０の直胴部３１２の直径方向において、蛇行冷却管が多段に配され得る。これにより、例えば、反応容器１１０の内部にリング状又は螺旋状の大きな配管が配置される場合と比較して、内部構造物の配置の自由度が向上する。その結果、冷却効率に優れた重合装置１００が作製され得る。
【0122】
蛇行冷却管２４２、蛇行冷却管２４４、蛇行冷却管２４６及び蛇行冷却管２４８の外周が配される仮想的な円の直径Ｄｃの大きさは、特に限定されるものではないが、攪拌翼１２４の回転領域の直径Ｄｄより大きいことが好ましい。Ｄｃ／Ｄｄは、１．１以上であることが好ましく、１．２以上であることがより好ましい。
【0123】
本実施形態において、蛇行冷却管２５２、蛇行冷却管２５４、蛇行冷却管２５６及び蛇行冷却管２５８のそれぞれと、直胴部３１２の内面との距離は、全てＰＣ１である。同様に、蛇行冷却管２４２、蛇行冷却管２４４、蛇行冷却管２４６及び蛇行冷却管２４８のそれぞれと、直胴部３１２の内面との距離は、全てＰＣ２である。図４に示されるとおり、本実施形態において、ＰＣ２＞ＰＣ１である。
【0124】
上記のＰＣ１及びＰＣ２の大きさは特に限定されるものではないが、ＰＣ１は、各蛇行冷却管の外周と、直胴部３１２の内面との距離が４０ｍｍ以上となるように設定されることが好ましい。なお、ＰＣ１が４０ｍｍ以上となるように設定されてもよい。上記の距離又はＰＣ１が４０ｍｍ未満の場合、反応容器１１０の内部の気液界面付近において、反応容器１１０の内壁面と、蛇行冷却管１５０との間に重合体のスケールが付着しやすくなる場合がある。
【0125】
同様に、蛇行冷却管２４２と、蛇行冷却管２５２との距離ＰＣは、４０ｍｍ以上であることが好ましい。距離Ｐｃは、例えば、上記の横断面において、蛇行冷却管２４２の外周と、蛇行冷却管２５２の外周との距離の最小値を算出することで決定される。ＰＣが４０ｍｍ未満の場合、重合体のスケールが付着しやすくなる場合がある。
【0126】
特定の蛇行冷却管と、直胴部３１２の内面との距離は、直胴部３１２の延伸方向に垂直、且つ、当該特定の蛇行冷却管の中心を通る断面における、両者の最短距離として決定されてよい。各蛇行冷却管と、直胴部３１２の内面との距離は、例えば、上記の横断面において、各蛇行冷却管の延伸方向に沿った中心線と、直胴部３１２の内面との距離の最小値を算出することで決定される。なお、本実施形態において、上記の各蛇行冷却管の延伸方向に沿った中心線は、円弧状に湾曲している。上記の距離の詳細は後述される。
【0127】
図４に示されるとおり、直胴部３１２の特定の位置における横断面において、蛇行冷却管２４２、蛇行冷却管２４４、蛇行冷却管２４６及び蛇行冷却管２５４の横断面は、円弧状の形状を有する。同様に、蛇行冷却管２５２、蛇行冷却管２５４、蛇行冷却管２５６及び蛇行冷却管２５８の横断面は、円弧状の形状を有する。蛇行冷却管２４２、蛇行冷却管２４４、蛇行冷却管２４６及び蛇行冷却管２５４の横断面の形状と、蛇行冷却管２５２、蛇行冷却管２５４、蛇行冷却管２５６及び蛇行冷却管２５８の横断面の形状とは、相似形であってよい。例えば、蛇行冷却管２４２及び蛇行冷却管２５２の横断面が円弧状の形状を有する場合、蛇行冷却管２４２の円弧の中心角と、蛇行冷却管２５２の円弧の中心角とが略同一であってよい。蛇行冷却管２４４及び蛇行冷却管２５４、蛇行冷却管２４６及び蛇行冷却管２５６、並びに、蛇行冷却管２４８及び蛇行冷却管２５８についても同様であってよい。
【0128】
上記の蛇行冷却管の形状が円弧上である場合、円弧の中心角の大きさは２７０度以下であってよい。円弧の中心角の大きさは２４０度以下であってもよく、２１０度以下であってもよく、１８０度以下であってもよく、１５０度以下であってもよく、１２０度以下であってもよく、９０度以下であってもよく、６０度以下であってもよい。
【0129】
また、本実施形態において、蛇行冷却管２５２、蛇行冷却管２５４、蛇行冷却管２５６及び蛇行冷却管２５８の少なくとも１つの延伸方向の長さ（図中の円弧の長さである。）は、直胴部３１２の内周の長さの２／３よりも小さい。上記の延伸方向の長さ（図中の円弧の長さである。）は、直胴部３１２の内周の長さの１／２以下であってもよく、直胴部３１２の内周の長さの１／２より小さくてもよく、直胴部３１２の内周の長さの１／３以下であってもよく、直胴部３１２の内周の長さの１／３より小さくてもよく、直胴部３１２の内周の長さの１／４以下であってもよく、直胴部３１２の内周の長さの１／４より小さくてもよく、直胴部３１２の内周の長さの１／６以下であってもよく、直胴部３１２の内周の長さの１／６より小さくてもよい。
【0130】
上述されたとおり、特開平７－２３３２０６号公報に記載されたコイル状冷却管は、略円形の形状を有する。つまり、冷却管の円弧の中心角は、ほぼ３６０度である。そのため、バッフルと、コイル状冷却管とを略同一円周上に配置することができない。これに対して、本実施形態によれば、蛇行冷却管１４０よりも直胴部３１２の内側に近い位置に配される１以上の蛇行冷却管１５０のうちの少なくとも１つが、上記のような構成を有することにより、２つのバッフル１３０の間に配され得る。これにより、蛇行冷却管１５０が重合装置１００の混合性能に与える影響をより小さくしつつ、装置全体の伝熱面積を増加させることができる。
【0131】
直胴部３１２の内面は、反応器の内壁面の一例であってよい。蛇行冷却管２５２は、反応器の内壁面からの距離が最も小さな第１冷却配管の一例であってよい。蛇行冷却管２５４は、反応器の内壁面からの距離が最も小さな第１冷却配管の一例であってよい。蛇行冷却管２５６は、反応器の内壁面からの距離が最も小さな第１冷却配管の一例であってよい。蛇行冷却管２５８は、反応器の内壁面からの距離が最も小さな第１冷却配管の一例であってよい。
【0132】
（別実施形態の一例）
本実施形態においては、直胴部３１２の中心から外側に向かって、蛇行冷却管が２重に多重化されている場合を例として、重合装置１００の一例が説明された。しかしながら、重合装置１００は、本実施形態に限定されない。他の実施形態において、直胴部３１２の中心から外側に向かって、蛇行冷却管が３重以上に多重化されていてもよい。直胴部３１２の中心から外側に向かって、蛇行冷却管が２～５重に多重化されていることが好ましい。
本実施形態においては、直胴部３１２の中心から外側に向かって、蛇行冷却管が２重に多重化されている場合を例として、重合装置１００の一例が説明された。しかしながら、重合装置１００は、本実施形態に限定されない。他の実施形態において、直胴部３１２の中心から外側に向かって、蛇行冷却管が３重以上に多重化されていてもよい。直胴部３１２の中心から外側に向かって、蛇行冷却管が２～５重に多重化されていることが好ましい。
【0133】
図５は、バッフル２３２の内部構造の一例を概略的に示す。なお、バッフル２３４、バッフル２３６及びバッフル２３８も、バッフル２３２と同様の内部構造を有してよい。本実施形態において、バッフル２３２は、内管５１０と、外管５２０とを含む二重管構造を有する。バッフル２３２は、内管５１０の内部に冷媒を流入させる流入口５１２と、外管５２０の内部から冷媒を流出させる流出口５２２とを有する。
【0134】
本実施形態において、バッフル２３２の流入口５１２は、配管５３２及び流量調整弁５４２を介して、冷媒供給配管３３２に接続される。これにより、流量調整弁５４２の開度が調整されることで、バッフル２３２に流入する冷媒の流量が調整される。同様に、バッフル２３４の流入口５１２は、配管５３４及び流量調整弁５４４を介して、冷媒供給配管３３２に接続される。
【0135】
本実施形態において、バッフル２３２の流出口５２２は、連結部３４２を介して、冷媒返送配管３３４及びバッフル２３４に接続される。図５に示されるとおり、本実施形態において、連結部３４２は、配管５５２と、流量調整弁５５４と、配管５５６と、流量調整弁５５８とを有する。
【0136】
配管５５２は、流出口５２２と冷媒返送配管３３４とを接続する。流量調整弁５５４は、配管５５２の途中に配され、配管５５２を流れる冷媒の流量を調整する。配管５５６は、流出口５２２とバッフル２３４とを接続する。より具体的には、配管５５６は、配管５５２上の位置であって、流量調整弁５５４及びバッフル２３２の流出口５２２の間の位置と、配管５３４上の位置であって、流量調整弁５４４及びバッフル２３４の流入口５１２の間の位置とを接続する。流量調整弁５５８は、配管５５６の途中に配され、配管５５６を流れる冷媒の流量を調整する。
【0137】
（別実施形態の一例）
本実施形態においては、バッフル２３２が二重管構造を有し、バッフル２３２の下方から流入した冷媒がバッフル２３２の下方から流出し、バッフル２３４の下方からバッフル２３４に流入する場合を例として、重合装置１００の一例が説明された。しかしながら、重合装置１００は本実施形態に限定されない。
本実施形態においては、バッフル２３２が二重管構造を有し、バッフル２３２の下方から流入した冷媒がバッフル２３２の下方から流出し、バッフル２３４の下方からバッフル２３４に流入する場合を例として、重合装置１００の一例が説明された。しかしながら、重合装置１００は本実施形態に限定されない。
【0138】
他の実施形態において、バッフル２３２の下方から流入した冷媒がバッフル２３２の上方から流出し、バッフル２３４の上方からバッフル２３４に流入するように、配管が構成されてよい。さらに他の実施形態において、バッフル２３２は、一重管であってもよい。
【0139】
図６は、蛇行冷却管２５２の構造の一例を概略的に示す。なお、他の蛇行冷却管１４０及び蛇行冷却管１５０も、蛇行冷却管２５２と同様の構造を有してよい。図６に示されるとおり、蛇行冷却管２５２は、繰り返し屈曲しながらｚ方向に延伸する。本実施形態において、蛇行冷却管２５２は、蛇行部６１０を有する。蛇行部６１０は、複数の延伸部６１２と、１以上の屈曲部６１４とを有する。
【0140】
図６に関連して説明される蛇行冷却管２５２において、蛇行部６１０は、１５個の延伸部６１２と、１４個の屈曲部６１４とを有する。単一の蛇行部６１０における延伸部６１２の個数は、段数と称される場合がある。図２に示されるとおり、本実施形態においては、蛇行冷却管２５２が、延伸部６１２においてｘｙ平面上で延伸し、屈曲部６１４においてｚ方向に屈曲する。
【0141】
本実施形態において、複数の延伸部６１２のそれぞれは、略同一の平面上で延伸する。例えば、延伸部６１２が同一平面上で延伸するように設計されている場合であっても、製作に伴う誤差、据え付けに伴う誤差などにより、延伸部６１２が完全に同一の平面上で延伸していないこともあり得る。このような場合、延伸部６１２は、略同一の平面上で延伸していると見做してよい。なお、延伸部６１２が略同一の平面上で延伸する場合は、上記の例に限定されないことに留意されたい。
【0142】
この点で、蛇行冷却管２５２は、螺旋状の冷却配管と相違する。蛇行冷却管２５２が蛇行して延伸することにより、冷却配管が螺旋状に延伸する場合と比較して、設置面積あたりの表面積が大きくなり得る。
【0143】
図４に関連して説明されたとおり、本実施形態において、複数の延伸部６１２のそれぞれは、ｘｙ平面上で湾曲しながら延伸する。複数の延伸部６１２のそれぞれの延伸方向の長さＰＬは同一であってもよく、少なくとも２つの延伸部６１２の延伸方向の長さが異なってもよい。本実施形態において、ＰＬは、延伸部６１２のｘｙ平面上での長さである。ＰＬは、延伸部６１２の延伸方向に略垂直な面（この場合、ｚ方向に略平行な面である。）により延伸部６１２を切断した場合における延伸部６１２の断面の中心をとおるｘｙ平面における、延伸部６１２の長さであってよい。
【0144】
上述されたとおり、ＰＬは、直胴部３１２の内周の長さの２／３よりも小さくてよい。この点で、蛇行冷却管２５２は、特開平７－２３３２０６号公報に記載されたコイル状冷却管と相違する。
【0145】
単一の蛇行部６１０において、複数の延伸部６１２のうち、１／２を超える個数の延伸部６１２のＰＬが、直胴部３１２の内周の長さの２／３よりも小さくてよい。上記のＰＬは、直胴部３１２の内周の長さの１／２以下であってもよく、直胴部３１２の内周の長さの１／２より小さくてもよく、直胴部３１２の内周の長さの１／３以下であってもよく、直胴部３１２の内周の長さの１／３より小さくてもよく、直胴部３１２の内周の長さの１／４以下であってもよく、直胴部３１２の内周の長さの１／４より小さくてもよく、直胴部３１２の内周の長さの１／６以下であってもよく、直胴部３１２の内周の長さの１／６より小さくてもよい。
【0146】
複数の延伸部６１２のうち、２／３を超える個数の延伸部６１２のＰＬが、直胴部３１２の内周の長さの２／３よりも小さくてよい。上記のＰＬは、直胴部３１２の内周の長さの１／２以下であってもよく、直胴部３１２の内周の長さの１／２より小さくてもよく、直胴部３１２の内周の長さの１／３以下であってもよく、直胴部３１２の内周の長さの１／３より小さくてもよく、直胴部３１２の内周の長さの１／４以下であってもよく、直胴部３１２の内周の長さの１／４より小さくてもよく、直胴部３１２の内周の長さの１／６以下であってもよく、直胴部３１２の内周の長さの１／６より小さくてもよい。
【0147】
一実施形態において、複数の延伸部６１２の少なくとも１つは、略同一の平面上で湾曲して延伸する。例えば、複数の延伸部６１２の少なくとも１つは、ｘｙ平面上に仮想的に配された円弧又は楕円弧に沿って延伸する。他の実施形態において、複数の延伸部６１２の少なくとも１つは、略同一の平面上で直線状に延伸する。
【0148】
本実施形態において、複数の延伸部６１２の２つが、略平行な２つの平面上で延伸する。例えば、隣接する２つの延伸部６１２が、略平行な２つの平面上で延伸する。これにより、梯子状に延伸する蛇行部６１０が得られる。他の実施形態において、複数の延伸部６１２の２つが、平行でない２つの平面上で延伸してよい。例えば、隣接する２つの延伸部６１２が、交差する２つの平面上で延伸する。これにより、ジグザグ状に延伸する蛇行部６１０が得られる。
【0149】
本実施形態において、１以上の屈曲部６１４のそれぞれは、隣接する２つの延伸部６１２の端部を連結する。図６に示された実施形態において、１以上の屈曲部６１４のそれぞれは、ｚ方向に屈曲する部分を含む。これにより、蛇行部６１０は、屈曲しながらｚ方向に延伸する。屈曲部６１４の形状は、特に限定されない。屈曲部６１４を蛇行冷却管２５２の延伸方向に平行な面であって、屈曲部６１４の中心を通る面で切断した断面（縦断面と称される場合がある。）の形状は、連続的に屈曲する形状を有してもよく、複数の直線により構成される形状を有してもよい。連続的に屈曲する形状としては、円弧状又は楕円弧状が例示される。屈曲部６１４は、連続的に屈曲する形状を有する部分と、１以上の直線により構成される形状を有する部分とにより構成されていてもよい。
【0150】
蛇行冷却管２５２の流路の直径は特に限定されるものではないが、上記の直径は、１０～２００ｍｍであることが好ましい。単一の蛇行冷却管２５２に含まれる延伸部６１２の個数（段数と称される場合がある。）は特に限定されるものではないが、上記の段数は、２～７０であることが好ましい。隣接する２つの延伸部６１２の距離（ピッチと称される場合がある。）Ｐｐの大きさは特に限定されるものではないが、上記のＰｐは６０ｍｍ以上であることが好ましい。Ｐｐが６０ｍｍ未満の場合、重合体のスケールが付着しやすくなる場合がある。
【0151】
（別実施形態の一例）
本実施形態においては、蛇行冷却管２５２が屈曲しながらｚ方向に延伸する場合を例として、蛇行冷却管２５２の一例が説明された。しかしながら、蛇行冷却管２５２は、本実施形態に限定されない。他の実施形態において、蛇行冷却管２５２は、屈曲しながらｘ方向又はｙ方向に延伸してもよい。
本実施形態においては、蛇行冷却管２５２が屈曲しながらｚ方向に延伸する場合を例として、蛇行冷却管２５２の一例が説明された。しかしながら、蛇行冷却管２５２は、本実施形態に限定されない。他の実施形態において、蛇行冷却管２５２は、屈曲しながらｘ方向又はｙ方向に延伸してもよい。
【0152】
本実施形態においては、延伸部６１２がｘｙ平面上で延伸し、屈曲部６１４がｚ方向に屈曲する場合を例として、蛇行冷却管２５２の一例が説明された。しかしながら、蛇行冷却管２５２は、本実施形態に限定されない。他の実施形態において、屈曲部６１４は、ｘｙ平面上で屈曲する第１屈曲部材と、ｚ方向に屈曲する第２屈曲部材とを有してもよい。
【0153】
図７は、蛇行冷却管２５２の構造の他の例を概略的に示す。本実施形態において、蛇行冷却管２５２は、ジグザグ状に屈曲しながら、ｚ方向に延伸する。本実施形態において、蛇行冷却管２５２は、供給配管７０２と、流出配管７０４と、蛇行部７１０とを備える。本実施形態において、蛇行部７１０は、複数の延伸部７１２と、１以上の屈曲部７１４とを有する。
【0154】
供給配管７０２は、蛇行部７１０に供給される冷媒を流通させる。流出配管７０４は、蛇行部７１０から流出された冷媒を流通させる。蛇行部７１０は、繰り返し屈曲しながらｚ方向に延伸する。
【0155】
図７に関連して説明される蛇行冷却管２５２は、複数の延伸部７１２が略平行に配されていない点で、図６に関連して説明された蛇行冷却管２５２と相違する。上記の相違点以外の特徴について、図７に関連して説明される蛇行冷却管２５２は、図６に関連して説明された蛇行冷却管２５２と同様の構成を有してよい。
【0156】
図８は、蛇行冷却管２５２の構造の他の例を概略的に示す。本実施形態において、蛇行冷却管２５２は、供給配管７０２と、流出配管７０４と、蛇行部８１０とを備える。本実施形態において、蛇行部８１０は、蛇行部８１２と、連結部８２２と、蛇行部８１４と、連結部８２４と、蛇行部８１６とを有する。
【0157】
本実施形態において、蛇行部８１０は、繰り返し屈曲しながらｚ方向に延伸する。本実施形態において、蛇行部８１２は、繰り返し屈曲しながらｘ方向に延伸する。蛇行部８１２は、例えば、ｘ方向の正の向きに延伸する。本実施形態において、連結部８２２は、蛇行部８１２と、蛇行部８１４とを連結する。本実施形態において、蛇行部８１４は、繰り返し屈曲しながらｘ方向に延伸する。蛇行部８１４は、例えば、ｘ方向の負の向きに延伸する。本実施形態において、連結部８２４は、蛇行部８１４と、蛇行部８１６とを連結する。本実施形態において、蛇行部８１６は、繰り返し屈曲しながらｘ方向に延伸する。蛇行部８１４は、例えば、ｘ方向の正の向きに延伸する。
【0158】
蛇行部８１２、蛇行部８１４及び蛇行部８１６のそれぞれは、蛇行部６１０と同様の構成を有してよい。例えば、蛇行部８１２、蛇行部８１４及び蛇行部８１６の少なくとも１つは、複数の延伸部と、１以上の屈曲部とを有する。この場合、複数の延伸部のそれぞれは、ｘｙ平面上で延伸してもよく、ｘｚ平面上で延伸してもよく、ｙｚ平面上で延伸してもよい。
【0159】
図９は、重合装置９００の要部の一例を概略的に示す。重合装置９００は、蛇行冷却管１４０のピッチＰｐと、蛇行冷却管１５０のピッチＰｐとが異なる点で、重合装置１００と相違する。上記の相違点以外の特徴について、重合装置９００は、重合装置１００と同様の構成を有してよい。
【0160】
蛇行冷却管１４０のピッチＰｐは、蛇行冷却管１５０のピッチＰｐより大きくてもよい。例えば、反応容器１１０の内部で流動するスラリーの粘度が比較的大きい場合、当該スラリーの流動が緩慢になる。スラリーの流動が緩慢になると、蛇行冷却管１４０、蛇行冷却管１５０、直胴部３１２などの表面にスケールが付着しやすくなる。スラリーの粘度が比較的大きい場合としては、塩化ビニルの懸濁重合が例示される。このような場合であっても、蛇行冷却管１４０が比較的大きなピッチＰｐを有することで、攪拌翼１２４が発生させた吐出流が、十分な勢いを有したまま、蛇行冷却管１５０及び直胴部３１２に到達する。これにより、蛇行冷却管１４０、蛇行冷却管１５０、直胴部３１２などの近傍の流動状態が改善され、スケールの付着が防止される。
【0161】
（別実施形態の一例）
他の実施形態において、蛇行冷却管１４０のピッチＰｐは、蛇行冷却管１５０のピッチＰｐよりも小さくてもよい。
他の実施形態において、蛇行冷却管１４０のピッチＰｐは、蛇行冷却管１５０のピッチＰｐよりも小さくてもよい。
【0162】
図１０は、重合装置１０００の要部の一例を概略的に示す。重合装置１０００は、蛇行冷却管１４０の段数と、蛇行冷却管１５０の段数とが異なる点で、重合装置１００と相違する。上記の相違点以外の特徴について、重合装置１０００は、重合装置１００と同様の構成を有してよい。また、技術的に矛盾しない範囲において、重合装置１０００は、他の実施形態に係る各種の重合装置の特徴を有してよい。
【0163】
一実施形態において、蛇行冷却管１４０の上端の位置が、蛇行冷却管１５０の上端の位置よりも下になるように、蛇行冷却管１４０及び蛇行冷却管１５０の段数が調整される。例えば、反応容器１１０の内部で流動するスラリーの粘度が比較的大きい場合、気液の界面においてスケールが付着したり、発泡しやすくなったりする。スラリーの粘度が比較的大きい場合としては、塩化ビニルの懸濁重合が例示される。気液界面における発泡が激しくなると、還流コンデンサ１８０による除熱が制限される。このような場合であっても、攪拌翼１２４により近い位置に配される蛇行冷却管１４０の上端の高さが抑制されることで、気液界面の流動が活発となり、スラリーの付着及び発泡が抑制され得る。蛇行冷却管１４０の上端の位置が、最上段に配された攪拌翼１２４よりも下になるように、蛇行冷却管１４０の段数が調整されることが好ましい。
【0164】
（別実施形態の一例）
他の実施形態において、蛇行冷却管１４０の下端の位置が、蛇行冷却管１５０の下端の位置よりも上になるように、蛇行冷却管１４０及び蛇行冷却管１５０の段数が調整されてもよい。さらに他の実施形態において、蛇行冷却管１４０が攪拌翼１２４の回転の邪魔にならないように、蛇行冷却管１４０の段数が調整される。
他の実施形態において、蛇行冷却管１４０の下端の位置が、蛇行冷却管１５０の下端の位置よりも上になるように、蛇行冷却管１４０及び蛇行冷却管１５０の段数が調整されてもよい。さらに他の実施形態において、蛇行冷却管１４０が攪拌翼１２４の回転の邪魔にならないように、蛇行冷却管１４０の段数が調整される。
【0165】
図１１は、重合装置１１００の要部の一例を概略的に示す。重合装置１１００は、蛇行冷却管１４０及び蛇行冷却管１５０の間に蛇行冷却管１１６０を備える点で、重合装置１００と相違する。上記の相違点以外の特徴について、重合装置１１００は、重合装置１００と同様の構成を有してよい。また、技術的に矛盾しない範囲において、重合装置１１００は、他の実施形態に係る各種の重合装置の特徴を有してよい。
【0166】
図１２は、重合装置１２００の要部の一例を概略的に示す。重合装置１２００は、蛇行冷却管２５２、蛇行冷却管２５６及び蛇行冷却管２５８の代わりに、半円上の横断面を有する蛇行冷却管１２５２を備える点で、重合装置１００と相違する。上記の相違点以外の特徴について、重合装置１２００は、重合装置１００と同様の構成を有してよい。また、技術的に矛盾しない範囲において、重合装置１２００は、他の実施形態に係る各種の重合装置の特徴を有してよい。
【0167】
図１３は、重合装置１３００の要部の一例を概略的に示す。重合装置１３００は、湾曲して延伸する延伸部６１２を含む蛇行冷却管２５２、蛇行冷却管２５４、蛇行冷却管２５６及び蛇行冷却管２５８の代わりに、直線状に延伸する延伸部６１２を含む蛇行冷却管１３５１、蛇行冷却管１３５２、蛇行冷却管１３５３、蛇行冷却管１３５４、蛇行冷却管１３５５及び蛇行冷却管１３５６を備える点で、重合装置１００と相違する。また、重合装置１２００は、バッフル１３３１と、バッフル１３３２と、バッフル１３３３と、バッフル１３３４と、バッフル１３３５と、バッフル１３３６とを備える点で、重合装置１００と相違する。上記の相違点以外の特徴について、重合装置１３００は、重合装置１００と同様の構成を有してよい。また、技術的に矛盾しない範囲において、重合装置１３００は、他の実施形態に係る各種の重合装置の特徴を有してよい。
【0168】
本実施形態において、蛇行冷却管１３５１、蛇行冷却管１３５２、蛇行冷却管１３５３、蛇行冷却管１３５４、蛇行冷却管１３５５及び蛇行冷却管１３５５は、仮想的な正六角形の辺上において、反応容器１１０の中心軸の周りに略対称的な位置に配置される。また、バッフル１３３１、バッフル１３３２、バッフル１３３３、バッフル１３３４、バッフル１３３５及びバッフル１３３６は、上記の仮想的な正六角形の頂点に配される。
【0169】
本実施形態によれば、蛇行冷却管１４０の個数と、蛇行冷却管１５０の個数とが異なる。例えば、蛇行冷却管１４０の個数が、蛇行冷却管１５０の個数よりも小さい。本実施形態によれば、蛇行冷却管１４０の形状と、蛇行冷却管１５０の形状とが相似でない。例えば、蛇行冷却管１４０の延伸部６１２が湾曲して延伸し、蛇行冷却管１５０の延伸部６１２が直線状に延伸する。
【0170】
（別実施形態の一例）
本実施形態においては、バッフル１３３１、バッフル１３３２、バッフル１３３３、バッフル１３３４、バッフル１３３５及びバッフル１３３６が、仮想的な正六角形の頂点に配され場合を例として、重合装置１３００の一例が説明された。しかしながら、重合装置１３００は、本実施形態に限定されない。
本実施形態においては、バッフル１３３１、バッフル１３３２、バッフル１３３３、バッフル１３３４、バッフル１３３５及びバッフル１３３６が、仮想的な正六角形の頂点に配され場合を例として、重合装置１３００の一例が説明された。しかしながら、重合装置１３００は、本実施形態に限定されない。
【0171】
他の実施形態において、バッフル１３３１、バッフル１３３２、バッフル１３３３、バッフル１３３４、バッフル１３３５及びバッフル１３３６の少なくとも１つは、上記の正六角形と、直胴部３１２との間に配されてよい。さらに他の実施形態において、バッフル１３３１、バッフル１３３２、バッフル１３３３、バッフル１３３４、バッフル１３３５及びバッフル１３３６の少なくとも１つは、上記の正六角形と、蛇行冷却管２４２、蛇行冷却管２４４、蛇行冷却管２４６及び蛇行冷却管２４８が配された仮想的な円との間に配されてよい。
【0172】
本実施形態よれば、蛇行冷却管１４０の個数が、蛇行冷却管１５０の個数よりも小さい場合を例として、重合装置１３００の一例が説明された。しかしながら、重合装置１３００は、本実施形態に限定されない。他の実施形態において、蛇行冷却管１４０の個数が、蛇行冷却管１５０の個数よりも大きくてよい。
【0173】
本実施形態よれば、蛇行冷却管１４０の延伸部６１２が湾曲して延伸し、蛇行冷却管１５０の延伸部６１２が直線状に延伸する場合を例として、重合装置１３００の一例が説明された。しかしながら、重合装置１３００は、本実施形態に限定されない。他の実施形態において、蛇行冷却管１４０の延伸部６１２が直線状に延伸し、蛇行冷却管１５０の延伸部６１２が湾曲して延伸してよい。
【0174】
（別実施形態の一例）
本実施形態においては、仮想円１４０３の直径が、仮想円１４０４の直径よりも大きく、仮想円１４０５の直径よりも小さい場合を例として、重合装置１３００の一例が説明された。しかしながら、重合装置１３００は、本実施形態に限定されない。他の実施形態において、仮想円１４０３の直径は、仮想円１４０４の直径より小さくてもよい。さらに他の実施形態において、仮想円１４０３の直径は、仮想円１４０５の直径より大きくてもよい。
本実施形態においては、仮想円１４０３の直径が、仮想円１４０４の直径よりも大きく、仮想円１４０５の直径よりも小さい場合を例として、重合装置１３００の一例が説明された。しかしながら、重合装置１３００は、本実施形態に限定されない。他の実施形態において、仮想円１４０３の直径は、仮想円１４０４の直径より小さくてもよい。さらに他の実施形態において、仮想円１４０３の直径は、仮想円１４０５の直径より大きくてもよい。
【0175】
図１４は、重合装置１４００の要部の一例を概略的に示す。重合装置１４００は、バッフル２３２、バッフル２３４、バッフル２３６及びバッフル２３８が配される仮想円１４０３が、蛇行冷却管２４２、蛇行冷却管２４４、蛇行冷却管２４６及び蛇行冷却管２４８が配される仮想円１４０４と、蛇行冷却管２５２、蛇行冷却管２５４、蛇行冷却管２５６及び蛇行冷却管２５８が配される仮想円１４０５との間に配される点で、重合装置１００と相違する。上記の相違点以外の特徴について、重合装置１４００は、重合装置１００と同様の構成を有してよい。また、技術的に矛盾しない範囲において、重合装置１４００は、他の実施形態に係る各種の重合装置の特徴を有してよい。
【0176】
図１５は、重合装置１５００の要部の一例を概略的に示す。重合装置１５００は、バッフル２３２が蛇行冷却管２４２及び蛇行冷却管２５２の間に配され、バッフル２３４が蛇行冷却管２４４及び蛇行冷却管２５４の間に配され、バッフル２３６が蛇行冷却管２４６及び蛇行冷却管２５６の間に配され、バッフル２３８が蛇行冷却管２４８及び蛇行冷却管２５８の間に配される点で、重合装置１４００と相違する。上記の相違点以外の特徴について、重合装置１５００は、重合装置１４００と同様の構成を有してよい。また、技術的に矛盾しない範囲において、重合装置１５００は、他の実施形態に係る各種の重合装置の特徴を有してよい。
【0177】
図１６は、重合装置１６００の要部の一例を概略的に示す。重合装置１６００は、蛇行冷却管２４４及び蛇行冷却管２４８を備えない点で、重合装置１００と相違する。上記の相違点以外の特徴について、重合装置１６００は、重合装置１００と同様の構成を有してよい。また、技術的に矛盾しない範囲において、重合装置１６００は、他の実施形態に係る各種の重合装置の特徴を有してよい。
【0178】
例えば、反応容器１１０の内部で流動するスラリーの粘度が比較的大きい場合、蛇行冷却管１４０及び蛇行冷却管１５０が直胴部３１２の径方向に多段に配置されると、蛇行冷却管１４０及び蛇行冷却管１５０の間の領域にスラリーが滞留する可能性がある。スラリーの粘度が比較的大きい場合としては、塩化ビニルの懸濁重合が例示される。このような場合であっても、直胴部３１２の周方向に沿って、蛇行冷却管１４０及び蛇行冷却管１５０の径方向の段数が変化することで、スラリーの滞留が抑制される。その結果、スラリーの混合が促進される。
【0179】
図１７は、重合システム１７００の要部の一例を概略的に示す。本実施形態において、重合システム１７００は、重合装置１００と、コントローラ１７１０とを備える。また、本実施形態において、重合システム１７００は、攪拌システム１７０２を備える。攪拌システム１７０２は、攪拌軸１２２と、攪拌翼１７２２と、攪拌翼１７２４と、攪拌翼１７２６と、動力機構１２６とを有する。図１７に関連して説明される重合装置１００は、複数の攪拌翼１２４の代わりに、攪拌翼１７２２、攪拌翼１７２４、及び、攪拌翼１７２６を備える点を除いて、図１に関連して説明される重合装置１００と同様の構成を有してよい。
【0180】
なお、本実施形態においては、説明を簡単にすることを目的として、攪拌翼１７２２、攪拌翼１７２４及び攪拌翼１７２６の３個の攪拌翼が、攪拌軸１２２に取り付けられる場合を例として、重合システム１７００及び攪拌システム１７０２の一例が説明される。しかしながら、重合システム１７００及び攪拌システム１７０２は、本実施形態に限定されない。他の実施形態において、重合システム１７００及び攪拌システム１７０２の攪拌軸１２２には、２個の攪拌翼が取り付けられる。さらに他の実施形態において、他の実施形態において、重合システム１７００及び攪拌システム１７０２の攪拌軸１２２には、４個以上の攪拌翼が取り付けられる。
【0181】
上述されたとおり、攪拌軸１２２は、反応容器１１０の内部に回転可能に配される。特に、攪拌軸１２２は、その一部が、反応容器１１０の直胴部３１２の内部に配され、回転可能に構成される。攪拌軸１２２は、攪拌軸１２２の延伸方向と、直胴部３１２の延伸方向とが略一致するように、反応容器１１０に取り付けられる。
【0182】
本実施形態において、攪拌翼１７２２、攪拌翼１７２４及び攪拌翼１７２６の３個の攪拌翼は、攪拌軸１２２の延伸方向の異なる位置に取り付けられる。攪拌翼１７２２は、複数の攪拌翼のうち最も上方に取り付けられる。攪拌翼１７２４は、攪拌翼１７２２及び攪拌翼１７２６の間に配される。攪拌翼１７２６は、複数の攪拌翼のうち最も下方に取り付けられる。
【0183】
本実施形態において、攪拌システム１７０２は、重合装置１００の反応容器１１０の内部に収容された液体を攪拌する。具体的には、攪拌軸１２２が回転することで、攪拌軸１２２に取り付けられた攪拌翼１７２２、攪拌翼１７２４及び攪拌翼１７２６（単に、複数の攪拌翼と称される場合がある。）が回転し、その結果、反応容器１１０の内部に収容された液体が攪拌される。
【0184】
本実施形態において、コントローラ１７１０は、攪拌軸１２２の回転数を制御する。コントローラ１７１０は、例えば、動力機構１２６の出力を制御することで、攪拌軸１２２の回転数を制御する。本実施形態において、コントローラ１７１０は、攪拌軸１２２の回転数が下記の数式１に示される関係を満たすように、攪拌軸１２２の回転数を制御する。
（数式１）
Ｎ（ｂ／ｄ）（Ｌ／Ｄ）／ｎ≦６．０
（数式１）
Ｎ（ｂ／ｄ）（Ｌ／Ｄ）／ｎ≦６．０
【0185】
数式１において、Ｎは、攪拌軸１２２に取り付けられる複数の攪拌翼の個数を示す。上述されたとおり、本実施形態において、Ｎは３である。ｂは、複数の攪拌翼の翼幅の最大値［ｍ］を示す。つまり、ｂは、攪拌翼１７２２、攪拌翼１７２４及び攪拌翼１７２６のうち、翼幅が最も大きな攪拌翼の翼幅を示す。ｄは、複数の攪拌翼の翼径の最大値［ｍ］を示す。つまり、ｄは、攪拌翼１７２２、攪拌翼１７２４及び攪拌翼１７２６のうち、翼径が最も大きな攪拌翼の翼径を示す。
【0186】
Ｌは、反応容器１１０の直胴部３１２の延伸方向の長さ[ｍ]を示す。Ｄは、直胴部３１２の延伸方向（図中、上下方向である。）に略垂直な平面であって、複数の攪拌翼のそれぞれの取付位置を通る複数の平面で直胴部３１２を切断した場合に、複数の平面による断面のそれぞれにおいて直胴部３１２に略内接する複数の内接円の直径の最大値[ｍ]を示す。反応容器１１０が円筒状の直胴部３１２を有する場合、Ｄは、直胴部３１２の内径[ｍ]である。ｎは、攪拌軸１２２の回転数［ｒｐｓ］の設定値を示す。
【0187】
これにより、粗大粒子の生成が抑制され得る。その結果、重合体の粒度分布が狭くなる。また、フィッシュアイの発生が抑制され得る。加えて、スケールの付着が抑制され得る。
【0188】
上記のＮ（ｂ／ｄ）（Ｌ／Ｄ）／ｎにより表されるパラメータは、反応容器１１０の内部に反応容器１１０の定格容量程度の液体が収容されている場合における当該液体の攪拌の度合いを表す。そこで、上記のパラメータが攪拌パラメータと称される場合がある。
【0189】
本実施形態において、反応容器１１０の内容積は、４０～３００ｍ３であってよい。また、反応容器１１０の直胴部３１２の内接円の直径Ｄに対する、直胴部３１２の延伸方向の長さＬの比（Ｌ／Ｄ）は、１．０～３．０であってよい。これにより、反応容器１１０の直胴部３１２の寸法と、複数の攪拌翼１２４の少なくとも１つの寸法と、攪拌軸１２２の回転数の設定値とが、数式１に示される関係を満たすように決定されることの効果がより確実に得られる。
【0190】
コントローラ１７１０は、攪拌軸１２２の回転数が下記の数式２に示される関係を満たすように、攪拌軸１２２の回転数を制御することが好ましい。
（数式２）
０．０５≦Ｎ（ｂ／ｄ）（Ｌ／Ｄ）／ｎ≦６．０
（数式２）
０．０５≦Ｎ（ｂ／ｄ）（Ｌ／Ｄ）／ｎ≦６．０
【0191】
数式２において、Ｎ、ｂ、ｄ、Ｌ、Ｄ及びｎの定義は、数式１における定義と同様である。これにより、粗大粒子の生成がさらに抑制される。重合体の粒度分布がさらに狭くなる。また、フィッシュアイの発生がさらに抑制される。加えて、スケールの付着がさらに抑制される。
【0192】
重合装置１００が、１以上の蛇行冷却管１４０、又は、１以上の蛇行冷却管１５０を備える場合（つまり、直胴部３１２の径方向における蛇行冷却管の系列数が１以上の場合である）、コントローラ１７１０は、攪拌軸１２２の回転数が下記の数式３に示される関係を満たすように、攪拌軸１２２の回転数を制御することが好ましい。
（数式３）
０．１５≦Ｎ（ｂ／ｄ）（Ｌ／Ｄ）／ｎ≦５．５
（数式３）
０．１５≦Ｎ（ｂ／ｄ）（Ｌ／Ｄ）／ｎ≦５．５
【0193】
数式３において、Ｎ、ｂ、ｄ、Ｌ、Ｄ及びｎの定義は、数式１における定義と同様である。これにより、粗大粒子の生成がさらに抑制される。重合体の粒度分布がさらに狭くなる。また、フィッシュアイの発生がさらに抑制される。加えて、スケールの付着がさらに抑制される。
【0194】
反応容器１１０の内部に冷却配管などの構造物が配置されている場合、反応容器１１０の内部に構造物が配置されていない場合と比較して、反応容器１１０の内部に収容された液体の流動状態を制御することが困難になる。特に、蛇行冷却管１４０及び蛇行冷却管１５０は、複雑な構造を有し、直胴部３１２の延伸方向における液体の攪拌を妨害し得る。そのため、反応容器１１０の内部に蛇行冷却管１４０又は蛇行冷却管１５０が配されている場合には、液体の攪拌状態の制御がより困難になる。
【0195】
そのため、反応容器１１０の内部に冷却配管などの構造物が配置されている場合には、反応容器１１０の内部に構造物が配置されていない場合と比較して、攪拌パラメータの値をより狭い数値範囲の範囲内（即ち、０．１５～５．５である。）に維持することが好ましい。また、反応容器１１０の内部に冷却配管などの構造物が配置されている場合であっても、数式３により示される関係が成立しているときには、反応容器１１０の内部に冷却配管などの構造物が配置されていない場合と同程度の品質の重合体が生産されうる。
【0196】
この場合において、直胴部３１２の延伸方向の長さＬに対する、隣接する２つの延伸部６１２の間の距離Ｐｐの最大値の割合は、０．５～１５％であってよい。直胴部３１２の内径Ｄに対する、１以上の蛇行冷却管１４０又は１以上の蛇行冷却管１５０と、直胴部３１２の内壁面との距離の最小値ＰＣ１の割合は、０．５～１０％であってよい。直胴部３１２の内径Ｄに対する、１以上の蛇行冷却管１４０又は１以上の蛇行冷却管１５０と、直胴部３１２の内壁面との距離の最大値ＰＣ２の割合は、１～３０％であってよい。
【0197】
重合装置１００が、１以上の蛇行冷却管１４０、及び、１以上の蛇行冷却管１５０を備える場合（つまり、直胴部３１２の径方向における蛇行冷却管の系列数が２以上の場合である）、コントローラ１７１０は、攪拌軸１２２の回転数が下記の数式４に示される関係を満たすように、攪拌軸１２２の回転数を制御することが好ましい。
（数式４）
０．３≦Ｎ（ｂ／ｄ）（Ｌ／Ｄ）／ｎ≦５．５
（数式４）
０．３≦Ｎ（ｂ／ｄ）（Ｌ／Ｄ）／ｎ≦５．５
【0198】
数式４において、Ｎ、ｂ、ｄ、Ｌ、Ｄ及びｎの定義は、数式１における定義と同様である。これにより、粗大粒子の生成がさらに抑制される。重合体の粒度分布がさらに狭くなる。また、フィッシュアイの発生がさらに抑制される。加えて、スケールの付着がさらに抑制される。数式４により示される関係が成立する場合、特に、フィッシュアイの発生抑制効果が特に顕著に表れる。
【0199】
上述されたとおり、蛇行冷却管１４０及び蛇行冷却管１５０は、複雑な構造を有し、直胴部３１２の延伸方向における液体の攪拌を妨害し得る。特に、直胴部３１２の径方向における蛇行冷却管の系列数が２以上の場合には、上記の妨害の度合いが顕著になる。
【0200】
そのため、直胴部３１２の径方向における蛇行冷却管の系列数が２以上の場合には、反応容器１１０の内部に構造物が配置されていない場合と比較して、攪拌パラメータの値をより狭い数値範囲の範囲内（即ち、０．３～５．５である。）に維持することが好ましい。また、直胴部３１２の径方向における蛇行冷却管の系列数が２以上の場合であっても、数式４により示される関係が成立しているときには、反応容器１１０の内部に冷却配管などの構造物が配置されていない場合と同程度の品質の重合体が生産されうる。
【0201】
この場合において、直胴部３１２の延伸方向の長さＬに対する、隣接する２つの延伸部６１２の間の距離Ｐｐの最大値の割合は、０．５～１５％であってよい。直胴部３１２の内径Ｄに対する、１以上の蛇行冷却管１４０又は１以上の蛇行冷却管１５０と、直胴部３１２の内壁面との距離の最小値Ｌ１の割合は、０．５～１０％であってよい。直胴部３１２の内径Ｄに対する、１以上の蛇行冷却管１４０又は１以上の蛇行冷却管１５０と、直胴部３１２の内壁面との距離の最大値Ｌ２の割合は、１～３０％であってよい。
【0202】
重合システム１７００は、反応装置の一例であってよい。攪拌システム１７０２は、攪拌装置の一例であってよい。コントローラ１７１０は、制御部又は制御装置の一例であってよい。攪拌翼１７２２は、第１攪拌翼の一例であってよい。攪拌翼１７２４は、第３攪拌翼の一例であってよい。攪拌翼１７２６は、第２攪拌翼の一例であってよい。動力機構１２６は、駆動部の一例であってよい。
【0203】
図１８は、攪拌軸１２２における攪拌翼の取付位置の一例を概略的に示す。本実施形態においては、攪拌翼１７２２、攪拌翼１７２４及び攪拌翼１７２６の翼径が全てｄｉであり、攪拌翼１７２２、攪拌翼１７２４及び攪拌翼１７２６の翼幅が全てｂｉである場合を例として、攪拌軸１２２における攪拌翼の取付位置の一例が説明される。なお、他の実施形態において、攪拌翼１７２２、攪拌翼１７２４及び攪拌翼１７２６のうち少なくとも２つの翼径が異なってもよい。また、攪拌翼１７２２、攪拌翼１７２４及び攪拌翼１７２６のうち少なくとも２つの翼幅が異なってもよい。
【0204】
図１８において、一点鎖線１８２０は、攪拌軸１２２の回転軸を示す。一点鎖線１８２２は、攪拌軸１２２における攪拌翼１７２２の取付位置を示す。一点鎖線１８２４は、攪拌軸１２２における攪拌翼１７２４の取付位置を示す。一点鎖線１８２６は、攪拌軸１２２における攪拌翼１７２６の取付位置を示す。
【0205】
本実施形態において、攪拌軸１２２における複数の攪拌翼の取付位置と、攪拌軸１２２における直胴部３１２の一端に対応する位置との距離の最小値は、直胴部３１２の延伸方向の長さＬの０．１～０．４５倍であってよい。例えば、攪拌軸１２２における攪拌翼１７２２の取付位置と、攪拌軸１２２における直胴部３１２の上端１８３２に対応する位置１８４２との距離Ｚは、直胴部３１２の延伸方向の長さＬの０．１～０．４５倍に設定される。
【0206】
本実施形態において、攪拌軸１２２における攪拌翼１７２６は、攪拌軸１２２の第１位置１８５２と、攪拌軸１２２の第２位置１８５４との間に配される。攪拌軸１２２における攪拌翼１７２６の取付位置は、攪拌軸１２２における攪拌翼１７２６の翼幅の中点の位置であってよい。図１８において、攪拌翼１７２６の取付位置は、一点鎖線１８２０と、一点鎖線１８２６との交点として表される。
【0207】
第１位置１８５２は、攪拌軸１２２が直胴部３１２に取り付けられた場合に、第２位置１８５４よりも上方に位置する。また、第１位置１８５２は、攪拌軸１２２における直胴部３１２の下端１８３４に対応する位置１８４４よりも上方に位置する。第１位置１８５２と、攪拌軸１２２における直胴部３１２の下端１８３４に対応する位置１８４４との距離は、直胴部３１２の内径Ｄの０．２５倍以下であってよい。
【0208】
また、第２位置１８５４は、攪拌軸１２２が直胴部３１２に取り付けられた場合に、攪拌軸１２２における直胴部３１２の下端１８３４に対応する位置１８４４よりも下方に位置する。第２位置１８５４と、攪拌軸１２２における直胴部３１２の下端１８３４に対応する位置１８４４との距離は、直胴部３１２の内径Ｄの０．１倍以下であってよい。
【0209】
本実施形態において、攪拌翼１７２４は、攪拌翼１７２２の取付位置と、攪拌翼１７２６の取付位置との間を（Ｎ－１）個に等分して得られる（Ｎ－１）個の第３位置の近傍に取り付けられる。本実施形態においては、Ｎ＝３なので、攪拌翼１７２４は、攪拌翼１７２２の取付位置と、攪拌翼１７２６の取付位置との間を２等分した位置に取り付けられる。この場合、攪拌翼１７２２の取付位置及び攪拌翼１７２４の取付位置の距離Ｃｉａは、攪拌翼１７２４の取付位置及び攪拌翼１７２６の取付位置の距離Ｃｉｂと略一致する。
【0210】
なお、攪拌翼１７２４と、上記の第３位置との距離は、複数の攪拌翼の個数Ｎに対する直胴部３１２の内径Ｄの比（Ｄ／Ｎ）の０．５倍以下であってよい。また、攪拌翼１７２２と、攪拌翼１７２６との間に、（Ｎ－２）個の攪拌翼１７２４が配される場合、（Ｎ－２）個の攪拌翼１７２４と、対応する第３位置との距離の最大値が、複数の攪拌翼の個数Ｎに対する直胴部３１２の内径Ｄの比（Ｄ／Ｎ）の０．５倍以下であってよい。
【0211】
１個の攪拌翼１７２４は、（Ｎ－２）個の第３攪拌翼の一例であってよい。攪拌翼１７２２の取付位置は、第１取付位置の一例であってよい。攪拌翼１７２６の取付位置は、第２取付位置の一例であってよい。
【実施例】
【0212】
以下、実施例を示し、本発明を具体的に説明する。なお、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。
【0213】
（重合条件）
実施例１～１３及び比較例１～５においては、脱イオン水、塩化ビニル単量体及び市販の試薬とを用いて、反応容器の内部における蛇行冷却管の有無、当該蛇行冷却管の配置、反応容器の寸法、及び、攪拌軸の回転数を変化させて、塩化ビニル重合体を生産した。実施例１～１３及び比較例１～５において、重合温度及び冷媒の供給温度は同一とした。また、なお上記の重合温度は、重合体のＫ値の目標値に基づいて設定された。
実施例１～１３及び比較例１～５においては、脱イオン水、塩化ビニル単量体及び市販の試薬とを用いて、反応容器の内部における蛇行冷却管の有無、当該蛇行冷却管の配置、反応容器の寸法、及び、攪拌軸の回転数を変化させて、塩化ビニル重合体を生産した。実施例１～１３及び比較例１～５において、重合温度及び冷媒の供給温度は同一とした。また、なお上記の重合温度は、重合体のＫ値の目標値に基づいて設定された。
【0214】
（評価）
実施例１～１０及び比較例１のそれぞれにおいて、生産された重合体の粒度分布、フィッシュアイの個数を測定した。重合体の粒度分布としては、６０メッシュの篩を通過する重合体の粒子の質量％と、１００メッシュの篩を通過する重合体の粒子の質量％と、２００メッシュの篩を通過する重合体の粒子の質量％とを測定した。
実施例１～１０及び比較例１のそれぞれにおいて、生産された重合体の粒度分布、フィッシュアイの個数を測定した。重合体の粒度分布としては、６０メッシュの篩を通過する重合体の粒子の質量％と、１００メッシュの篩を通過する重合体の粒子の質量％と、２００メッシュの篩を通過する重合体の粒子の質量％とを測定した。
【0215】
フィッシュアイの個数は、下記の手順に従って測定した。まず、試料重合体１００質量部、フタル酸ビス（２－エチルヘキシル）（ＤＯＰ）５０質量部、Ｂａ／Ｚｎ系安定剤２．０質量部、エポキシ化大豆油５．０質量部、カーボンブラック０．１質量部および二酸化チタン０．５質量部を混合してコンパウンドを得た。次に、上記のコンパウンド５０ｇを１４５℃においてロールミルで６分間混練し、０．３ｍｍ厚のシートとして分取した。その後、上記のシート１００ｃｍ２中の透明粒子の個数を目視で測定することで、フィッシュアイの個数を測定した。
【0216】
（スケール評価）
また、実施例１～１０及び比較例１のそれぞれにおいて、重合試験を繰り返した。予め定められた回数の重合試験が終了した後、反応容器の内壁面の表面を目視で観察し、スケールの付着の有無を確認した。また、反応容器の内部に蛇行冷却管１４０及び／又は蛇行冷却管１５０が配されている場合、蛇行冷却管１４０及び／又は蛇行冷却管１５０の表面を目視で観察し、スケールの付着の有無を確認した。
また、実施例１～１０及び比較例１のそれぞれにおいて、重合試験を繰り返した。予め定められた回数の重合試験が終了した後、反応容器の内壁面の表面を目視で観察し、スケールの付着の有無を確認した。また、反応容器の内部に蛇行冷却管１４０及び／又は蛇行冷却管１５０が配されている場合、蛇行冷却管１４０及び／又は蛇行冷却管１５０の表面を目視で観察し、スケールの付着の有無を確認した。
【0217】
（実施例１）
（重合装置１００の仕様）
実施例１においては、図２に示される重合装置１００を用いて塩化ビニル重合体を生産した。実施例１においては、内容量が８０ｍ３の反応容器１１０を用いた。反応容器１１０の直胴部３１２の直径は３６００ｍｍであり、直胴部３１２の長さは６８００ｍｍであった。直胴部３１２の直径Ｄに対する、直胴部３１２の長さＬの比は、１．９であった。
（重合装置１００の仕様）
実施例１においては、図２に示される重合装置１００を用いて塩化ビニル重合体を生産した。実施例１においては、内容量が８０ｍ３の反応容器１１０を用いた。反応容器１１０の直胴部３１２の直径は３６００ｍｍであり、直胴部３１２の長さは６８００ｍｍであった。直胴部３１２の直径Ｄに対する、直胴部３１２の長さＬの比は、１．９であった。
【0218】
反応容器１１０の内部に、外径９０ｍｍのオーステナイト系ステンレス鋼製円筒状パイプからなる、４本の蛇行冷却管１４０を配置した。４本の蛇行冷却管１４０のそれぞれの中心と反応容器１１０の中心軸との距離は、１３６０ｍｍであった。また、４本の蛇行冷却管１４０は、反応容器１１０の中心軸を中心として対称的な位置に配置された。４本の蛇行冷却管１４０のそれぞれの段数は、１２段であった。つまり、４本の蛇行冷却管１４０のそれぞれは、１２個の延伸部６１２を有した。４本の蛇行冷却管１４０のそれぞれにおいて、隣接する延伸部６１２の間の距離（ピッチＰｐと称される場合がある。）は、４００ｍｍであった。
【0219】
直胴部３１２の直径Ｄに対する、直胴部３１２の内壁面と蛇行冷却管１４０との距離ＰＣ２の割合は、１２．２％であった。直胴部３１２の長さＬに対する、ピッチＰｐの割合は、５．９％であった。
【0220】
同様に、反応容器１１０の内部に、外径９０ｍｍのオーステナイト系ステンレス鋼製円筒状パイプからなる、４本の蛇行冷却管１５０を設置した。４本の蛇行冷却管１５０のそれぞれの中心と反応容器１１０の中心軸との距離は、１６１０ｍｍであった。また、４本の蛇行冷却管１５０は、反応容器１１０の中心軸を中心として対称的な位置に配置された。４本の蛇行冷却管１５０のそれぞれの段数は、１２段であった。また、４本の蛇行冷却管１５０のそれぞれにおいて、ピッチＰｐは４００ｍｍであった。
【0221】
直胴部３１２の直径Ｄに対する、直胴部３１２の内壁面と蛇行冷却管１５０との距離Ｌ１の割合は、５．３％であった。直胴部３１２の長さＬに対する、ピッチＰｐの割合は、５．９％であった。
【0222】
次に、３個のパドル翼が取り付けられた攪拌軸１２２を、反応容器１１０に据え付けた。また、上述された数式１の関係を満たすように、攪拌軸１２２の回転数を決定した。実施例１において、Ｎ（ｂ／ｄ）（Ｌ／Ｄ）／ｎで表される攪拌パラメータの値は、０．２２であった。なお、反応容器１１０の内容物に加えられる撹拌エネルギーは、８０～２００ｋｇｆ・ｍ／ｓ・ｍ３の範囲内であった。
【0223】
（重合方法）
下記の手順にしたがって、塩化ビニル重合体を合成した。まず、脱イオン水３２，９００ｋｇ、ケン化度８０．０モル％の部分ケン化ポリビニルアルコール１０．５ｋｇ、メトキシ置換度２８．５質量％及びヒドロキシプロピル置換度８．９％のヒドロキシプロピルメチルセルロース４．５ｋｇを水溶液にして、反応容器１１０の内部に投入した。次に、反応容器１１０の内部に塩化ビニル単量体３０，１００ｋｇを仕込んだ。その後、攪拌機１２０により混合溶液を攪拌しながら、反応容器１１０の内部に、重合開始剤Ａ、重合開始剤Ｂ及び重合開始剤Ｃをポンプで圧入した。
下記の手順にしたがって、塩化ビニル重合体を合成した。まず、脱イオン水３２，９００ｋｇ、ケン化度８０．０モル％の部分ケン化ポリビニルアルコール１０．５ｋｇ、メトキシ置換度２８．５質量％及びヒドロキシプロピル置換度８．９％のヒドロキシプロピルメチルセルロース４．５ｋｇを水溶液にして、反応容器１１０の内部に投入した。次に、反応容器１１０の内部に塩化ビニル単量体３０，１００ｋｇを仕込んだ。その後、攪拌機１２０により混合溶液を攪拌しながら、反応容器１１０の内部に、重合開始剤Ａ、重合開始剤Ｂ及び重合開始剤Ｃをポンプで圧入した。
【0224】
重合開始剤Ａとして、ジ－２－エチルヘキシルパーオキシジカーボネートを含んだイソパラフィン溶液を用いた。ジ－２－エチルヘキシルパーオキシジカーボネートの添加量は２２．１ｋｇであった。重合開始剤Ｂとして、ｔ－ブチルパーオキシネオデカネートを含んだイソパラフィン溶液を用いた。ｔ－ブチルパーオキシネオデカネートの添加量は３．２ｋｇであった。重合開始剤Ｃとして、クミルパーオキシネオデカネートを含んだイソパラフィン溶液を用いた。クミルパーオキシネオデカネートの添加量は５．０ｋｇであった。
【0225】
次に、ジャケット１７０に熱水を通水し、反応容器１１０の内部の混合溶液の温度を５７℃に昇温することで、重合を開始させた。また、反応容器１１０の内部の混合溶液の温度が５７℃に到達した時点で、バッフル１３０、蛇行冷却管１４０、蛇行冷却管１５０及びジャケット１７０への冷却水の通水を開始した。その後、重合転化率が２０％に到達した時点で、還流コンデンサ１８０を作動させた。
【0226】
反応容器１１０の内部の混合溶液の温度を５７℃に維持する条件の下、反応容器１１０の内部の圧力が、重合開始後の平均圧力と比較して０．０９ＭＰａ低下した時点で、全ての冷却を停止した。全ての冷却を停止してから１８分後に、重合反応を停止させるのに十分な量のトリエチレングリコール・ビス〔３－（３－ｔ－ブチル－５－メチル－４－ヒドロキシフェニル）プロピオネート〕水性分散液（濃度：４０質量％）を、反応容器１１０の内部に投入した。これにより、重合反応が終了し、塩化ビニル重合体が得られた。
【0227】
重合反応が終了した後、合成された塩化ビニル樹脂の粒度分布と、フィッシュアイの個数とを測定した。また、スケールの付着状況を確認するため、上記の重合試験を１バッチとして、上記の重合試験を繰り返し行った。予め定められた回数の重合試験が終了した後、反応容器１１０の内部のスケールの付着状況を目視にて確認した。塩化ビニル樹脂の粒度分布の測定結果、フィッシュアイの個数の測定結果、及び、スケールの付着状況の確認結果を表１に示す。
【0228】
（実施例２～８）
図２に示される重合装置１００と同様の重合装置を用いて、塩化ビニル重合体を合成した。実施例２～８においては、反応容器１１０の寸法、攪拌軸１２２の回転数、及び、原材料の仕込量が異なる点を除いて、実施例１と同様の手順により、塩化ビニル重合体を合成した。実施例２～８において、各原材料の量論比及び反応温度は、実施例１と同様に調整された。これにより、実施例１～８の実験結果に基づいて、反応容器の寸法、攪拌翼の寸法、及び、攪拌軸の回転数の設定値の関係と、生産される重合体の品質との関係が考察され得る。
図２に示される重合装置１００と同様の重合装置を用いて、塩化ビニル重合体を合成した。実施例２～８においては、反応容器１１０の寸法、攪拌軸１２２の回転数、及び、原材料の仕込量が異なる点を除いて、実施例１と同様の手順により、塩化ビニル重合体を合成した。実施例２～８において、各原材料の量論比及び反応温度は、実施例１と同様に調整された。これにより、実施例１～８の実験結果に基づいて、反応容器の寸法、攪拌翼の寸法、及び、攪拌軸の回転数の設定値の関係と、生産される重合体の品質との関係が考察され得る。
【0229】
実施例２～８の重合装置の仕様の概要を表１に示す。また、実施例２～８における塩化ビニル樹脂の粒度分布の測定結果、フィッシュアイの個数の測定結果、及び、スケールの付着状況の確認結果を表１に示す。
【0230】
（実施例９）
蛇行冷却管１４０及び蛇行冷却管１５０を備えない点を除いて図２に示される重合装置１００と同様の重合装置を用いて、塩化ビニル重合体を合成した。実施例９においては、反応容器１１０の寸法、蛇行冷却管１４０及び蛇行冷却管１５０の有無、攪拌軸１２２の回転数、及び、原材料の仕込量が異なる点を除いて、実施例１と同様の手順により、塩化ビニル重合体を合成した。実施例９において、各原材料の量論比及び反応温度は、実施例１と同様に調整された。これにより、反応容器の内部に配される構造物の影響が考察され得る。
蛇行冷却管１４０及び蛇行冷却管１５０を備えない点を除いて図２に示される重合装置１００と同様の重合装置を用いて、塩化ビニル重合体を合成した。実施例９においては、反応容器１１０の寸法、蛇行冷却管１４０及び蛇行冷却管１５０の有無、攪拌軸１２２の回転数、及び、原材料の仕込量が異なる点を除いて、実施例１と同様の手順により、塩化ビニル重合体を合成した。実施例９において、各原材料の量論比及び反応温度は、実施例１と同様に調整された。これにより、反応容器の内部に配される構造物の影響が考察され得る。
【0231】
実施例９の重合装置の仕様の概要を表２に示す。また、実施例９における塩化ビニル樹脂の粒度分布の測定結果、フィッシュアイの個数の測定結果、及び、スケールの付着状況の確認結果を表２に示す。
【0232】
（実施例１０～１１）
蛇行冷却管１４０を備えない点を除いて図２に示される重合装置１００と同様の重合装置を用いて、塩化ビニル重合体を合成した。実施例１０～１１においては、反応容器１１０の寸法、蛇行冷却管１４０の有無、攪拌軸１２２の回転数、及び、原材料の仕込量が異なる点を除いて、実施例１と同様の手順により、塩化ビニル重合体を合成した。実施例１０～１１において、各原材料の量論比及び反応温度は、実施例１と同様に調整された。これにより、反応容器の内部に配される構造物の影響が考察され得る。
蛇行冷却管１４０を備えない点を除いて図２に示される重合装置１００と同様の重合装置を用いて、塩化ビニル重合体を合成した。実施例１０～１１においては、反応容器１１０の寸法、蛇行冷却管１４０の有無、攪拌軸１２２の回転数、及び、原材料の仕込量が異なる点を除いて、実施例１と同様の手順により、塩化ビニル重合体を合成した。実施例１０～１１において、各原材料の量論比及び反応温度は、実施例１と同様に調整された。これにより、反応容器の内部に配される構造物の影響が考察され得る。
【0233】
実施例１０～１１の重合装置の仕様の概要を表２に示す。また、実施例１０～１１における塩化ビニル樹脂の粒度分布の測定結果、フィッシュアイの個数の測定結果、及び、スケールの付着状況の確認結果を表２に示す。
【0234】
（実施例１２）
反応容器１１０の径方向における蛇行冷却管の系列数が３重になった点を除いて図２に示される重合装置１００と同様の重合装置を用いて、塩化ビニル重合体を合成した。実施例１０～１１においては、反応容器１１０の寸法、蛇行冷却管の系列数、攪拌軸１２２の回転数、及び、原材料の仕込量が異なる点を除いて、実施例１と同様の手順により、塩化ビニル重合体を合成した。実施例１２において、各原材料の量論比及び反応温度は、実施例１と同様に調整された。これにより、反応容器の内部に配される構造物の影響が考察され得る。
反応容器１１０の径方向における蛇行冷却管の系列数が３重になった点を除いて図２に示される重合装置１００と同様の重合装置を用いて、塩化ビニル重合体を合成した。実施例１０～１１においては、反応容器１１０の寸法、蛇行冷却管の系列数、攪拌軸１２２の回転数、及び、原材料の仕込量が異なる点を除いて、実施例１と同様の手順により、塩化ビニル重合体を合成した。実施例１２において、各原材料の量論比及び反応温度は、実施例１と同様に調整された。これにより、反応容器の内部に配される構造物の影響が考察され得る。
【0235】
実施例１２の重合装置の仕様の概要を表２に示す。また、実施例１２における塩化ビニル樹脂の粒度分布の測定結果、フィッシュアイの個数の測定結果、及び、スケールの付着状況の確認結果を表２に示す。
【0236】
（実施例１３）
反応容器１１０の径方向における蛇行冷却管の系列数が５重になった点を除いて図２に示される重合装置１００と同様の重合装置を用いて、塩化ビニル重合体を合成した。実施例１３においては、反応容器１１０の寸法、蛇行冷却管の系列数、攪拌軸１２２の回転数、及び、原材料の仕込量が異なる点を除いて、実施例１と同様の手順により、塩化ビニル重合体を合成した。実施例１３において、各原材料の量論比及び反応温度は、実施例１と同様に調整された。これにより、反応容器の内部に配される構造物の影響が考察され得る。
反応容器１１０の径方向における蛇行冷却管の系列数が５重になった点を除いて図２に示される重合装置１００と同様の重合装置を用いて、塩化ビニル重合体を合成した。実施例１３においては、反応容器１１０の寸法、蛇行冷却管の系列数、攪拌軸１２２の回転数、及び、原材料の仕込量が異なる点を除いて、実施例１と同様の手順により、塩化ビニル重合体を合成した。実施例１３において、各原材料の量論比及び反応温度は、実施例１と同様に調整された。これにより、反応容器の内部に配される構造物の影響が考察され得る。
【0237】
実施例１３の重合装置の仕様の概要を表２に示す。また、実施例１３における塩化ビニル樹脂の粒度分布の測定結果、フィッシュアイの個数の測定結果、及び、スケールの付着状況の確認結果を表２に示す。
【0238】
（比較例１）
反応容器１１０の寸法が異なる点を除いて、実施例１において用いられた重合装置１００と同様の重合装置を用いて、塩化ビニル重合体を合成した。比較例１においては、反応容器１１０の寸法、攪拌翼１２４の寸法及び攪拌軸１２２の回転数が異なる点を除いて、実施例１と同様の手順により、塩化ビニル重合体を合成した。比較例１において、各原材料の量論比及び反応温度は、実施例１と同様に調整された。
反応容器１１０の寸法が異なる点を除いて、実施例１において用いられた重合装置１００と同様の重合装置を用いて、塩化ビニル重合体を合成した。比較例１においては、反応容器１１０の寸法、攪拌翼１２４の寸法及び攪拌軸１２２の回転数が異なる点を除いて、実施例１と同様の手順により、塩化ビニル重合体を合成した。比較例１において、各原材料の量論比及び反応温度は、実施例１と同様に調整された。
【0239】
比較例１及び実施例１においては、反応容器１１０のＬ／Ｄが異なる。そのため、比較例１及び実施例１において、反応容器１１０の内部における流動状態が異なる。その結果、比較例１及び実施例１において、重合を継続することができる攪拌条件も異なる。そこで、数式１における、ｂ／ｄの値、及び、攪拌軸の回転数の設定値を調整することで、比較例１における攪拌条件が決定された。その結果、比較例１におけるｂ／ｄの値は、実施例１におけるｂ／ｄの値よりも大きかった。また、比較例１における攪拌パラメータの値は６．４４であった。
【0240】
比較例１の重合装置の仕様の概要を表３に示す。また、比較例１における塩化ビニル樹脂の粒度分布の測定結果、フィッシュアイの個数の測定結果、及び、スケールの付着状況の確認結果を表３に示す。
【0241】
（比較例２～５］
反応容器１１０の寸法、並びに、蛇行冷却管の配置及びピッチ幅が異なる点を除いて、実施例１において用いられた重合装置１００と同様の重合装置を用いて、塩化ビニル重合体を合成した。比較例２～５においては、反応容器１１０の寸法、蛇行冷却管の配置及びピッチ幅、攪拌翼１２４の寸法、攪拌軸１２２の回転数、並びに、原材料の仕込量が異なる点を除いて、実施例１と同様の手順により、塩化ビニル重合体を合成した。比較例２～５において、各原材料の量論比及び反応温度は、実施例１と同様に調整された。なお、比較例２～５においては、攪拌パラメータの値が６を超えるように、攪拌軸１２２の回転数が決定された。
反応容器１１０の寸法、並びに、蛇行冷却管の配置及びピッチ幅が異なる点を除いて、実施例１において用いられた重合装置１００と同様の重合装置を用いて、塩化ビニル重合体を合成した。比較例２～５においては、反応容器１１０の寸法、蛇行冷却管の配置及びピッチ幅、攪拌翼１２４の寸法、攪拌軸１２２の回転数、並びに、原材料の仕込量が異なる点を除いて、実施例１と同様の手順により、塩化ビニル重合体を合成した。比較例２～５において、各原材料の量論比及び反応温度は、実施例１と同様に調整された。なお、比較例２～５においては、攪拌パラメータの値が６を超えるように、攪拌軸１２２の回転数が決定された。
【0242】
比較例２～５の重合装置の仕様の概要を表３に示す。また、比較例２～５における塩化ビニル樹脂の粒度分布の測定結果、フィッシュアイの個数の測定結果、及び、スケールの付着状況の確認結果を表３に示す。
【0243】
実施例１～１３の結果により示されるとおり、攪拌パラメータの値が６．０以下となるように、反応容器１１０の直胴部の寸法と、複数の攪拌翼１２４の少なくとも１つの寸法と、攪拌軸１２２の回転数の設定値とを決定することで、粗大粒子の発生が抑制され、良好な粒度分布を有する塩化ビニル樹脂を合成することができる。また、フィッシュアイの発生も大きく抑制されることがわかる。さらに、目視ではスケールの発生をほとんど確認することができない。
【0244】
一方、比較例１～５により示されるとおり、攪拌パラメータの値が６．０を超えると、粗大粒子が発生し、比較的広い粒度分布を有する塩化ビニル樹脂を合成される。また、多数のフィッシュアイが発生し、目視で容易に確認できる程度のスケールが発生する。
【0245】
上記の現象の原因は定かではないが、例えば、下記の原因が推定される。つまり、反応容器１１０の内部における流動状態は、反応容器１１０のＬ／Ｄ、反応容器１１０の内部に配された内部構造物の構造及び配置などの影響を受ける。例えば、反応容器１１０のＬ／Ｄが大きくなると、反応容器１１０の内部の流体の流動性を担保するためには、bを大きくする必要がある。一方で、ｂが大きくなると、原材料に付加される撹拌エネルギーの大きさを８０～２００ｋｇｆ・ｍ／ｓ・ｍ３程度に維持するために、回転数の設定値ｎを小さくする必要が生じ得る。このとき、数式１などにより表される関係が成立しなくなると、反応容器１１０の内部の流体の流動性が不十分となり、重合に不具合が生じることが考えられる。
【0246】
同様の理由により、反応容器１１０の内部に配された内部構造物が流動状態に与える影響が大きくなると、攪拌状態の制御が困難になる。例えば、蛇行冷却管の系列数が２以上になると攪拌状態の制御が困難になる。このような場合であっても、実施例３～７に示されるとおり、攪拌パラメータの値が０．３～５．５となるように、反応容器１１０の直胴部の寸法と、複数の攪拌翼１２４の少なくとも１つの寸法と、攪拌軸１２２の回転数の設定値とを決定することで、蛇行冷却管の系列数が２以上の場合であっても、高品質の塩化ビニル樹脂が合成されることがわかる。特に、フィッシュアイの発生抑制に大きな効果が得られることがわかる。
【0247】
【表1】
【0248】
【表2】
【0249】
【表3】
【0250】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、請求の範囲の記載から明らかである。
【0251】
請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階などの各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」などと明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」などを用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【0252】
１００ 重合装置、１１０ 反応容器、１２０ 攪拌機、１２２ 攪拌軸、１２４ 攪拌翼、１２６ 動力機構、１３０ バッフル、１３２ 本体、１３４ サポート、１４０ 蛇行冷却管、１５０ 蛇行冷却管、１７０ ジャケット、１７２ 流路、１８０ 還流コンデンサ、１８２ 流路、２３２ バッフル、２３４ バッフル、２３６ バッフル、２３８ バッフル、２４２ 蛇行冷却管、２４４ 蛇行冷却管、２４６ 蛇行冷却管、２４８ 蛇行冷却管、２５２ 蛇行冷却管、２５４ 蛇行冷却管、２５６ 蛇行冷却管、２５８ 蛇行冷却管、３１２ 直胴部、３１４ 第１鏡板、３１６ 第２鏡板、３１８ 台座、３３２ 冷媒供給配管、３３４ 冷媒返送配管、３４２ 連結部、３４４ 連結部、３４６ 連結部、５１０ 内管、５１２ 流入口、５２０ 外管、５２２ 流出口、５３２ 配管、５３４ 配管、５４２ 流量調整弁、５４４ 流量調整弁、５５２ 配管、５５４ 流量調整弁、５５６ 配管、５５８ 流量調整弁、６１０ 蛇行部、６１２ 延伸部、６１４ 屈曲部、７０２ 供給配管、７０４ 流出配管、７１０ 蛇行部、７１２ 延伸部、７１４ 屈曲部、８１０ 蛇行部、８１２ 蛇行部、８１４ 蛇行部、８１６ 蛇行部、８２２ 連結部、８２４ 連結部、９００ 重合装置、１０００ 重合装置、１１００ 重合装置、１１６０ 蛇行冷却管、１２００ 重合装置、１２５２ 蛇行冷却管、１３００ 重合装置、１３３１ バッフル、１３３２ バッフル、１３３３ バッフル、１３３４ バッフル、１３３５ バッフル、１３３６ バッフル、１３５１ 蛇行冷却管、１３５２ 蛇行冷却管、１３５３ 蛇行冷却管、１３５４ 蛇行冷却管、１３５５ 蛇行冷却管、１３５６ 蛇行冷却管、１４００ 重合装置、１４０３ 仮想円、１４０４ 仮想円、１４０５ 仮想円、１５００ 重合装置、１６００ 重合装置、１７００ 重合システム、１７０２ 攪拌システム、１７１０ コントローラ、１７２２ 攪拌翼、１７２４ 攪拌翼、１７２６ 攪拌翼、１８２０ 一点鎖線、１８２２ 一点鎖線、１８２４ 一点鎖線、１８２６ 一点鎖線、１８３２ 上端、１８３４ 下端、１８４２ 位置、１８４４ 位置、１８５２ 第１位置、１８５４ 第２位置
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】