JP6791124B2 - 重合体溶液と水との分離方法 - Google Patents
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Description
〔1〕重合体及び非水系有機溶媒を含む重合体溶液と、水とを含む混合液から水を分離する分離方法であって、
前記重合体溶液の粘度が300mPa・s以上100,000mPa・s以下であり、
前記混合液を、液体サイクロン式分離装置内に導入して、前記混合液から水を分離する分離方法。
前記円筒部が、前記混合液を前記液体サイクロン式分離装置内へ導入する搬入路と、前記混合液から分離した重合体溶液を回収する回収口とを備え、
前記円錐部が、縮径した下部先端に、前記混合液から分離した水を排出する排出口を備える、〔1〕に記載の分離方法。
本発明における重合体溶液は、重合体及び非水系有機溶媒を含み、重合体が非水系有機溶媒に溶解している状態のものである。
CH2=CR1−COOR2 (1)
(式中、R1は水素原子またはメチル基を、R2はアルキル基またはシクロアルキル基を表す。)
本発明における混合液は、上記重合体溶液と水とを含む。水としては、蒸留水や脱イオン水などが挙げられる。
液体サイクロン式分離装置は、その内部に混合液を導入し、混合液を旋回させることで遠心力を利用して重合体溶液と水とを分離する装置である。液体サイクロン式分離装置は、遠心分離機と比較して構造が簡便なため、装置のメンテナンスが容易である。
H/d1=1.5〜5.0 (2)
d1/d2=3.0〜10.0 (3)
d3/d4=1.5〜5.0 (4)
重合体溶液の粘度は、B型粘度計(「デジタル粘度計DV−II+Pro」、ブルックフィールド社製)を用いて、温度25℃、回転数100rpmの条件で測定した。
重合体溶液1
耐圧反応器を用い、シクロヘキサン122部、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン(TMEDA)0.0012部およびスチレン9.6部を40℃で攪拌しているところに、均一系触媒としてn−ブチルリチウム0.0434部を添加し、50℃に重合温度を上げながら1時間重合し、ポリスチレンブロック重合体を得た。この時点でのスチレンの重合転化率は100%であった。
攪拌器、冷却用ジャケットおよび還流冷却器の付いたステンレス製重合反応器を2基直列に継ぎ、以下のようにして連続重合を行った。
窒素雰囲気下、オートクレーブに、n−ヘキサン1890g、シクロヘキサン810g、1,3−ブタジエン500gを仕込んだ後、n−ブチルリチウム6.5ミリモルを添加し、50℃で重合を開始した。重合開始して30分後から30分間にわたって、1,3−ブタジエン500gを連続的に添加した。その後、30分間重合反応を継続し、重合転化率が約100%になったことを確認してから、四塩化スズ2.5ミリモルを添加し、15分間反応させ、続いて変性剤としてN−メチル−2−ピロリドン4.5ミリモルを添加し、10分間反応させた。その後、重合停止剤としてメタノール12ミリモルを添加し、ポリブタジエンゴム(BR)の重合体溶液3を得た。重合体溶液3の重合体濃度は27%であり、重合体溶液3の粘度は55,000mPa・sであった。
重合体溶液1の重合体濃度を20質量%に、重合体溶液1の粘度を710mPa・sに調整した。具体的には、重合体溶液1に対して、シクロヘキサンを添加して調整した。このように調整した重合体溶液1を100質量部と水20質量部とを、それぞれ連続的に混合槽に供給した。そして、混合槽でホモミキサー(PRIMIX製)を用いて混合させて混合液を得た。重合体溶液1および水の混合槽中の滞留時間は3分、ホモミキサーの回転数は10000rpmであった。そして、混合液を貯蔵槽(図4におけるTK−1)に受け入れた。
水の除去率[%]=(TK−2に抜き出した水の質量[kg])/(TK−1内の混合液における水の質量[kg])×100
ポリマー処理速度[kg/h]=(TK−1内の混合液における重合体溶液の質量[kg])/(TK−1から液体サイクロン式分離装置へ混合液を送り出すために要した時間[h])
表1に記載されたように、重合体溶液、重合体濃度、重合体溶液の粘度、導入速度および装置の直列配置数を変更したこと以外は、実施例1と同様に、水の除去率およびポリマー処理速度を算出した。なお、実施例2〜5、比較例3においては、重合体濃度は重合体溶液1からシクロヘキサンを蒸発させて濃縮することにより調整した。また、導入速度は、混合液の流量により調整した。
比較例3においては、重合体溶液の粘度が高いことに起因して、液体サイクロン式分離装置の搬入路における圧力損失が大きく(800kPa以上)、0.09m/s以上の導入速度が出せなかった。
重合体溶液1の重合体濃度を30.3質量%に、重合体溶液1の粘度を6,000mPa・sに調整した。具体的には、重合体濃度は重合体溶液1からシクロヘキサンを蒸発させて濃縮することにより調整した。このように調整した重合体溶液1を100質量部と水20質量部とを、それぞれ連続的に混合槽に供給した。そして、混合槽でホモミキサー(PRIMIX製)を用いて混合させて混合液を得た。重合体溶液1および水の混合槽中の滞留時間は3分、ホモミキサーの回転数は10000rpmであった。
水の除去率[%]=(容器から抜き出した水の質量[g])/(容器に入れた混合液における水の質量[g])×100
ポリマー処理速度[kg/h]=(容器に入れた混合液における重合体溶液の質量[g])/(静置時間[h])/1000
比較例1と同様に、重合体溶液1の重合体濃度を30.3質量%に、重合体溶液1の粘度を6,000mPa・sに調整した。このように調整した重合体溶液1を100質量部と水20質量部とを、それぞれ連続的に混合槽に供給した。そして、混合槽でホモミキサー(PRIMIX製)を用いて混合させて混合液を得た。重合体溶液1および水の混合槽中の滞留時間は3分、ホモミキサーの回転数は10000rpmであった。
水の除去率[%]=(遠沈管から抜き出した水の質量[g])/(遠沈管に入れた混合液における水の質量[g])×100
ポリマー処理速度[kg/h]=(遠沈管に入れた混合液における重合体溶液の質量[g])/(遠心分離機の回転時間[h])/1000
10:円筒部
11:搬入路
12:回収口
20:円錐部
21:排出口
Claims (5)
- 重合体及び非水系有機溶媒を含む重合体溶液と、水とを含む混合液から水を分離する分離方法であって、
前記重合体溶液の粘度が300mPa・s以上100,000mPa・s以下であり、
前記混合液を、液体サイクロン式分離装置内に導入して、前記混合液から水を分離することを含み、
前記液体サイクロン式分離装置が、中空の円筒部と、前記円筒部の下側に中空の円錐部とを備え、
前記円筒部が、前記混合液を前記液体サイクロン式分離装置内へ導入する搬入路と、前記混合液から分離した重合体溶液を回収する回収口とを備え、
前記円錐部が、縮径した下部先端に、前記混合液から分離した水を排出する排出口を備える、分離方法。 - 前記重合体溶液の重合体濃度が、10質量%以上60質量%以下である、請求項1に記載の分離方法。
- 前記重合体が、ジエン系重合体および/または芳香族ビニル系重合体である、請求項1または2に記載の分離方法。
- 前記混合液を、液体サイクロン式分離装置内へ導入する速度が、0.1m/s以上である、請求項1〜3のいずれかに記載の分離方法。
- 前記液体サイクロン式分離装置を直列に複数配置して用いる、請求項1〜4のいずれかに記載の分離方法。
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