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公開番号2024164652
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-27
出願番号2023080294
出願日2023-05-15
発明の名称ビニル重合体製造装置およびビニル重合体の製造方法
出願人住友化学株式会社
代理人弁理士法人酒井国際特許事務所
主分類C08F 20/10 20060101AFI20241120BHJP(有機高分子化合物;その製造または化学的加工;それに基づく組成物)
要約【課題】エネルギー消費を低減しつつ、低コストでビニル重合体を製造する。
【解決手段】ビニル重合体製造装置1は、ビニル重合体組成物を得るための重合反応槽10と、非再生/非バイオ原料ビニルモノマー供給部22と原料ビニルモノマー供給ポンプ24とを備える原料ビニルモノマー供給部20と、液体状のビニル重合体と気体状の未反応ビニルモノマーとを分離するための脱揮部30であって、ビニル重合体組成物導入口32とビニル重合体排出口34と第1の未反応ビニルモノマー排出口36および第2の未反応ビニルモノマー排出口38とを有する脱揮部と、不純物成分を分離して除去するための精製器40と、未反応ビニルモノマーを原料ビニルモノマー供給部に循環させる循環部50とを備え、原料ビニルモノマー供給部、重合反応槽、精製器、循環部、および第3の配管73からなる群から選ばれる少なくとも1つに再生/バイオ原料ビニルモノマー供給部が接続されている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
再生／バイオ原料ビニルモノマーおよび非再生／非バイオ原料ビニルモノマーを含む原料ビニルモノマーを塊状重合または溶液重合して、ビニル重合体と、未反応ビニルモノマーとが混合したビニル重合体組成物を得るための重合反応槽と、
前記重合反応槽に前記ビニルモノマーを供給するための原料ビニルモノマー供給部であって、一端側が前記重合反応槽に接続されており、他端側が該原料ビニルモノマー供給部に接続されている第１の配管により前記重合反応槽に接続されており、前記非再生／非バイオ原料ビニルモノマーを供給するための非再生／非バイオ原料ビニルモノマー供給部と前記ビニルモノマーを前記重合反応槽に導出するための原料ビニルモノマー供給ポンプとを備える原料ビニルモノマー供給部と、
前記重合反応槽から導出された前記ビニル重合体組成物を脱揮して、液体状のビニル重合体と気体状の未反応ビニルモノマーとを分離するための脱揮部であって、一端側が前記重合反応槽に接続されており、他端側が該脱揮部に接続されている第２の配管により前記重合反応槽に接続されており、前記ビニル重合体組成物を導入するためのビニル重合体組成物導入口と前記ビニル重合体を排出するためのビニル重合体排出口と前記未反応ビニルモノマーを排出するための第１の未反応ビニルモノマー排出口および該第１の未反応ビニルモノマー排出口よりも下流側に配置されている第２の未反応ビニルモノマー排出口とを有する脱揮部と、
前記脱揮部から導出された前記未反応ビニルモノマーから不純物成分を分離して除去するための精製器であって、一端側が前記第１の未反応ビニルモノマー排出口に接続されており、他端側が該精製器に接続されている第３の配管により前記脱揮部に接続されており、一端側が前記第２の未反応ビニルモノマー排出口に接続されており、他端側が該精製器に接続されている第４の配管により前記脱揮部に接続されている精製器と、
前記精製器により前記不純物成分が除去された未反応ビニルモノマーを前記原料ビニルモノマー供給部に循環させる循環部であって、一端側が前記精製器に接続されており、他端側が前記原料ビニルモノマー供給部に接続されている第５の配管に設けられている循環部とを備え、
前記原料ビニルモノマー供給部、前記重合反応槽、前記精製器、前記循環部、および前記第３の配管からなる群から選ばれる少なくとも１つに、再生／バイオ原料ビニルモノマーを供給するための再生／バイオ原料ビニルモノマー供給部が接続されている、ビニル重合体製造装置。
続きを表示（約 2,500 文字）【請求項２】
前記再生／バイオ原料ビニルモノマー供給部が、前記第３の配管に接続されている、請求項１に記載のビニル重合体製造装置。
【請求項３】
前記脱揮部が脱揮押出機である、請求項１または２に記載のビニル重合体製造装置。
【請求項４】
前記再生／バイオ原料ビニルモノマー投入部が接続された前記第３の配管のうちの当該再生／バイオ原料モノマー投入部よりも前記脱揮部の近傍の領域に設けられている第１の冷却部をさらに備え、
前記第１の冷却部が、気体状の未反応ビニルモノマーを液化するための冷却部である、請求項２に記載のビニル重合体製造装置。
【請求項５】
前記第５の配管のうちの前記原料ビニルモノマー供給部の近傍の領域に設けられているか、または前記原料ビニルモノマー供給部に接続されており、前記重合反応槽に供給される原料ビニルモノマーの組成を調節するための原料ビニルモノマー調合槽をさらに備える、請求項１または２に記載のビニル重合体製造装置。
【請求項６】
前記第４の配管のうちの前記精製器の近傍の領域に設けられており、前記脱揮部から導出された未反応ビニルモノマーを液体状の未反応ビニルモノマーとして貯留するための第１の貯留タンクと、
前記第５の配管のうちの前記原料モノマー供給部の近傍の領域に設けられており、前記精製器から導出された未反応ビニルモノマーを液体状の未反応ビニルモノマーとして貯留するための第２の貯留タンクと
をさらに備える、請求項１または２に記載のビニル重合体製造装置。
【請求項７】
前記原料ビニルモノマーおよび未反応ビニルモノマーが、（メタ）アクリル酸エステルである、請求項１または２に記載のビニル重合体製造装置。
【請求項８】
請求項１または２に記載のビニル重合体製造装置を用いるビニル重合体の製造方法において、
非再生／非バイオ原料ビニルモノマーを供給するための非再生／非バイオ原料ビニルモノマー供給部から供給された非再生／非バイオ原料ビニルモノマーと前記再生／バイオ原料ビニルモノマー供給部から供給された再生／バイオ原料ビニルモノマーとを含みうる原料ビニルモノマーを、前記原料ビニルモノマー供給部が備える前記原料ビニルモノマー供給ポンプにより、前記第１の配管を介して前記重合反応槽に導出する導出工程と、
前記原料ビニルモノマー供給部から供給された原料ビニルモノマーを、前記重合反応槽において塊状重合または溶液重合して、ビニル重合体と、未反応ビニルモノマーとが混合したビニル重合体組成物を得る調製工程と、
得られたビニル重合体組成物を前記重合反応槽から導出し、該ビニル重合体組成物を前記第２の配管を介して前記ビニル重合体組成物導入口から前記脱揮部に導入し、次いで前記脱揮部により脱揮して、液体状のビニル重合体と気体状の未反応ビニルモノマーとを分離する分離工程と、
前記脱揮部の第１の未反応ビニルモノマー排出口および前記第３の配管を介して、未反応ビニルモノマーを排出し、前記精製器に導入して精製することにより、未反応ビニルモノマーから不純物成分をさらに分離して除去する除去工程と、
不純物成分が除去された未反応ビニルモノマーを前記精製器から導出して、当該未反応ビニルモノマーを、前記循環部により前記第５の配管を介して前記原料ビニルモノマー供給部に循環させ、次いで前記導出工程を再度実施する循環工程と、
前記脱揮部の前記ビニル重合体排出口から、未反応ビニルモノマーが分離されたビニル重合体を排出してビニル重合体を得る排出工程と
を含む、ビニル重合体の製造方法。
【請求項９】
前記原料ビニルモノマー供給部、前記重合反応槽、前記精製器、前記循環部、および前記第３の配管からなる群から選ばれる少なくとも１つに、再生／バイオ原料ビニルモノマーを供給するための再生／バイオ原料ビニルモノマー供給部が接続されており、
前記再生／バイオ原料ビニルモノマー供給部が前記原料ビニルモノマー供給部に接続されている場合には、前記導出工程が、前記再生／バイオ原料ビニルモノマー供給部から前記原料ビニルモノマー供給部に供給された再生／バイオ原料ビニルモノマーを用いて行われる工程であり、
前記再生／バイオ原料ビニルモノマー供給部が前記重合反応槽に接続されている場合には、前記調製工程が、前記再生／バイオ原料ビニルモノマー供給部から前記重合反応槽に供給された再生／バイオ原料ビニルモノマーを用いて行われる工程であり、
前記再生／バイオ原料ビニルモノマー供給部が前記精製器に接続されている場合には、前記除去工程が、未反応ビニルモノマーに加えて、前記再生／バイオ原料ビニルモノマー供給部から前記精製器に供給された再生／バイオ原料ビニルモノマーを用いて行われる工程であり、
前記再生／バイオ原料ビニルモノマー供給部が前記循環部に接続されている場合には、前記循環工程が、未反応ビニルモノマーに加えて、前記再生／バイオ原料ビニルモノマー供給部から前記循環部に供給された再生／バイオ原料ビニルモノマーを用いて行われる工程であり、
前記再生／バイオ原料ビニルモノマー供給部が前記第３の配管に接続されている場合には、前記除去工程が、前記脱揮部から導出された未反応ビニルモノマーに加え、前記再生／バイオ原料ビニルモノマー供給部から前記第３の配管に供給された再生／バイオ原料ビニルモノマーを用いて行われる工程である、請求項８に記載のビニル重合体の製造方法。
【請求項１０】
前記再生／バイオ原料ビニルモノマー供給部が、前記第３の配管に接続されており、
前記除去工程が、前記脱揮部から導出された未反応ビニルモノマーに加え、前記再生／バイオ原料ビニルモノマー供給部から前記第３の配管供給された再生／バイオ原料ビニルモノマーを用いて行われる工程である、請求項９に記載のビニル重合体の製造方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビニル重合体製造装置およびビニル重合体の製造方法に関し、より具体的にはマスバランス方式を採用したビニル重合体の製造に特に好適に適用できるビニル重合体製造装置およびビニル重合体の製造方法に関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
いわゆるビニルモノマーに含まれる（メタ）アクリル酸エステルの代表的な例としては、（メタ）アクリル酸メチル（ＭＭＡ）が挙げられる。（メタ）アクリル酸メチルを重合したビニル重合体であるポリ（メタ）アクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）は透明性に優れており、さらには耐候性にも優れている。よって、ポリ（メタ）アクリル酸メチルは、自動車用部品、看板標識、表示装置等を構成する部材の材料として、広く用いられている。
【０００３】
このようなポリ（メタ）アクリル酸メチルを製造するにあたり、（メタ）アクリル酸メチルを主成分とするモノマー混合物を一基の完全混合型反応器を用い、かつ溶媒を用いることなく連続してバルク重合するに際して、任意のモノマー転化率に調整しつつ安定した運転を達成することを目的として、モノマー混合物中の溶存酸素を１ｐｐｍ以下にした後、特定の半減期を有する開始剤を用いて、特定の消費動力で撹拌して、特定の温度及び滞留時間において特定のモノマー転化率で反応させる態様が知られている（特許文献１参照。）。
【０００４】
また、ポリ（メタ）アクリル酸メチルを製造するにあたり、未反応の（メタ）アクリル系単量体を自己重合しない状態で回収・再利用可能とすることを目的として、（Ａ）メタクリル酸メチルを５０質量％以上含有する（メタ）アクリル系単量体と、ラジカル重合開始剤と、連鎖移動剤とを含有する原料組成物とを重合釜に連続的に供給する工程と、（Ｂ）重合釜で、（メタ）アクリル系単量体の少なくとも一部を重合させて、（メタ）アクリル系単量体の少なくとも一部が重合した（メタ）アクリル系重合体を含む反応混合物とする工程と、（Ｃ）反応混合物を重合釜から連続的に抜き出し、メタクリル酸メチル二量体並びに未反応の（メタ）アクリル系単量体を含む揮発成分を分離除去する脱揮処理をして、（メタ）アクリル系重合体を得る工程とを有する（メタ）アクリル系重合体の製造方法において、さらに（Ｄ）分離除去された前記揮発成分を蒸留塔に導入し、揮発成分に含まれるメタクリル酸メチル二量体の少なくとも一部と、揮発成分に含まれる未反応の（メタ）アクリル系単量体の少なくとも一部とを含む回収成分を、回収成分におけるメタクリル酸メチル二量体の含有量が０．１～１．０質量％となる条件で回収する工程を実施する態様が知られている（特許文献２参照。）。
【０００５】
そして、近年の資源価格の高騰、さらには環境問題に対する意識の高まりに伴って、上記のとおりの種々の用途に用いられたポリ（メタ）アクリル酸メチルを含む製品（成形体）は回収されてリサイクル（再資源化）が図られている。
【０００６】
ポリ（メタ）アクリル酸メチルのリサイクルの方法としては、例えば、回収された成形体に対し、再度、成形工程を実施して新たな成形体を製造するマテリアルリサイクル、回収された成形体を熱処理して、ポリ（メタ）アクリル酸メチルを熱分解（解重合）することにより（メタ）アクリル酸メチルを回収し、回収された（メタ）アクリル酸メチル（再生ＭＭＡという場合がある。）を用いて新たな成形体を製造するケミカルリサイクル、および回収された成形体を燃料として燃焼させ、燃焼エネルギーを直接的に熱源として、さらには燃焼エネルギーを用いて発電して利用するサーマルリサイクルが挙げられる。
【０００７】
ポリ（メタ）アクリル酸メチルは、３００℃程度の比較的低い温度で加熱することによって、（メタ）アクリル酸メチルを高収率で回収することができ、不純物の低減が可能であるため、ケミカルリサイクルによりリサイクルされることが好ましい。
【０００８】
また、例えば環境負荷低減の観点から、上記のようなケミカルリサイクルによる熱分解、またはバイオマス資源を原料として微生物による発酵を利用して、ビニルモノマーである（メタ）アクリル酸メチルを得る（再生する）方法、さらにはこのようにして得られた（再生された）ビニルモノマーである（メタ）アクリル酸メチル（再生／バイオ原料ビニルモノマーという場合がある。）と、従来、一般的に用いられている、例えば、化石燃料を原料として製造された化石燃料由来のビニルモノマー（バージンビニルモノマー）である（メタ）アクリル酸メチルであって上記再生／バイオ原料ビニルモノマーに該当しない（メタ）アクリル酸メチル（非再生／非バイオ原料ビニルモノマーという場合がある。）とを所定の割合で混合して、ビニル重合体であるポリ（メタ）アクリル酸メチルを製造する態様が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
特開平３－１１１４０８号公報
特開２００５－８２６８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記特許文献１および２にかかる技術、さらには再生／バイオ原料ビニルモノマーと非再生／非バイオ原料ビニルモノマーとを用いる従来のビニル重合体の製造方法によっては、ビニル重合体を製造する前に、再生／バイオ原料ビニルモノマーおよび非再生／非バイオ原料ビニルモノマーそれぞれについて複雑な工程を必要とする精製工程などの実施が要求される場合があり、これらの実施には莫大なエネルギーを要することから、さらなるコストを負担する必要が生じる場合がある。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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