芳香族聚碳酸酯的制造裝置的制造方法
【專利說(shuō)明】芳香族聚碳酸酯的制造裝置 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及芳香族聚碳酸酯的制造裝置。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 芳香族聚碳酸酯的耐沖擊性和透明性等優(yōu)異這一點(diǎn)是眾所周知的。作為制造芳香 族聚碳酸酯的方法，有下述方法：使芳香族二羥基化合物與碳酸二芳基酯在酯交換催化劑 的存在下在高溫、減壓下發(fā)生反應(yīng)，將所產(chǎn)生的芳香族單羥基化合物排出到體系外的熔融 聚合法；以及使芳香族二羥基化合物與光氣在有機(jī)溶劑和堿水溶液的混合液中發(fā)生反應(yīng)的 界面聚合法。
[0003] 與熔融聚合法相比，界面聚合法具有下述問(wèn)題：必須要使用有毒的光氣；在副生 成的氯化氫或氯化鈉、作為溶劑大量使用的二氯甲烷等含氯化合物的作用下裝置發(fā)生腐 蝕；對(duì)聚合物物性帶來(lái)不良影響的氯化鈉等雜質(zhì)或殘留二氯甲烷難以進(jìn)行分離；等等。因 此，作為芳香族聚碳酸酯的制造方法，提出了大量的熔融聚合法的提案。
[0004] 在熔融聚合法中，使用芳香族二羥基化合物和碳酸二芳基酯作為原料（例如參見(jiàn) 專利文獻(xiàn)1)。對(duì)于芳香族二羥基化合物來(lái)說(shuō)，已知若在其熔點(diǎn)以上的溫度以熔融狀態(tài)進(jìn)行 處置，則由于耐熱性低而容易發(fā)生分解、著色，因而成為使聚合物的色調(diào)惡化的原因。因此， 在熔融聚合法中，在制備包含芳香族二羥基化合物的原料混合物的情況下，通常使用下述 方法：將熔融的碳酸二芳基酯與熔融的芳香族二羥基化合物混合的方法；以及對(duì)熔融的碳 酸二芳基酯進(jìn)行計(jì)量，向其中計(jì)量供給固體（粉體、球粒狀等）的芳香族二羥基化合物，進(jìn) 行混合、溶解的方法。在前者的情況下，具有熔融的芳香族二羥基化合物必須在很短的儲(chǔ)藏 時(shí)間內(nèi)使用的限制，在考慮到儲(chǔ)藏穩(wěn)定性的情況下，后者為優(yōu)異的。但是，在后者的情況下， 若在短時(shí)間內(nèi)供給碳酸二芳基酯的熔點(diǎn)以下的固體芳香族聚碳酸酯，則用于混合原料的混 合槽內(nèi)的溫度急速降低，碳酸二芳基酯可能發(fā)生固化、析出。若碳酸二芳基酯在混合槽內(nèi)析 出，則需要多余的時(shí)間用來(lái)調(diào)配均勻的原料熔融混合物，具有原料會(huì)發(fā)生著色的問(wèn)題。
[0005] 【現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)】
[0006] 【專利文獻(xiàn)】
[0007] 專利文獻(xiàn)1 :國(guó)際公開(kāi)第2005/121213號(hào)公報(bào) 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0008] 【發(fā)明所要解決的課題】
[0009] 作為用于防止碳酸二芳基酯的析出的策略，例如有下述方法：在設(shè)置于混合槽內(nèi) 的線圈或夾套之類的加熱單元的內(nèi)部大量流通水蒸氣（下文中也稱為"蒸汽"）或熱介質(zhì) 油，對(duì)混合槽內(nèi)的溫度進(jìn)行迅速調(diào)整。由于通常蒸汽的總熱傳導(dǎo)系數(shù)的值大于熱介質(zhì)油的 總熱傳導(dǎo)系數(shù)的值，因而優(yōu)選使用在加熱單元的內(nèi)部流通蒸汽的方法。但是，在加熱單元內(nèi) 大量流通蒸汽時(shí)，在加熱單元的內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生蒸汽錘，若長(zhǎng)期持續(xù)地反復(fù)實(shí)施上述策略，則會(huì) 產(chǎn)生由于蒸汽錘而使該加熱單元破損這樣的問(wèn)題。
[0010] 因此，本發(fā)明的目的在于提供即使大量流通蒸汽也能夠防止加熱單元的破損的芳 香族聚碳酸酯的制造裝置。
[0011] 【解決課題的手段】
[0012] 本發(fā)明人為了達(dá)成上述目的進(jìn)行了深入研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過(guò)使來(lái)自加熱單元的 蒸汽出口成為規(guī)定的方式，能夠達(dá)成上述目的，從而完成了本發(fā)明。
[0013] 即，本發(fā)明如下所述。
[0014] [1] -種芳香族聚碳酸酯的制造裝置，其是具有使芳香族二羥基化合物與碳酸二 芳基酯發(fā)生反應(yīng)的混合槽的芳香族聚碳酸酯的制造裝置，其中，
[0015] 該制造裝置具有至少一種對(duì)上述混合槽進(jìn)行加熱的加熱單元，上述加熱單元選自 由設(shè)于上述混合槽內(nèi)的內(nèi)部線圈、設(shè)于上述混合槽的外側(cè)的外部夾套、以及設(shè)于上述混合 槽的外側(cè)的外部線圈組成的組；
[0016] 上述加熱單元單元使用水蒸氣作為加熱介質(zhì)，具有2個(gè)以上的水蒸氣出口，上述2 個(gè)以上的水蒸氣出口各自獨(dú)立地與排水鼓連接。
[0017] [2] -種芳香族聚碳酸酯的制造裝置，其是具有使芳香族二羥基化合物與碳酸二 芳基酯發(fā)生反應(yīng)的混合槽的芳香族聚碳酸酯的制造裝置，其中，
[0018] 該制造裝置具有對(duì)上述混合槽進(jìn)行加熱的內(nèi)部線圈，該內(nèi)部線圈設(shè)于上述混合槽 內(nèi)；
[0019] 上述內(nèi)部線圈使用水蒸氣作為加熱介質(zhì)，具有2個(gè)以上的水蒸氣出口，與各上述 水蒸氣出口連接的配管藉由大徑配管與排水鼓連接，上述大徑配管所具有的管徑為與上述 水蒸氣出口連接的上述配管的管徑的2~20倍。
[0020] [3]如[1]或[2]中上述的芳香族聚碳酸酯的制造裝置，其進(jìn)一步包含用于對(duì)來(lái)自 上述排水鼓的水蒸氣冷凝液的排出量進(jìn)行控制的LIC控制裝置、和/或用于對(duì)來(lái)自上述排 水鼓的上述水蒸氣冷凝液進(jìn)行選擇性排出的蒸汽阱。
[0021] 【發(fā)明的效果】
[0022] 根據(jù)本發(fā)明，能夠提供即使大量流通蒸汽也能夠防止加熱單元的破損的芳香族聚 碳酸酯的制造裝置。 【【附圖說(shuō)明】】
[0023] 圖1為示出芳香族聚碳酸酯的制造方法中使用的制造裝置的一例的流程圖。
[0024] 圖2為示意性示出獨(dú)立架臺(tái)的一例的圖。
[0025] 圖3為示意性示出在使用蒸汽作為混合槽的加熱單元的熱源的情況下該蒸汽的 流路的一例的圖。
[0026] 圖4為示意性示出在使用蒸汽作為混合槽的加熱單元的熱源的情況下該蒸汽的 流路的另一例的圖。 【【具體實(shí)施方式】】
[0027] 下面根據(jù)需要參照附圖對(duì)本【具體實(shí)施方式】（以下簡(jiǎn)稱為"本實(shí)施方式"）進(jìn)行詳細(xì) 說(shuō)明，但本發(fā)明并不限于下述本實(shí)施方式。本發(fā)明可在不脫離其要點(diǎn)的范圍內(nèi)進(jìn)行各種變 形。需要說(shuō)明的是，附圖中，對(duì)同一要素附以相同符號(hào)，省略重復(fù)說(shuō)明。并且，附圖的尺寸比 例并不限于圖示的比例。
[0028] 本實(shí)施方式的芳香族聚碳酸酯的制造方法是通過(guò)芳香族二羥基化合物與碳酸二 芳基酯在聚合器內(nèi)的反應(yīng)來(lái)制造芳香族聚碳酸酯的方法，其包括下述工序：工序（A)，將 90°C~220°C的碳酸二芳基酯供給至混合槽中，該碳酸二芳基酯的供給量為由芳香族二羥 基化合物與碳酸二芳基酯的目標(biāo)投料摩爾比（以下簡(jiǎn)稱為"投料摩爾比"）求出的碳酸二芳 基酯的總供給量的75質(zhì)量％~99質(zhì)量％ ;工序（B)，在上述工序（A)之后，將芳香族二羥 基化合物供給至液溫調(diào)整為135°C~220°C的混合槽中；以及工序（C)，在上述工序（B)之 后，向混合槽中進(jìn)一步供給碳酸二芳基酯，以使得混合槽內(nèi)的投料摩爾比處于規(guī)定范圍內(nèi)， 來(lái)制備溶解混合物。圖1為示出本實(shí)施方式的芳香族聚碳酸酯的制造方法中使用的制造裝 置的一例的流程圖。下面參照該流程圖對(duì)本實(shí)施方式的芳香族聚碳酸酯的制造方法進(jìn)行更 詳細(xì)的說(shuō)明。
[0029] 工序（A)為將90 °C~220°C的碳酸二芳基酯供給至混合槽中的工序，該碳酸二芳 基酯的供給量為由目標(biāo)投料摩爾比求出的碳酸二芳基酯的總供給量的75質(zhì)量％~99質(zhì) 量％。
[0030] 在圖1中，原料碳酸二芳基酯被蓄存在儲(chǔ)藏罐10中。從避免碳酸二芳基酯的熱變 性的方面考慮，該儲(chǔ)藏時(shí)的溫度優(yōu)選為82°C~120°C。碳酸二芳基酯的總供給量為由預(yù)定 的投料摩爾比（即目標(biāo)投料摩爾比）求出的碳酸二芳基酯的預(yù)計(jì)投料量。該總供給量之 中，75質(zhì)量％~99質(zhì)量％的碳酸二芳基酯在利用在從儲(chǔ)藏罐10通往混合槽7的輸送配管 處設(shè)置的碳酸二芳基酯計(jì)量器13進(jìn)行計(jì)量的同時(shí)，利用輸送栗（未圖示）從儲(chǔ)藏罐10輸 送到碳酸二芳基酯的預(yù)熱器11中，利用預(yù)熱器11預(yù)熱至90°C~220°C，供給至混合槽7中 (下文中，將該供給稱為"大供給"）。通過(guò)使此時(shí)的碳酸二芳基酯的溫度為90°C以上，碳酸 二芳基酯呈液態(tài)、輸送變得容易，并且具有能夠在短時(shí)間內(nèi)將納入了碳酸二芳基酯的混合 槽7調(diào)整成規(guī)定的溫度這樣的效果；通過(guò)使該溫度為220°C以下，可發(fā)揮出能夠防止所得到 的芳香族聚碳酸酯變色這樣的效果。
[0031] 混合槽7優(yōu)選具備攪拌槳（未附以符號(hào)），優(yōu)選在該攪拌槳處于完全浸漬在碳酸二 芳基酯中的狀態(tài)的時(shí)刻開(kāi)始混合槽7內(nèi)的攪拌。
[0032] 在芳香族二羥基化合物與碳酸二芳基酯的反應(yīng)中使用酯交換催化劑的情況下，優(yōu) 選在工序（A)之后、后述的工序（B)之前進(jìn)一步包括向混合槽7中添加酯交換催化劑的工 序。通過(guò)在芳香族二羥基化合物與碳酸二芳基酯的混合之前向碳酸二芳基酯中混合酯交換 催化劑，能夠進(jìn)一步抑制分子量分布變寬，同時(shí)能夠進(jìn)一步防止所得到的芳香族聚碳酸酯 在注射成型時(shí)在模具產(chǎn)生模垢，并且還能夠進(jìn)一步抑制在芳香族聚碳酸酯中生成凝膠狀高 分子量體。
[0033] 工序（B)為在工序（A)之后向混合槽7中供給芳香族二羥基化合物的工序。在 工序（B)中，將容納在混合槽7的內(nèi)部的含有碳酸二芳基酯的液體的液溫調(diào)整為135°C~ 220°C。例如，芳香族二羥基化合物在利用稱重傳感器3進(jìn)行計(jì)量的情況下使用斗式輸送機(jī) 1從位于其前段的芳香族二羥基化合物的貯槽（例如儲(chǔ)藏進(jìn)料斗。未圖示）或芳香族二羥 基化合物的制造設(shè)備（未圖示）供給至設(shè)于獨(dú)立架臺(tái)（在后述的圖2中以獨(dú)立架臺(tái)20的 形式示例出）的芳香族二羥基化合物用的計(jì)量槽2中。此處，"獨(dú)立架臺(tái)"是指在與用于直 接或間接地支持混合槽7的基座相獨(dú)立的的基座上得以支持的架臺(tái)。作為"間接地"支持 的示例，可以舉出對(duì)設(shè)置混合槽7的架臺(tái)進(jìn)行支持。通過(guò)將計(jì)量槽2設(shè)置于獨(dú)立架臺(tái)，能夠 進(jìn)一步抑制從混合槽7傳遞到計(jì)量槽2的振動(dòng)。接著，使用旋轉(zhuǎn)閥5,將芳香族二羥基化合 物從計(jì)量槽2供給至液溫被調(diào)整成135°C~220°C的混合槽7中。芳香族二羥基化合物的 供給量為預(yù)計(jì)投料量的全部量。接著，為了除去混入到芳香族二羥基化合物中并帶入到混 合槽7內(nèi)的氧和水分，將混合槽7內(nèi)的氣氛利用與氧和水蒸氣不同的氣體（優(yōu)選氮等惰性 氣體）進(jìn)行置換（以下將該氣體稱為"置換氣體"）。芳香族二羥基化合物向計(jì)量槽2中的 供給量由供給前后的計(jì)量槽2的質(zhì)量差來(lái)求得。需要說(shuō)明的是，作為置換氣體使用氮等惰 性氣體的情況下，其純度沒(méi)有特別限定，優(yōu)選為99. 999質(zhì)量％以上、更優(yōu)選為99. 9999質(zhì) 量％。另外，下文中將氮等惰性氣體稱為"惰性氣體"。
[0034] 工序（C)為在工序（B)之后向混合槽7中進(jìn)一步供給碳酸二芳基酯以使得混合槽 7內(nèi)的投料摩爾比處于規(guī)定的范圍內(nèi)，來(lái)制備溶解混合物的工序。按照上述投料摩爾比為規(guī) 定范圍內(nèi)的方式來(lái)確定追加供給到混合槽7中的碳酸二芳基酯的量。
[0035] 例如，以在工序（B)中實(shí)際供給到混合槽7中的芳香族二羥基化合物量為基礎(chǔ)，按 照成為規(guī)定的投料摩爾比的方式來(lái)求出碳酸二芳基酯的追加供給量。接著，在利用在從儲(chǔ) 藏罐10通往混合槽7的輸送配管處設(shè)置的碳酸二芳基酯的計(jì)量器13進(jìn)行計(jì)量的同時(shí)，利 用輸送栗將必要量的碳酸二芳基酯從儲(chǔ)藏罐10輸送到預(yù)熱器11中。進(jìn)而將碳酸二芳基酯 在該預(yù)熱器11中預(yù)熱，供給至液溫被調(diào)整成135°C~220°C的混合槽7中（以下將該供給 稱為"小供給"）。
[0036] 利用該工序（C)將溶解混合物中的投料摩爾比調(diào)整成規(guī)定的范圍內(nèi)。此處，投料 摩爾比的"規(guī)定的范圍"是指目標(biāo)投料摩爾比的值（目標(biāo)值）與該目標(biāo)值的變動(dòng)幅度加在 一起的范圍，沒(méi)有特別限定，例如，投料摩爾比的目標(biāo)值可以為〇. 9~1. 3,更優(yōu)選為1. 0~ 1.25的范圍內(nèi)。此外，投料摩爾比的目標(biāo)值的變動(dòng)幅度例如可以為±0.003以內(nèi)，優(yōu)選為 ±0. 0015 以內(nèi)。
[0037] 需要說(shuō)明的是，在本說(shuō)明書(shū)中，"溶解混合物"是至少碳酸二芳基酯與芳香族二羥 基化合物在混合槽中溶解混合而成的物質(zhì)，在其中也可以溶解混合其他任意成分、例如酯 交換催化劑。此外，"反應(yīng)混合物"為溶解混合物在后述的溶解混合物貯槽中于160°C~ 220°C保持1小時(shí)~12小時(shí)而得到的物質(zhì)。進(jìn)而，在本實(shí)施方式中，將對(duì)反應(yīng)混合物進(jìn)行聚 合、得到數(shù)均分子量（以下記為"Μη"）為400以上的預(yù)聚物或聚合物的工序稱為"聚合工 序"。此處，"預(yù)聚物"是指Μη為400~7000的物質(zhì)、"聚合物"是指Μη超過(guò)7000的物質(zhì)。
[0038] 在本實(shí)施方式中，如圖1所示，優(yōu)選在各溶解混合物貯槽12Α和12Β中分批式進(jìn) 行工序（D-1)和工序（D-2)。即，在工序（D-1)中，將通過(guò)工序（C)制備的溶解混合物在 135 °C~220 °C供給至第1溶解混合物貯槽12Α中，在該溶解混合物貯槽12Α內(nèi)將溶解混合 物于160°C~220°C保持1小時(shí)~12小時(shí)，得到規(guī)定的平衡反應(yīng)率的第1反應(yīng)混合物。進(jìn) 而，在工序（E-1)中，將該第1反應(yīng)混合物供給至聚合工序中。
[0039] 另一方面，在工序（D-2)中，在溶解混合物被保持在溶解混合物貯槽12A內(nèi)的期間 和/或第1反應(yīng)混合物被供給至聚合工序中的期間，將通過(guò)工序（C)制備的溶解混合物在 135 °C~220 °C供給至第2溶解混合物貯槽12B中，在該溶解混合物貯槽12B內(nèi)將溶解混合 物于160°C~220°C保持1小時(shí)~12小時(shí)，得到規(guī)定的平衡反應(yīng)率的第2反應(yīng)混合物。
[0040] 接著，在工序（E-2)中，在第1溶解混合物貯槽12A中的第1反應(yīng)混合物減少到規(guī) 定量的時(shí)刻開(kāi)始進(jìn)行工序（D-2)中得到的第2反應(yīng)混合物向聚合工序中的供給。進(jìn)而，在 溶解混合物被保持在溶解混合物貯槽12B內(nèi)的期間和/或第2反應(yīng)混合物被供給至聚合工 序中的期間進(jìn)行工序（D-1)。反應(yīng)混合物向聚合工序中的供給可通過(guò)反復(fù)交替地進(jìn)行上述 操作而連續(xù)地進(jìn)行。
[0041] 此處，"平衡反應(yīng)率"是指達(dá)到平衡的溶解混合物中的芳香族二羥基化合物的轉(zhuǎn)化 率。此外，"規(guī)定量"為預(yù)先確定的量，例如可以為保證溶解混合物貯槽正常運(yùn)轉(zhuǎn)的量，更 具體地說(shuō)，可以為能夠抑制用于從溶解混合物貯槽輸送反應(yīng)混合物的輸送栗的空化現(xiàn)象的 量。
[0042] 為了更穩(wěn)定且容易地進(jìn)行溶解混合物的制備，更優(yōu)選使混合槽7與各溶解混合物 貯槽12A和12B的容量為大致同等量，將在混合槽7內(nèi)制備的溶解混合物的大致全部量供 給到溶解混合物貯槽12A或12B中。此處，"全部量"是指從開(kāi)始向溶解混合物貯槽12A或 12B供給溶解混合物起到混合槽7大致為空的狀態(tài)為止向溶解混合物貯槽12A或12B中所 供給的溶解混合物的量。例如為從開(kāi)始向溶解混合物貯槽12A或12B中供給溶解混合物起 直到設(shè)于混合槽7的槽底（底部）的水平（液面）開(kāi)關(guān)啟動(dòng)、用于將溶解混合物從混合槽 7輸送到溶解混合物貯槽12A或12B的輸送栗8A(詳細(xì)后述）停止為止的量，或者為從開(kāi) 始向溶解混合物貯槽12A或12B中供給溶解混合物起直到檢測(cè)到上述輸送栗8A的電流不 足（電流值）、該輸送栗8A停止為止的量。在從混合槽7底部的水平開(kāi)關(guān)到輸送栗8A之間 (包括輸送栗8A的吸入側(cè)（suction)配管）可以是殘存有少量的溶解混合物的狀態(tài)。
[0043] 關(guān)于溶解混合物貯槽12A和12B之間的切換，優(yōu)選考慮上述預(yù)聚物或聚合物的聚 合速度，按照能夠連續(xù)第進(jìn)行聚合工序的方式進(jìn)行適當(dāng)?shù)毓芾?。此外，關(guān)于溶解混合物貯槽 12A和12B，只要相對(duì)于工藝流路并列第設(shè)置2臺(tái)以上即可，進(jìn)而也可以在相對(duì)于工藝流路 在串聯(lián)方向上設(shè)置2臺(tái)以上。
[0044] 下文中，對(duì)于本實(shí)施方式的芳香族聚碳酸酯的制造方法以及該制造方法中使用的 制造裝置，以可以包含在該制造裝置中的各設(shè)備為中心進(jìn)一步詳細(xì)敘述。
[0045] [碳酸二芳基酯的計(jì)量]
[0046] 在本實(shí)施方式中，為了提高投料摩爾比的精度，對(duì)于碳酸二芳基酯向混合槽7中 的供給量，將第1次（大供給）控制在由目標(biāo)投料摩爾比求出的碳酸二芳基酯的供給量的 75質(zhì)量％~99質(zhì)量％。大供給的量?jī)?yōu)選為80質(zhì)量％~95質(zhì)量％、更優(yōu)選為85質(zhì)量％~ 95質(zhì)量％。通過(guò)使大供給的量并非為一次性供給碳酸二芳基酯的全部量，在將芳香族二羥 基化合物供給至混合槽7中之后，可以將實(shí)測(cè)的芳香族二羥基化合物的供給量作為基準(zhǔn)調(diào) 整第2次（小供給）的供給量，能夠提高投料摩爾比的精度。大供給的量為99質(zhì)量％以下 的情況下，更容易進(jìn)行小供給中的調(diào)整。另外，在大供給的量為75質(zhì)量％以上時(shí)，供給碳酸 二芳基酯后的