冷却系统及分离方法与流程

本公开涉及冷却系统以及分离方法。

背景技术：

近年来，无纺布由于透气性和柔软性优异，因此广泛用于各种用途。作为无纺布的代表性用途，可举出例如，纸尿布、生理用卫生巾等吸收性物品、卫生口罩、医疗用纱布、湿布材的基布等。

作为无纺布的制造方法，例如，已知将包含丙烯系聚合物等高分子的树脂组合物在挤出机内熔融混炼，将熔融混炼后的树脂组合物进行纺丝，制造无纺布的方法(例如，参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2000-96414号公报

技术实现要素：

发明所要解决的课题

在将作为无纺布原料的高分子进行熔融混炼时，有时无纺布原料的一部分分解，或者熔融混炼时添加的添加剂分解、挥发等而产生包含有机化合物的气体。作为对于环境的措施，需要从该包含有机化合物的气体分离除去有机化合物之后，将气体排气至系统外。例如，作为分离除去有机化合物的方法，可举出通过将无纺布制造时产生的包含有机化合物的气体供给至热交换器，利用热交换器将该气体进行冷却，从而使有机化合物固化或液化而分离除去的方法。

然而，在用热交换器使气体中的有机化合物固化或液化来分离除去的情况下，存在通过冷却而固化的有机化合物附着于热交换器的内部，例如翅片，导致热交换器堵塞的担忧。为了抑制由于热交换温度过度降低而导致的热交换器的堵塞，需要减少向热交换器中的冷却水等冷却介质的量来运行热交换器。由此，存在利用热交换器不能充分地分离除去有机化合物，未充分除去有机化合物的气体被排气至系统外这样的问题。

本发明是鉴于上述情况提出的，其目的在于提供能够抑制热交换器的堵塞，并且能够将从制造无纺布的制造部排出的气体中的有机化合物效率良好地分离除去的冷却系统，以及使用了该冷却系统的分离方法。

用于解决课题的方法

用于解决上述课题的方法包括以下方式。

＜1＞一种冷却系统，其具备：制造部，其将高分子熔融混炼，将熔融混炼后的高分子进行纺丝成型而制造无纺布；排出部，其将上述高分子熔融混炼时产生的、包含有机化合物的气体排出；第1热交换器，其将从上述排出部排出的上述气体冷却；第2热交换器，其配置于上述第1热交换器的下游，将从上述第1热交换器排出的上述气体冷却；以及排气部，其将从上述第2热交换器排出的上述气体排气至系统外。

＜2＞根据＜1＞所述的冷却系统，上述第1热交换器为翅片管式热交换器。

＜3＞根据＜1＞或＜2＞所述的冷却系统，上述第2热交换器为交叉流型热交换器。

＜4＞根据＜1＞～＜3＞中任一项所述的冷却系统，其进一步具备：通路，其连接上述第1热交换器的下游侧和上述第2热交换器的上游侧，并且连接上述第2热交换器的下游侧和上述排气部；旁通通路，其连接上述通路中的上述第2热交换器的上游侧和下游侧；以及切换部，其能够切换是否将从上述第1热交换器排出的上述气体供给至上述第2热交换器。

＜5＞根据＜1＞～＜4＞中任一项所述的冷却系统，上述有机化合物包含选自2,4-二甲基庚烯、2,6-二甲基壬烷、丙烯四聚体、丙烯五聚体、它们的异构体、二乙酰苯和二叔丁基苯酚中的至少1种。

＜6＞根据＜1＞～＜5＞中任一项所述的冷却系统，其具备：控制部，其进行控制以利用上述第1热交换器将从上述排出部排出的上述气体冷却至超过30℃且50℃以下。

＜7＞根据＜6＞所述的冷却系统，上述控制部进行控制以利用上述第2热交换器将从上述第1热交换器排出的上述气体冷却至20℃～30℃。

＜8＞根据＜1＞～＜7＞中任一项所述的冷却系统，其进一步具备：第1排出通路，其通过利用上述第1热交换器将从上述排出部排出的上述气体冷却，从而将从上述气体分离的成分排出。

＜9＞根据＜1＞～＜8＞中任一项所述的冷却系统，其进一步具备：第2排出通路，其通过利用上述第2热交换器将从上述第1热交换器排出的上述气体冷却，从而将从上述气体分离的成分排出。

＜10＞一种分离方法，其使用＜1＞～＜9＞中任一项所述的冷却系统，从上述包含有机化合物的气体分离上述有机化合物。

＜11＞根据＜10＞所述的分离方法，上述有机化合物包含选自2,4-二甲基庚烯、2,6-二甲基壬烷、丙烯四聚体、丙烯五聚体、它们的异构体、二乙酰苯和二叔丁基苯酚中的至少1种。

＜12＞根据＜10＞或＜11＞所述的分离方法，上述第2热交换器为交叉流型热交换器，通过利用上述第2热交换器将从上述第1热交换器排出的上述气体冷却，从而使上述气体中包含的上述有机化合物的至少1种附着于上述第2热交换器的气体流路而从上述气体分离。

＜13＞根据＜12＞所述的分离方法，上述冷却系统进一步具备：第2排出通路，其通过利用上述第2热交换器将从上述第1热交换器排出的上述气体冷却，从而将从上述气体分离的成分排出；在停止上述第2热交换器中的上述气体的冷却之后，将从上述第1热交换器排出的上述气体供给至上述第2热交换器，使附着于上述第2热交换器的气体流路的上述有机化合物熔化，将熔化的上述有机化合物从上述第2排出通路排出。

＜14＞根据＜12＞所述的分离方法，上述冷却系统进一步具备：第2排出通路，其通过利用上述第2热交换器将从上述第1热交换器排出的上述气体冷却，从而将从上述气体分离的成分排出；在停止上述第1热交换器中的上述气体的冷却和上述第2热交换器中的上述气体的冷却之后，将从上述第1热交换器排出的上述气体供给至上述第2热交换器，使附着于上述第2热交换器的气体流路的上述有机化合物熔化，将熔化的上述有机化合物从上述第2排出通路排出。

发明的效果

本公开能够提供能抑制热交换器的堵塞，并且能够将从制造无纺布的制造部排出的气体中的有机化合物效率良好地分离除去的冷却系统以及使用了该冷却系统的分离方法。

附图说明

图1为表示本发明的一个实施方式涉及的冷却系统的概略构成图。

具体实施方式

以下，对于本发明的具体实施方式进行详细说明，本发明并不受以下实施方式的任何限定，在本发明的目的的范围内，能够施加适当变更进行实施。

在本公开中，使用“～”来表示的数值范围是指包含“～”的前后所记载的数值作为下限值和上限值的范围。

本公开中，分阶段记载的数值范围中，一个数值范围中记载的上限值或下限值可以替换为其它阶段性记载的数值范围的上限值或下限值。此外，本公开中记载的数值范围中，该数值范围的上限值或下限值可以替换为实施例所示的值。

[冷却系统]

本公开的冷却系统具备：制造部，其将高分子熔融混炼，将熔融混炼后的高分子进行纺丝成型而制造无纺布；排出部，其将上述高分子熔融混炼时产生的、包含有机化合物的气体排出；第1热交换器，其将从上述排出部排出的上述气体冷却；第2热交换器，其配置于上述第1热交换器的下游，将从上述第1热交换器排出的上述气体冷却；以及排气部，其将从上述第2热交换器排出的上述气体排气至系统外。

在将作为无纺布原料的高分子进行熔融混炼时，有时无纺布原料的一部分分解，或者熔融混炼时添加的添加剂分解、挥发等而产生包含有机化合物的气体。作为对于环境的措施，需要从该包含有机化合物的气体分离除去有机化合物之后，将气体排气至系统外。例如，作为分离除去有机化合物的方法，可举出通过将无纺布制造时产生的包含有机化合物的气体供给至热交换器，利用热交换器将该气体冷却，从而使有机化合物固化或液化来分离除去的方法。

然而，在用热交换器使气体中的有机化合物固化或液化来分离除去的情况下，存在通过冷却而固化的有机化合物附着于热交换器的内部，例如翅片，导致热交换器堵塞的担忧。为了抑制由于热交换温度过度降低而导致的热交换器的堵塞，需要减少向热交换器中的冷却水等冷却介质的量来运行热交换器。由此，存在利用热交换器不能充分地分离除去有机化合物，未充分除去有机化合物的气体被排气至系统外这样的问题。

另一方面，在本公开的冷却系统中，将高分子熔融混炼时产生的、包含有机化合物的气体依次供给至第1热交换器和第2热交换器，将从第2热交换器排出的气体排气至系统外。在本公开的冷却系统中，由于使用至少2个热交换器将有机化合物分离除去，因此能够抑制由通过冷却而固化的有机化合物引起的翅片的堵塞，并将充分分离除去有机化合物后的气体排出至系统外。

以下，对于本公开的冷却系统的一例，使用图1进行说明。图1为表示本发明的一个实施方式涉及的冷却系统的概略构成图。

如图1所示那样，冷却系统100具备：制造部1，其将高分子熔融混炼，将熔融混炼后的高分子进行纺丝成型而制造无纺布；第1热交换器2，其将高分子熔融混炼时产生的、包含有机化合物的气体冷却；以及第2热交换器3，其将从第1热交换器2排出的气体冷却。

作为制造部1，只要是将高分子熔融混炼，并将熔融混炼后的高分子进行纺丝成型而制造无纺布的构成即可，可举出例如，通过纺粘法来制造无纺布的纺粘无纺布制造装置、通过熔喷法来制造无纺布的熔喷无纺布制造装置等。

作为纺粘无纺布制造装置，可举出能够形成纺粘无纺布的公知的制造装置。作为纺粘无纺布制造装置，例如，可以为以下构成，所述构成具备：将树脂组合物熔融混炼的挤出机；具备将熔融混炼后的树脂组合物排出的多个纺丝喷嘴的纺出部；将树脂组合物被纺丝而成的长纤维进行冷却的冷却部；将被冷却后的长纤维进行拉伸的拉伸部；使被拉伸后的长纤维堆积以形成无纺织网的活动捕集部；以及对无纺织网进行加热加压处理的交织部。

作为熔喷无纺布制造装置，可举出能够形成熔喷无纺布的公知的制造装置。作为熔喷无纺布制造装置，例如，可以为以下构成，所述构成具备：将树脂组合物熔融混炼的挤出机；具备将熔融混炼后的树脂组合物与高温的气体一起排出的多个纺丝喷嘴的纺出部；以及使树脂组合物被纺丝而成的纤维堆积的活动捕集部。

作为有机化合物，只要是将高分子熔融混炼时产生的化合物，就没有特别限定，可举出例如，无纺布原料的一部分分解而产生的有机化合物、熔融混炼时添加的添加剂进行分解、挥发等后的有机化合物等。

作为有机化合物，可以是无纺布原料的丙烯系聚合物等高分子的一部分分解而产生的多聚体，可举出例如，2,4-二甲基庚烯、2,6-二甲基壬烷、丙烯四聚体、丙烯五聚体、它们的异构体等。

此外，作为有机化合物，除了上述化合物以外，可举出二乙酰苯、二叔丁基苯酚、棕榈酸、硬脂酸等脂肪酸、芥酸酰胺等脂肪酸酰胺、二羟基二异丙基苯、c11h14o2、它们的异构体、它们的改性体等。

作为有机化合物，可以为1种，也可以为2种以上。

从制造部1排出的包含有机化合物的气体可以进一步包含除了将高分子熔融混炼时以外所产生的有机化合物。

由制造部1产生的包含有机化合物的气体通过排出部而排出至流通通路4，通过流通通路4被供给至第1热交换器2。由制造部1产生的包含有机化合物的气体的温度没有特别限定，例如，可以为50℃～100℃，可以为60℃～80℃，也可以为70℃～80℃。

第1热交换器2为将通过流通通路4供给的包含有机化合物的气体进行冷却，将气体中的有机化合物的至少一部分分离除去的设备。

在第1热交换器2中，通过冷却水供给通路21来供给冷却水，利用冷却水与包含有机化合物的气体的热交换而冷却上述气体。在冷却水供给通路21中设置有开关阀13、14。另外，将包含有机化合物的气体进行冷却的冷却介质并不限定于水，可举出任意冷却介质。

第1热交换器2可以通过调节在冷却水供给通路21中流通的冷却水的流量，来调节包含有机化合物的气体的冷却。第1热交换器2例如，可以将包含有机化合物的气体冷却至超过30℃且50℃以下。此时，冷却系统100可以具备调节包含有机化合物的气体的冷却的控制部，例如，控制部可以控制供给至第1热交换器2的冷却水的流量等以将包含有机化合物的气体冷却至超过30℃且50℃以下。

此外，第1热交换器2例如，可以将包含有机化合物的气体冷却至超过30℃且40℃以下，控制部可以控制供给至第1热交换器2的冷却水的流量等以将包含有机化合物的气体冷却至超过30℃且40℃以下。

第1热交换器2只要是公知的热交换器，就没有特别限定，可举出例如，翅片管式热交换器、叶板式热交换器、双重管式热交换器、并流型热交换器、逆流型热交换器、交叉流型热交换器等。从包含有机化合物的气体的可处理流量高的方面考虑，第1热交换器2优选为翅片管式热交换器。翅片管式热交换器是如下的热交换器，即：为了增加散热面积而具备在外周将翅片(带状的金属板)以螺旋状缠绕而加工的散热管，向散热管内供给将气体进行冷却的冷却介质，将供给至散热管的外面侧的气体进行冷却。

冷却系统100具备第1排出通路23，该第1排出通路23通过利用第1热交换器2将包含有机化合物的气体冷却，从而将从上述气体分离的成分排出。第1排出通路23具备开关阀17，通过打开开关阀17，能够将从包含有机化合物的气体分离的成分排出。

例如，能够从第1排出通路23适当地排出可能包含在包含有机化合物的气体中的二乙酰苯、c11h14o2、二叔丁基苯酚等。

利用第1热交换器2冷却后的气体被排出至流通通路6。流通通路6为连接第1热交换器2的下游侧和第2热交换器3的上游侧的通路。驱动设置于流通通路6的泵5，打开三通阀11(切换部)的流通通路6的上游侧和下游侧，并且关闭作为连接第2热交换器3的上游侧和下游侧的通路的旁通通路7侧，从而利用第1热交换器2冷却后的气体通过流通通路6而被供给至第2热交换器3。

另一方面，驱动泵5，关闭三通阀11的流通通路6的下游侧，并且打开流通通路6的上游侧和旁通通路7侧，从而利用第1热交换器2进行了冷却的气体被供给至旁通通路7。通过调节三通阀11的开关，从而能够切换是否将从第1热交换器2排出的气体供给至第2热交换器3。

第2热交换器3是将通过流通通路6供给的气体进行冷却，将气体中的有机化合物分离除去的设备。

在第2热交换器3中，通过冷却水供给通路22供给冷却水，通过冷却水与气体的热交换而冷却气体。在冷却水供给通路22中设置有开关阀15、16。另外，对气体进行冷却的冷却介质并不限定于水，可举出任意冷却介质。另外，冷却水供给通路22可以是如下的构成：在第2热交换器3的下游侧与冷却水供给通路21连接，从第2热交换器3排出的冷却水通过冷却水供给通路21而被供给至第1热交换器2。

第2热交换器3可以通过调节在冷却水供给通路22中流通的冷却水的流量，来调节气体的冷却。第2热交换器3例如，可以将气体冷却至20℃～30℃。此时，冷却系统100可以具备调节气体的冷却的控制部，控制部可以控制供给至第2热交换器3的冷却水的流量等以将气体冷却至20℃～30℃以下。

此外，第2热交换器3例如，可以将气体冷却至20℃～25℃，控制部也可以控制供给至第2热交换器3的冷却水的流量等以将气体冷却至20℃～25℃。

第2热交换器3只要是公知的热交换器，就没有特别限定，可举出例如，翅片管式热交换器、叶板式热交换器、双重管式热交换器、并流型热交换器、逆流型热交换器、交叉流型热交换器等。从适当地抑制第1热交换器2中的堵塞，并且适当地分离除去气体中的有机化合物的方面考虑，第2热交换器3优选为交叉流型热交换器。作为交叉流型热交换器，例如是如下的热交换器：在一个方向上具备多个散热管，向这些散热管内供给将气体进行冷却的冷却介质，将从与散热管的轴的方向正交的方向供给至散热管外面侧的气体进行冷却。交叉流型热交换器中的散热管可以成为螺旋状的流路。

冷却系统100具备第2排出通路24，该第2排出通路24通过利用第2热交换器3将从第1热交换器2排出的气体冷却，从而将从上述气体分离的成分排出。第2排出通路24具备开关阀18，通过打开开关阀18，能够将从上述气体分离的成分排出。

例如，能够从第2排出通路24适当地排出二乙酰苯、c11h14o2、二叔丁基苯酚等。

利用第2热交换器3冷却后的气体被排出至流通通路8。通过打开三通阀12的流通通路8的上游侧和下游侧，并且关闭旁通通路7侧，从而利用第2热交换器3冷却后的气体通过流通通路8从排气部排气。

另一方面，在从第1热交换器2排出的气体没有被供给至第2热交换器3的情况下，通过关闭三通阀12的流通通路8的上游侧，并且打开旁通通路7侧和流通通路8的下游侧，从而被供给至旁通通路7的气体通过流通通路8从排气部排气。

[分离方法]

本公开的分离方法为使用上述本公开的冷却系统，从包含有机化合物的气体分离有机化合物的方法。作为本公开的分离方法的一例，以下对于使用了上述冷却系统100的方法进行说明。

在本公开的分离方法中，优选将从第1热交换器2排出的气体利用第2热交换器3进行冷却，从而使气体中包含的有机化合物的至少1种附着于第2热交换器3的气体流路而从气体分离。此时，从抑制第2热交换器3的堵塞，并且使大量的有机化合物附着于气体流路而从气体分离的方面考虑，第2热交换器3优选为交叉流型热交换器。

此外，在本公开的分离方法中，也可以进行使附着于第2热交换器3的气体流路的有机化合物熔化的处理。

例如，可以关闭开关阀15以停止向第2热交换器3供给冷却水并停止第2热交换器3中的气体的冷却之后，将从第1热交换器2排出的气体供给至第2热交换器3。由此，能够使附着于第2热交换器3的气体流路的有机化合物熔化，将熔化的有机化合物从第2排出通路24排出。

此外，可以关闭开关阀13以停止向第1热交换器2供给冷却水，并且关闭开关阀15以停止向第2热交换器3供给冷却水并停止第1热交换器2中的气体的冷却和第2热交换器3中的气体的冷却之后，将从第1热交换器2排出的气体供给至第2热交换器3。由此，能够使附着于第2热交换器3的气体流路的有机化合物熔化，将熔化的有机化合物从第2排出通路24排出，进一步，与仅停止第2热交换器3中的气体的冷却的情况相比，能够使附着于气体流路的熔点更高的有机化合物熔化而从气体流路除去。

此外，在关闭开关阀15以停止向第2热交换器3供给冷却水并停止第2热交换器3中的气体的冷却的情况下，存在供给至第2热交换器3的气体中的有机化合物几乎没有被除去而从第2热交换器3排出的担忧。在该情况下，冷却系统100可以具备：在将从排气部排气至系统外的气体进行回收的构成；在流通通路8中进一步设置其它通路，向该其它通路供给从第2热交换器3排出的气体，该气体被回收或处理的构成等。

实施例

以下，通过实施例，进一步具体地说明本发明，但是本发明只要不超过其主旨，就不限定于以下实施例。

[实施例1]

使用图1所示的冷却系统，使用以下热交换器并且采用以下条件，从将作为无纺布原料的丙烯系聚合物熔融混炼时产生的、包含有机化合物的气体中分离出有机化合物。

(第1热交换器和第2热交换器)

第1热交换器：翅片管式热交换器

第2热交换器：多管正交型热交换器(前田铁工所制，管：湍流管(螺旋状)，传热面积：6.44m²，热交换量：6.41kw)

(气体的供给和冷却水的温度条件)

包含有机化合物的气体的温度：70℃

冷却系统中的气体流量：25m³/分钟(供给1小时)

供给至第1热交换器的冷却水的温度：16℃

供给至第2热交换器的冷却水的温度：8℃

将气体的供给和冷却水的温度条件设为上述条件，从包含有机化合物的气体分离有机化合物，结果从第1热交换器和第2热交换器排出的气体的温度、以及从第1热交换器和第2热交换器排出的冷却水的温度如下所述。

(气体和冷却水的温度)

从第1热交换器排出的气体的温度：35℃

从第2热交换器排出的气体的温度：25℃

从第1热交换器排出的冷却水的温度：22℃

从第1热交换器排出的冷却水的温度：10℃

接下来，使用气相色谱质谱分析装置(安捷伦科技公司制，商品名gc-mshp-6973)，对在第1热交换器的气体流路中被冷凝并被回收的液体的有机化合物、附着于第2热交换器的气体流路的固体的有机化合物、以及在第2热交换器的气体流路中被冷凝并被回收的液体的有机化合物的成分进行了分析。将由各峰推定的成分以及其峰面积百分率示于以下表1和表2中。表1为利用第1热交换器分离出的有机化合物的分析结果，表2为利用第2热交换器分离出的有机化合物的分析结果。

[表1]

[表2]

如表1和表2所示那样，通过使用本实施例的冷却系统，从而能够从包含有机化合物的气体分离有机化合物。

[比较例1]

使用除了作为热交换器仅具有第1热交换器而不具有第2热交换器以外，与实施例1的冷却系统同样的系统。

使用实施例1和比较例1的冷却系统，以上述条件从包含有机化合物的气体分离有机化合物，将排出至系统外的气体的一部分进行回收，使可能包含在所排出的气体中的二乙酰苯捕集于捕集管(硅胶)和捕集管(tenax)并比较其量。

将结果示于表3中。

[表3]

如表3所示那样，在实施例1中，与捕集管的种类没有关系，可能包含在所排出的气体中的二乙酰苯的量与比较例1相比得以降低，通过冷却系统能够适当地除去二乙酰苯。

符号的说明

1…制造部，2…第1热交换器，3…第2热交换器，4、6、8…流通通路，5…泵，7…旁通通路，11、12…三通阀(切换部)，13～18…开关阀，21、22…冷却水流通通路，23…第1排出通路，24…第2排出通路。