专利名称：工业蒸发装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种新的工业蒸发装置。更具体地是，涉及一种使在液体中含有比该液体沸点低的物质的液体沿着自身没有加热源的导向器的外部表面向下流，在此期间使该低沸点物质蒸发的装置。
背景技术：
作为用于蒸发除去液体中的挥发成分和/或低沸点成分，并浓缩该液体的工业蒸发装置，已知有多种装置。例如，在第6版化学工学便覧(参照非专利文献1第6版，化学工学便覧，403～405页，化学工学会编，1999年)中，记载有浸没燃烧方式、自然循环式浸管型、自然循环式水平管型、垂直短管型、垂直长管上升膜型、水平管下降膜型、垂直长管下降膜型、强制循环式水平管型、强制循环式垂直管型、线圈型、搅拌膜型、离心式薄膜型、平板型、以及闪蒸方式。在这些工业蒸发装置中，使液体从上方向下流的方式，有水平管下降膜型、垂直长管下降膜型、强制循环式水平管型、强制循环式垂直管型、搅拌膜型，并且除了搅拌膜型外，都是与多管圆筒型热交换器同样的形式。搅拌膜型是，在外套加热的圆筒形或圆锥形传热面内使刮板旋转，并在传热面上形成液膜的同时刮取该液膜，并且一边试图使蒸发均匀化和促进传热，一边进行蒸发浓缩的方式。另外，热交换器型的水平管下降膜型、强制循环式水平管型是，一边在水平设置的管外面以液膜状态流动液体，一边进行蒸发浓缩的方式，并且管自身通过在内部流动的水蒸气、热介质等加热媒介进行加热。
从液体流动来看，最接近于本发明类型的工业蒸发装置是垂直长管下降膜型、强制循环式垂直管型，它们是使液体在垂直设置的管内以膜状下降的期间进行蒸发浓缩的方式，而不是本发明的沿导向器的外部表面向下流的方式，并且液体在管中向下流的管自身由在管外部(主体)流动的加热媒介进行加热，因此与本发明这样的自身没有加热源的导向器是不同的。
另外，还已知有一边将聚合物等熔融物从多孔板以条状或丝状挤出到蒸发区域中，并自由下落，一边使聚合物熔融物蒸发浓缩的条状物蒸发器(strand evaporator)(参照专利文献1美国专利第3110547号说明书；专利文献2特公昭30-2164号公报)。但是，条状物蒸发器具有如下的缺点，即，由于使要浓缩的液体自由下落，因此在蒸发区域中的滞留时间短，所以蒸发效率差，并且在蒸发区域中条状或丝状物横向摇动，容易互相融合，难以连续稳定操作等。还提出了一边使单体混合物、预聚物沿着线状支持体流下，一边制造聚酰胺、聚酯等的装置(例如，参照专利文献3美国专利第3044993号说明书；专利文献4特公昭48-8355号公报；专利文献5特开昭53-17569号公报；专利文献6特开昭60-44527号公报；专利文献7特开昭61-207429号公报)。进一步，提出了在蒸发区域中设置环状引线，并且一边使高粘度聚合物融熔液沿着该线圈流下，一边进行蒸发浓缩或排气的装置，记载了其用于聚碳酸酯溶液或熔融物的蒸发浓缩和排气是特别有利的(参照专利文献8特表2004-516172号公报)，该方法与本发明者们已经提出的一边使熔融聚合原料沿着引线、有孔面状导向器流下，一边聚合来制造聚碳酸酯的方法及装置(参照专利文献9国际公开第99/36457号)实质上相同。然而，在这种含有引线或有孔面状导向器的装置中，目前仍没有涉及可以使蒸发处理的液体为每小时1吨以上的工业规模，长时间稳定地实施蒸发操作的装置的规模和使用的具体公开和教导。
进而，在现有的蒸发装置中，对于为了避免因一部分液体长时间滞留而产生的着色、凝胶化、交联化、超高分子量化、固化、焦化、炭化等变性所采取的方法也没有记载。本发明者首次发现特别是在从粘度较高的液体中蒸发低沸点物质的蒸发装置中，如果长时间连续运行，产生这种变性，则该变性物一点一点地或在某一时期集中地被混合至浓缩的液体中，从而产生着色、混入固体异物，这对聚合物等浓缩制品来说是致命的问题。
然而，可以明确的是，对于这种基于长时间运行而产生的变性，在现有的蒸发装置中完全没有考虑。例如，根据涉及使用线状支持体的蒸发装置的专利文献5的图1，可知聚合物长时间滞留在多孔板的孔部与中空体内部侧壁面之间并被加热，即存在很多所谓“死角”，并且完全没有施行减少该“死角”所作出的努力等。因此，由于从高粘度物供给口(7)所供给的高粘度物长期滞留在多孔板(3)与中空体内部侧壁面之间的“死角”中，因此必然产生上述问题。另外，甚至在最近提出的专利文献8中，也完全没有减少分配管3(图2)和向多孔板供给的供给区域(图3a)中的“死角”所作出的努力。
发明内容
本发明要解决的课题在于具体公开一种装置，是使在液体中含有比该液体沸点低的物质的液体沿着自身没有加热源的导向器的外部表面向下流，在此期间使该低沸点物质蒸发的装置，能够以蒸发处理的该液体为每小时1吨以上这样的工业规模长期稳定地实施；进一步具体公开了不存在因一部分该液体长期滞留而引起变性问题的工业蒸发装置。
本发明者们，将先前所提出的一边使熔融预聚物沿着引线等导向器落下，一边进行聚合的导向器接触流下式聚合器用于各种用途，并进行了深入研究，结果发现了可以解决上述课题的具有具备的下述特征的特定结构的工业蒸发装置，从而完成了本发明。即，本发明提供了1、一种工业蒸发装置，是使在液体中含有比该液体沸点低的物质的液体沿着自身没有加热源的导向器的外部表面向下流，在此期间使该低沸点物质蒸发的装置，其特征在于，在该蒸发装置中，(1)具有液体接收口；通过多孔板向蒸发区域的该导向器供给该液体的液体供给区域；在由该多孔板、侧面外壳和底部外壳所包围的空间中设置了从该多孔板向下延伸的多个该导向器的蒸发区域；设置在该蒸发区域中的蒸发物取出口；和设置在底部外壳最下部的液体排出口，(2)在该液体供给区域中设置有流路控制部件，所述流路控制部件具有使在该液体供给区域中从该液体接收口供给至多孔板的液体流主要从多孔板的周边部向中央部方向流动的功能，(3)该蒸发区域的侧面外壳的水平面上的内部截面积A(m2)满足式(1)0.7≤A≤300 式(1)(4)该A(m2)与液体排出口的水平面上的内部截面积B(m2)的比满足式(2)20≤A/B≤1000 式(2)(5)构成该蒸发区域的底部的底部外壳，相对于上部的侧面外壳，在其内部以角度C度连接，并且该角度C度满足式(3)110≤C≤165 式(3)(6)该导向器的长度h(cm)满足式(4)150≤h≤5000 式(4)(7)多个该导向器的全体的外部总表面积S(m2)满足式(5)2≤S≤50000 式(5)(8)在从该液体接收口到多孔板的上面为止的该液体供给区域中，该液体可以存在的空间容积V(m3)与包括孔的上部面积在内的多孔板的上部面积T(m2)满足式(6)0.02(m)≤V/T≤0.5(m) 式(6)，2、根据前项1所述的工业蒸发装置，其特征在于，蒸发处理的液体为每小时1吨以上，3、根据前项1或2所述的工业蒸发装置，其特征在于，该液体供给区域的内部侧壁面与该多孔板所形成的角度E度满足式(7)100≤E＜180式(7)，4、根据前项1～3的任一项所述的工业蒸发装置，其特征在于，该蒸发区域的该侧面外壳是内径为D(cm)、长度为L(cm)的圆筒形，连接于其下部的底部外壳是圆锥形，并且该圆锥形外壳的最下部的液体排出口是内径为d(cm)的圆筒形，其中，D、L、d满足式(8)、(9)、(10)和(11)100≤D≤1800 式(8)5≤D/d≤50 式(9)0.5≤L/D≤30 式(10)h-20≤L≤h+300 式(11)，5、根据前项1～4的任一项所述的工业蒸发装置，其特征在于，h满足式(12)400＜h≤2500 式(12)，6、根据前项1～5的任一项所述的工业蒸发装置，其特征在于，1个该导向器是外径为r(cm)的圆柱状或制成液体和/或气体物质不能进入内侧的管状，其中r满足式(13)0.1≤r≤1 式(13)，7、根据前项1～5的任一项所述的工业蒸发装置，其特征在于，该多个导向器由多个前项6所述的导向器构成，并且各导向器通过横向的支撑件来结合，8、根据前项1～5的任一项所述的工业蒸发装置，其特征在于，该多个导向器由多个前项6所述的导向器构成，为下述导向器中的任一种，即，各导向器通过横向支撑件固定的格子状或网状导向器，在前后配置多个格子状或网状导向器并且将这些导向器通过横向支撑件固定的立体导向器，以及多个导向器各自通过前后左右的横向支撑件固定的方格架形状的立体导向器中的任一种，9、根据前项1～8的任一项所述的工业蒸发装置，其特征在于，该液体是下述物质的熔融液，所述物质为用于制造缩合类聚合物的单体和2种以上的单体混合物、和/或该缩合类聚合物的预聚物、和/或该缩合类聚合物，该低沸点物质是通过缩聚反应生成的副产物和/或低聚物，并且该工业蒸发装置是用于通过从该熔融液中蒸发除去该低沸点物质、来提高该缩合类聚合物的预聚物和/或该聚合物的聚合度的缩合类聚合物用聚合装置，10、根据前项9所述的工业蒸发装置，其特征在于，该缩合类聚合物是聚酯类、聚酰胺类、聚碳酸酯类，11、根据前项1～8的任一项所述的工业蒸发装置，其特征在于，该液体是热塑性聚合物A的熔融液，该低沸点物质是在该聚合物中含有的单体、低聚物、副产物，并且该工业蒸发装置是用于通过从该熔融液中蒸发除去该低沸点物质、来提高该热塑性聚合物A的纯度的精制装置，12、根据前项11所述的工业蒸发装置，其特征在于，该热塑性聚合物A是聚苯乙烯类聚合物、聚氯乙烯类聚合物、聚偏二氯乙烯类聚合物、聚丙烯腈类聚合物、聚丙烯酸酯类聚合物、聚甲基丙烯酸酯类聚合物、热塑性弹性体，13、根据前项1～8的任一项所述的工业蒸发装置，其特征在于，该液体是热塑性聚合物B的溶液，该低沸点物质是溶解该热塑性聚合物的溶剂和/或该聚合物溶液中含有的单体、低聚物、副产物，并且该工业蒸发装置是用于通过从该溶液中蒸发除去该低沸点物质、来从该溶液中分离回收该热塑性聚合物并且同时提高该热塑性聚合物的纯度的分离回收精制装置。
本发明的工业蒸发装置是可以有效率地、长期稳定地蒸发浓缩大量液体的装置，并且是可以制造每小时1吨以上的浓缩液，以及在长时间内不会产生液体变性的蒸发浓缩装置。其特别是对于粘度较高液体的蒸发·浓缩能够发挥优异效果的装置。已知在对这种具有较高粘度的液体进行蒸发浓缩的现有装置中，存在一部分液体以被长时间加热的状态滞留的场所，因此而滞留的液体产生着色、凝胶化、交联化、超高分子量化、固化、焦化、炭化等变性，这些变性物慢慢地或集中地混入浓缩液中，由此使浓缩液的色调、物性恶化。本发明是没有这样的缺点的连续蒸发装置，特别是作为缩合类聚合物的聚合装置、热塑性聚合物的精制装置、从热塑性聚合物溶液分离回收和/或精制该聚合物的装置，能够发挥优异效果的装置。即，能够以每小时1吨以上的高生产率长时间稳定地制造没有因生成热变性物而着色、没有混入异物的高性能·高纯度聚合物的装置。进而，在本发明的蒸发装置为聚合器时，可以使分子量的不均变得非常小。
具体实施例方式
本发明发现为了解决作为连续式蒸发装置的上述课题，必须满足各种条件。使用表示本发明的蒸发装置概略的截面图(图1、图2)以及表示装置的一部分的截面图(图3、4)，更加具体地说明本发明。
液体接收口1优选设置在液体供给区域3的上部。液体接收口1可以是在一处，也可以在多处，并且优选按照液体在液体供给区域3中尽可能均匀地供给至多孔板2那样配置，而在一处的情况下，优选设置在液体供给区域3上部的中央部分。在液体供给区域3中必须设置有下述流路控制部件20，所述流路控制部件20具有使在液体供给区域3中从液体接收口1供给至多孔板2的液体流主要从多孔板2的周边部分向中央部分方向流动的功能。该流路控制部件20使液体流从多孔板2的周边部分向中央部分方向流动，由此具有防止液体在多孔板2的孔部(例如21)与液体供给区域3的内部侧壁面22之间的空间中长期滞留的效果。使得主要从多孔板2的周边部分向中央部分流动的液体可以从其之间存在的孔供给至导向器4。
该流路控制部件20的形状只要是能够发挥其效果的形状即可，但优选其横截面外形是与多孔板2的横截面外形相似的形状。这里，流路控制部件20的横截面是以横向面剖切流路控制部件20时显示最大面积的场所。该流路控制部件20与液体供给区域3的内部侧壁面22之间的间隔，根据要处理的液体量、粘度等的不同，其优选的范围不同，但是在用作要蒸发处理的液体粘度较高的聚合物的聚合器、聚合物的精制装置等的情况下，通常优选1cm～50cm的范围，更优选为2cm～30cm，进一步优选为3cm～20cm。液体供给区域3的上部内壁面23与流路控制部件20之间的间隔怎么样都行，但优选可以尽可能地减少液体在液体供给区域3中的滞留时间。
因此，该间隔通常为1cm～200cm，优选为2cm～170cm，更优选为3cm～150cm。可以按照使液体供给区域3的上部内壁面23与流路控制部件20之间的间隔，与从液体接收口到液体供给区域的内部侧壁面22的间隔基本相同那样，形成流路控制部件20；也可以按照该间隔慢慢减小，或者是相反慢慢变宽那样，来形成流路控制部件。另外，流路控制部件20与多孔板2的间隔，通常为1cm～50cm，优选为2cm～30cm，更优选为3cm～20cm。可以按照使多孔板2与流路控制部件20之间的间隔，与从液体供给区域3的内部侧壁面22到多孔板中央部的间隔基本相同那样，形成流路控制部件；也可以按照该间隔慢慢减小，或者是相反慢慢变宽那样，形成流路控制部件，但是优选是基本相同间隔，或慢慢变窄那样的流路控制部件。
该流路控制部件20妨碍了将从液体接收口1供给的液体直接导入至多孔板2的孔中，因此可以被认为是某种挡板。另外，在多孔板2的面积大的情况下，还优选所供给的液体的一部分不经过多孔板2的周边部分而使其走捷径到达多孔板的中央部附近，因此，还优选在流路控制部件20的中央部附近，或其它适当部分设置一个或一个以上的孔。为了在液体供给区域3中不形成“死角”，进一步优选液体供给区域3的内部侧壁面22与多孔板2所形成的角度E度满足式(7)100≤E＜180 式(7)。
此处，在该内部侧壁面22为平面状时，在以垂直于该平面并且垂直于多孔板2上面的面得到的截面中，该内部侧壁面22与多孔板2所形成的角度为E。另外，在该内部侧壁面22为凹面的曲面时，在以垂直于该凹面并且垂直于多孔板2上面的面得到的截面中，所形成的曲线开始上升的点处的切线与多孔板2的上面所形成的角度为E。更优选的E的范围是120≤E＜180，进一步优选为145≤E＜180。另外，还优选在液体供给区域3的上部内壁面23与内侧壁面22的连接部附近也不形成“死角”的方法，并且在这两面所形成的角度大于90℃，等于或接近90℃时，优选连接部附近为凹面状，并且液体不滞留。
在本发明中，在从该液体接收口1的下部(液体接收口1与液体供给区域3的上部内壁的接合部)到多孔板2的上面的该液体供给区域3中，该液体可以存在的空间容积V(m3)与包括孔的上部面积在内的多孔板的上部面积T(m2)满足式(6)0.02(m)≤V/T≤0.5(m) 式(6)
V(m3)是本发明的蒸发装置在连续运行过程中的该液体供给区域3中的实质上的液体的体积，该流路控制部件的体积除外。液体供给区域中的液体保持量为V(m3)，该量越小，在液体供给区域中的滞留时间越短，不会因热变性而产生坏影响，为了使蒸发处理的液体为1吨/小时以上并且长期稳定地获得规定的浓缩度或聚合度的浓缩液体和/或聚合物，重要的是尽可能均等地将该液体供给到多孔板中。因此，发现V/T的值必须在该范围内。更优选的V/T的值的范围是0.05(m)≤V/T≤0.4(m)，进一步优选为0.1(m)≤V/T≤0.3(m)。
蒸发区域5的侧面外壳10的水平面(a-a’面)上的内部截面积A(m2)必须满足式(1)0.7≤A≤300式(1)。
进而，该A(m2)与液体排出口7的水平面(b-b’面)上的内部截面积B(m2)的比必须满足式(2)20≤A/B≤1000 式(2)。
为了不降低蒸发浓缩的液体或聚合物或者制造出的聚合物的品质，并且排出熔融粘度提高了的这些物质的熔融物，A/B必须满足式(2)。
进而，构成该蒸发区域5的底部的底部外壳11，相对于上部的侧面外壳10，在其内部以角度C度连接，并且该角度C度必须满足式(3)110≤C≤165式(3)。
为了降低设备费用，优选C尽可能接近90度，但为了不降低从导向器4的下端落下的浓缩了的液体、聚合物的品质，并且使熔融粘度提高了的这些物质的熔融物移动至排出口7，C必须满足式(3)。
进而，该导向器4的长度h(cm)必须满足式(4)150≤h≤5000 式(4)。
在h短于150cm时，可以进行浓缩、聚合，但由于其程度并不充分，因此不优选。在h长于5000cm时，由于导向器的上部与下部的液体的粘度差变得过大，因此浓缩度的不均、聚合度的不均容易变大，因此不优选。
进而，该导向器4的外部总表面积S(m2)必须满足式(5)
2≤S≤50000 式(5)。
如果S小于2m2，则无法实现以每小时1吨以上为目标的蒸发处理液体量、制造聚合物的生产量，因此为了在降低设备费用同时实现该生产量，并且在物性上不产生不均，S必须为50000m2以下。
本发明者们发现满足这样的各种条件的本发明的蒸发装置，不仅解决了现有蒸发装置的课题，并且令人惊奇地，发挥出前述的优异效果，并且能够以每小时1吨以上的量，并且在几千小时以上例如5000小时以上的长时间内稳定地制造无着色的高品质·高性能的浓缩液体、聚合物。
本发明的蒸发装置是具有这种优异效果的工业蒸发装置的原因，除上述各种理由外，推测还可能是由于这些条件组合时所带来的复合效果。例如可以推定这是因为，满足式(4)和式(5)的高表面积的导向器4，对于以较低温度供给的大量液体、预聚物、聚合物的有效的内部搅拌和表面更新是非常有效的，并且可以有效进行低沸点物质的蒸发，并有利于以每小时1吨以上的大量来得到高品质的浓缩液体、聚合物，并且满足式(3)的角度C，使得可以缩短从导向器4落下的大量的高品质的浓缩液体、聚合物从排出口7排出的时间，并减少热过程。
另外，这种工业规模的蒸发装置的性能，通过使用大规模的制造设备的长时间运行才能确立，但此时的制造设备费用是一个需要考虑的重要因素，这无需讨论。本发明的蒸发装置与现有的蒸发装置、聚合器相比，可以降低相对于性能的设备费用，这也是本发明的另一种效果。
本发明的工业蒸发装置中的特定条件、尺寸·角度等所要求的范围，如上所述，进一步优选的范围如下。蒸发区域5的侧面外壳10的水平面上的内部截面积A(m2)的更优选范围为0.8≤A≤250，进一步优选为1≤A≤200。
另外，该A(m2)与液体排出口7的水平面上的内部截面积B(m2)的比的更优选范围为25≤A/B≤900，进一步优选为30≤A/B≤800。另外，构成蒸发区域5的底部的底部外壳11，相对于上部的侧面外壳10，在其内部所形成的角度C度的更优选范围为120≤C≤165，进一步优选为135≤C≤165。另外，在使用多个蒸发装置来依次提高浓缩度或聚合度时，如果各自对应的角度为C1、C2、C3......，那么优选为C1≤C2≤C3≤......。
另外，导向器4所需的长度h(cm)，根据要处理液体的量、粘度、温度、低沸点物质的量、沸点、蒸发区域的压力、温度、所需的浓缩度或聚合度等因素的不同而不同，其更优选的范围为200≤h≤3000，进一步优选为400＜h≤2500。另外，所需的导向器全体的外部总表面积S(m2)也根据上述同样的因素的不同而不同，其更优选的范围为10≤S≤40000，进一步优选为15≤S≤30000。本发明中所述的导向器全体的外部总表面积，是指液体接触并流下的导向器的总表面积，例如在管子等导向器的情况下，其表示外侧的表面积，而不包含没有流下液体的管子内侧面的表面积。
在本发明的工业蒸发装置中，蒸发区域5的侧面外壳10的水平面上的内部截面的形状可以为多角形、椭圆形、圆形等任意的形状。由于蒸发区域5通常在减压下进行操作，因此只要是耐减压的形状即可，但优选为圆形或接近圆形的形状。因此，本发明的蒸发区域5的侧面外壳10优选为圆筒形。这种情况下，优选在圆筒形的侧面外壳10的下部设置圆锥形的底部外壳，并且在该底部外壳的最下部设置圆筒形的液体排出口7。
在本发明的工业蒸发装置中，蒸发区域5的侧面和底部外壳，分别由前述的圆筒形和圆锥形部构成，在浓缩的液体或聚合物的液体排出口7为圆筒形的情况下，使该侧面外壳的圆筒形部分的内径为D(cm)，长度为L(cm)，当该液体排出口7的内径为d(cm)时，优选D、L、d满足式(8)、(9)、(10)和(11)100≤D≤1800 式(8)5≤D/d≤50 式(9)0.5≤L/D≤30 式(10)h-20≤L≤h+300 式(11)。
在本发明的蒸发装置中，D(cm)的更优选范围为150≤D≤1500，进一步优选为200≤D≤1200。另外，D/d的更优选范围为6≤D/d≤45，进一步优选为7≤D/d≤40。另外，L/D的更优选范围为0.6≤L/D≤25，进一步优选为0.7≤D/d≤20。另外，L(cm)的更优选范围为h-10≤L≤h+250，进一步优选为h≤L≤h+200。另外，在D、d、L未同时满足这些关系的情况下，难以完成本发明的课题。
本发明的蒸发装置能够在很快的蒸发速度、很快的聚合速度下，以工业规模长期稳定(在制造聚合物时，没有分子量不均等情况)地制造无着色且机械物性优异的高品质·高性能的浓缩液体、聚合物的准确原因还不清楚，但是可以考虑如下。即，在本发明的蒸发装置中，原料液体从液体接收口1，经由液体供给区域3和多孔板2，导入至导向器4，并沿着导向器4流下，同时进行浓缩，或者提高聚合度。在该情况下，液体、熔融预聚物沿着导向器流下，同时进行有效的内部搅拌和表面更新，并有效地进行低沸点物质的排出，因此以较快的速度进行浓缩、聚合。由于随着浓缩、聚合进行、其粘度提高，因此对导向器4的粘附力增大，粘附在导向器4上的液体、熔融物的量随着向导向器4的下部的进行而增加。这表示，液体、熔融预聚物在导向器4上的滞留时间，即蒸发时间、聚合反应时间增加。并且，一边被支撑在导向器4上一边因自重而流下的液体、熔融预聚物，其单位重量的表面积非常大，并且有效进行其表面更新，因此可以很容易地完成在高粘度区域中的蒸发浓缩、聚合后半阶段的高分子量化，这在现有的蒸发装置、机械搅拌式聚合器中无论如何都不可能完成。这是本发明的蒸发装置所具有的优异特征之一。
在蒸发、聚合的后半阶段，粘附在导向器上的液体、熔融物的量增加，这只是由于与其粘度相平衡的粘附保持力，使得在多个导向器的相同高度上，具有基本相同粘度的基本相同量的液体、熔融物被支撑在各导向器上。另一方面，在导向器中，从上部连续供给液体、熔融物，因此具有基本相同粘度的液体、具有基本相同熔融粘度且聚合度进一步提高了的熔融物，从导向器的下端连续落下至底部外壳中。即，在底部外壳的下部，收集一边流下导向器一边产生的基本相同粘度的液体、基本相同聚合度的聚合物，来连续制造蒸发度均一的浓缩液体、分子量均一的聚合物。这是本发明的蒸发装置所具有的其它优异特征之一。在底部外壳的下部所收集的浓缩液体、聚合物，经过液体排出口7，由排出泵8连续排出，在聚合物的情况下，通过通常的挤出机等，连续进行颗粒化。这种情况下，也可以在挤出机中添加添加剂等。
构成本发明的蒸发装置的多孔板2，通常选自平板、波形板、中心部分变厚的板等，关于多孔板2的横截面形状，通常选自圆形、椭圆形、三角形、多角形等形状。多孔板2的孔的横截面，通常选自圆形、椭圆形、三角形、狭缝形、多角形、星形等形状。孔的截面积，通常为0.01～100cm2，优选为0.05～10cm2，并特别优选为0.1～5cm2的范围。孔与孔的间隔，为孔的中心与中心的距离，通常为1～500mm，并优选为25～100mm。多孔板的孔，可以是贯通多孔板的孔，也可以是在多孔板上安装管的情况。另外，也可以为圆锥状。
另外，所谓构成本发明的蒸发装置的导向器，在其自身内部没有热介质、电加热器等加热源，并且是垂直于水平方向的截面的方向的长度相对于水平方向截面外周的平均长度的比率非常大的材料。该比率通常为10～1,000,000的范围，优选为50～100,000的范围。水平方向的截面形状通常选自圆形、椭圆形、三角形、四角形、多角形、星形等形状。该截面的形状在沿长度方向上可以相同，也可以不同。另外，导向器还可以为中空状。由于本发明的导向器其自身没有加热源，因此不存在导向器表面的液体热变性的担忧，这是一大特征。
导向器可以是线状、细棒状、或制成液体、熔融预聚物不能进入内侧的细管状等单一导向器，也可以是通过扭合等方法而将多个组合起来的导向器。另外，还可以是网状结构、或穿孔板状结构。导向器表面可以是平滑的，也可以是凹凸的，并且还可以是具有部分突起等的形状。优选的导向器为线状或细棒状等圆柱状、前述的细管状、网状、或穿孔板状。
在能够以工业规模(生产量、长期稳定制造等)制造高品质的浓缩液体、聚合物的本发明的导向器接触流下式蒸发装置中，特别优选在多个线状或细棒状或前述细管状导向器的上部到下部之中，使用横向支撑件、以上下适当的间隔将各个导向器间结合起来这一类型的导向器。例如，在多个线状或细棒状或前述细管状导向器的上部到下部之中，使用横向支撑件、以上下适当的间隔例如1cm～200cm的间隔固定的金属网状导向器；在前后配置多个金属网状导向器，并使用横向支撑件、以上下适当的间隔例如1cm～200cm的间隔，将它们结合起来的立体导向器；或者使用横向支撑件并以上下适当的间隔，例如1cm～200cm的间隔，将多个线状或细棒状或前述细管状导向器的前后左右固定的方格架形状的立体导向器。横向支撑件不仅有助于将各导向器间的间隔保持为基本相同，而且有助于全体为平面状、曲面状的导向器或立体导向器的强度的强化。这些支撑件可以用与导向器相同的材料，也可以用不同的材料。
本发明中，在1个该导向器是外径为r(cm)的圆柱状或制成液体、气态物质、熔融预聚物不能进入内侧的管状导向器时，优选r满足式(13)0.1≤r≤1 式(13)。
本发明的导向器，一边使液体、熔融预聚物流下，一边进行蒸发浓缩、聚合反应，并且还具有保持液体、熔融预聚物一定时间的功能。该保持时间与蒸发时间、聚合反应时间有关，由于随着蒸发、聚合的进行，其液体粘度、熔融粘度上升，因此其保持时间和保持量增加，这如前所述。导向器保持液体、熔融预聚物的量，即使熔融粘度相同，也根据导向器外部表面积的不同而不同，即，在其为圆柱状或管状的情况下，随着其外径的不同而不同。
另外，本发明的蒸发装置中所设置的导向器，除了其自身重量外，足以支撑所保持的液体、熔融预聚物、聚合物的重量的强度也是必要的。因此，导向器的厚度很重要，在圆柱状或管状的情况下，优选满足式(13)。如果r小于0.1，则从强度方面考虑，难以进行长时间的稳定运行，而如果r大于1，则导向器自身变得非常重，如果为了在蒸发装置中保持这些导向器，则出现多孔板的厚度必须非常厚等不便，而且产生了液体、熔融预聚物、聚合物的保持量变得过多的部分增加，浓缩度的不均度、分子量的不均度变大等不便。因此，更优选的r范围为0.15≤r≤0.8，进一步优选为0.2≤r≤0.6。
这种导向器的优选材质，选自不锈钢、碳钢、哈氏合金(Hastelloy)、镍、钛、铬、铝以及其它合金等金属，或耐热性高的聚合物材料等。特别优选的是不锈钢。另外，导向器表面也可以根据需要，进行镀敷、加衬、钝化处理、酸洗、用溶剂、苯酚等洗涤等各种处理。
对于导向器与多孔板的位置关系以及导向器与多孔板的孔的位置关系，只要液体、原料熔融预聚物、聚合物可以与导向器接触并流下，就没有特别限定。导向器与多孔板可以互相接触，也可以不接触。优选将导向器按照对应于多孔板的孔来进行设置，但并不限于此。这是由于，可以按照使从多孔板落下的液体、原料熔融预聚物、聚合物在适当位置与导向器接触那样设计。
作为将导向器对应于多孔板的孔进行设置的优选实例，可以列举(1)将导向器的上端固定在流路控制部件的下部面等，并以导向器贯通多孔板的孔的中心部分附近的状态设置导向器的方法、(2)将导向器的上端固定在多孔板的孔的上端的周边部分，并以导向器贯通多孔板的孔的状态设置导向器的方法、和(3)将导向器的上端固定在多孔板的下侧面的方法等。
作为通过该多孔板，使液体、原料熔融预聚物、聚合物沿着导向器流下的方法，可以列举利用液压或自重而使其流下的方法，或通过使用泵等来进行加压，由此从多孔板中挤出液体、原料熔融预聚物、聚合物等的方法。优选的是，使用供给泵，在加压下将规定量的液体、原料熔融预聚物或聚合物供给至蒸发装置的液体供给区域，使得经多孔板而导入至导向器的液体、原料熔融预聚物、聚合物靠自重而沿着导向器流下的方式。
本发明的蒸发装置，是从在液体中含有比该液体沸点低的物质的液体中，使该低沸点物质蒸发的装置，并且该液体可以是任意物质。该液体可以是常温的，但通常以加热的状态从接收口供给至蒸发装置。另外，通常优选在该蒸发装置的外壁面上设置夹套等，并根据需要在该夹套中流通水蒸气或热介质等进行加热，由此进行液体供给区域、流路控制部件、多孔板的加热和/或保温，以及蒸发区域、多孔板的保温等。
本发明的蒸发装置不仅可以用作用于液体简单浓缩的装置，还特别优选用作缩合类聚合物用聚合装置、含单体、低聚物、副产物等低沸点物质的热塑性聚合物的精制装置、从热塑性聚合物溶液中分离回收该聚合物的分离回收装置等、和以粘度较高液体为对象的蒸发装置。
因此，如果该液体是下述物质的熔融液，所述物质是用于制造缩合类聚合物的单体以及2种以上单体的混合物，和/或该缩合类聚合物的预聚物，和/或该缩合类聚合物，并且该低沸点物质是在缩聚反应中生成的副产物和/或低聚物，则优选使用本发明的工业蒸发装置作为通过从该熔融液中蒸发除去该低沸点物质，来提高该缩合类聚合物的预聚物和/或该聚合物的聚合度的缩合类聚合物用聚合装置。作为这种缩合类聚合物，优选为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸三亚甲基酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯等芳香族-脂肪族聚酯以及各种共聚酯，乙醇酸、乳酸等羟基羧酸的聚酯以及各种共聚酯，脂肪族二醇与脂肪族二羧酸形成的脂肪族-脂肪族聚酯以及各种共聚酯，多芳基化合物、液晶聚酯等芳香族-芳香族聚酯以及各种共聚酯等聚酯类；尼龙6、尼龙66、尼龙612、尼龙12、尼龙4、尼龙3、尼龙11等脂肪族聚酰胺以及各种共聚酰胺，尼龙6T、尼龙6I、聚间二甲苯己二酰胺等脂肪族-芳香族聚酰胺以及各种共聚酰胺等聚酰胺类；脂肪族聚碳酸酯、芳香族聚碳酸酯以及各种共聚碳酸酯等聚碳酸酯类；聚酯聚碳酸酯类等。通过使用本发明的蒸发装置，可以长时间稳定地制造无着色、无凝胶状物质或固体异物，并且分子量均一的高纯度、高性能的缩合类聚合物。
另外，如果该液体是热塑性聚合物A的熔融液，并且该低沸点物质是该聚合物中所含的单体、低聚物、副产物等，则优选使用本发明的工业蒸发装置作为通过从该熔融液中蒸发除去该低沸点物质，来提高该聚合物的纯度的精制装置。作为这种热塑性聚合物A，优选为尼龙6、尼龙46等尼龙类；聚苯乙烯、耐冲击性聚苯乙烯(HIPS)以及各种共聚物等聚苯乙烯类聚合物；聚氯乙烯以及各种共聚物等聚氯乙烯类聚合物；聚偏二氯乙烯以及各种共聚物等聚偏二氯乙烯类聚合物；AS树脂、ABS树脂以及各种共聚物等丙烯腈类聚合物；聚丙烯等聚烯烃类；聚丙烯酸酯类聚合物；PMMA以及各种共聚物等聚甲基丙烯酸酯类聚合物；热塑性弹性体。在本发明的蒸发装置中，可以在较低温度下有效除去这些热塑性聚合物A中所含的所谓残余单体等杂质，并且可以得到无热分解等、无着色的高纯度、高性能的热塑性聚合物A。
另外，如果该液体是热塑性聚合物B的溶液，并且该低沸点物质是使该热塑性聚合物溶解的溶剂和/或该聚合物溶液中所含的单体、低聚物、副产物等，则优选使用本发明的工业蒸发装置作为通过从该溶液中蒸发除去该低沸点物质，来从该溶液中分离回收该热塑性聚合物，并同时提高该热塑性聚合物的纯度的分离回收和/或精制装置。作为这种热塑性聚合物B的溶液，优选为使用芳香族聚碳酸酯的氯系溶剂(例如，二氯甲烷、氯苯)溶液、溶剂(例如，甲苯、己烷)等，通过溶液聚合制造的SBR、BR、EPDM等聚合物溶液。进一步优选，从残存有氯系溶剂的芳香族聚碳酸酯的熔融液、残存有聚合溶剂的弹性体类中除去溶剂等。在本发明的蒸发装置中，可以在较低温度下有效除去这些溶剂、杂质，并且可以得到无热分解等、无着色的高纯度、高性能的热塑性聚合物B。
本发明的工业蒸发装置特别适合从粘度较高的液体中蒸发除去低沸点物质。例如，在现有的聚合器中，存在一部分液体以被长时间加热的状态滞留的场所，因此而滞留的液体会产生着色、凝胶化、交联化、超高分子量化、固化、焦化、炭化等变性，并且这些变性物会慢慢地或集中地混入聚合物中，这样的缺点是无法避免的，而在使用本发明的工业蒸发装置作为缩合类聚合物的聚合器时，不仅没有这样的缺点，而且具有现有的聚合器所没有的优异效果。
即，例如，在使由芳香族二羟基化合物和碳酸二芳基酯得到的熔融预聚物聚合来制造芳香族聚碳酸酯时，反应温度通常必须在200～350℃的范围内，特别是在聚合的后半阶段，由于其粘度急剧增高，并且必须从该超高粘度物质中排出通过平衡反应生成的芳香族单羟基化合物，因此用现有的聚合器例如即使用横型2轴搅拌式超高粘度聚合物用反应器，也必须在300℃以上的高温下，以及133Pa以下的高真空下进行长时间反应，另外，很难制造片材用等的高分子量体。
然而，在本发明的聚合器中，由于随着内部搅拌而进行有效率的表面更新，因此可以在较低温度下进行聚合反应。因此，优选的反应温度为100～290℃，进一步优选为150～270℃。可以在比现有的机械搅拌式聚合器的情况更低的温度下充分进行聚合，是本发明的聚合器的特征，这也是可以制造无着色、无物性低下的高品质芳香族聚碳酸酯的原因之一。进而，在现有的聚合器中，存在空气等从高真空下的搅拌机密封处侵入，异物混入等缺点，但是由于本发明的聚合器没有机械搅拌，也没有搅拌机的密封部，因此空气等侵入、异物混入非常少，所以成为可以制造高纯度·高性能的芳香族聚碳酸酯的原因。对于其它缩合类聚合物，特别是聚酯、聚酰胺，也同样能够发挥这种优异效果。在制造聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸三亚甲基酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、尼龙6、尼龙66时，这些优异效果是很显著的。
例如，现有的聚对苯二甲酸乙二醇酯的缩聚反应，通常在265～290℃进行，随着聚合度的上升，最终维持在280℃以上的高温下实施反应，聚对苯二甲酸丁二醇酯的缩聚反应，通常在240～270℃进行，随着聚合度的上升，最终维持在260℃以上的高温下实施反应。已知聚合温度越高，色相、聚合物的物性越受损。另外已知，在聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸三亚甲基酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯等的聚酯的聚合的情况下，聚合温度越高，乙醛、丙烯醛等的醛类、烯丙醇等的不饱和醇类、环状2聚体、环状3聚体等的环状低聚物的副生量越大。
但是，通过使用本发明的蒸发装置作为缩合聚合器，可以使聚酯类的聚合温度通常降低10℃以上，优选降低20℃以上，并且通过进行有效率的表面更新，有效率地除去由平衡反应生成的低沸点副产物，由此可以以高聚合速度制造聚酯。因此，使用本发明的蒸发装置作为聚合器，例如进行聚对苯二甲酸乙二醇酯的聚合，可以在240～265℃以很快的反应速度聚合，可以以高生产率制造乙醛含量减半的低聚物少的色相好的高纯度、高性能的聚合物。
另外，例如现有的尼龙66的缩聚反应，通常在230～290℃进行，随着聚合度的上升，最终维持在270℃～290℃的高温下实施反应，尼龙6的缩聚反应，通常在250～270℃进行，随着聚合度的上升，最终维持在270℃附近的高温下实施反应。另外，在现有的尼龙类的缩聚中，在聚合器中的平均滞留时间，通常为10～20小时的级别，必须在高温下长期滞留，因此聚合物容易热变性，容易产生着色、物性下降。已知特别是在尼龙66的情况下，非常容易产生热变性、着色、凝胶化。另外也已知，在尼龙6的情况下，在使用现有的聚合器的情况下，单体(10％左右)和低聚物(2～3％)大量残留在聚合物中。尼龙类的平衡常数随着温度的升高而降低(例如222℃和254℃下的平衡常数，在尼龙6的情况下分别为480和254，在尼龙66的情况下分别为365和300)，因此如果能够在低温下聚合，则可以减少残留单体，这在现有的聚合器中是不可能的。
但是，通过使用本发明的蒸发装置作为缩合聚合器，可以使尼龙类的缩聚温度通常降低10℃以上，优选降低20℃以上，并且通过进行有效率的表面更新，有效率地除去由平衡反应生成的低沸点副产物，由此可以以高聚合速度制造尼龙类。因此，使用本发明的蒸发装置作为聚合器，例如进行尼龙66的聚合，可以在210～270℃、最终在250～270℃的温度下以很快的反应速度聚合，可以以高生产率制造不会因热变性导致着色、不会生成凝胶的色相好的高纯度、高性能的聚合物。
进而，使用现有的聚合器通过熔融聚合制造的缩合类聚合物，在通常的用途(例如衣料用纤维用途)中具有作为聚合物的充分的性能，为了进而提高聚合度来用于高机能化用途(例如轮胎帘线用途、瓶用途、工程树脂用途等)，通常需要使这些聚合物进一步固相聚合，但是如果使用本发明的蒸发器，则可以容易获得与通过固相聚合制造的聚合物具有同等聚合度的聚合物，这也是本发明的蒸发器的特征。
另外，在使用本发明的工业蒸发装置来制造缩合类聚合物的情况下，随着聚合反应的进行，将由平衡反应副生的低沸点物质排除至反应体系外，由此使得反应速度提高。因此，可以优选使用将氮气、氩气、氦气、二氧化碳、低级烃气体等对反应不产生坏影响的惰性气体导入至聚合器中，并将这些低沸点物质随着这些气体而除去的方法，或者在减压下进行反应的方法等。或者优选使用将上述方法并用的方法，在这些情况下，也不需要将大量的惰性气体导入至聚合器中，是将内部保持为惰性气体气氛的程度即可。
另外，使用本发明的工业蒸发装置来制造缩合类聚合物的情况下的反应压力，根据副生的低沸点物质的种类、制造的聚合物的种类、分子量、聚合温度等而不同，例如，在由双酚A和碳酸二苯酯的熔融预聚物来制造芳香族聚碳酸酯时，在数均分子量为5,000以下的范围时，反应压力优选为400～3,000Pa的范围，在数均分子量为5,000～10,000时，优选为50～500Pa的范围。在数均分子量为10,000以上时，优选为300Pa以下，特别优选在20～250Pa的范围内使用。
在使用本发明的工业蒸发装置作为聚合器来制造缩合类聚合物时，可以仅用一台该蒸发装置来制造具有目标聚合度的聚合物，但根据作为原料的熔融单体、熔融预聚物的聚合度、聚合物的生产量等，还优选将2台以上的蒸发装置连接起来，依次提高聚合度的方式。在这种情况下，在各蒸发装置中，可以分别采用与要制造的预聚物或聚合物的聚合度相适合的导向器、反应条件，因此这是优选的方式。例如，在使用导向器接触流下式第1聚合器、导向器接触流下式第2聚合器、导向器接触流下式第3聚合器、导向器接触流下式第4聚合器......，依次提高聚合度的方式的情况下，如果各个聚合器所具有的导向器全体的外部总表面积为S1、S2、S3、S4......，则可以为S1≥S2≥S3≥S4≥......。另外，各个聚合器中的聚合温度可以.是相同的温度，也可以依次提高。聚合压力也可以在各个聚合器中依次下降。
在这种情况下，例如，在使用导向器接触流下式第1聚合器、导向器接触流下式第2聚合器这2台聚合器，依次提高聚合度时，优选使用该第1聚合器的导向器全体的外部总表面积S1(m2)和该第2聚合器的导向器全体的外部总表面积S2(m2)满足式(14)的那样的导向器
1≤S1/S2≤20 式(14)。
如果S1/S2小于1，则产生分子量不均度变大，长时间稳定制造变得困难，难以获得规定的生产量等不便，而如果S1/S2大于20，则流下第2聚合器中的导向器的熔融预聚物的流量增加，其结果产生熔融预聚物的滞留时间变少，难以得到所需分子量的聚合物等不便。在这种情况下，进一步优选的范围是1.5≤S1/S2≤15。
在本发明的工业蒸发装置或聚合设备中，可以很容易地制造每小时1吨以上的浓缩液体或聚合物，但在由熔融单体或熔融预聚物制造缩合类聚合物时，由于一边将由通常聚合反应所副生的低沸点物质排出至体系外，一边进行聚合，因此需要将多于每小时1吨的量的原料熔融单体或熔融预聚物供给至聚合器或聚合设备中。因此，作为供给至蒸发装置中的液体的熔融单体或熔融预聚物的量，根据其聚合度以及要制造的聚合物的聚合度而变化，但是通常来说，聚合物的生产量比1吨/小时多10～500kg/小时，在1.01～1.5吨/小时的范围内。另外，在从含有低沸点物质的液体、热塑性聚合物中进行蒸发浓缩、蒸发精制的情况下，根据低沸点物质的含量和必要的浓缩率、精制率的不同而不同，供给的液体通常在1.001～100吨/小时的范围内，优选为1.005～50吨/小时，更优选为1.01～20吨/小时。
如果本发明的工业蒸发装置，满足权利要求所述的条件，并且具有与之相应的机械强度，则怎样都可以，并且也可以附加具有连续运行所需的其它任何功能的装置·设备。另外，本发明的工业蒸发装置可以是结合了多个本发明工业蒸发装置的装置，并且也可以附加具有蒸发以外的其它任何功能的装置·设备。
实施例下面，通过实施例和参考例对本发明进行说明。
图2和图3所示的具有厚度约2cm的圆盘状流路控制部件20和导向器4的工业蒸发装置。圆盘状流路控制部件20按照距离液体供给区域3的上部内壁面23的间隔约为8cm那样，从上部进行悬垂固定。另外，液体供给区域3的内部侧壁面22与流路控制部件20的间隔约9cm，多孔板2与流路控制部件20的间隔约8cm。另外，该圆盘状流路控制部件20的周边部被精加工成垂直截面为半径约1cm的半圆形，并被设计成液体在周边部不滞留。另外，液体供给区域3的内部侧壁面22与多孔板2的连接部的截面，如图6所示那样其内侧被精加工为凹状，并且其上升部的角度E度约为170度。该蒸发装置的材质全部为不锈钢。在浓缩液体为高粘度时，排出泵8优选为齿轮泵，在粘度不那么高的情况下，其为通常的送液泵。该工业蒸发装置具有圆筒形的侧面外壳10和圆锥形的底部外壳11，并且L＝1,000cm，h＝900cm，D＝500cm，d＝40cm，C＝155度，S＝250m2，A＝19.625m2，A/B＝156.25，D/d＝12.5，L/D＝2，r＝0.3cm。在从该液体接收口1(液体接收口1与液体供给区域3的上部内壁的接合部)到多孔板2的上面的该液体供给区域3中，该液体可以存在的空间容积V(约3.17m3)与包括孔的上部面积在内的多孔板的上部面积T(约19.63m2)的比、V/T的值约为0.161(m)。完全满足式(1)到式(13)。注意满足以下内容，即，在供给区域3中，使从供给口1供给的含低沸点物质的液体，经由流路控制部件20的上面和供给区域3的上部内壁面23之间，以及供给区域3的内部侧壁面22与流路控制部件20之间，主要从多孔板2的周边部向中央部的方向流动，并同时从多孔板2的孔(21等)均匀分配至各导向器4。在蒸发装置下部，具有惰性气体供给口9，在上部具有低沸点物质的蒸发物取出口6(通常连接至气体冷凝器和减压装置)。蒸发装置的外侧设置有夹套或热介质用加热管，以便可以通过热介质来保持在规定温度。
使用实施例1的工业蒸发装置作为缩合类聚合物的聚合器，制造芳香族聚碳酸酯。由双酚A和碳酸二苯酯(相对于双酚A的摩尔比为1.05)制造，并保持在260℃的芳香族聚碳酸酯的熔融预聚物(数均分子量Mn为4,000)，通过供给泵从供给口1连续供给至供给区域3中。从多孔板2的周边部向中央部流动，同时从多孔板的孔连续供给至蒸发区域5(聚合反应区域)的熔融预聚物一边沿着导向器4流下，一边进行聚合反应。聚合反应区域通过蒸发物取出口6而保持在80Pa。从导向器4的下部进入聚合器底部11的生成芳香族聚碳酸酯，通过排出泵8由排出口7以5.5吨/小时的流量连续排出，从而使该底部处的量恒定。从开始运行50小时后，从取出口12排出的芳香族聚碳酸酯的数均分子量Mn为10,500，并且为良好的色调(3.2mm厚的试验片用CIELAB法测定出的b*值为3.2)。另外，拉伸伸长率为98％。从运行开始，到60小时后、100小时后、500小时后、1,000小时后、2,000小时后、3,000小时后、4,000小时后、5,000小时后，从取出口12排出的芳香族聚碳酸酯的Mn分别为10,500、10,550、10,500、10,550、10,500、10,500、10,550、10,500、其很稳定，色调(3.2mm厚的试验片用CIELAB法测定出的b*值为3.2)也完全相同，为3.2。完全不能检测出因长期滞留导致的着色物、异物等的杂质的混入。
在这样制造的芳香族聚碳酸酯中，用作催化剂的碱金属和/或碱土类金属化合物的含量通过换算成这些金属元素，为0.04～0.05ppm。
使用图2和图3所示的具有流路控制部件20和导向器的工业蒸发装置2台串联配置的缩聚类聚合物的聚合设备。使用该聚合设备(第1聚合器和第2聚合器)进行芳香族聚碳酸酯的制造。这些蒸发装置的材质全部为不锈钢。各个蒸发装置的排出泵8为齿轮泵。导向器接触流下式第1聚合器具有圆筒形的侧面外壳10和圆锥形的底部外壳11，并且L＝950cm，h＝850cm，D＝400cm，d＝20cm，C＝150度，S＝750m2，A＝12.56m2，A/B＝400，D/d＝20，L/D＝2.375，r＝0.3cm。另外，流路控制部件20的横截面的直径稍小，但是与实施例1所记载的具有相同的形状，并且与液体供给区域的壁面(23和22)的间隔以及与多孔板2的间隔与实施例1所记载的相同。另外，与实施例1一样，液体供给区域3的内部侧壁面22与多孔板2的连接部的截面中，如图6所示那样内侧被精加工为凹状，并且其上升部分的角度E度约为170度。在从该液体接收口1的下部(液体接收口1与液体供给区域3的上部内壁的接合部)到多孔板2的上面的该液体供给区域3中，该液体可以存在的空间容积V(约2.03m3)与包括孔的上部面积在内的多孔板的上部面积T(约12.56m2)的比、V/T的值约为0.162(m)。完全满足式(1)到式(13)。另外，第2聚合器与实施例1相同。
由双酚A和碳酸二苯酯(相对于双酚A的摩尔比为1.06)制造，并保持在265℃的芳香族聚碳酸酯的熔融预聚物(数均分子量Mn为2,500)，通过供给泵从第1聚合器的供给口1连续供给至供给区域3中。通过第1聚合器内的多孔板2并连续供给至聚合反应区域的该熔融预聚物，一边沿着导向器4流下，一边进行聚合反应。第1聚合器的聚合反应区域通过真空排气口6而保持为800Pa的压力。从导向器4的下部进入聚合器底部11的聚合度提高了的芳香族聚碳酸酯的熔融预聚物(数均分子量Mn为5,500)，通过排出泵8由排出口7以恒定流量连续排出，从而使在该底部的量恒定。该熔融预聚物通过供给泵由第2聚合器的供给口1连续供给至供给区域3中。通过第2聚合器内的多孔板2连续供给至聚合反应区域的该熔融预聚物，一边沿着导向器4流下，一边进行聚合反应。第2聚合器的聚合反应区域通过真空排气口6而保持为50Pa的压力。从导向器4的下部进入第2聚合器的底部11的生成芳香族聚碳酸酯，通过排出泵8由排出口7以6吨/小时的流量连续排出，从而使在该底部的量恒定。
从开始运行50小时后，从第2聚合器的取出口12排出的芳香族聚碳酸酯的数均分子量Mn为11,500，并且为良好的色调(3.2mm厚的试验片用CIELAB法测定出的b*值为3.2)。另外，拉伸伸长率为99％。从运行开始，到60小时后、100小时后、500小时后、1,000小时后、2,000小时后、3,000小时后、4,000小时后、5,000小时后，从取出口12排出的芳香族聚碳酸酯的Mn分别为11,500、11,550、11,500、11,550、11,500、11,500、11,550、11,500，其很稳定，色调(3.2mm厚的试验片用CIELAB法测定出的b*值)也完全相同，为3.2。完全不能检测出因长期滞留导致的着色物、异物等的杂质的混入。
如此制造的芳香族聚碳酸酯中，用作催化剂的碱金属和/或碱土类金属化合物的含量通过换算为这些金属元素，是0.03～0.05ppm。
工业可利用性本发明的蒸发装置，优选用作不会使液体中含有比该液体沸点低的物质的液体产生着色、混入异物、物性低下等缺点，并且适合有效率地浓缩大量液体的工业蒸发装置。特别优选用作该液体粘度较高时的蒸发装置。本发明的工业蒸发装置特别优选的用途是缩合类聚合物用聚合装置、热塑性聚合物熔融液的精制装置、从热塑性聚合物溶液中分离回收·精制该聚合物的分离回收·精制装置。
是表示本发明的工业蒸发装置的概略的截面图。
是表示本发明的圆筒形工业蒸发装置的概略的截面图。
是模式化表示本发明的工业蒸发装置的上部的截面图。
是模式化表示本发明的工业蒸发装置的上部的截面图。
是模式化表示消除液体供给区域的内部壁面与多孔板以及流路控制部件之间的“死角”的方案的截面图。
是模式化表示消除液体供给区域的内部壁面与多孔板以及流路控制部件之间的“死角”的方案的截面图。
1液体接收口、2多孔板、3液体供给区域、4导向器、5蒸发区域、6蒸发物取出口、7液体排出口、8液体排出泵、9根据需要使用的惰性气体供给口、10蒸发区域的侧面外壳、11蒸发区域的底部外壳、12液体取出口、20流路控制部件、21多孔板的孔的示例、22液体供给区域的内部侧壁面、23液体供给区域的上部内壁面。
权利要求
1.一种工业蒸发装置，是使在液体中含有比该液体沸点低的物质的液体沿着自身没有加热源的导向器的外部表面向下流，在此期间使该低沸点物质蒸发的装置，其特征在于，在该蒸发装置中，(1)具有液体接收口；通过多孔板向蒸发区域的该导向器供给该液体的液体供给区域；在由该多孔板、侧面外壳和底部外壳所包围的空间中设置了从该多孔板向下延伸的多个该导向器的蒸发区域；设置在该蒸发区域中的蒸发物取出口；和设置在底部外壳最下部的液体排出口，(2)在该液体供给区域中设置有流路控制部件，所述流路控制部件具有使在该液体供给区域中从该液体接收口供给至多孔板的液体流主要从多孔板的周边部分向中央部分方向流动的功能，(3)该蒸发区域的侧面外壳的水平面上的内部截面积A(m2)满足式(1)0.7≤A≤300 式(1)(4)该A(m2)与液体排出口的水平面上的内部截面积B(m2)的比满足式(2)20≤A/B≤1000 式(2)(5)构成该蒸发区域的底部的底部外壳，相对于上部的侧面外壳，在其内部以角度C度连接，并且该角度C度满足式(3)110≤C≤165 式(3)(6)该导向器的长度h(cm)满足式(4)150≤h≤5000 式(4)(7)多个该导向器的全体的外部总表面积S(m2)满足式(5)2≤S≤50000 式(5)(8)在从该液体接收口到多孔板的上面为止的该液体供给区域中，该液体可以存在的空间容积V(m3)与包括孔的上部面积在内的多孔板的上部面积T(m2)满足式(6)0.02(m)≤V/T≤0.5(m) 式(6)。
2.根据权利要求1所述的工业蒸发装置，其特征在于，蒸发处理的液体为每小时1吨以上。
3.根据权利要求1或2所述的工业蒸发装置，其特征在于，该液体供给区域的内部侧壁面与该多孔板所形成的角度E度满足式(7)100≤E＜180 式(7)。
4.根据权利要求1～3的任一项所述的工业蒸发装置，其特征在于，该蒸发区域的该侧面外壳是内径为D(cm)、长度为L(cm)的圆筒形，连接于其下部的底部外壳是圆锥形，并且该圆锥形外壳的最下部的液体排出口是内径为d(cm)的圆筒形，其中，D、L、d满足式(8)、(9)、(10)和(11)100≤D≤1800 式(8)5≤D/d≤50 式(9)0.5≤L/D≤30 式(10)h-20≤L≤h+300 式(11)。
5.根据权利要求1～4的任一项所述的工业蒸发装置，其特征在于，h满足式(12)400＜h≤2500 式(12)。
6.根据权利要求1～5的任一项所述的工业蒸发装置，其特征在于，1个该导向器是外径为r(cm)的圆柱状或制成液体和/或气体物质不能进入内侧的管状，其中r满足式(13)0.1≤r≤1 式(13)。
7.根据权利要求1～5的任一项所述的工业蒸发装置，其特征在于，该多个导向器由多个权利要求6所述的导向器构成，并且各导向器通过横向的支撑件来结合。
8.根据权利要求1～5的任一项所述的工业蒸发装置，其特征在于，该多个导向器由多个权利要求6所述的导向器构成，为下述导向器中的任一种，即，各导向器通过横向支撑件固定的格子状或网状导向器，在前后配置多个格子状或网状导向器并且将这些导向器通过横向支撑件固定的立体导向器，以及多个导向器各自通过前后左右的横向支撑件固定的方格架形状的立体导向器中的任一种。
9.根据权利要求1～8的任一项所述的工业蒸发装置，其特征在于，该液体是下述物质的熔融液，所述物质为用于制造缩合类聚合物的单体和2种以上的单体混合物、和/或该缩合类聚合物的预聚物、和/或该缩合类聚合物，该低沸点物质是通过缩聚反应生成的副产物和/或低聚物，并且该工业蒸发装置是用于通过从该熔融液中蒸发除去该低沸点物质、来提高该缩合类聚合物的预聚物和/或该聚合物的聚合度的缩合类聚合物用聚合装置。
10.根据权利要求9所述的工业蒸发装置，其特征在于，该缩合类聚合物是聚酯类、聚酰胺类、聚碳酸酯类。
11.根据权利要求1～8的任一项所述的工业蒸发装置，其特征在于，该液体是热塑性聚合物A的熔融液，该低沸点物质是在该聚合物中含有的单体、低聚物、副产物，并且该工业蒸发装置是用于通过从该熔融液中蒸发除去该低沸点物质、来提高该热塑性聚合物A的纯度的精制装置。
12.根据权利要求11所述的工业蒸发装置，其特征在于，该热塑性聚合物A是聚苯乙烯类聚合物、聚氯乙烯类聚合物、聚偏二氯乙烯类聚合物、聚丙烯腈类聚合物、聚丙烯酸酯类聚合物、聚甲基丙烯酸酯类聚合物、热塑性弹性体。
13.根据权利要求1～8的任一项所述的工业蒸发装置，其特征在于，该液体是热塑性聚合物B的溶液，该低沸点物质是溶解该热塑性聚合物的溶剂和/或该聚合物溶液中含有的单体、低聚物、副产物，并且该工业蒸发装置是用于通过从该溶液中蒸发除去该低沸点物质、来从该溶液中分离回收该热塑性聚合物并且同时提高该热塑性聚合物的纯度的分离回收·精制装置。
全文摘要
本发明要解决的课题是具体公开一种工业蒸发装置，是使在液体中含有比该液体沸点低的物质的液体沿着导向器的外部表面流下，在此期间使该低沸点物质蒸发的装置，其可以使蒸发处理的该液体以每小时1吨以上那样的工业规模长期稳定地实施；进一步具体公开一种没有因一部分该液体长期滞留而引起变性问题的工业的蒸发装置。本发明者们发现通过解决上述课题，可以容易地提供高品质、高纯度的浓缩液体、缩合类聚合物、热塑性聚合物。
文档编号C08G63/90GK101080438SQ20058004292
公开日2007年11月28日 申请日期2005年11月30日 优先权日2004年12月16日
发明者福冈伸典, 八谷广志, 松崎一彦 申请人:旭化成化学株式会社