芳香族聚碳酸酯的制造装置的制造方法
【专利说明】芳香族聚碳酸酯的制造装置 【技术领域】
[0001] 本发明涉及芳香族聚碳酸酯的制造装置。 【【背景技术】】
[0002] 芳香族聚碳酸酯的耐冲击性和透明性等优异这一点是众所周知的。作为制造芳香 族聚碳酸酯的方法，有下述方法：使芳香族二羟基化合物与碳酸二芳基酯在酯交换催化剂 的存在下在高温、减压下发生反应，将所产生的芳香族单羟基化合物排出到体系外的熔融 聚合法；以及使芳香族二羟基化合物与光气在有机溶剂和碱水溶液的混合液中发生反应的 界面聚合法。
[0003] 与熔融聚合法相比，界面聚合法具有下述问题：必须要使用有毒的光气；在副生 成的氯化氢或氯化钠、作为溶剂大量使用的二氯甲烷等含氯化合物的作用下装置发生腐 蚀；对聚合物物性带来不良影响的氯化钠等杂质或残留二氯甲烷难以进行分离；等等。因 此，作为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，使用芳香族二羟基化合物和碳酸二芳基酯作为原料（例如参见 专利文献1)。对于芳香族二羟基化合物来说，已知若在其熔点以上的温度以熔融状态进行 处置，则由于耐热性低而容易发生分解、着色，因而成为使聚合物的色调恶化的原因。因此， 在熔融聚合法中，在制备包含芳香族二羟基化合物的原料混合物的情况下，通常使用下述 方法：将熔融的碳酸二芳基酯与熔融的芳香族二羟基化合物混合的方法；以及对熔融的碳 酸二芳基酯进行计量，向其中计量供给固体（粉体、球粒状等）的芳香族二羟基化合物，进 行混合、溶解的方法。在前者的情况下，具有熔融的芳香族二羟基化合物必须在很短的储藏 时间内使用的限制，在考虑到储藏稳定性的情况下，后者为优异的。但是，在后者的情况下， 若在短时间内供给碳酸二芳基酯的熔点以下的固体芳香族聚碳酸酯，则用于混合原料的混 合槽内的温度急速降低，碳酸二芳基酯可能发生固化、析出。若碳酸二芳基酯在混合槽内析 出，则需要多余的时间用来调配均匀的原料熔融混合物，具有原料会发生着色的问题。
[0005] 【现有技术文献】
[0006] 【专利文献】
[0007] 专利文献1 :国际公开第2005/121213号公报 【
【发明内容】
】
[0008] 【发明所要解决的课题】
[0009] 作为用于防止碳酸二芳基酯的析出的策略，例如有下述方法：在设置于混合槽内 的线圈或夹套之类的加热单元的内部大量流通水蒸气（下文中也称为"蒸汽"）或热介质 油，对混合槽内的温度进行迅速调整。由于通常蒸汽的总热传导系数的值大于热介质油的 总热传导系数的值，因而优选使用在加热单元的内部流通蒸汽的方法。但是，在加热单元内 大量流通蒸汽时，在加热单元的内部会产生蒸汽锤，若长期持续地反复实施上述策略，则会 产生由于蒸汽锤而使该加热单元破损这样的问题。
[0010] 因此，本发明的目的在于提供即使大量流通蒸汽也能够防止加热单元的破损的芳 香族聚碳酸酯的制造装置。
[0011] 【解决课题的手段】
[0012] 本发明人为了达成上述目的进行了深入研究，结果发现，通过使来自加热单元的 蒸汽出口成为规定的方式，能够达成上述目的，从而完成了本发明。
[0013] 即，本发明如下所述。
[0014] [1] -种芳香族聚碳酸酯的制造装置，其是具有使芳香族二羟基化合物与碳酸二 芳基酯发生反应的混合槽的芳香族聚碳酸酯的制造装置，其中，
[0015] 该制造装置具有至少一种对上述混合槽进行加热的加热单元，上述加热单元选自 由设于上述混合槽内的内部线圈、设于上述混合槽的外侧的外部夹套、以及设于上述混合 槽的外侧的外部线圈组成的组；
[0016] 上述加热单元单元使用水蒸气作为加热介质，具有2个以上的水蒸气出口，上述2 个以上的水蒸气出口各自独立地与排水鼓连接。
[0017] [2] -种芳香族聚碳酸酯的制造装置，其是具有使芳香族二羟基化合物与碳酸二 芳基酯发生反应的混合槽的芳香族聚碳酸酯的制造装置，其中，
[0018] 该制造装置具有对上述混合槽进行加热的内部线圈，该内部线圈设于上述混合槽 内；
[0019] 上述内部线圈使用水蒸气作为加热介质，具有2个以上的水蒸气出口，与各上述 水蒸气出口连接的配管藉由大径配管与排水鼓连接，上述大径配管所具有的管径为与上述 水蒸气出口连接的上述配管的管径的2~20倍。
[0020] [3]如[1]或[2]中上述的芳香族聚碳酸酯的制造装置，其进一步包含用于对来自 上述排水鼓的水蒸气冷凝液的排出量进行控制的LIC控制装置、和/或用于对来自上述排 水鼓的上述水蒸气冷凝液进行选择性排出的蒸汽阱。
[0021] 【发明的效果】
[0022] 根据本发明，能够提供即使大量流通蒸汽也能够防止加热单元的破损的芳香族聚 碳酸酯的制造装置。 【【附图说明】】
[0023] 图1为示出芳香族聚碳酸酯的制造方法中使用的制造装置的一例的流程图。
[0024] 图2为示意性示出独立架台的一例的图。
[0025] 图3为示意性示出在使用蒸汽作为混合槽的加热单元的热源的情况下该蒸汽的 流路的一例的图。
[0026] 图4为示意性示出在使用蒸汽作为混合槽的加热单元的热源的情况下该蒸汽的 流路的另一例的图。 【【具体实施方式】】
[0027] 下面根据需要参照附图对本【具体实施方式】（以下简称为"本实施方式"）进行详细 说明，但本发明并不限于下述本实施方式。本发明可在不脱离其要点的范围内进行各种变 形。需要说明的是，附图中，对同一要素附以相同符号，省略重复说明。并且，附图的尺寸比 例并不限于图示的比例。
[0028] 本实施方式的芳香族聚碳酸酯的制造方法是通过芳香族二羟基化合物与碳酸二 芳基酯在聚合器内的反应来制造芳香族聚碳酸酯的方法，其包括下述工序：工序（A)，将 90°C~220°C的碳酸二芳基酯供给至混合槽中，该碳酸二芳基酯的供给量为由芳香族二羟 基化合物与碳酸二芳基酯的目标投料摩尔比（以下简称为"投料摩尔比"）求出的碳酸二芳 基酯的总供给量的75质量％~99质量％ ;工序（B)，在上述工序（A)之后，将芳香族二羟 基化合物供给至液温调整为135°C~220°C的混合槽中；以及工序（C)，在上述工序（B)之 后，向混合槽中进一步供给碳酸二芳基酯，以使得混合槽内的投料摩尔比处于规定范围内， 来制备溶解混合物。图1为示出本实施方式的芳香族聚碳酸酯的制造方法中使用的制造装 置的一例的流程图。下面参照该流程图对本实施方式的芳香族聚碳酸酯的制造方法进行更 详细的说明。
[0029] 工序（A)为将90 °C~220°C的碳酸二芳基酯供给至混合槽中的工序，该碳酸二芳 基酯的供给量为由目标投料摩尔比求出的碳酸二芳基酯的总供给量的75质量％~99质 量％。
[0030] 在图1中，原料碳酸二芳基酯被蓄存在储藏罐10中。从避免碳酸二芳基酯的热变 性的方面考虑，该储藏时的温度优选为82°C~120°C。碳酸二芳基酯的总供给量为由预定 的投料摩尔比（即目标投料摩尔比）求出的碳酸二芳基酯的预计投料量。该总供给量之 中，75质量％~99质量％的碳酸二芳基酯在利用在从储藏罐10通往混合槽7的输送配管 处设置的碳酸二芳基酯计量器13进行计量的同时，利用输送栗（未图示）从储藏罐10输 送到碳酸二芳基酯的预热器11中，利用预热器11预热至90°C~220°C，供给至混合槽7中 (下文中，将该供给称为"大供给"）。通过使此时的碳酸二芳基酯的温度为90°C以上，碳酸 二芳基酯呈液态、输送变得容易，并且具有能够在短时间内将纳入了碳酸二芳基酯的混合 槽7调整成规定的温度这样的效果；通过使该温度为220°C以下，可发挥出能够防止所得到 的芳香族聚碳酸酯变色这样的效果。
[0031] 混合槽7优选具备搅拌桨（未附以符号），优选在该搅拌桨处于完全浸渍在碳酸二 芳基酯中的状态的时刻开始混合槽7内的搅拌。
[0032] 在芳香族二羟基化合物与碳酸二芳基酯的反应中使用酯交换催化剂的情况下，优 选在工序（A)之后、后述的工序（B)之前进一步包括向混合槽7中添加酯交换催化剂的工 序。通过在芳香族二羟基化合物与碳酸二芳基酯的混合之前向碳酸二芳基酯中混合酯交换 催化剂，能够进一步抑制分子量分布变宽，同时能够进一步防止所得到的芳香族聚碳酸酯 在注射成型时在模具产生模垢，并且还能够进一步抑制在芳香族聚碳酸酯中生成凝胶状高 分子量体。
[0033] 工序（B)为在工序（A)之后向混合槽7中供给芳香族二羟基化合物的工序。在 工序（B)中，将容纳在混合槽7的内部的含有碳酸二芳基酯的液体的液温调整为135°C~ 220°C。例如，芳香族二羟基化合物在利用称重传感器3进行计量的情况下使用斗式输送机 1从位于其前段的芳香族二羟基化合物的贮槽（例如储藏进料斗。未图示）或芳香族二羟 基化合物的制造设备（未图示）供给至设于独立架台（在后述的图2中以独立架台20的 形式示例出）的芳香族二羟基化合物用的计量槽2中。此处，"独立架台"是指在与用于直 接或间接地支持混合槽7的基座相独立的的基座上得以支持的架台。作为"间接地"支持 的示例，可以举出对设置混合槽7的架台进行支持。通过将计量槽2设置于独立架台，能够 进一步抑制从混合槽7传递到计量槽2的振动。接着，使用旋转阀5,将芳香族二羟基化合 物从计量槽2供给至液温被调整成135°C~220°C的混合槽7中。芳香族二羟基化合物的 供给量为预计投料量的全部量。接着，为了除去混入到芳香族二羟基化合物中并带入到混 合槽7内的氧和水分，将混合槽7内的气氛利用与氧和水蒸气不同的气体（优选氮等惰性 气体）进行置换（以下将该气体称为"置换气体"）。芳香族二羟基化合物向计量槽2中的 供给量由供给前后的计量槽2的质量差来求得。需要说明的是，作为置换气体使用氮等惰 性气体的情况下，其纯度没有特别限定，优选为99. 999质量％以上、更优选为99. 9999质 量％。另外，下文中将氮等惰性气体称为"惰性气体"。
[0034] 工序（C)为在工序（B)之后向混合槽7中进一步供给碳酸二芳基酯以使得混合槽 7内的投料摩尔比处于规定的范围内，来制备溶解混合物的工序。按照上述投料摩尔比为规 定范围内的方式来确定追加供给到混合槽7中的碳酸二芳基酯的量。
[0035] 例如，以在工序（B)中实际供给到混合槽7中的芳香族二羟基化合物量为基础，按 照成为规定的投料摩尔比的方式来求出碳酸二芳基酯的追加供给量。接着，在利用在从储 藏罐10通往混合槽7的输送配管处设置的碳酸二芳基酯的计量器13进行计量的同时，利 用输送栗将必要量的碳酸二芳基酯从储藏罐10输送到预热器11中。进而将碳酸二芳基酯 在该预热器11中预热，供给至液温被调整成135°C~220°C的混合槽7中（以下将该供给 称为"小供给"）。
[0036] 利用该工序（C)将溶解混合物中的投料摩尔比调整成规定的范围内。此处，投料 摩尔比的"规定的范围"是指目标投料摩尔比的值（目标值）与该目标值的变动幅度加在 一起的范围，没有特别限定，例如，投料摩尔比的目标值可以为〇. 9~1. 3,更优选为1. 0~ 1.25的范围内。此外，投料摩尔比的目标值的变动幅度例如可以为±0.003以内，优选为 ±0. 0015 以内。
[0037] 需要说明的是，在本说明书中，"溶解混合物"是至少碳酸二芳基酯与芳香族二羟 基化合物在混合槽中溶解混合而成的物质，在其中也可以溶解混合其他任意成分、例如酯 交换催化剂。此外，"反应混合物"为溶解混合物在后述的溶解混合物贮槽中于160°C~ 220°C保持1小时~12小时而得到的物质。进而，在本实施方式中，将对反应混合物进行聚 合、得到数均分子量（以下记为"Μη"）为400以上的预聚物或聚合物的工序称为"聚合工 序"。此处，"预聚物"是指Μη为400~7000的物质、"聚合物"是指Μη超过7000的物质。
[0038] 在本实施方式中，如图1所示，优选在各溶解混合物贮槽12Α和12Β中分批式进 行工序（D-1)和工序（D-2)。即，在工序（D-1)中，将通过工序（C)制备的溶解混合物在 135 °C~220 °C供给至第1溶解混合物贮槽12Α中，在该溶解混合物贮槽12Α内将溶解混合 物于160°C~220°C保持1小时~12小时，得到规定的平衡反应率的第1反应混合物。进 而，在工序（E-1)中，将该第1反应混合物供给至聚合工序中。
[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贮槽12A内的期间 和/或第1反应混合物被供给至聚合工序中的期间，将通过工序（C)制备的溶解混合物在 135 °C~220 °C供给至第2溶解混合物贮槽12B中，在该溶解混合物贮槽12B内将溶解混合 物于160°C~220°C保持1小时~12小时，得到规定的平衡反应率的第2反应混合物。
[0040] 接着，在工序（E-2)中，在第1溶解混合物贮槽12A中的第1反应混合物减少到规 定量的时刻开始进行工序（D-2)中得到的第2反应混合物向聚合工序中的供给。进而，在 溶解混合物被保持在溶解混合物贮槽12B内的期间和/或第2反应混合物被供给至聚合工 序中的期间进行工序（D-1)。反应混合物向聚合工序中的供给可通过反复交替地进行上述 操作而连续地进行。
[0041] 此处，"平衡反应率"是指达到平衡的溶解混合物中的芳香族二羟基化合物的转化 率。此外，"规定量"为预先确定的量，例如可以为保证溶解混合物贮槽正常运转的量，更 具体地说，可以为能够抑制用于从溶解混合物贮槽输送反应混合物的输送栗的空化现象的 量。
[0042] 为了更稳定且容易地进行溶解混合物的制备，更优选使混合槽7与各溶解混合物 贮槽12A和12B的容量为大致同等量，将在混合槽7内制备的溶解混合物的大致全部量供 给到溶解混合物贮槽12A或12B中。此处，"全部量"是指从开始向溶解混合物贮槽12A或 12B供给溶解混合物起到混合槽7大致为空的状态为止向溶解混合物贮槽12A或12B中所 供给的溶解混合物的量。例如为从开始向溶解混合物贮槽12A或12B中供给溶解混合物起 直到设于混合槽7的槽底（底部）的水平（液面）开关启动、用于将溶解混合物从混合槽 7输送到溶解混合物贮槽12A或12B的输送栗8A(详细后述）停止为止的量，或者为从开 始向溶解混合物贮槽12A或12B中供给溶解混合物起直到检测到上述输送栗8A的电流不 足（电流值）、该输送栗8A停止为止的量。在从混合槽7底部的水平开关到输送栗8A之间 (包括输送栗8A的吸入侧（suction)配管）可以是残存有少量的溶解混合物的状态。
[0043] 关于溶解混合物贮槽12A和12B之间的切换，优选考虑上述预聚物或聚合物的聚 合速度，按照能够连续第进行聚合工序的方式进行适当地管理。此外，关于溶解混合物贮槽 12A和12B，只要相对于工艺流路并列第设置2台以上即可，进而也可以在相对于工艺流路 在串联方向上设置2台以上。
[0044] 下文中，对于本实施方式的芳香族聚碳酸酯的制造方法以及该制造方法中使用的 制造装置，以可以包含在该制造装置中的各设备为中心进一步详细叙述。
[0045] [碳酸二芳基酯的计量]
[0046] 在本实施方式中，为了提高投料摩尔比的精度，对于碳酸二芳基酯向混合槽7中 的供给量，将第1次（大供给）控制在由目标投料摩尔比求出的碳酸二芳基酯的供给量的 75质量％~99质量％。大供给的量优选为80质量％~95质量％、更优选为85质量％~ 95质量％。通过使大供给的量并非为一次性供给碳酸二芳基酯的全部量，在将芳香族二羟 基化合物供给至混合槽7中之后，可以将实测的芳香族二羟基化合物的供给量作为基准调 整第2次（小供给）的供给量，能够提高投料摩尔比的精度。大供给的量为99质量％以下 的情况下，更容易进行小供给中的调整。另外，在大供给的量为75质量％以上时，供给碳酸 二芳基酯后的