JP2022516597A - オリゴマーの製造装置 - Google Patents
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Abstract
本発明は、オリゴマーの製造装置に関し、単量体ストリームおよび溶媒ストリームの供給を受けてオリゴマー化反応させ、気相の第1排出ストリームおよび液相の第2排出ストリームを排出する反応器と、前記反応器の第1排出ストリームから液相および気相を分離し、液相の下部排出ストリームを反応器に供給する気液分離装置と、前記気液分離装置の下部から、前記反応器の内部における反応領域よりも高い位置で反応器の内壁から離隔した領域に延びており、気液分離装置の下部排出ストリームを移送する第1移送ラインと、前記溶媒ストリームを反応器に移送する溶媒移送ラインと、前記溶媒移送ラインから分離され、反応器の内部における第1移送ラインが形成された高さよりも高い位置で反応器の内壁から離隔した領域に溶媒ストリームの一部を移送する第2移送ラインと、前記反応器の内部における第1移送ラインの末端から連結され、n個(nは、2以上の整数)の噴射ノズルが互いに離隔して形成された第1噴射ノズル部と、前記反応器の内部における第2移送ラインの末端から連結され、n-1個(nは、2以上の整数)の噴射ノズルが互いに離隔して形成された第2噴射ノズル部と、を含む、オリゴマーの製造装置を提供する。
Description
本出願は、2019年12月9日付けの韓国特許出願第10-2019-0162692号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示された全ての内容は、本明細書の一部として組み込まれる。
本発明は、オリゴマーの製造装置に関し、より詳細には、オリゴマーの製造時に、反応器の内部で固体及び液体が飛沫同伴される量を減少させ、全体工程の安定化を向上させるためのオリゴマーの製造装置に関する。
アルファオレフィン(alpha-olefin)は、共単量体、洗浄剤、潤滑剤、可塑剤などに用いられる重要な物質として商業的に広く用いられており、特に、1-ヘキセンと1-オクテンは、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)の製造時に、ポリエチレンの密度を調節するための共単量体として多く用いられている。
前記1-ヘキセンおよび1-オクテンのようなアルファオレフィンは、代表的に、エチレンのオリゴマー化反応により製造されている。前記エチレンのオリゴマー化反応は、エチレンを反応物として使用し、触媒の存在下でエチレンのオリゴマー化反応(三量体化反応または四量体化反応)により行われる。上記の反応を経て生成された生成物は、目的とする1-ヘキセンおよび1-オクテンを含む多成分の炭化水素混合物だけでなく、触媒反応中にC20+の高分子物質を含む少量の副生成物が含まれることになるが、かかる副生成物が反応器の内壁だけでなく、凝縮器、配管、弁などの後段工程装置に蓄積され、ファウリング(fouling)が発生するという問題がある。このように、前記反応器の後段工程装置にファウリングが発生する場合、装置の能力低下および機械的損傷を引き起こし、最悪の場合には、全体工程の運転を中断(shut down)しなければならないため、運転時間が減少することにより生産量が減少するだけでなく、洗浄過程にかかるコストが増加するという問題がある。
したがって、上記のような問題を解決するためには、反応器の内部における、高分子が含まれた固体および液体が飛沫同伴される量を減少させるための研究が必要である状況である。
本発明が解決しようとする課題は、上述の発明の背景技術で言及した問題を解決するために、反応器内に第1噴射ノズル部および第2噴射ノズル部を備えることで、反応中に、目的の生成物の他にC20+の高分子物質を含む副生成物が飛沫同伴されることを防止し、全体工程の安定化を向上させるためのオリゴマーの製造装置を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するための本発明の一実施形態によると、本発明は、単量体ストリームおよび溶媒ストリームの供給を受けてオリゴマー化反応させ、気相の第1排出ストリームおよび液相の第2排出ストリームを排出する反応器と、前記反応器の第1排出ストリームから液相および気相を分離し、液相の下部排出ストリームを反応器に供給する気液分離装置と、前記気液分離装置の下部から、前記反応器の内部における反応領域よりも高い位置で反応器の内壁から離隔した領域に延びており、気液分離装置の下部排出ストリームを移送する第1移送ラインと、前記溶媒ストリームを反応器に移送する溶媒移送ラインと、前記溶媒移送ラインから分離され、反応器の内部における第1移送ラインが形成された高さよりも高い位置で反応器の内壁から離隔した領域に溶媒ストリームの一部を移送する第2移送ラインと、前記反応器の内部における第1移送ラインの末端から連結され、n個(nは2以上の整数)の噴射ノズルが互いに離隔して形成された第1噴射ノズル部と、前記反応器の内部における第2移送ラインの末端から連結され、n-1個(nは、2以上の整数)の噴射ノズルが互いに離隔して形成された第2噴射ノズル部と、を含む、オリゴマーの製造装置を提供する。
本発明のオリゴマーの製造装置によると、反応器内の反応領域より高い位置に第1噴射ノズル部を形成し、前記第1噴射ノズル部を介して気液分離装置の下部排出ストリームを噴射することで、比重が相対的に重い高分子物質を含む固体非蒸気の飛沫同伴を除去することができる。
また、本発明は、前記第1噴射ノズル部が形成された高さより高い位置に第2噴射ノズル部を形成し、前記第2噴射ノズル部を介して溶媒を噴射することで、第1噴射ノズル部によって除去されなかった、相対的に比重が軽い液体相の残留非蒸気をさらに除去することができる。
また、本発明は、反応器の内部で固体および液体などの非蒸気が飛沫同伴される量を減少させ、全体工程の安定化を向上させることができる。
本発明の説明および特許請求の範囲で用いられた用語や単語は、通常的もしくは辞書的な意味に限定して解釈してはならず、発明者らは、自分の発明を最善の方法で説明するために、用語の概念を適切に定義することができるという原則に則って、本発明の技術的思想に合致する意味と概念で解釈すべきである。
本発明において、用語「ストリーム(stream)」は、工程内における流体(fluid)の流れを意味し、また、移動ライン(配管)内で流れる流体自体を意味し得る。具体的に、前記「ストリーム」は、各装置を連結する配管内で流れる流体自体、および流体の流れの両方を意味し得る。また、前記流体は、気体(gas)、液体(liquid)、および固体(solid)のうち何れか1つ以上が含まれたものを意味し得る。
本発明において、「#」は正の整数であって、「C#」という用語は、#個の炭素原子を有する全ての炭化水素を表すものである。したがって、「C10」という用語は、10個の炭素原子を有する炭化水素化合物を表すものである。また、「C#+」という用語は、#個以上の炭素原子を有する全ての炭化水素分子を表すものである。したがって、「C10+」という用語は、10個以上の炭素原子を有する炭化水素の混合物を表すものである。
以下、本発明の理解のために、添付の図1を参照して、本発明をより詳細に説明する。
本発明によると、オリゴマーの製造装置が提供される。前記オリゴマーの製造装置として、単量体ストリームおよび溶媒ストリームの供給を受けてオリゴマー化反応させ、気相の第1排出ストリームおよび液相の第2排出ストリームを排出する反応器100と、前記反応器100の第1排出ストリームから液相および気相を分離し、液相の下部排出ストリームを反応器100に供給する気液分離装置200と、前記気液分離装置200の下部から、前記反応器100の内部における反応領域よりも高い位置で反応器100の内壁から離隔した領域に延びており、気液分離装置200の下部排出ストリームを移送する第1移送ラインL1と、前記溶媒ストリームを反応器100に移送する溶媒移送ラインL3と、前記溶媒移送ラインL3から分離され、反応器100の内部における第1移送ラインL1が形成された高さよりも高い位置で反応器100の内壁から離隔した領域に溶媒ストリームの一部を移送する第2移送ラインL2と、前記反応器100の内部における第1移送ラインL1の末端から連結され、n個(nは、2以上の整数)の噴射ノズル410が互いに離隔して形成された第1噴射ノズル部400と、前記反応器100の内部における第2移送ラインL2の末端から連結され、n-1個(nは、2以上の整数)の噴射ノズル510が互いに離隔して形成された第2噴射ノズル部500と、を含む、オリゴマーの製造装置を提供することができる。
本発明の一実施形態によると、前記反応器100は、触媒および溶媒の存在下で単量体をオリゴマー化反応させることで、オリゴマー生成物を製造するためのものであることができる。
本発明の一実施形態によると、前記反応器100は、連続工程に好適な反応器100であることができる。例えば、前記反応器100は、連続撹拌槽型反応器(continuous stirred-tank reactor)、プラグフロー反応器(plug flow reactor)、および気泡塔反応器(bubble column reactor)からなる群から選択される1種以上の反応器を含むことができる。これにより、オリゴマー生成物を連続して製造することができる。
本発明の一実施形態によると、前記単量体はエチレンを含むことができる。具体的に、エチレン単量体を含む単量体ストリームが反応器100に供給され、オリゴマー化反応を経ることで、目的とするアルファオレフィン生成物が製造されることができる。この際、前記オリゴマー化反応は、反応器100の下部乃至中部領域で行われ、触媒および助触媒の存在下で、溶媒に溶解された液体状態の反応媒体(RM)中で単量体のオリゴマー化反応が行われることができる。このように、単量体のオリゴマー化反応が行われる、反応媒体からなる領域を反応領域と定義することができる。前記オリゴマー化反応は、単量体がオリゴマー化される反応を意味し得る。重合される単量体の個数によって、三量体化(trimerization)、四量体化(tetramerization)と呼ばれ、これを総称して多量体化(multimerization)と言う。
前記アルファオレフィンは、共単量体、洗浄剤、潤滑剤、可塑剤などに用いられる重要な物質として商業的に広く使用されており、特に、1-ヘキセンと1-オクテンは、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)の製造時に、ポリエチレンの密度を調節するための共単量体として多く用いられている。前記1-ヘキセンおよび1-オクテンのようなアルファオレフィンは、例えば、エチレンの三量体化反応または四量体化反応により製造することができる。
本発明の一実施形態によると、前記単量体のオリゴマー化反応は、前記反応系と通常の接触技術を応用して、溶媒の存在または不在下で、均質液相反応、触媒の一部が溶解されないか、全部が溶解されない形態であるスラリー反応、二相液体/液体反応、または生成物が主媒質として作用するバルク相反応または気相反応により行われることができる。
前記溶媒は、溶媒移送ラインL3を介して反応器100の内部に供給されることができる。この際、前記溶媒移送ラインL3は、前記反応器100の下部側面に形成され、反応器100内において反応領域より低い位置に形成されることができる。
前記溶媒は、n-ペンタン、n-ヘキサン、n-ヘプタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、オクタン、シクロオクタン、デカン、ドデカン、ベンゼン、キシレン、1,3,5-トリメチルベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、および卜リクロロベンゼンからなる群から選択される1種以上を含むことができる。
前記触媒は、遷移金属供給源を含むことができる。前記遷移金属供給源は、例えば、クロム(III)アセチルアセトネート、クロム(III)クロリドテトラヒドロフラン、クロム(III)2-エチルヘキサノエート、クロム(III)トリス(2,2,6,6-テトラメチル-3,5-ヘプタンジオネート)、クロム(III)ベンゾイルアセトネート、クロム(III)ヘキサフルオロ-2,4-ペンタンジオネート、クロム(III)アセテートヒドロキシド、クロム(III)アセテート、クロム(III)ブチレート、クロム(III)ペンタノエート、クロム(III)ラウレート、およびクロム(III)ステアレートからなる群から選択される1種以上を含む化合物であることができる。
前記助触媒は、例えば、トリメチルアルミニウム(trimethyl aluminium)、トリエチルアルミニウム(triethyl aluminium)、トリイソプロピルアルミニウム(triisopropyl aluminium)、トリイソブチルアルミニウム(triisobutyl aluminum)、エチルアルミニウムセスキクロリド(ethylaluminum sesquichloride)、ジエチルアルミニウムクロリド(diethylaluminum chloride)、エチルアルミニウムジクロリド(ethyl aluminium dichloride)、メチルアルミノキサン(methylaluminoxane)、改質されたメチルアルミノキサン(modified methylaluminoxane)、およびボレート(Borate)からなる群から選択される1種以上を含むことができる。
本発明の一実施形態によると、前記単量体ストリームは、反応器100の下部を介して反応器100の内部に供給されることができる。例えば、前記単量体ストリームは、反応器100の下部に連結された単量体移送ラインL4を介して反応器100の内部に供給されることができる。この際、前記単量体ストリームは、気体状態で反応器100に供給されることができる。
前記反応器100に供給された気体相の単量体ストリームは、溶媒および触媒が存在する液体状態の反応媒体RMを通過しながら、触媒反応によりオリゴマー化反応が進行される。この場合、気体と液体が反応媒体RMとして互いに混在され、2相で存在することになる。前記単量体のオリゴマー化反応により生成されたオリゴマー生成物は、液相の第2排出ストリームとして生成物移送ラインL5を介して排出されることができ、反応媒体RM中でオリゴマー化反応されなかった未反応単量体は、気相の第1排出ストリームとして排出されることができる。
具体的に、前記反応器100の第1排出ストリームは、前記単量体のオリゴマー化反応に関与できなかった未反応単量体および溶媒を含むことができる。このように、未反応単量体および溶媒を含む第1排出ストリームは気液分離装置200に供給され、気相と液相が分離され、分離された液相物質は、気液分離装置200の下部排出ストリームとして排出される。この際、前記気液分離装置200の下部排出ストリームは、後述の第1移送ラインを介して第1噴射ノズル部400に供給されることができる。
また、前記分離された気相物質は、気液分離装置200の上部排出ストリームとして排出されることができる。前記気液分離装置200の上部排出ストリームは未反応単量体を含むストリームであり、前記未反応単量体は、気液分離装置200の上部排出ストリームから、蒸留のような方法により高純度で分離して反応器100に再供給することができる。この場合、未反応単量体を再使用できるため、工程効率を向上させることができる。
また、前記反応器100の第2排出ストリームは、前記単量体のオリゴマー化反応により生成されたオリゴマー生成物および溶媒を含むことができる。この際、前記オリゴマー生成物と溶媒は、追加的な分離装置(不図示)により分離可能であり、分離された溶媒は、オリゴマーの製造工程に再使用することができる。また、前記単量体としてエチレン単量体を用いてオリゴマー化反応を行った場合を例とすると、オリゴマー生成物は1-ヘキセンおよび1-オクテンを含むことができる。
前記反応器100内では、単量体の触媒反応により、目的のオリゴマー生成物の他に固体状態の高分子が副生成物として生成され、液相の反応媒体RMに浮遊することになる。この際、前記多量の気相の単量体ストリームが流入される速度によって、固体状態の高分子と液体状態の溶媒が、気相の未反応単量体とともに飛沫同伴(entrainment)され、反応器100の第1排出ストリームとして排出される。この場合、前記高分子の粘着性により、反応器100の後段工程装置である凝縮器、配管、弁などにファウリングが発生する。
これに対し、本発明では、前記反応器100内に第1噴射ノズル部400および第2噴射ノズル部500を備えることで、反応中に、目的のオリゴマー生成物の他に高分子を含む副生成物が飛沫同伴されることを防止し、後段工程装置におけるファウリングを防止することにより、全体工程の安定化を向上させることができる。
本発明の一実施形態によると、前記反応器100の第1排出ストリームは、前記反応器100の上部から排出され、気液分離装置200に供給されることができる。
前記気液分離装置200は、前記反応器100の上部から排出された第1排出ストリームの供給を受けて液相および気相に分離することができる。前記気液分離装置200としては、例えば、薄膜蒸発器(thin film evaporator)、流下膜式蒸発器(falling film evaporator)、液膜流下式蒸発管(falling film evaporator)、またはフラッシュドラム(flash drum)が使用可能である。具体的な例として、前記気液分離装置200はフラッシュドラムであることができる。
本発明の一実施形態によると、前記オリゴマーの製造装置は、反応器100の上部に備えられた凝縮器300をさらに含むことができる。具体的に、前記気液分離装置200に供給される反応器100の第1排出ストリームは、凝縮器300を通過してから気液分離装置200に供給されたものであることができる。
前記反応器100の第1排出ストリームは、凝縮器300を通過しながら一部液化することができる。具体的に、前記反応器100の第1排出ストリームは、凝縮器300を通過しながら、液相と気相が混在されて2相で存在することになる。このように、液相と気相が混在された反応器100の第1排出ストリームが気液分離装置200に供給され、前記気液分離装置200から、液相物質は下部排出ストリームとして排出され、気相物質は上部排出ストリームとして排出されることができる。
前記気液分離装置200の上部排出ストリームとして排出される気相物質は未反応単量体を含むことができる。また、前記気液分離装置200の下部排出ストリームとして排出される液相物質は溶媒を含むことができる。この際、前記気液分離装置200の下部排出ストリームは、第1移送ラインL1を介して反応器100の内部に再供給されることができる。
本発明の一実施形態によると、前記第1移送ラインL1は、前記気液分離装置200の下部から、前記反応器100の内部における反応領域よりも高い位置で反応器100の内壁から離隔した領域に延びて形成されることができる。例えば、前記第1移送ラインL1の末端は前記反応器100の中央部に延びることができる。この際、前記第1移送ラインL1は、前記気液分離装置200の下部排出ストリームを反応器100の内部に再供給するためのものであることができる。
本発明の一実施形態によると、前記第1移送ラインL1を介して移送された気液分離装置200の下部排出ストリームを反応器100の内部に噴射するための第1噴射ノズル部400を含むことができる。
前記第1噴射ノズル部400は、第1移送ラインL1の末端から連結され、互いに離隔して形成されたn個(nは、2以上の整数)の噴射ノズル410を含むことができる。具体的に、前記気液分離装置200の下部排出ストリームは、第1移送ラインL1を介して第1噴射ノズル部400に供給され、前記第1噴射ノズル部400に形成されたn個の噴射ノズル410を介して反応器100の内部に噴射されることができる。
このように、前記第1噴射ノズル部400を介して気液分離装置200の下部排出ストリームを噴射することで、渦流により不均一な状態で上昇する混合蒸気(蒸気+非蒸気)中の、比重が相対的に重い固体物質である高分子非蒸気の飛沫同伴を優先的に除去することができる。
前記第1噴射ノズル部400に形成されたn個の噴射ノズル410において、前記nは2~20の整数であることができる。これは、前記第1噴射ノズル部400に2個~20個の噴射ノズル410が形成されているということを意味し得る。例えば、前記nは、2~15、2~10、または2~5であることができる。これは、反応器100の直径によって適宜調節可能である。
前記第1噴射ノズル部400に形成されたn個の噴射ノズル410は、一定間隔を置いて互いに離隔して形成されることができる。この際、前記n個の噴射ノズル410間の間隔は特に限定されず、前記n個の噴射ノズル410のそれぞれから噴射される気液分離装置200の下部排出ストリームが互いに重なる領域が存在するように適宜調節可能である。
この際、前記n個の噴射ノズル410は同一水平線上に形成されることができる。具体的に、前記n個の噴射ノズル410は、反応器100の内部において同一の高さで形成されることができる。
前記n個の噴射ノズル410のうち、反応器100の内壁と隣接した噴射ノズル410から噴射される気液分離装置200の下部排出ストリームが、反応器100の内壁に到逹するようにすることができる。例えば、図1のように、第1噴射ノズル部400に形成された噴射ノズル410が2個である場合を説明すると、前記2個の噴射ノズル410は、反応器100の中央よりは、反応器100の内壁と隣接するように形成することで、前記噴射ノズル410から噴射された気液分離装置200の下部排出ストリームが反応器100の内壁に到逹するように形成することができる。
前記n個の噴射ノズル410は、反応器100の下部に向かって気液分離装置200の下部排出ストリームを噴射するように設けられることができる。これにより、前記反応器100内の反応媒体RMを通過して上昇する混合蒸気中の非蒸気を除去することができる。
このように、第1噴射ノズル部400を形成することで、反応器100内で渦流により不均一な状態で上昇する混合蒸気(蒸気+非蒸気)中の、比重が相対的に重い固体物質である高分子非蒸気の飛沫同伴を優先的に除去することができる。
前記第1噴射ノズル部400は、前記第1噴射ノズル部400に形成されたn個の噴射ノズル410と第1移送ラインL1を連結させるための第1ノズル配管420を含むことができる。
具体的に、前記第1ノズル配管420は、第1移送ラインL1を介して移送される気液分離装置200の下部排出ストリームを、第1噴射ノズル部400に形成されたn個の噴射ノズル410のそれぞれに分配供給し、前記n個の噴射ノズル410のそれぞれを連結させるためのものであることができる。
前記n個の噴射ノズル410のそれぞれは、少なくとも1つの噴射口を含むことができる。また、前記噴射ノズル410は、複数の噴射口を含むスプレーの形態で実現されることができる。例えば、前記噴射ノズル410の噴射口は、1個~5個、1個~4個、または2個~4個であることができる。図1を例とすると、前記噴射ノズル410は3個の噴射口を含む形態で実現されることができる。
前記第1噴射ノズル部400において、n個の噴射ノズル410は、第1ノズル配管420に一定間隔を置いて一列に配列されることができる。
一例として、前記第1ノズル配管420は直線または曲線状であることができる。この場合、直線または曲線状の第1ノズル配管420に、n個の噴射ノズル410が一定間隔を置いて一列に配列されることができる。
他の例として、前記第1ノズル配管420は、三角形などの多角形、円形、放射状などで実現されることができる。この場合、多角形、円形、放射状などの第1ノズル配管420の形状に応じて、n個の噴射ノズル410の配列を多様に変更することができる。
前記第1噴射ノズル部400において、前記n個の噴射ノズル410を介して噴射される気液分離装置200の下部排出ストリームの圧力は、0.01MPa~1MPa、0.1MPa~0.5MPa、または0.1MPa~0.3MPaであることができる。上記の範囲内の圧力で気液分離装置200の下部排出ストリームを噴射することで、反応器100内で飛沫同伴する非蒸気を効果的に除去することができる。
本発明の一実施形態によると、前記溶媒ストリームの一部を反応器100の内部に移送するための第2移送ラインL2をさらに含むことができる。具体的に、前記第2移送ラインL2は、溶媒ストリームを反応器100に移送する溶媒移送ラインL3から分離され、反応器100の内部における第1移送ラインL1が形成された高さよりも高い位置で反応器100の内壁から離隔した領域に延びて備えられることができる。例えば、前記第2移送ラインL2の末端は、前記第1移送ラインL1の末端が形成された高さより高い位置の反応器100の中央部に延びることができる。この際、前記第2移送ラインL2は、前記溶媒ストリームを反応器100の内部に供給するためのものであることができる。
前記溶媒移送ラインL3を介して供給される溶媒ストリームの全流量に対する、前記第2移送ラインL2を介して分離される溶媒ストリームの流量は、0.01~0.2であることができる。例えば、前記溶媒移送ラインL3を介して供給される溶媒ストリームの全流量に対する、前記第2移送ラインL2を介して分離される溶媒ストリームの流量は、0.01~0.18、0.05~0.18、または0.05~0.15であることができる。具体的に、前記溶媒移送ラインL3を介して供給される溶媒ストリームの全流量の1重量%~20重量%は第2移送ラインL2を介して反応器100の内部に供給され、80重量%~99重量%は溶媒移送ラインL3を介して反応器100に供給されることができる。このように、純粋溶媒の一部を反応器100の内部に供給し、反応器100内での飛沫同伴を除去することができる。
本発明の一実施形態によると、前記第2移送ラインL2を介して移送された溶媒ストリームを反応器100の内部に噴射するための第2噴射ノズル部500を含むことができる。
前記第2噴射ノズル部500は、第2移送ラインL2の末端から連結され、互いに離隔して形成されたn-1個(nは、2以上の整数)の噴射ノズル510を含むことができる。具体的に、前記溶媒ストリームは、第2移送ラインL2を介して第2噴射ノズル部500に供給され、前記第2噴射ノズル部500に形成されたn-1個の噴射ノズル510を介して反応器100の内部に噴射されることができる。
このように、前記第2噴射ノズル部500を介して溶媒ストリームを噴射することで、反応器100の中央領域に上昇する、第1噴射ノズル部400によって除去されなかった混合蒸気中の、比重が相対的に軽い液滴のような液体状態の残留非蒸気をさらに除去することができる。
前記第2噴射ノズル部500に形成されたn-1個の噴射ノズル510において、前記nは2~50の整数であることができる。これは、前記第2噴射ノズル部500に1個~49個の噴射ノズル510が形成されているということを意味し得る。例えば、前記nは、2~30、2~20、または2~10であることができる。これは、反応器100の直径によって適宜調節可能である。
前記第2噴射ノズル部500に形成されたn-1個の噴射ノズル510が2個以上である場合、それぞれの噴射ノズル510は一定間隔を置いて互いに離隔して形成されることができる。この際、前記n-1個の噴射ノズル510間の間隔は特に限定されず、前記n-1個の噴射ノズル510のそれぞれから噴射される溶媒ストリームが、第1噴射ノズル部400のn番目およびn-1番目の噴射ノズル410の間の領域を含む領域に噴射されるように適宜調節可能である。具体的に、前記第2噴射ノズル部500に形成されたn-1個の噴射ノズル510は、前記第1噴射ノズル部400のn番目およびn-1番目の噴射ノズル410が形成された位置の垂直線上の間の領域にそれぞれ形成されることができる。
この際、前記n-1個の噴射ノズル510は同一水平線上に形成されることができる。具体的に、前記n-1個の噴射ノズル510が2個以上である場合、反応器100の内部において同一の高さで形成されることができる。
前記n-1個の噴射ノズル510は、反応器100の下部に向かって溶媒ストリームを噴射するように設けられることができる。これにより、前記反応器100内の反応媒体RMを通過して上昇する混合蒸気中の非蒸気を除去することができる。
このように、第2噴射ノズル部500を形成することで、反応器100の中央領域に上昇する、第1噴射ノズル部400によって除去されなかった混合蒸気中の、比重が相対的に軽い液滴のような液体状態の残留非蒸気をさらに除去することができる。
前記第2噴射ノズル部500は、前記第2噴射ノズル部500に形成されたn-1個の噴射ノズル510と第2移送ラインL2を連結させるための第2ノズル配管(不図示)を含むことができる。
具体的に、前記第2ノズル配管(不図示)は、第2移送ラインL2を介して移送される溶媒ストリームを、第2噴射ノズル部500に形成されたn-1個の噴射ノズル510に供給するためのものであることができる。例えば、前記n-1個の噴射ノズル510が2個以上である場合、前記第2ノズル配管(不図示)は、前記n-1個の噴射ノズル510のそれぞれに溶媒ストリームを分配供給し、前記n-1個の噴射ノズル510のそれぞれを連結させるためのものであることができる。
前記n-1個の噴射ノズル510のそれぞれは、少なくとも1つの噴射口を含むことができる。また、前記噴射ノズル510は、複数の噴射口を含むスプレーの形態で実現されることができる。例えば、前記噴射ノズル510の噴射口は、1個~5個、1個~4個、または2個~4個であることができる。図1を例とすると、前記噴射ノズル510は3個の噴射口を含む形態で実現されることができる。
前記第2噴射ノズル部500において、n-1個の噴射ノズル510は、第2ノズル配管(不図示)に一定間隔を置いて一列に配列されることができる。
一例として、前記第2ノズル配管(不図示)は、直線または曲線状であることができる。この場合、直線または曲線状の第2ノズル配管(不図示)にn-1個の噴射ノズル510が一定間隔を置いて一列に配列されることができる。
他の一例として、前記第2ノズル配管(不図示)は、三角形などの多角形、円形、放射状などで実現されることができる。この場合、多角形、円形、放射状などの第2ノズル配管(不図示)の形状に応じて、n-1個の噴射ノズル510の配列を多様に変更することができる。
前記第2噴射ノズル部500において、前記n-1個の噴射ノズル510を介して噴射される溶媒ストリームの圧力は、0.01MPa~1MPa、0.1MPa~0.5MPa、または0.1MPa~0.3MPaであることができる。上記の範囲内の圧力で溶媒ストリームを噴射することで、反応器100内で飛沫同伴する非蒸気を効果的に除去することができる。
本発明の一実施形態によると、前記第1噴射ノズル部400に形成された噴射ノズル410から噴射される気液分離装置200の下部排出ストリームの噴射角度と、前記第2噴射ノズル部500に形成された噴射ノズル510から噴射される溶媒ストリームの噴射角度は、異なることができる。このように、第1噴射ノズル部400に形成された噴射ノズル410と第2噴射ノズル部500に形成された噴射ノズル510の噴射角度を異なるように設定することで、より効率的に反応器100内で飛沫同伴される非蒸気を除去することができる。具体的に、前記第1噴射ノズル部400と第2噴射ノズル部500を多段で形成し、それぞれの噴射ノズル410、510の噴射角度を異なるように制御することで、必要な噴射ノズルの数を低減しながら、反応器100内で飛沫同伴される非蒸気を効率的に除去することができる。
前記第1噴射ノズル部400および第2噴射ノズル部500において、それぞれの噴射ノズル410、510から液相ストリームが噴射される形態をみると、一定の角度で広がる形状に噴射され、この際、ノズルの出口から液体が噴射されて行く角度を噴射角度と定義することができる。前記噴射角度が大きいと、より広い面積に液体が噴射されることができ、噴射角度が小さいと、少ない範囲で液体が噴射されることができて、特定の範囲に集中的に噴射することができる。このような噴射角度は、ノズルの内部の圧力や内部の構造によって決まり、目的とする噴射角度で液体が噴射されるようにノズルをセットすることができる。
前記第1噴射ノズル部400に形成された噴射ノズル410から噴射される気液分離装置200の下部排出ストリームの噴射角度は、30°~90°、50°~90°、または70°~90°であることができる。このように、第1噴射ノズル部400に形成された噴射ノズル410から噴射される気液分離装置200の下部排出ストリームの噴射角度を上記の範囲のように比較的小さい角度に調節することで、反応器100の内壁と隣接した領域の渦流により不均一な状態で上昇する混合蒸気(蒸気+非蒸気)中の、比重が相対的に重い固体物質である高分子非蒸気の飛沫同伴を集中的に除去することができる。
また、前記第2噴射ノズル部500に形成された噴射ノズル510から噴射される溶媒ストリームの噴射角度は、91°~120°、100°~120°、または110°~120°であることができる。このように、前記第2噴射ノズル部500に形成された噴射ノズル510から噴射される溶媒ストリームの噴射角度を上記の範囲のように比較的大きい角度に調節することで、反応器100の中央領域に上昇する、第1噴射ノズル部400によって除去されなかった混合蒸気に対して溶媒を広い面積で噴射することで、比重が比較的軽い液滴のような残留非蒸気を効果的に除去することができる。
本発明の一実施形態によると、前記オリゴマーの製造装置は、必要に応じて、弁(不図示)、凝縮器(不図示)、再沸器(不図示)、ポンプ(不図示)、冷却施設(不図示)、フィルタ(不図示)、撹拌器(不図示)、分離装置(不図示)、圧縮器(不図示)、および混合器(不図示)などの、オリゴマーの製造に必要な装置をさらに設けることができる。
以上、本発明に係るオリゴマーの製造装置を記載および図示したが、上記の記載および図示は、本発明の理解のための核心的な構成のみを記載および図示したものであり、前記記載および図示した工程および装置の他に、別に記載および図示していない工程および装置が、本発明に係るオリゴマーの製造装置を実施するために適宜応用されて用いられることができる。
100・・・反応器
200・・・気液分離装置
300・・・凝縮器
400・・・第1噴射ノズル部
410・・・噴射ノズル
420・・・第1ノズル配管
500・・・第2噴射ノズル部
510・・・噴射ノズル
L1・・・・第1移送ライン
L2・・・・第2移送ライン
L3・・・・溶媒移送ライン
L4・・・・単量体移送ライン
L5・・・・生成物移送ライン
RM・・・・反応媒体
200・・・気液分離装置
300・・・凝縮器
400・・・第1噴射ノズル部
410・・・噴射ノズル
420・・・第1ノズル配管
500・・・第2噴射ノズル部
510・・・噴射ノズル
L1・・・・第1移送ライン
L2・・・・第2移送ライン
L3・・・・溶媒移送ライン
L4・・・・単量体移送ライン
L5・・・・生成物移送ライン
RM・・・・反応媒体
Claims (12)
- 単量体ストリームおよび溶媒ストリームの供給を受けてオリゴマー化反応させ、気相の第1排出ストリームおよび液相の第2排出ストリームを排出する反応器と、
前記反応器の第1排出ストリームから液相および気相を分離し、液相の下部排出ストリームを反応器に供給する気液分離装置と、
前記気液分離装置の下部から、前記反応器の内部における反応領域よりも高い位置で反応器の内壁から離隔した領域に延びており、気液分離装置の下部排出ストリームを移送する第1移送ラインと、
前記溶媒ストリームを反応器に移送する溶媒移送ラインと、
前記溶媒移送ラインから分離され、反応器の内部における第1移送ラインが形成された高さよりも高い位置で反応器の内壁から離隔した領域に溶媒ストリームの一部を移送する第2移送ラインと、
前記反応器の内部における第1移送ラインの末端から連結され、n個(nは、2以上の整数)の噴射ノズルが互いに離隔して形成された第1噴射ノズル部と、
前記反応器の内部における第2移送ラインの末端から連結され、n-1個(nは、2以上の整数)の噴射ノズルが互いに離隔して形成された第2噴射ノズル部と、を含む、オリゴマーの製造装置。 - 前記気液分離装置に供給される反応器の第1排出ストリームは、凝縮器を通過したものである、請求項1に記載のオリゴマーの製造装置。
- 前記反応器の第1排出ストリームは、未反応単量体および溶媒を含むものである、請求項1又は2に記載のオリゴマーの製造装置。
- 前記気液分離装置の下部排出ストリームは、溶媒を含むものである、請求項1~3のいずれか一項に記載のオリゴマーの製造装置。
- 前記溶媒移送ラインを介して供給される溶媒ストリームの全流量に対する、前記第2移送ラインを介して分離される溶媒ストリームの流量が0.01~0.2である、請求項1~4のいずれか一項に記載のオリゴマーの製造装置。
- 前記第1噴射ノズル部に形成されたn個の噴射ノズルは、一定間隔を置いて互いに離隔して形成されており、
前記第2噴射ノズル部に形成されたn-1個の噴射ノズルは、前記第1噴射ノズル部のn番目およびn-1番目の噴射ノズルが形成された位置の垂直線上の間の領域にそれぞれ形成されている、請求項1~5のいずれか一項に記載のオリゴマーの製造装置。 - 前記nは2~20の整数である、請求項1~6のいずれか一項に記載のオリゴマーの製造装置。
- 前記第1噴射ノズル部に形成された噴射ノズルから噴射される気液分離装置の下部排出ストリームの噴射角度と、前記第2噴射ノズル部に形成された噴射ノズルから噴射される溶媒ストリームの噴射角度とが異なる、請求項1~7のいずれか一項に記載のオリゴマーの製造装置。
- 前記第1噴射ノズル部に形成された噴射ノズルから噴射される気液分離装置の下部排出ストリームの噴射角度は30°~90°であり、
前記第2噴射ノズル部に形成された噴射ノズルから噴射される溶媒ストリームの噴射角度は91°~120°である、請求項1~8のいずれか一項に記載のオリゴマーの製造装置。 - 前記第1噴射ノズル部は、前記第1噴射ノズル部に形成されたn個の噴射ノズルと第1移送ラインを連結させるための第1ノズル配管を含み、
前記第2噴射ノズル部は、前記第2噴射ノズル部に形成されたn-1個の噴射ノズルと第2移送ラインを連結させるための第2ノズル配管を含む、請求項1~9のいずれか一項に記載のオリゴマーの製造装置。 - 前記単量体はエチレンを含み、オリゴマーはアルファオレフィンを含む、請求項1~10のいずれか一項に記載のオリゴマーの製造装置。
- 前記溶媒は、n-ペンタン、n-ヘキサン、n-ヘプタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、オクタン、シクロオクタン、デカン、ドデカン、ベンゼン、キシレン、1,3,5-トリメチルベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、および卜リクロロベンゼンからなる群から選択される1種以上を含む、請求項1~11のいずれか一項に記載のオリゴマーの製造装置。
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