JP6783383B2 - 溶媒分離装置および溶媒分離方法 - Google Patents

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Description

本出願は、高分子と溶媒の混合物を分離するための溶媒分離装置および溶媒分離方法に関する。本出願は、２０１６年１０月５日付けの韓国特許出願第１０−２０１６−０１２８１２０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すべての内容は、本明細書の一部として含まれる。
高分子または石油化学製品を生産する多くの工程において重合反応の次工程には脱去工程を設けている。脱去工程は、反応後未反応の単量体と溶媒を回収して再使用するために、スチームストリッピングおよび蒸留などの方法を使用する。このような方法で溶媒を回収するスチームストリッピングに関する説明は、韓国特許公開第２００４−００４２５６１号に詳しく記述されている。一般的なスチームストリッピング方法は、高分子溶液を高温の水中に投入し、スチームを使用して溶媒を水蒸気と共に揮発させて除去して高分子を回収する。
ストリッピングに使用する脱去装置は、供給源料中に存在する２成分系以上の混合物質を沸点の差によって蒸発分離するためのものである。蒸留システムの上部で低沸点成分（ｈｉｇｈ ｖｏｌａｔｉｌｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）が蒸発して上部蒸気の形態で分離され、蒸留システムの下部で高沸点成分（ｌｏｗ ｖｏｌａｔｉｌｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）が凝縮液の形態で分離される。低沸点成分および高沸点成分は、それぞれ単一成分であってもよく、それぞれ２成分以上の混合物であってもよい。
このような脱去装置を利用して、高分子と溶媒などの混合物を分離する代表工程として合成ゴム生産工程がある。合成ゴムとは、天然ゴムと物理的性質が同一または同様の高分子物質を言い、ブタジエンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、ソリューションスチレンブタジエンゴムまたは超高シス−ポリブタジエンゴムなどが含まれる。
添付の図１は、一般的な脱去工程で使用される溶媒分離装置を説明する概略図である。図１に示されるように、通常、既存の脱去工程では、水タンク１０から供給された水とスチームを重合された高分子および溶媒の混合物と混合して、脱去装置２０に供給される。脱去装置２０の塔頂領域から流出した塔頂流れ２０１は、凝縮器３０で凝縮された後、冷却器４０を介して流水分離器５０に流入する。前記溶媒分離装置は、重圧スチーム（ｍｉｄｄｌｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｓｔｅａｍ：ＭＰ）を熱源として利用し、この過程で多量のエネルギーが消耗する。
したがって、溶媒分離工程で消耗するエネルギーを削減するために、捨てられる廃熱を回収して使用できる方法の必要性が提起される。
韓国公開特許第２００４−００４２５６１号公報
本出願は、溶媒分離装置および前記溶媒分離装置を利用する溶媒分離方法を提供することを目的とする。
本出願は、溶媒分離装置および溶媒分離方法に関する。例示的な本出願の溶媒分離装置および前記溶媒分離装置を利用した溶媒分離方法によると、高分子生産工程で反応後の生成物を高分子と溶媒とに分離する脱去装置の塔頂領域から流出する油蒸気の廃熱を回収し、これを合成ゴム生産反応後の生成物を脱去装置に移送する過程に使用することにより、捨てられる廃熱を回収してエネルギーを節減できる。
本明細書において「および／または」は、前後に羅列した構成要素のうち少なくとも一つ以上を含む意味に使用される。
本明細書において用語「配管システム」は、装置を連結する配管またはラインを含む構造を意味し、「ライン」は、実質的に配管と同じ意味であってもよく、「流れ」は、ラインまたは配管を介した流体の移動を意味し、本明細書においてライン、配管および流れは、同じ参照符号を共有できる。
本明細書において「第１」、「第２」、「第３」、「第４」、「一方」および「他方」などの用語は、一つの構成要素を他の構成要素から区別するために使用されるものであり、各構成要素が前記用語により限定されるものではない。以下、本出願を説明するに際して、関連した公知の汎用的な機能または構成に関する詳細な説明を省略する。
以下、本出願の溶媒分離装置および溶媒分離方法を詳細に説明する。
本出願の溶媒分離装置および溶媒分離方法は、合成ゴム生産工程で、反応後の生成物を高分子と溶媒とに分離する脱去装置の塔頂領域から流出する塔頂流れと、合成ゴム生成物を脱去装置に移送するために使用される水を熱交換して加熱し、これを脱去装置に供給することができる。本明細書において「脱去（Ｓｔｒｉｐｐｉｎｇ）」は、液体中に溶解している気体を分離および除去することを意味し、例えば、スチーム、不活性ガスまたは空気などによる直接接触、加熱および加圧などの方法により行われ得、本明細書において前記脱去は、ストリッピング、放散または分離と同じ意味で使用できる。
本出願の合成ゴム生産工程は、ブタジエンゴム（Ｂｕｔａｄｉｅｎｅ Ｒｕｂｂｅｒ、ＢＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（Ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ−Ｂｕｔａｄｉｅｎｅ Ｒｕｂｂｅｒ、ＮＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（Ｓｔｙｒｅｎｅ−Ｂｕｔａｄｉｅｎｅ Ｒｕｂｂｅｒ、ＳＢＲ）、ソリューションスチレンブタジエンゴム（Ｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｓｔｙｒｅｎｅ−Ｂｕｔａｄｉｅｎｅ Ｒｕｂｂｅｒ、ＳＳＢＲ）、超高シス−ポリブタジエンゴム（Ｕｌｔｒａ Ｈｉｇｈ ｃｉｓ Ｐｏｌｙｂｕｔａｄｉｅｎｅ Ｒｕｂｂｅｒ）などを生産する工程を含む。前記ブタジエンゴム（ＢＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ソリューションスチレンブタジエンゴム（ＳＳＢＲ）、超高シス−ポリブタジエンゴムなどは、溶液重合法（Ｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ）または乳化重合法（Ｅｍｕｌｓｉｏｎ Ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ）の方法で連続重合して生産することができる。
前記溶液重合法を使用して合成ゴムを生産する場合、重合反応後の重合体と溶媒の混合物である粘着性物質溶液は、スチームを利用したストリッピングで溶媒と重合体を分離する。また、乳化重合法を使用して合成ゴムを生産する場合、重合反応後に生成された重合体と未反応の単量体および溶媒を脱気した後、ストリッピングでそれぞれ分離する。前記溶媒は、有機溶媒であってもよく、また、炭素数２〜１２または炭素数４〜８の飽和炭化水素であってもよく、好ましくは、ノーマルヘキサンを含むことができる。
このように、ブタジエンゴム（ＢＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ソリューションスチレンブタジエンゴム（ＳＳＢＲ）、超高シス−ポリブタジエンゴムなどを溶液重合法または乳化重合法の方法で生産する工程で使用される脱去装置の塔頂領域から排出される油蒸気と熱交換して水を加熱し、これを生産反応の生成物である高分子と溶媒の混合物を前記脱去装置に移送するための過程に供給し、冷却水の使用量を削減し、水を加熱するために使用されるエネルギーを節減できる。
以下、添付の図面を参照して本出願を詳細に説明する。
添付の図面は、本出願の例示的な実施形態を示すものであり、これは、本出願の理解を助けるために提供されるものに過ぎず、これにより本出願の技術的範囲が限定されるわけではない
図２は、本出願の例示的な実施形態に係る溶媒分離装置を模式的に示す図である。図２を参照すると、本出願による溶媒分離装置は、脱去装置、水タンクおよび配管システムを含む。
例えば、前記溶媒分離装置は、水タンク１０、脱去装置２０、混合領域７０、熱交換領域６０および配管システムを含むことができる。
前記「水タンク」は、水を供給し得る装置であり、形態と構造は特に限定されない。
前記「脱去装置」は、原料に含まれた多成分物質をそれぞれの沸点の差によって分離し得る装置または前記原料内の気体および原料から分離しようとする物質を分離するためのストリッピング装置である。前記脱去装置２０には、流入する原料の成分または分離しようとする成分などの沸点などを考慮して、多様な形態を有する脱去装置が本出願で用いられる。
本出願の脱去装置は、高分子溶液を高温の水中に投入し、スチームを使用して溶媒を水蒸気と共に揮発させて除去することができる。前記脱去装置は、流体の流れ面で回収すべき溶媒を含んでいる高分子溶液と回収時に必要な熱を提供するスチームの流れが互いに逆方向（ｃｏｕｎｔｅｒ ｃｕｒｒｅｎｔ）に流れるように構成され得る。前記脱去装置は、ストリッピングして高分子を回収する工程において一定のＳ／Ｃ（ｓｌｕｒｒｙ ｃｏｎｔｅｎｔ、ストリッピング装置内ゴム形態の高分子の質量／溶媒を除いたストリッピング装置内の内容物の総質量）を維持するために脱去装置内に水が満たされていてもよい。
一例として、前記脱去装置２０またはストリッパーに使用できる脱去装置は、例えば、一般的な構造の蒸留塔または装置が使用でき、２機の脱去装置が互いに連結された形態の脱去装置が使用できる。
一例として、前記脱去装置２０は、高分子と溶媒を含む混合物が流入する溶媒流入口と、前記脱去装置２０の塔底生成物を流出させる高分子流出口と、脱去装置２０の塔頂生成物を流出させる溶媒流出口とを含むことができる。
前記溶媒流入口は、前記脱去装置の下部または中間部に位置でき、前記高分子流出口は、前記脱去装置２０の下部および／または脱去装置の塔底に位置でき、前記溶媒流出口は、前記脱去装置２０の上部および／または脱去装置の塔頂に位置できる。本明細書において「上部」は、前記脱去装置内で相対的に上方の部分を意味し、より具体的には、前記脱去装置を縦方向、例えば、脱去装置の長さまたは高さ方向に垂直に二等分したとき、分けられた２個の領域のうち上方の部分を意味する。また、前記で「下部」は、前記脱去装置内で相対的に下方の部分を意味し、より具体的には、前記脱去装置を縦方向、例えば、脱去装置の長さまたは高さ方向に垂直に二等分したとき、分けられた２個の領域のうち下方の部分を意味する。また、前記脱去装置の「塔頂」は、前記脱去装置の最も頂上の部分を意味し、前述した脱去装置の上部に位置でき、前記脱去装置の「塔底」は、前記脱去装置の塔の最も底の部分を意味し、前述した脱去装置の下部に位置できる。一例として、前記脱去装置の上部と下部との間には、中間部の領域が存在でき、前記脱去装置の上部、中間部、下部領域は、互いに相対的な概念として本明細書において使用できる。例えば、前記脱去装置を縦方向に二等分したときは、前記脱去装置は、上部および下部領域に分けられ、この場合、脱去は、前記上部領域および下部領域で行われ得る。また、前記脱去装置を縦方向に三等分した場合には、前記脱去装置は、上部、中間部および下部領域に分けられ、この場合、脱去は、上部、中間部および下部領域で全部行われ得る。
前記配管システムは、前記水タンクの水の流出口と混合領域を連結する第１ライン１０１；前記混合領域と前記脱去装置の流入口を連結する第２ライン１３１；前記脱去装置の溶媒流出口から溶媒と水の混合物を排出し得るように形成された第３ライン２０１＋３０１を含むことができる。
前記第１ライン１０１には、流水流出口と流水流入口が形成されており、前記配管システムは、前記流水流出口を介して前記第１ライン１０１を移動する水の一部を流出させた後に、再び前記流水流入口を介して前記第１ライン１０１に回収し得るように形成された第４ライン６１＋６２をさらに含むことができる。前記第３および第４ラインは、前記流水流出口を介して流出した水が前記第３ライン２０１＋３０１を移動する溶媒と水の混合物と熱交換された後に、前記流水流入口に回収され得るように前記熱交換領域を媒介として交差するように形成されていてもよい。
前記第１ライン１０１を移動する水の「一部」は、前記水タンクの流出口から流出する第１ラインの水の流れのうち第４ラインを介した流体の流れが存在する状態を意味し、例えば水タンクの流出口から流出する流出流れＡに対する第４ラインを介して熱交換領域に流入する流れＢの比Ｂ／Ａは、０．１以上であってもよく、０．２以上、０．３以上、０．４以上であってもよく、例えば０．５以上であってもよい。前記比Ｂ／Ａが０である場合は、水タンクから流出する水の流れが第４ラインに流入しない状態を意味する。前記水タンクの流出口から流出する流出流れＡに対する第４ラインを介して熱交換領域に流入する流れＢの比Ｂ／Ａの上限は、１であってもよく、前記水タンクの流出口から流出する流出流れＡに対する第４ラインを介して熱交換領域に流入する流れＢの比Ｂ／Ａが１である場合、前記水タンクの流出口から流出する流出流れの全体が第４ラインを介して熱交換器に流入する状態を意味する。
一例として、前記第１ライン１０１は、水供給ライン１０１、スチーム供給ライン１１１および高分子供給ライン１２１を含むことができる。例えば、前記水タンク１０から供給された水供給ライン１０１、スチーム供給ライン１１１、高分子供給ライン１２１、第２ライン１３１および脱去装置２０は、配管を介して連結されていてもよい。一例として、水タンク１０から第１ライン１０１に供給された水は、スチーム供給ライン１１１および高分子供給ライン１２１と混合領域７０で混合された後、第２ライン１３１を介して脱去装置２０に流入できるように、流体連結（ｆｌｕｉｄｉｃａｌｌｙ ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）されていてもよい。前記混合領域７０は、複数の流れを同時にまたは順次に混合できる装置を意味し、複数の配管およびバルブからなる構造であるか、一つ以上のインラインミキサーなどの装置が結合された構造を意味するが、これに限らない。
前記第３ライン２０１＋３０１は、前記脱去装置の溶媒流出口と熱交換領域を連結するように形成され得る。また、前記第４ライン６１＋６２は、第１ラインの流水流出口と前記熱交換領域および前記第１ラインの流水流入口を連結するように形成され得る。前記脱去装置２０の溶媒流出口から流出する溶媒と水の混合物は、前記第３ライン２０１＋３０１を介して熱交換領域に流入し、前記第４ライン６１＋６２を介して第１ライン１０１から流入する水と熱交換領域を介して熱交換し得る。
一例として、前記熱交換領域は、凝縮領域（ｃｏｎｄｅｎｓｉｎｇ ｚｏｎｅ）と補助冷却領域（ｓｕｂ−ｃｏｏｌｉｎｇ ｚｏｎｅ）を含むことができる。前記凝縮領域は、第３ラインと第４ラインが交差熱交換される領域であってもよく、前記補助冷却領域は、外部の冷却水を流入させて前記凝縮領域で熱交換された第３ラインを追加に冷却することができる。
前記熱交換領域の凝縮領域は、前記脱去装置２０の溶媒流出口から第３ラインを介して流出する溶媒と水の混合物を、第４ラインを介して第１ラインから流入する水と熱交換する領域であってもよい。前記凝縮領域で第４ラインを介して流入する水を熱交換して第１ラインに流入することにより、高分子および溶媒の混合物を移送するのに必要なエネルギーを節減できる。また、前記熱交換領域の補助冷却領域は、前記凝縮領域で熱交換した後の溶媒と水の混合物を外部から流入した冷却水と接触させるなどの方式で冷却させる領域であってもよい。前記補助冷却領域で溶媒と水の混合物を分離できる温度まで冷却して、流水排出ライン４０１を介して流水分離器５０に流入させることができる。前記流水分離器５０は、溶媒と水を分離する装置を意味し、開放型、タンク型など多様な公知の装置が使用できる。前記凝縮領域で熱交換された後の溶媒と水の混合物を補助冷却領域で冷却することにより、溶媒と水の混合物を冷却させるのに必要な冷却水の供給量を節減できる。
他の例示で、前記熱交換領域は、同じシェル（ｓｈｅｌｌ）内に凝縮領域（ｃｏｎｄｅｎｓｉｎｇ ｚｏｎｅ）と補助冷却領域（ｓｕｂ−ｃｏｏｌｉｎｇ ｚｏｎｅ）を同時に含む熱交換器であってもよい。前記熱交換器６０は、熱交換量、性能、価格および設置空間などを考慮してシェルアンドチューブ型熱交換器、スパイラル式熱交換器またはプレート式熱交換器などの熱交換器であってもよく、好ましくは、同じシェル内に２つ以上のチューブが形成されている１−シェル−２−プロセスチューブ型熱交換器であってもよいが、凝縮領域と補助冷却領域を含むものであれば、構造と形式などは特に限定されない。
前記「熱交換器」は、脱去装置の外部に別途に設置され、互いに温度が異なる二つの流体流れの間に熱伝達が円滑に行われるように熱交換を行う装置であり、例えば、前記熱交換器６０は、前記脱去装置２０の溶媒流出口から流出する溶媒と水の混合物を前記第３ライン２０１＋３０１を介して熱交換器６０に流入させ、前記第４ライン６１＋６２を介して第１ライン１０１から流入する水と熱交換器６０を介して熱交換させる装置であってもよい。
一例として、本出願による溶媒分離装置は、前記第２ライン上に凝縮器３０をさらに具備できる。前記「凝縮器」は、脱去装置２０と別途に設置された装置であって、前記脱去装置２０から流出した物質を外部から流入した冷却水と接触させるなどの方式で冷却させるための装置を意味する。前記凝縮器３０は、脱去装置の溶媒流出口と熱交換器６０との間に具備されていてもよい。前記凝縮器を具備することにより、脱去装置２０の溶媒流出口から流出して熱交換器６０に流入する溶媒と水の混合物の温度を制御することができ、前記混合物を第３ラインに流入する水と熱交換して廃熱回収の効率を向上させることができる。
一例として、本出願の溶媒分離装置は、下記一般式１を満たすことができる。
前記一般式１で、Ｔｃは、前記凝縮器から流出する第３ラインの流れの温度を示し、Ｔｅは、前記熱交換器から流出する第４ラインの流れの温度を示す。
前記溶媒分離装置において、前記凝縮器３０から流出する第３ライン３０１の流れの温度と前記熱交換器６０から流出する第４ライン６２の流れの温度との差を前記一般式１の範囲内に調節することにより、合成ゴムの生産反応後の生成物である高分子と溶媒などの混合物を脱去装置２０に移送するのに使用されるスチームの量を減少させることができる。一例として、前記凝縮器３０から流出する第３ライン３０１の流れの温度と前記熱交換器６０から流出する第４ライン６２の流れの温度との差は、前述した範囲内であれば、特に限定されるものではなく、例えば、４０℃以下、３０℃以下または２０℃以下であってもよく、下限は、特に制限されないが、例えば、０℃以上であってもよい。前記凝縮器３０から流出する第３ライン３０１の流れの温度は、前記一般式１を満たすと、特に限定されるものではないが、７０℃〜１００℃、例えば、８０℃〜１００℃、９０℃〜１００℃、７０℃〜９０℃、または８０℃〜９０℃であってもよい。また、前記熱交換器６０から流出する第４ライン６２の流出流れの温度は、前記一般式１を満たすと、特に限定されるものではないが、５０℃〜８０℃、例えば、６０℃〜８０℃、７０℃〜８０℃、５０℃〜７０℃、または６０℃〜７０℃であってもよい。
また、本出願は、溶媒分離方法に関する。前記溶媒分離方法は、前述した溶媒分離装置を利用して高分子と溶媒を分離する方法であってもよい。例示的な前記方法は、第１ラインの流水流出口から第４ラインを介して熱交換領域に流入する水を第３ラインを介して前記脱去装置から流出する溶媒と水の混合物と熱交換して、第１ラインの流入口に流入させる段階を含むことができる。
本出願の一具現例による前記溶媒分離方法は、水タンク１０から第１ライン１０１を介して供給される水と、スチーム供給ライン１１１を介して流入するスチームおよび高分子供給ライン１２１を介して流入する高分子と溶媒の混合物を混合領域７０に流入させて混合して、第２ライン１３１を介して脱去装置２０に流入させることができる。前記脱去装置２０の溶媒流出口から流出する溶媒と水の混合物は、第３ラインを介して熱交換器６０に流入し、第４ラインを介して第１ラインから流入する水と熱交換し得る。
前記第４ラインを介して流入する水は、熱交換器で第３ラインの溶媒と水の混合物と熱交換した後、第４ラインを介して第１ラインに流入させることができる。前記第４ラインを介して流入する水を熱交換して第１ラインに流入することにより、高分子および溶媒の混合物を移送するのに必要なエネルギーを節減できる。また、前記第４ラインに流入する水と熱交換することにより、第３ラインに流入する溶媒と水の混合物を冷却するために使用される冷却水の使用量を節減できる。
一例として、本出願による溶媒分離方法は、前記脱去装置から第３ラインを介して流出する溶媒と水の混合物が、前記第１ラインから第４ラインを介して流入する水と熱交換される前に、前記溶媒と水の混合物を凝縮する凝縮器を通過する段階をさらに含むことができる。前記凝縮器を通過する段階を含むことによって、脱去装置の溶媒流出口から流出する溶媒と水の混合物と、第４ラインに流入する水の熱交換効率を向上させることができる。
一例として、前記凝縮器３０から流出する第３ライン３０１の流れの温度Ｔｃと前記熱交換器６０で熱交換されて流出する第４ライン６２の流れの温度Ｔｅは、下記一般式１を満たすように調節できる。
前記一般式１で、Ｔｃは、前記凝縮器から流出する第３ラインの流れの温度を示し、Ｔｅは、前記熱交換器から流出する第４ラインの流れの温度を示す。
前記溶媒分離装置において、前記凝縮器３０から流出する第３ライン３０１の流れの温度と前記熱交換器６０から流出する第４ライン６２の流れの温度との差を前記一般式１の範囲内に調節することにより、合成ゴムの生産反応後の生成物である高分子と溶媒などの混合物を脱去装置２０に移送するのに使用されるスチームの量を減少させることができる。一例として、前記凝縮器３０から流出する第３ライン３０１の流れの温度と前記熱交換器６０から流出する第４ライン６２の流れの温度との差は、前述した範囲内であれば、特に限定されるものではなく、例えば、４０℃以下、３０℃以下または２０℃以下であってもよく、下限は、特に限定されないが、例えば、０℃以上であってもよい。前記凝縮器３０から流出する第３ライン３０１の流れの温度は、前記一般式１を満たすと、特に限定されるものではないが、７０℃〜１００℃、例えば、８０℃〜１００℃、９０℃〜１００℃、７０℃〜９０℃、または８０℃〜９０℃であってもよい。また、前記熱交換器６０から流出する第４ライン６２の流出流れの温度は、前記一般式１を満たすと、特に限定されるのではないが、５０℃〜８０℃、例えば、６０℃〜８０℃、７０℃〜８０℃、５０℃〜７０℃、または６０℃〜７０℃であってもよい。
本出願の溶媒分離方法は、合成ゴム生産工程の生成物であるブタジエンゴム（ＢＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ソリューションスチレンブタジエンゴム（ＳＳＢＲ）、超高シス−ポリブタジエンゴム（Ｕｌｔｒａ Ｈｉｇｈ ｃｉｓ Ｐｏｌｙｂｕｔａｄｉｅｎｅ Ｒｕｂｂｅｒ）などを溶媒と分離する方法であってもよい。
前記合成ゴム生産工程の生成物は、重合反応後、高分子と溶媒が混合した状態で排出され、これを本出願による溶媒分離方法を使用して分離することができる。一例として、前記溶媒は、有機溶媒であってもよく、また、炭素数２〜１２または炭素数４〜８の飽和炭化水素であってもよく、好ましくは、ノーマルヘキサンを含むことができる。
本出願によると、脱去装置の熱交換器からの廃熱を回収し、これを重合反応の生成物である高分子および溶媒の混合物を移送するのに供給して、従来の脱去工程に比べてエネルギーを顕著に節減できる。
図１は、従来の高分子と溶媒を分離する脱去装置の溶媒分離工程を説明する構成図である。 図２は、本出願の実施形態に係る溶媒分離装置の構成図である。
以下、本出願による実施例および本出願によらない比較例を通じて本出願をより詳細に説明するが、本出願の範囲が下記提示された実施例に限定されるものではない。
＜実施例＞
図２に示されるように、水タンク１０から第１ライン１０１を介して流入する水とスチーム供給ライン１１１に流入するスチームおよび高分子供給ライン１２１を介して流入する高分子と溶媒の混合物を混合領域７０で混合して、第２ライン１３１を介して脱去装置２０の下部流入口に流入させた。脱去装置２０の下部から供給されるスチームを利用して高分子を脱去し、脱去装置２０の溶媒流出口を介して溶媒と水の混合物を流出させた。脱去装置２０の溶媒流出口から流出する溶媒と水の混合物の温度は、９６．１６℃であり、流量は３８，０００ｋｇ／ｈｒであり、圧力は０．８ｋｇ／ｓｑｃｍｇであり、溶媒と水の混合比率は、水１５重量％およびノーマルヘキサン８５重量％であった。脱去装置２０の溶媒流出口を介して流出する溶媒と水の混合物は、凝縮器３０で凝縮された後、第３ライン２０１＋３０１を介して熱交換器６０に流入させた。前記熱交換器に流入する溶媒と水の混合物の流れ３０１は、温度が９０．００℃であり、流量が３８，０００ｋｇ／ｈｒであり、圧力が０．８ｋｇ／ｓｑｃｍｇであった。第４ライン６１を介して熱交換器６０に流入する水の温度が２５℃であり、流量が５５，０００ｋｇ／ｈｒであり、圧力が４．５ｋｇ／ｓｑｃｍｇであった。前記熱交換器６０は、１−シェル−２−プロセスチューブ（１−ｓｈｅｌｌ−２−ｐｒｏｃｅｓｓ ｔｕｂｅ）型熱交換器を使用し、第３ライン２０１＋３０１を介して流入する溶媒と水の混合物は、第４ライン６１＋６２を介して流入する水とまず熱交換した後、熱交換器６０に流入する外部の冷却水を利用して追加に冷却させた。前記冷却水は、温度３２℃、流量２７，０００ｋｇ／ｈｒ、圧力４．５ｋｇ／ｓｑｃｍｇで供給した。前記熱交換器６０で熱交換した後、第１ライン１０１に流入する第４ライン６２の水は、温度７０℃、流量５５，０００ｋｇ／ｈｒ、圧力４．４５ｋｇ／ｓｑｃｍｇであり、前記熱交換器から流出する冷却水の温度が約４２℃であり、流量が２７，０００ｋｇ／ｈｒであり、圧力が４．４４ｋｇ／ｓｑｃｍｇであった。前記冷却水と熱交換した後、流水分離器５０に流入する溶媒と水の混合物の流れ４０１は、温度が４３℃であり、流量が３８，０００ｋｇ／ｈｒであり、圧力が０．７７ｋｇ／ｓｑｃｍｇであった。
＜比較例＞
図１に示されるように、脱去装置２０の塔頂領域から流出する溶媒と水の混合物を凝縮器３０を介して凝縮した後、冷却器４０に流入する冷却水を利用して冷却させて流水分離器５０に流入させ、凝縮器３０に供給された冷却水からの廃熱は廃棄した。前記冷却器４０に流入する冷却水の温度が３２℃であり、流量が５１，０００ｋｇ／ｈｒであり、冷却器から流出する冷却水の温度が約４２℃であり、流量が５１，０００ｋｇ／ｈｒであることを除いて、実施例と同じ条件で溶媒を分離した。
表１から分かるように、本出願の溶媒分離装置および溶媒分離方法を利用してストリッピングを行う場合、同じ流量および温度の溶媒と水の混合物を冷却するに際して、実施例は、比較例に比べて最大４７％の冷却水使用量を節減でき、最大７５％のスチーム使用量を節減できることを確認することができる。

Claims (12)

  1. 溶媒流出口、高分子流出口および流入口が形成されている脱去装置；水の流出口を具備した水タンク；熱交換領域；前記水タンクの水を高分子溶液と混合する混合領域および配管システムを含み、前記配管システムは、前記水の流出口と前記混合領域を連結する第１ラインと、前記混合領域と前記脱去装置の流入口を連結する第２ラインと、前記脱去装置の溶媒流出口から溶媒と水の混合物を排出し得るように形成された第３ラインとを含む溶媒分離装置であって、
    前記第１ラインには、流水流出口と流水流入口が形成されており、前記配管システムは、前記流水流出口を介して前記第１ラインを移動する水の一部を流出させた後、再び前記流水流入口を介して前記第１ラインに回収できるように形成された第４ラインをさらに含み、前記第３および第４ラインは、前記流水流出口を介して流出した水が、前記第３ラインを移動する溶媒と水の混合物と熱交換された後に、前記流水流入口に回収され得るように前記熱交換領域を媒介として交差するように形成されている、溶媒分離装置。
  2. 前記熱交換領域は、凝縮領域と補助冷却領域を含み、前記第３ラインは、排出された溶媒と水の混合物が前記凝縮領域と補助冷却領域を順次に経由するように形成されており、第４ラインは、流水流出口を介して排出された水が前記凝縮領域を経由した後に、流水流入口に導入され得るように形成されている、請求項１に記載の溶媒分離装置。
  3. 前記熱交換領域は、同じシェル内に凝縮領域および補助冷却領域を同時に含む熱交換器である、請求項２に記載の溶媒分離装置。
  4. 前記第３ライン上に設けられた凝縮器をさらに含み、前記第３ラインは、排出された溶媒と水の混合物が前記凝縮器を経由した後に、熱交換領域に導入されるように形成されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の溶媒分離装置。
  5. 請求項１または２に記載の溶媒分離装置を利用して高分子と溶媒を分離する方法であって、第１ラインの流水流出口から第４ラインを介して熱交換領域に流入する水を第３ラインを介して前記脱去装置から流出する溶媒と水の混合物と熱交換して、第１ラインの流入口に流入させる段階を含む溶媒分離方法。
  6. 前記脱去装置から第３ラインを介して流出する溶媒と水の混合物が前記第１ラインから第４ラインを介して流入する水と熱交換される前に、前記溶媒と水の混合物を凝縮する凝縮器を通過する段階をさらに含む、請求項５に記載の溶媒分離方法。
  7. 前記溶媒分離装置において前記熱交換領域は、同じシェル内に凝縮領域および補助冷却領域を同時に含む熱交換器であり、
    前記熱交換器から流出する第４ラインの流れと前記凝縮器から流出する第３ラインの流れは、下記一般式１を満たすように調節する、請求項６に記載の溶媒分離方法。

    前記一般式１で、Ｔｃは、前記凝縮器から流出する第３ラインの流れの温度を示し、Ｔｅは、前記熱交換器から流出する第４ラインの流れの温度を示す。
  8. 前記凝縮器から流出する第３ラインの流れの温度は、７０〜１００℃である、請求項７に記載の溶媒分離方法。
  9. 前記熱交換器から流出する第４ラインの流れの温度は、５０〜８０℃である、請求項７または８に記載の溶媒分離方法。
  10. 前記凝縮器および前記熱交換器を通過した流れを冷却して溶媒と水を分離する段階をさらに含む、請求項７〜９のいずれか一項に記載の溶媒分離方法。
  11. 前記高分子は、ブタジエンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、ソリューションスチレンブタジエンゴムまたは超高シス−ポリブタジエンゴムを含む、請求項５〜１０のいずれか一項に記載の溶媒分離方法。
  12. 前記溶媒は、有機溶媒を含む、請求項５〜１１のいずれか一項に記載の溶媒分離方法。
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