JP7109855B2 - オリゴマーの製造装置 - Google Patents

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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。
本発明の一実施形態に係るオリゴマーの製造装置を示した工程の流れ図である。
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

Claims (12)

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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。
  6. 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。
  7. 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。
  8. 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。
  9. 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。
  10. 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。
  11. 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。
  12. 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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