KR100417059B1 - Molecular Fractional Purification Method and Equipment for Polyethylene Wax - Google Patents

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Abstract

본 발명은 슬러리 중합법에 의한 고밀도 폴리에틸렌 생산공정에서 부산물로 생산되는 저급 폴리에틸렌 왁스를 용액 결정화 방법을 통해 분자량을 분획하여 분자량분포가 좁고 고순도로 정제하는 방법과 그 장치에 관한 것으로, 본 발명에서는 결정화기에서 1 내지 95%의 농도 범위를 갖는 결정화 용매와 원료를 혼합하는 단계(S1); 원료가 균일한 액상 상태에 도달하도록 온도를 상승시키는 단계(S2); 30 내지 110℃의 과냉각온도와 분당 0.1 내지 10℃의 냉각속도의 범위로 냉각시키는 단계(S3); 냉각된 원료를 결정화시키기 위한 단계(S4); 및 결정화된 원료를 여과하는 단계(S5)로 구성되는 폴리에틸렌 왁스의 분자량 분획정제하는 방법과 이를 보다 효과적으로 수행할 수 있는 장치가 제공된다. 본 발명의 결정화 방법과 장치를 이용하여 좁은 분자량 분포를 갖고 다양한 평균분자량별로 여러 가지 용융점을 갖는 정제된 폴리에틸렌 왁스를 분획정제하여 얻는 것이 가능하고, 상기한 방법으로 얻은 폴리에틸렌 왁스는 분산제, 계면활성제, 윤활제 및 이형제로 이용이 가능하다.The present invention relates to a method and apparatus for purifying low-density polyethylene wax produced as a by-product in a high-density polyethylene production process by slurry polymerization method by narrowing the molecular weight through a solution crystallization method to have a narrow molecular weight distribution and high purity. Mixing the raw material with a crystallization solvent having a concentration range of 1 to 95% in a firearm (S1); Raising the temperature so that the raw material reaches a uniform liquid state (S2); Cooling in a range of an overcooling temperature of 30 to 110 ° C. and a cooling rate of 0.1 to 10 ° C. per minute (S3); Step S4 for crystallizing the cooled raw material; And it is provided with a method for fractionating the molecular weight of the polyethylene wax consisting of the step of filtering the crystallized raw material (S5) and an apparatus capable of performing this more effectively. Using the crystallization method and apparatus of the present invention, it is possible to obtain purified polyethylene wax fractions having a narrow molecular weight distribution and various melting points for various average molecular weights. Available as lubricants and release agents.

Description

폴리에틸렌 왁스의 분자량 분획정제방법 및 그 장치{Molecular Fractional Purification Method and Equipment for Polyethylene Wax}Molecular Fractional Purification Method and Equipment for Polyethylene Wax

본 발명은 슬러리 중합법에 의한 고밀도 폴리에틸렌 생산공정에서 부산물로 생산되는 저급 폴리에틸렌 왁스를 용액 결정화 방법을 통해 분자량을 분획하여 분자량분포가 좁고 고순도로 정제하는 방법과 그 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and a device for purifying low-density polyethylene wax produced as a by-product in a high-density polyethylene production process by slurry polymerization method by narrowing the molecular weight through solution crystallization method with a narrow molecular weight distribution.

일반적인 슬러리 중합법에 의한 폴리에틸렌 생산공정에서 부산(副産)되는 폴리에틸렌 왁스는 넓은 분자량 분포를 갖는다. 이러한 넓은 분포의 분자량은 본질적으로 폴리에틸렌의 중합조건인 라디칼 중합반응에 기인하게 되는데, 중합에서 생성되는 라디칼이 반응하는 경향에 따라서, 폴리에틸렌 내의 긴 사슬의 사슬구조나 짧은 사슬의 곁가지 구조가 나타난다. 이러한 곁가지 구조들이 궁극적으로 폴리에틸렌의 분자량 분포를 넓게 하고, 긴 사슬 구조는 용융물성에 영향을 주며, 짧은 사슬구조는 결정구조에 영향을 미친다. 상업공정에서 폴리에틸렌은 중합이 끝난 후, 먼저 미반응 에틸렌을 분리하고 원심분리기를 거쳐 제품이 되는 폴리에틸렌의 일부인 결정성 폴리에틸렌과 촉매잔사가 함유된 폴리에틸렌 저분자체의 왁스로 나누어진다. 이때 부산물로 생산되는 폴리에틸렌 왁스에는 색상, 내후성, 열안정성, 전기적 성질 등에 악영향을 미치는 촉매잔사를 포함하며 다량의 저비점 탄화수소를 포함하고 있다. 이러한 저급 폴리에틸렌 왁스의 분자량 분포를 줄임과 동시에 촉매잔사를 줄인다면 저급 폴리에틸렌왁스는 통신케이블용 충진제, 프린팅 잉크나 종이코팅용 계면활성제, 마스터 배치용 분산제 및 고무 이형제로서의 사용이 가능하게 된다. 본질적으로 분산된 저급 폴리에틸렌왁스는 여러 가지 분자량을 갖는 분자의 혼합물로서 긴 사슬 구조나 짧은 사슬을 갖는 여러 분자의 폴리에틸렌 내에서의 존재상태를 바꾸면 유용한 제품이 될 가능성을 내포하고 있다.Polyethylene waxes produced in the polyethylene production process by general slurry polymerization have a wide molecular weight distribution. The molecular weight of such a wide distribution is due to the radical polymerization reaction, which is essentially a polymerization condition of polyethylene. Depending on the tendency of the radicals generated in the polymerization to react, a long chain or short chain branching structure appears in the polyethylene. These branched structures ultimately broaden the molecular weight distribution of polyethylene, long chain structures affect melt properties, and short chain structures affect crystal structures. In the commercial process, after the polymerization is completed, the polyethylene is first separated into unreacted ethylene, and then centrifuged into a polyethylene low molecular weight wax containing crystalline polyethylene and a catalyst residue. In this case, the polyethylene wax produced as a by-product includes catalyst residues that adversely affect color, weather resistance, thermal stability, electrical properties, and contains a large amount of low boiling hydrocarbons. If the molecular weight distribution of the lower polyethylene wax is reduced and the catalyst residue is reduced, the lower polyethylene wax can be used as a filler for communication cables, a surfactant for printing ink or paper coating, a dispersant for a master batch, and a rubber release agent. Inherently dispersed lower polyethylene waxes are mixtures of molecules of various molecular weights, which imply that they can be useful products by changing the presence of various molecules in polyethylene with long or short chains.

이미 이러한 사슬구조의 존재를 바꾸기 위한 기술로 Kluwer Academic Press에서 1992년에 발행한 M. Dosiere의 Crystallization of Polymers와 P. Smith et. al., Macromolecules, 12(3), 483-491(1979)이 공지되어 있고, 초임계 유체를 이용해서는 K. M. Scholesky et. al., Journal of Applied Polymer Science, 33, 2925-2934(1987)과 K. M. Scholesky et. al., Chemtech., Dec. 750-757(1987) 가 공지되어 있으며, 블렌딩법을 이용해서는 P. Smith et. al., Macromolecules, 12(3), 483-491(1979)가 공지되어 있고, 컬럼분획을 이용해서는 H. S. Cho et. al., Journal of Molecular Catalysis A: Chemical, 159, 203-213(2000), E. Venema et al., Journal of Chromatography A., 765. 135-144(1997), T. Shiono et al., Polymer, 38(26), 6409-6411(1997) 및 I. Okazaki et. al., Journal of Membrane Science, 141, 65-74(1998)가 공지되어 있으며, 열분해를 이용해서는 R. M. Joyce 등에 의해 개발된 미국특허 제2372001호와 D. A. Weems 등에 의해 개발된 미국특허 제3562788호가 공지되어 있다. 이들을 방법상으로 크게 구분하면, 먼저 중합에 의한 방법 즉, 좁은 분자량 분포를 갖는 폴리에틸렌을 중합하기 위해 2개 내지 3개의 전이금속 촉매를 혼합하여 사용하는 고도의 촉매기술을 필요로 하는 방법이다. 또 다른 방법은 고분자를 물리적이나 화학적으로 처리하여 분자량을 조절하는 블렌딩 방법이다. 상기한 블렌딩방법은 서로 다른 분자량을 갖는 고분자를 물리적으로 혼합하는 경우 열역학적인 문제가 발생할 수 있다. 그리고 고분자를 불활성 분위기의 300∼500℃ 정도의 고온과 상압 하에서 분해시켜 좁은 분자량 분포와 낮은 분자량의 폴리에틸렌을 얻는 열분해 방법이 현재 가장 많이 사용되고 있지만, 열분해 온도가 높아 에너지 요구가 많고 장치설비와 고정운영비가 높은 문제점이 있었다. 또한, 촉매를 이용하거나 수소를 이용하여 열분해 할 경우 공정의 안정성이나 중합촉매의 분리가 곤란한 문제점이 있었다. 초임계 유체 추출에 의한 폴리에틸렌의 분자량 조절은 폴리에틸렌이 여러 분자로 된 혼합물인 점에 착안하여 초임계 조건이 쉽게 이루어 질 수 있는 펜탄이나 이산화탄소를 이용하여 낮은 분자량의 탄화수소부분을 용해시켜 제거하므로, 좁은 범위의 분자량을 갖는 폴리에틸렌을 얻을 수 있지만 24시간 내지 60시간의 긴 추출시간과 3기압 내지 50기압 정도의 높은 압력과 처리량이 부족하다는 문제점이 있었다.As a technique for changing the existence of such chain structure, M. Dosiere's Crystallization of Polymers and P. Smith et al., 1992, published by Kluwer Academic Press. al., Macromolecules, 12 (3), 483-491 (1979), and are described using K. M. Scholesky et. al., Journal of Applied Polymer Science, 33, 2925-2934 (1987) and K. M. Scholesky et. al., Chemtech., Dec. 750-757 (1987) is known and using blending methods is described by P. Smith et. al., Macromolecules, 12 (3), 483-491 (1979) and are known using H. S. Cho et. al., Journal of Molecular Catalysis A: Chemical, 159, 203-213 (2000), E. Venema et al., Journal of Chromatography A., 765. 135-144 (1997), T. Shiono et al., Polymer , 38 (26), 6409-6411 (1997) and I. Okazaki et. al., Journal of Membrane Science, 141, 65-74 (1998), and U.S. Pat. No. 2372001, developed by RM Joyce et al. and U.S. Pat. have. If these are largely classified into methods, first, a method by polymerization, that is, a method requiring a high catalytic technology using a mixture of two to three transition metal catalysts in order to polymerize polyethylene having a narrow molecular weight distribution. Another method is a blending method that modulates molecular weight by physically or chemically treating the polymer. The above blending method may cause thermodynamic problems when physically mixing polymers having different molecular weights. And the pyrolysis method of decomposing the polymer under high temperature and atmospheric pressure of 300 ~ 500 ℃ in inert atmosphere to obtain narrow molecular weight distribution and low molecular weight polyethylene is most commonly used.However, due to the high pyrolysis temperature, energy demand is high and equipment facilities and fixed operation cost are high. There was a high issue. In addition, there is a problem in that the stability of the process or separation of the polymerization catalyst is difficult when using a catalyst or pyrolysis using hydrogen. The molecular weight control of polyethylene by supercritical fluid extraction focuses on the fact that polyethylene is a multi-molecular mixture, so that hydrocarbon molecules of low molecular weight are dissolved and removed using pentane or carbon dioxide, which can easily be supercritical. Polyethylene having a molecular weight in the range can be obtained, but there is a problem of long extraction time of 24 hours to 60 hours and high pressure and throughput of about 3 to 50 atmospheres.

본 발명에서는 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 폴리에틸렌 공정에서 부산되는 폴리에틸렌 왁스를 작업 조건이 용이하면서 단시간에 생산성을 높일 수 있도록 용액 결정화 조작을 통해 폴리에틸렌 왁스를 결정화하여 좁은 분자량 분포를 갖고 다양한 평균분자량별로 분획하여 고순도로 정제하는 방법을 제공하는데 목적이 있다.In the present invention, to solve the problems of the prior art as described above, by narrowing the molecular weight by crystallization of polyethylene wax through a solution crystallization operation to increase the productivity in a short time, the polyethylene wax by-produced in the polyethylene process It is an object of the present invention to provide a method of purifying with high purity by dividing by various average molecular weights.

본 발명의 또 다른 목적은 상기한 폴리에틸렌 왁스의 용액결정화 조작을 통해 분자량을 분획조절하고 고순도로 정제할 수 있는 결정화 장치를 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide a crystallization apparatus capable of fractionally controlling the molecular weight and purifying it with high purity through the solution crystallization operation of the polyethylene wax described above.

도1은 원료 폴리에틸렌 왁스의 시차주사열량곡선.1 is a differential scanning calorie curve of a raw material polyethylene wax.

도2는 원료 폴리에틸렌 왁스와 결정화에서 얻은 폴리에틸렌 왁스의 X선 회절곡선.2 is an X-ray diffraction curve of polyethylene wax obtained from crystallization of raw polyethylene wax.

도3은 본 발명의 폴리에틸렌 왁스의 분자량 결정화분획정제방법을 나타낸 공정도.Figure 3 is a process chart showing the molecular weight crystallization fraction purification method of the polyethylene wax of the present invention.

도4는 본 발명의 폴리에틸렌 왁스의 분자량 분획정제가 가능한 결정화장치의 공정도.Figure 4 is a process diagram of the crystallization apparatus capable of fractional molecular weight purification of the polyethylene wax of the present invention.

도5는 실시예1에 의해 회수된 폴리에틸렌 왁스의 시차주사열량곡선.5 is a differential scanning calorie curve of polyethylene wax recovered by Example 1;

도6은 실시예2에 의해 회수된 폴리에틸렌 왁스의 시차주사열량곡선.6 is a differential scanning calorie curve of polyethylene wax recovered by Example 2;

도7은 실시예3에 의해 회수된 폴리에틸렌 왁스의 시차주사열량곡선.7 is a differential scanning calorie curve of polyethylene wax recovered by Example 3;

도8은 실시예4에 의해 회수된 폴리에틸렌 왁스의 시차주사열량곡선.8 is a differential scanning calorie curve of polyethylene wax recovered in Example 4;

도9는 실시예5에 의해 회수된 폴리에틸렌 왁스의 시차주사열량곡선.9 is a differential scanning calorie curve of polyethylene wax recovered by Example 5;

도10은 실시예6에 의해 회수된 폴리에틸렌 왁스의 시차주사열량곡선.10 is a differential scanning calorie curve of polyethylene wax recovered in Example 6;

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

1: 경막형 결정화기 2: 통풍관식 교반형 결정화기1: Dura-type crystallizer 2: Ventilation type stirred crystallizer

3: 여과기 4: 스트리퍼3: filter 4: stripper

상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 폴리에틸렌의 슬러리 중합공정에서 부산되는 저급 폴리에틸렌 왁스를 결정화하여 좁은 분자량 분포를 갖고 다양한 평균분자량별로 분획 정제하는 방법에 있어서,In order to achieve the above object, the present invention in the method of crystallizing the lower polyethylene wax by-produced in the slurry polymerization process of polyethylene having a narrow molecular weight distribution and fractional purification by various average molecular weight,

결정화기에서 1 내지 95%의 농도 범위를 갖는 결정화 용매와 원료를 혼합하는 단계(S1); 원료가 균일한 액상 상태에 도달하도록 온도를 상승시키는 단계(S2); 30 내지 110℃의 과냉각온도와 분당 0.1 내지 10℃의 냉각속도의 범위로 냉각시키는 단계(S3); 냉각된 원료를 결정화시키기 위한 단계(S4); 및 결정화된 원료를 여과하는 단계(S5)로 구성되는 것을 특징으로 한다.Mixing the crystallization solvent and the raw material having a concentration range of 1 to 95% in a crystallizer (S1); Raising the temperature so that the raw material reaches a uniform liquid state (S2); Cooling in a range of an overcooling temperature of 30 to 110 ° C. and a cooling rate of 0.1 to 10 ° C. per minute (S3); Step S4 for crystallizing the cooled raw material; And filtration of the crystallized raw material (S5).

상기한 결정화기는 경막형 결정화기 또는 통풍관식 결정화기인 것을 특징으로 한다.The crystallizer is characterized in that the dura-type crystallizer or ventilated crystallizer.

또한, 폴리에틸렌의 슬러리 중합공정에서 부산되는 저급 폴리에틸렌 왁스의 결정화에 사용하는 경막형 결정화기와 통풍관식결정화기를 연속적으로 조작 할 수 있는 결정화기에 있어서,In addition, in the crystallizer capable of continuously operating the film-like crystallization group and the ventilated crystallization group used for the crystallization of the lower polyethylene wax produced in the slurry polymerization process of polyethylene,

용융기와 온도제어장치가 구비된 경막형결정화기(1)와; 상기한 경막형결정화기(1)에 이송관으로 연결되어 있는 교반기와 온도제어장치가 구비된 통풍관식 교반형결정화기(2)와; 상기한 통풍관식 교반형결정화기(2)에 이송관으로 연결되어 있는 진공여과 장치가 구비된 여과기(3); 및 용매를 제거하기 위한 스트리퍼(4)로 구성되는 것을 특징으로 한다.A film-like crystallizer 1 equipped with a melter and a temperature control device; An aeration type stirred crystallizer (2) equipped with a stirrer and a temperature control device connected to the film-forming crystallizer (1) by a transfer pipe; A filter (3) equipped with a vacuum filtration device connected to the above-described ventilation type stirred crystallizer (2) by a transfer pipe; And a stripper 4 for removing the solvent.

이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

기존의 고밀도 폴리에틸렌 왁스공정의 생산시 부산되는 폴리에틸렌 왁스는 넓은 분자량 분포를 갖는 선형 폴리에틸렌 분자로 구성되어 있다. 결정화 공정의 핵심은 불균일하게 존재하는 폴리에틸렌 왁스 내의 서로 다른 길이를 갖는 사슬을 확산시켜 거시적 관점에서 분자배열이 다른 두 고체가 생성되는 점을 이용하는 것이다. 즉, 평형원리에 따라 결정화기 내의 온도를 조절하여 결정을 선택적으로 다른 용융점을 지닌 고체 다시 말해, 다른 분자배열의 고체를 형성한다.Polyethylene wax produced by the production of the conventional high density polyethylene wax process is composed of linear polyethylene molecules having a wide molecular weight distribution. The key to the crystallization process is to exploit the diffusion of chains of different lengths in non-uniformly present polyethylene wax, resulting in two solids with different molecular arrangements from a macroscopic perspective. That is, according to the equilibrium principle, the temperature in the crystallizer is adjusted to selectively form crystals with different melting points, that is, solids of different molecular arrangements.

본 발명에 사용되는 결정화 전의 원료 폴리에틸렌 왁스와 결정화된 폴리에틸렌의 분자량 분포 및 용융점은 겔투과 크로마토그래피(GPC: Gel Permeation Chromatography)와 시차주사열량계(DSC: Differential Scanning Calorimetry)로 분석하였다. 표1에는 일반적인 폴리에틸렌 슬러리 중합공정에서 얻은 폴리에틸렌 왁스의 물리적 특성을 나타내고 있다. 표1에서 알 수 있듯이 탄소(C)와 수소(H)의 비는 1: 2.12로 완전하게 에틸렌과 일치하지 않음을 알 수 있어, 전술한 바와 같이 어느 정도의 저분자물질이 함유되어 있음을 알 수 있다. 또한 다분산도는 1.91∼3.50으로 넓게 나타나 고분자물질과 저분자물질이 혼합되어 있음을 알 수 있고, 촉매잔사함량이 2015∼3200ppm으로 높게 나타나 있음을 알 수 있다.The molecular weight distribution and melting point of the raw polyethylene wax and the crystallized polyethylene before crystallization used in the present invention were analyzed by Gel Permeation Chromatography (GPC) and Differential Scanning Calorimetry (DSC). Table 1 shows the physical properties of the polyethylene wax obtained in the general polyethylene slurry polymerization process. As can be seen from Table 1, the ratio of carbon (C) and hydrogen (H) is 1: 2.12, which is not completely in agreement with ethylene. As described above, it can be seen that a certain amount of low molecular weight material is contained. have. In addition, the polydispersity was 1.91 to 3.50, indicating that the polymer material and the low molecular material were mixed, and the catalyst residue content was shown to be high as 2015 to 3200 ppm.

도1은 원료 폴리에틸렌 왁스의 시차주사열량곡선으로 용융곡선이 넓게 나타나 있는 것으로 보아 고분자물질과 저분자물질이 혼합되어 있음을 알 수 있다.Figure 1 shows that the melting curve is wide as a differential scanning calorie curve of the raw material polyethylene wax, it can be seen that the polymer material and the low molecular material is mixed.

또한, 도2는 원료 폴리에틸렌 왁스와 결정화에서 얻은 폴리에틸렌 왁스의 X선 회절곡선으로, 회절선으로부터 결정화도를 계산한 결과 28 내지 30%정도의 결정화도를 보이고 결정화에 의해 일부분의 저분자량을 지닌 탄화수소가 제거되었지만, 폴리에틸렌 왁스의 분자결정구조가 바뀌지 않았고, 21.6°와 24.0°의 폴리에틸렌의 사방정계 구조가 유지됨을 알 수 있다.FIG. 2 is an X-ray diffraction curve of polyethylene wax obtained from the raw material polyethylene wax and the crystallization, and the degree of crystallinity is calculated from the diffraction line, and the degree of crystallinity is about 28 to 30%, and a part of low molecular weight hydrocarbon is removed by crystallization. However, it can be seen that the molecular crystal structure of polyethylene wax did not change, and the tetragonal structure of polyethylene of 21.6 ° and 24.0 ° was maintained.

도3은 본 발명의 폴리에틸렌 왁스의 분자량 결정화분획정제방법을 나타낸 공정도이다. 결정화기에서 1 내지 95%의 농도 범위를 갖는 결정화 용매와 원료의 혼합하는 단계(S1); 원료가 균일한 액상 상태에 도달하도록 온도를 상승시키는 단계(S2); 30 내지 110℃의 과냉각온도와 분당 0.1 내지 10℃의 냉각속도의 범위로 냉각시키는 단계(S3); 냉각된 원료를 결정화시키기 위한 단계(S4); 및 결정화된 원료를 여과하는 단계(S5)로 구성되어 있다.Figure 3 is a process chart showing the molecular weight crystallization fraction purification method of the polyethylene wax of the present invention. Mixing the crystallization solvent and the raw material having a concentration range of 1 to 95% in the crystallizer (S1); Raising the temperature so that the raw material reaches a uniform liquid state (S2); Cooling in a range of an overcooling temperature of 30 to 110 ° C. and a cooling rate of 0.1 to 10 ° C. per minute (S3); Step S4 for crystallizing the cooled raw material; And filtering the crystallized raw material (S5).

본 발명에서 상기한 결정화기로 사용할 수 있는 경막형 결정화 장치는 결정을 석출하기 위한 관과 폴리에틸렌 왁스를 용융시키기 위한 용융기로 구성된다. 결정화 방법은 결정화 조작 조건에 따라 폴리에틸렌 왁스와 일정량의 용매를 용융기에 넣고 순환기 온도는 120℃로 유지하면서 용해한다. 폴리에틸렌 왁스를 완전히 용해한 후 30 내지 110℃의 과냉각온도, 200 내지 400rpm의 교반속도, 분당 0.1 내지 10℃의 냉각속도의 범위로 작업조건을 변화시켜 결정화 조작을 진행한다. 순환기의 온도와 항온조 사이의 온도차가 결정화에 필요한 온도 차를 일으키며 결정은 결정화기의 벽에 생성하여 성장한다. 성장하는 결정화 속도는 고액계면의 온도에 따라 조절한다. 결정화 조작이 끝난 후 부착된 결정을 잔여용액과 분리하여 정제된 폴리에틸렌 왁스를 얻는다.The dura-type crystallization apparatus which can be used as the above-mentioned crystallizer in the present invention comprises a tube for depositing crystals and a melter for melting polyethylene wax. In the crystallization method, polyethylene wax and a predetermined amount of solvent are put in a melter according to crystallization operation conditions and dissolved while maintaining a circulator temperature at 120 ° C. After completely dissolving the polyethylene wax, the crystallization operation is carried out by changing the working conditions in the range of a supercooling temperature of 30 to 110 ℃, a stirring speed of 200 to 400 rpm, a cooling rate of 0.1 to 10 ℃ per minute. The temperature difference between the temperature of the circulator and the thermostat causes the temperature difference necessary for crystallization, and crystals form and grow on the walls of the crystallizer. The growth rate of crystallization is controlled by the temperature of the solid-liquid interface. After the crystallization operation, the attached crystals are separated from the remaining solution to obtain a purified polyethylene wax.

또한, 본 발명에서는 상기한 결정화기로 통풍관식 교반형 결정화기를 사용하는 것이 가능하다. 통풍관식 교반형 결정화기는 온도를 일정하게 유지하기 위한 순환기와 결정화 조작 전의 폴리에틸렌 왁스의 용해와 혼합을 위한 교반기로 구성된다. 결정화조건에 따라 폴리에틸렌 왁스와 일정량의 용매를 결정화기에 넣고 순환기의 온도를 120℃로 유지한다. 폴리에틸렌 왁스를 완전히 용해한 후 결정 조건에 따라 순환기의 온도를 변화시키며 결정화 조작을 진행한다. 통풍관식 결정화기는 경막형 결정화기와는 달리 순환기의 온도변화, 교반조건 및 냉각속도에 따라 결정화 조작에서의 온도가 달라지고, 결정은 결정화가 완결된 후 여과하여 분리한다. 이 방법은 단계적 및/또는 연속적으로 수행할 수 있고, 순환기의 온도변화, 교반조건 및 냉각속도에 따라 원하는 분자량 분포와 용융점을 조절하는 것이 가능하다.In addition, in the present invention, it is possible to use a vent-type stirred crystallizer as the above-described crystallizer. The vent-type stirred crystallizer is composed of a circulator for keeping the temperature constant and a stirrer for dissolving and mixing the polyethylene wax before the crystallization operation. Depending on the crystallization conditions, polyethylene wax and a predetermined amount of solvent are added to the crystallizer and the temperature of the circulator is maintained at 120 ° C. After completely dissolving the polyethylene wax, the crystallization operation is performed by changing the temperature of the circulator according to the crystallization conditions. Unlike the duranic crystallizer, the temperature in the crystallization operation varies according to the temperature change, the stirring condition, and the cooling rate of the circulator, and the crystal is separated by filtration after the crystallization is completed. This method can be carried out stepwise and / or continuously, and it is possible to adjust the desired molecular weight distribution and melting point according to the temperature change of the circulator, the stirring conditions and the cooling rate.

본 발명의 폴리에틸렌 왁스의 분자량 분획정제가 가능한 결정화장치의 공정도를 도4에 나타내었다.4 is a flowchart of a crystallization apparatus capable of fractional molecular weight purification of the polyethylene wax of the present invention.

상기한 폴리에틸렌의 슬러리 중합공정에서 부산되는 저급 폴리에틸렌 왁스의 결정화에 사용하는 결정화장치는 용융기와 온도제어장치가 구비된 경막형결정화기(1)와; 상기한 경막형결정화기(1)에 이송관으로 연결되어 있는 교반기와 온도제어장치가 구비된 통풍관식 교반형결정화기(2)와; 상기한 통풍관식 교반형결정화기(2)에 이송관으로 연결되어 있는 진공여과 장치가 구비된 여과기(3); 및용매를 제거하기 위한 스트리퍼(4)로 구성되어 있다.The crystallization apparatus used for the crystallization of the lower polyethylene wax produced in the slurry polymerization process of the polyethylene includes: a film-type crystallizer 1 having a melter and a temperature control device; An aeration type stirred crystallizer (2) equipped with a stirrer and a temperature control device connected to the film-forming crystallizer (1) by a transfer pipe; A filter (3) equipped with a vacuum filtration device connected to the above-described ventilation type stirred crystallizer (2) by a transfer pipe; And a stripper 4 for removing the solvent.

본 발명에서 상기한 도4의 결정화장치를 통해 폴리에틸렌 왁스공정의 생산시 부산되는 왁스를 분자량별로 분획정제하는 방법은 다음과 같다.In the present invention, a method of fractionally purifying wax by molecular weight during the production of the polyethylene wax process through the crystallization apparatus of FIG. 4 is as follows.

원료인 폴리에틸렌 왁스를 먼저 경막형 결정화기(1)에서 일차적으로 결정화를 실시하고, 여기서 얻은 고분자량의 결정성 폴리에틸렌 왁스를 회수한다. 나머지 잔류액은 다시 통풍관식 교반형 결정화기(2)로 들어가고 여기서 다시 결정화 조작을 거친 후 여과기(3)를 통해 여과하여 용매와 나머지 폴리에틸렌 왁스는 스트리퍼(4)로 들어가게 되며 중간 정도의 분자량을 지닌 폴리에틸렌 왁스를 회수한다. 마지막으로 스트리퍼(4)에서는 결정화에 이용된 용매를 회수하고 저분자량의 결정성 폴리에틸렌이 최종생산된다.The polyethylene wax as a raw material is first crystallized in the dura type crystallizer 1, and the high molecular weight crystalline polyethylene wax obtained here is recovered. The remaining residue is passed back into the aeration stirred crystallizer (2) where it is again crystallized and filtered through a filter (3) so that the solvent and the remaining polyethylene wax enter the stripper (4) and have a medium molecular weight. Recover the polyethylene wax. Finally, the stripper 4 recovers the solvent used for crystallization and finally produces low molecular weight crystalline polyethylene.

고분자의 분자량 분획방법은 결정화 메커니즘과 밀접한 관련이 있고, 결정화를 지배하는 사용용매, 온도변화, 교반조건, 냉각속도, 결정화 장치 등의 조작조건을 변화시켜 쉽게 폴리에틸렌 왁스의 물리적특성을 제어하여 폴리에틸렌 고분자의 분자량을 분획하는 것이 가능하다.The molecular weight fractionation method of the polymer is closely related to the crystallization mechanism, and it is easy to control the physical properties of the polyethylene wax by changing the operating conditions of the solvent, temperature change, stirring condition, cooling rate, and crystallization device that dominate the crystallization. It is possible to fractionate the molecular weight of.

본 발명에 사용할 수 있는 용매는 특정 물질만 선택적으로 용해시키는 능력이 있어야 하고, 운전조건이 온화하고 가격이 저렴하여야 하며 용매의 회수가 용이하고 변질과 손실이 적어야 한다.Solvents that can be used in the present invention should be capable of selectively dissolving only certain substances, have mild operating conditions, low cost, easy recovery of solvents and low deterioration and loss.

본 발명에 사용되는 폴리에틸렌 왁스가 선형 분자구조를 보이므로 분자구조가 유사하며 용해도가 높을 것으로 예상되는 포화 및 불포화 지방족 탄화수소와 용해성은 떨어지지만 어느 특정 성분만 용해하는 방향족 탄화수소를 사용할 수 있다. 운전조건이나 용매회수를 위해서 높은 비점이나 용융점을 갖는 용매는 제외된다. 용매가 결정화에 영향을 주는 사항은 용매의 기본 물성인 점도, 밀도, 분자량, 표면장력 등에 좌우되고, 여기에 조작조건인 온도, 압력, 농도 등이 복합적으로 작용되어 결정화 공정의 특성이 결정된다. 상기한 용매의 조건을 고려할 때 본 발명에서 사용할 수 있는 용매로는 방향족 탄화수소계의 오르토 자일렌(o-xylene), 포화탄화수소계의 데칸(decane), 케톤계의 메틸 이소부틸 케톤(methyl isobutyl ketone), 다환방향족계의 데카린(decalin), 올레핀계의 옥텐(octene), 아세테이트계의 엔-뷰틸 아세테이트(n-butyl acetate)등 을 사용할 수 있다.Since the polyethylene wax used in the present invention exhibits a linear molecular structure, it is possible to use aromatic hydrocarbons which are similar in molecular structure and insoluble in saturated and unsaturated aliphatic hydrocarbons which are expected to have high solubility but dissolve only certain components. Solvents with high boiling points or melting points are excluded for operating conditions or solvent recovery. The influence of the solvent on the crystallization depends on the viscosity, density, molecular weight, surface tension, etc., which are the basic physical properties of the solvent, and the operating conditions such as temperature, pressure, and concentration are combined to determine the characteristics of the crystallization process. Considering the conditions of the above solvents, solvents that can be used in the present invention include ortho xylene (o-xylene) of aromatic hydrocarbons, decane of saturated hydrocarbons, and methyl isobutyl ketone of ketones. ), Polycyclic aromatic decalin, olefin octene, acetate-based n-butyl acetate and the like can be used.

이하, 실시예에 의하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 기술적인 범위 내에서 다양한 변형이 가능하고, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 국한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이며, 이러한 변형이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. These examples are only for illustrating the present invention, various modifications are possible within the technical scope of the present invention, it is to those skilled in the art that the scope of the present invention is not limited to these examples. It is obvious that such modifications fall within the scope of the appended claims.

본 발명에서는 결정화 조작을 위해 과냉각온도, 용해온도, 냉각속도, 용매, 조성 및 결정화시간, 결정화장치를 변수로 작용시켰다.In the present invention, the subcooling temperature, the dissolution temperature, the cooling rate, the solvent, the composition and the crystallization time, and the crystallization apparatus were used as variables for the crystallization operation.

실시예1: 통풍관식 교반형 결정화기에 오르토-자일렌 150g과 폴리에틸렌 왁스 68.8g을 넣고 300rpm으로 교반하면서 순환기 온도를 120℃로 상승시켜 완전히 균일한 액상으로 만들었다. 이 후, 120℃에서 30℃로 분당 1℃로 냉각시킨다. 혼합액이 탁해지면 이액을 여과하여 고형분을 회수한다. 이 때 얻어진 폴리에틸렌의 수율은 63.3%, 촉매 잔사함량은 71ppm이었다. 도5에 회수된 폴리에틸렌 왁스의 용융온도 측정을 위한 시차주사열량곡선을 나타내었다. 용융온도는 81.43℃이고, 겔크로마토그래피 분석결과 다분산도는 1.29, 중량평균분자량은 1038이었다.Example 1: 150 g of ortho-xylene and 68.8 g of polyethylene wax were added to a vent-type stirred crystallizer, and the circulator temperature was raised to 120 ° C. while stirring at 300 rpm to make a completely uniform liquid phase. This is followed by cooling from 120 ° C. to 30 ° C. at 1 ° C. per minute. When the mixed solution becomes cloudy, the liquid is filtered to recover the solids. The yield of polyethylene obtained at this time was 63.3%, and the catalyst residue was 71 ppm. 5 shows the differential scanning calorimetry curve for measuring the melting temperature of the recovered polyethylene wax. The melting temperature was 81.43 ° C, and the gel chromatography analysis showed that the polydispersity was 1.29 and the weight average molecular weight was 1038.

실시예2: 폴리에틸렌 왁스 74.5g을 사용한 것 이외에는 실시예1과 동일한 조건 및 방법으로 실시하였다. 이 때 얻은 폴리에틸렌의 수율은 38.6%, 촉매잔사함량은 67ppm이었다. 회수된 폴리에틸렌 왁스의 용융온도는 80.09℃이고, 도6에 회수된 폴리에틸렌 왁스의 시차주사열량곡선을 나타내었다. 겔크로마토그래피 분석결과 다분산도는 1.28, 중량평균분자량은 1038이었다.Example 2: The same conditions and methods as in Example 1 were conducted except that 74.5 g of polyethylene wax was used. The yield of polyethylene obtained at this time was 38.6%, catalyst residue content was 67ppm. Melting temperature of the recovered polyethylene wax is 80.09 ℃, Figure 6 shows the differential scanning calorie curve of the recovered polyethylene wax. Gel chromatography analysis showed that the polydispersity was 1.28 and the weight average molecular weight was 1038.

실시예3: 폴리에틸렌 왁스 45.0g을 사용한 것 이외에는 실시예1과 동일한 조건 및 방법으로 실시하였다. 이 때 얻은 폴리에틸렌의 수율은 63.2%, 촉매잔사함량은 32ppm이었다. 회수된 폴리에틸렌 왁스의 용융온도는 72.52℃이고, 도7에 회수된 폴리에틸렌 왁스의 시차주사열량곡선을 나타내었다. 겔크로마토그래피 분석결과 다분산도는 1.12, 중량평균분자량은 917이었다.Example 3: The same conditions and methods as in Example 1 were conducted except that 45.0 g of polyethylene wax was used. The polyethylene yield was 63.2%, and the catalyst residue was 32 ppm. The melt temperature of the recovered polyethylene wax was 72.52 ° C., and FIG. 7 shows the differential scanning calorific curve of the recovered polyethylene wax. Gel chromatography analysis showed that the polydispersity was 1.12 and the weight average molecular weight was 917.

실시예4: 폴리에틸렌 왁스 154.2g을 사용한 것 이외에는 실시예1과 동일한 조건 및 방법으로 실시하였다. 이 때 얻은 폴리에틸렌의 수율은 30.4%, 촉매잔사함량은 40ppm이었다. 회수된 폴리에틸렌 왁스의 용융온도는 90.33℃이고, 도8에 회수된 폴리에틸렌 왁스의 시차주사열량곡선을 나타내었다. 겔크로마토그래피 분석결과 다분산도는 1.35, 중량평균분자량은 1231이었다.Example 4: The same conditions and methods as in Example 1 were conducted except that 154.2 g of polyethylene wax was used. The polyethylene yield was 30.4%, and the catalyst residue was 40 ppm. Melting temperature of the recovered polyethylene wax is 90.33 ° C, and Fig. 8 shows the differential scanning calorific curve of the recovered polyethylene wax. Gel chromatography analysis showed that the polydispersity was 1.35 and the weight average molecular weight was 1231.

실시예5: 경막 결정화기에 오르토-자일렌 240g과 왁스 폴리에틸렌 왁스 160.0g을 넣고 온도를 120℃로 상승시켜 300rpm의 속도로 폴리에틸렌 왁스를 완전히 균일한 액상으로 만들었다. 자켓온도를 120℃로 유지한 후 봉의 온도를 120℃에서 20℃로 분당 1℃로 냉각시켜 폴리에틸렌 왁스를 석출하였다. 이 때 얻은 폴리에틸렌의 수율은 5.0%, 촉매잔사함량은 75ppm이었다. 회수된 폴리에틸렌 왁스의 용융온도는 94.59℃이고, 도9에 회수된 폴리에틸렌 왁스의 시차주사열량곡선을 나타내었다. 겔크로마토그래피 분석결과 다분산도는 1.51, 중량평균분자량은 1131이었다.Example 5 240 g of ortho-xylene and 160.0 g of wax polyethylene wax were added to a film crystallization unit, and the temperature was raised to 120 ° C. to make the polyethylene wax in a completely uniform liquid phase at a speed of 300 rpm. After maintaining the jacket temperature at 120 ° C., the temperature of the rod was cooled from 120 ° C. to 20 ° C. to 1 ° C. per minute to precipitate polyethylene wax. The yield of polyethylene obtained at this time was 5.0%, and the catalyst residue content was 75 ppm. The melting temperature of the recovered polyethylene wax was 94.59 ° C., and the differential scanning calorimetry curve of the recovered polyethylene wax was shown in FIG. 9. Gel chromatography analysis showed that the polydispersity was 1.51 and the weight average molecular weight was 1131.

실시예6: 폴리에틸렌 왁스 40.0g을 사용한 것 이외에는 실시예5와 동일한 조건 및 방법으로 실시하였다. 이 때 얻은 폴리에틸렌의 수율은 7.4%, 촉매잔사함량은 97ppm이었다. 회수된 폴리에틸렌 왁스의 용융온도는 100.20℃이고, 도10에 회수된 폴리에틸렌 왁스의 시차주사열량곡선을 나타내었다. 겔크로마토그래피 분석결과 다분산도는 1.36, 중량평균분자량은 1191이었다.Example 6: The same conditions and methods as in Example 5 were conducted except that 40.0 g of polyethylene wax was used. The yield of polyethylene obtained at this time was 7.4%, and the catalyst residue content was 97 ppm. The melt temperature of the recovered polyethylene wax was 100.20 ° C., and the differential scanning calorimetry curve of the recovered polyethylene wax was shown in FIG. 10. Gel chromatography analysis showed that the polydispersity was 1.36 and the weight average molecular weight was 1191.

실시예7: 통풍관식 교반형 결정화기 대신에 다단 및 연속조작이 가능한 장치를 이용하여 결정화를 실시한 것 이외에는 실시예1과 동일한 조성, 조건 및 방법으로 실시하였다. 원료인 폴리에틸렌 왁스를 먼저 경막형 결정화기(1)에서 일차적으로 결정화를 실시하고, 여기서 얻은 고분자량의 결정성 폴리에틸렌 왁스를 회수한다. 나머지 잔류액은 다시 통풍관식 교반형 결정화기(2)로 들어간다. 여기서 다시 결정화 조작을 거친 후 여과기(3)를 통해 여과하여 용매와 나머지 폴리에틸렌 왁스는 스트리퍼(4)로 들어가게 되며 중간 정도의 분자량을 지닌 폴리에틸렌 왁스를 회수한다. 마지막으로 스트리퍼에서는 결정화에 이용된 용매를 회수하고 저분자량의 결정성 폴리에틸렌이 최종 생산된다. 경막형 결정화기(1)에서 회수된 폴리에틸렌 왁스(제품 1)의 수율은 9.7%이고, 촉매잔사함유량은 85ppm이었다. 회수된 폴리에틸렌 왁스의 용융온도는 92.98℃이고, 겔크로마토그래피 분석결과 다분산도는 1.50, 중량평균분자량은 1271이었다. 통풍관식 교반형 결정화기(2)에서 회수된 폴리에틸렌 왁스(제품 2)의 수율은 62.4%이고, 촉매잔사함유량은 38ppm이었다. 회수된 폴리에틸렌 왁스의 용융온도는 80.03℃이고, 겔크로마토그래피 분석결과 다분산도는 1.36, 중량평균분자량은 1191이었다. 스트리퍼(4)에서 회수된 폴리에틸렌 왁스(제품 3)의 수율은 27.9%이고, 촉매잔사함유량은 70ppm이었다. 회수된 폴리에틸렌 왁스의 용융온도는 71.33℃이고, 겔크로마토그래피 분석결과 다분산도는 1.27, 중량평균분자량은 985이었다.Example 7: The same composition, conditions, and methods as in Example 1 were carried out except that the crystallization was carried out using a device capable of multi-stage and continuous operation instead of the uptake type agitated crystallizer. The polyethylene wax as a raw material is first crystallized in the dura type crystallizer 1, and the high molecular weight crystalline polyethylene wax obtained here is recovered. The remaining residue enters again the draft stirred crystallizer (2). Here again, after the crystallization operation, and filtered through the filter (3), the solvent and the remaining polyethylene wax enters the stripper (4) to recover the polyethylene wax having a medium molecular weight. Finally, the stripper recovers the solvent used for crystallization and finally produces low molecular weight crystalline polyethylene. The yield of polyethylene wax (product 1) recovered in the dura type crystallizer 1 was 9.7%, and the catalyst residue content was 85 ppm. The melt temperature of the recovered polyethylene wax was 92.98 ° C., and the gel chromatography analysis showed that the polydispersity was 1.50 and the weight average molecular weight was 1271. The yield of the polyethylene wax (product 2) recovered in the vent type stirred crystallizer (2) was 62.4%, and the catalyst residue content was 38 ppm. The melt temperature of the recovered polyethylene wax was 80.03 ℃, gel chromatography analysis showed that the polydispersity was 1.36, the weight average molecular weight was 1191. The yield of the polyethylene wax (Product 3) recovered from the stripper 4 was 27.9%, and the catalyst residue content was 70 ppm. The melt temperature of the recovered polyethylene wax was 71.33 ℃, the gel chromatography analysis showed that the polydispersity was 1.27, the weight average molecular weight was 985.

실시예8: 용매로 오르토-자일렌 대신에 데칸을 사용한 것 이외에는 실시예1과 동일한 조건 및 방법으로 실시하였다. 회수된 폴리에틸렌 왁스의 수율은 15%이고, 촉매잔사함유량은 45ppm이었다. 회수된 폴리에틸렌 왁스의 용융온도는 92.13℃이고, 겔크로마토그래피 분석결과 다분산도는 1.30, 중량평균분자량은 1150이었다.Example 8: The same conditions and methods as in Example 1 were conducted except that decane was used instead of ortho-xylene as the solvent. The yield of recovered polyethylene wax was 15%, and the catalyst residue content was 45 ppm. The melt temperature of the recovered polyethylene wax was 92.13 占 폚, and the gel chromatography analysis showed that the polydispersity was 1.30 and the weight average molecular weight was 1150.

실시예9: 용매로 오르토-자일렌 대신에 메틸 이소뷰틸 케톤을 사용한 것 이외에는 실시예1과 동일한 조건 및 방법으로 실시하였다. 회수된 폴리에틸렌 왁스의 수율은 10.3%이고, 촉매잔사함유량은 27ppm이었다. 회수된 폴리에틸렌 왁스의 용융온도는 91.81℃이고, 겔크로마토그래피 분석결과 다분산도는 1.38, 중량평균분자량은 1157이었다.Example 9: The same conditions and methods as in Example 1 were conducted except that methyl isobutyl ketone was used instead of ortho-xylene as the solvent. The yield of recovered polyethylene wax was 10.3%, and the catalyst residue content was 27 ppm. The melt temperature of the recovered polyethylene wax was 91.81 ° C., and the gel chromatography analysis showed that the polydispersity was 1.38 and the weight average molecular weight was 1157.

실시예10: 용매로 오르토-자일렌 대신에 데카린을 사용한 것 이외에는 실시예1과 동일한 조건 및 방법으로 실시하였다. 회수된 폴리에틸렌 왁스의 수율은 6.8%이고, 촉매잔사함유량은 66ppm이었다. 회수된 폴리에틸렌 왁스의 용융온도는 92.33℃이고, 겔크로마토그래피 분석결과 다분산도는 1.28, 중량평균분자량은 1142이었다.Example 10 The same procedure and procedure as in Example 1 was conducted except that decalin was used instead of ortho-xylene as the solvent. The yield of recovered polyethylene wax was 6.8%, and the catalyst residue content was 66 ppm. The melted temperature of the recovered polyethylene wax was 92.33 ° C. As a result of gel chromatography analysis, the polydispersity was 1.28 and the weight average molecular weight was 1142.

실시예11: 용매로 오르토-자일렌 대신에 옥텐을 사용한 것 이외에는 실시예1과 동일한 조건 및 방법으로 실시하였다. 회수된 폴리에틸렌 왁스의 수율은 16.0%이고, 촉매잔사함유량은 34ppm이었다. 회수된 폴리에틸렌 왁스의 용융온도는 93.28℃이고, 겔크로마토그래피 분석결과 다분산도는 1.30, 중량평균분자량은 1153이었다.Example 11: The same conditions and methods as in Example 1 were carried out except that octene was used instead of ortho-xylene as the solvent. The yield of recovered polyethylene wax was 16.0%, and the catalyst residue content was 34 ppm. The melt temperature of the recovered polyethylene wax was 93.28 ℃, the gel chromatography analysis showed that the polydispersity was 1.30, the weight average molecular weight was 1153.

실시예12: 용매로 오르토-자일렌 대신에 엔-뷰틸 아세테이트를 사용한 것 이외에는 실시예1과 동일한 조건 및 방법으로 실시하였다. 회수된 폴리에틸렌 왁스의 수율은 12.0%이고, 촉매잔사함유량은 30ppm이었다. 회수된 폴리에틸렌 왁스의 용융온도는 92.22℃이고, 겔크로마토그래피 분석결과 다분산도는 1.33, 중량평균분자량은 1135이었다.Example 12: The same conditions and methods as in Example 1 were carried out except that en-butyl acetate was used instead of ortho-xylene as the solvent. The yield of recovered polyethylene wax was 12.0%, and the catalyst residue content was 30 ppm. The melt temperature of the recovered polyethylene wax was 92.22 ° C., and the gel chromatography analysis showed that the polydispersity was 1.33 and the weight average molecular weight was 1135.

이상의 실시예 1 내지 12에 대한 결정화조건을 표2에 나타내었고, 수율, 촉매잔사 함유량, 용융온도 및 겔크로마토그래피 분석결과를 다음의 표3에 나타내었다.Crystallization conditions for the above Examples 1 to 12 are shown in Table 2, and the yield, catalyst residue content, melting temperature, and gel chromatography analysis results are shown in Table 3 below.

본 발명에서 냉각속도는 분당 0.1℃에서 10℃로 변화했을 경우, 분당 1℃일 때가 최적을 분획조건을 나타내었다. 과냉각온도의 경우 30℃에서 110℃(포화온도가 120℃)로 변화시켰고, 과냉각온도가 커질수록 빠른 핵생성 속도 때문에 수율은 6배 증가되는 경향을 보였지만, 촉매 잔사의 함유량은 1.8배 증가하였다. 이 때의 최적 분획조건은 과냉각온도가 90℃일 때 였고 촉매잔사 함유량이 100ppm이하를 보였다.In the present invention, when the cooling rate is changed from 0.1 ° C per minute to 10 ° C, when the 1 ℃ per minute showed the optimal fractional conditions. The supercooling temperature was changed from 30 ℃ to 110 ℃ (saturation temperature was 120 ℃). As the supercooling temperature increased, the yield tended to increase 6 times due to the fast nucleation rate, but the catalyst residue content increased 1.8 times. The optimum fractionation condition was when the supercooling temperature was 90 ℃ and the catalyst residue content was less than 100ppm.

상기한 본 발명의 결정화조건에 따라 얻은 분획된 폴리에틸렌 왁스는 100ppm이하의 촉매잔사, 1.3이하의 다분산도, 900 내지 1200의 평균분자량 및 70 내지 100℃의 용융점을 나타내었다.The fractionated polyethylene wax obtained according to the crystallization conditions of the present invention described above showed a catalyst residue of 100 ppm or less, a polydispersity of 1.3 or less, an average molecular weight of 900 to 1200, and a melting point of 70 to 100 ° C.

이상에서 상술한 바와 같이, 본 발명의 결정화 방법과 장치를 이용하여 결정화 조건을 바꿈으로서, 좁은 분자량 분포를 갖고 다양한 평균분자량별로 여러 가지 용융점을 갖는 정제된 폴리에틸렌 왁스를 분획정제하여 얻을 수 있다. 또한 얻어진 폴리에틸렌 왁스는 분산제, 계면활성제, 윤활제 및 이형제로 이용이 가능하다.As described above, by changing the crystallization conditions using the crystallization method and apparatus of the present invention, it can be obtained by fractional purification of purified polyethylene wax having a narrow molecular weight distribution and having various melting points for various average molecular weights. The obtained polyethylene wax can also be used as a dispersant, surfactant, lubricant and release agent.

Claims (6)

폴리에틸렌의 슬러리 중합공정에서 부산되는 저급 폴리에틸렌 왁스를 결정화하여 좁은 분자량 분포를 갖고 다양한 평균분자량별로 분획 정제하는 방법에 있어서,In the method of crystallizing the lower polyethylene wax by-produced in the slurry polymerization process of polyethylene having a narrow molecular weight distribution and fractional purification by various average molecular weight, 결정화기에서 1 내지 95%의 농도 범위를 갖는 결정화 용매와 원료를 혼합하는 단계(S1);Mixing the crystallization solvent and the raw material having a concentration range of 1 to 95% in a crystallizer (S1); 원료가 균일한 액상 상태에 도달하도록 온도를 상승시키는 단계(S2);Raising the temperature so that the raw material reaches a uniform liquid state (S2); 30 내지 110℃의 과냉각온도와 분당 0.1 내지 10℃의 냉각속도의 범위로 냉각시키는 단계(S3);Cooling in a range of an overcooling temperature of 30 to 110 ° C. and a cooling rate of 0.1 to 10 ° C. per minute (S3); 냉각된 원료를 결정화시키기 위한 단계(S4); 및Step S4 for crystallizing the cooled raw material; And 결정화된 원료를 여과하는 단계(S5)로 구성되는 것을 특징으로 하는 폴리에틸렌 왁스의 분자량 결정화분획정제방법.The method for filtering molecular weight crystallization fraction of polyethylene wax, characterized in that consisting of the step of filtering the crystallized raw material (S5). 제 1항에 있어서, 결정화용매는 포화탄화수소, 케톤, 단환방향족탄화수소, 다환방향족 탄화수소, 올레핀계 탄화수소 중에서 선택된 하나 또는 둘 이상을 혼합하여 제조되는 것을 특징으로 하는 폴리에틸렌 왁스의 분자량 결정화분획정제방법.The method of claim 1, wherein the crystallization solvent is prepared by mixing one or two or more selected from saturated hydrocarbons, ketones, monocyclic aromatic hydrocarbons, polycyclic aromatic hydrocarbons, and olefinic hydrocarbons. 제 1항에 있어서, 결정화기는 경막형 결정화기 또는 통풍관식 결정화기인 것을 특징으로 하는 폴리에틸렌 왁스의 분자량 결정화분획정제방법.The method of claim 1, wherein the crystallizer is a film-like crystallizer or a vented crystallizer. 삭제delete 결정화기에서 1 내지 95%의 농도 범위를 갖는 결정화 용매와 원료를 혼합하고, 원료가 균일한 액상 상태에 도달하도록 온도를 상승시키고, 30 내지 110℃의 과냉각온도와 분당 0.1 내지 10℃의 냉각속도의 범위로 냉각시키고, 냉각된 원료를 결정화시키고, 결정화된 원료를 여과하여 제조되는 폴리에틸렌왁스로서, 100ppm이하의 촉매잔사, 1.3이하의 다분산도, 900 내지 1200의 평균분자량 및 70 내지 100℃의 용융점을 갖는 폴리에틸렌 왁스.In the crystallizer, the crystallization solvent having a concentration range of 1 to 95% is mixed with the raw material, the temperature is raised so that the raw material reaches a uniform liquid state, a supercooling temperature of 30 to 110 ° C. and a cooling rate of 0.1 to 10 ° C. per minute Polyethylene wax produced by cooling to a range of the raw material, crystallized the cooled raw material, and filtered the crystallized raw material, the catalyst residue of 100ppm or less, polydispersity of 1.3 or less, average molecular weight of 900 to 1200 and 70 to 100 ℃ Polyethylene wax with a melting point. 폴리에틸렌의 슬러리 중합공정에서 부산되는 저급 폴리에틸렌 왁스의 용해 결정화방법을 사용하여 좁은 분자량 분포를 갖고 다양한 평균분자량별로 분획 정제하는 결정화장치에 있어서,In a crystallization apparatus for fractional purification by various average molecular weights having a narrow molecular weight distribution by using a dissolution crystallization method of lower polyethylene wax which is by-product of slurry polymerization of polyethylene, 용융기와 온도제어장치가 구비된 경막형결정화기(1)와;A film-like crystallizer 1 equipped with a melter and a temperature control device; 상기한 경막형결정화기(1)에 이송관으로 연결되어 있는 교반기와 온도제어장치가 구비된 통풍관식 교반형결정화기(2)와;An aeration type stirred crystallizer (2) equipped with a stirrer and a temperature control device connected to the film-forming crystallizer (1) by a transfer pipe; 상기한 통풍관식 교반형결정화기(2)에 이송관으로 연결되어 있는 진공여과 장치가 구비된 여과기(3); 및A filter (3) equipped with a vacuum filtration device connected to the above-described ventilation type stirred crystallizer (2) by a transfer pipe; And 용매를 제거하기 위한 스트리퍼(4)로 구성되는 것을 특징으로 하는 결정화 장치.Crystallization apparatus, characterized by consisting of a stripper (4) for removing the solvent.
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