KR100505907B1

KR100505907B1 - 잔류 단량체의 제거방법 및 제거장치

Info

Publication number: KR100505907B1
Application number: KR10-1999-7005852A
Authority: KR
Inventors: 마쓰다에쓰로; 이토유이치; 구라조노도시노부
Original assignee: 칫소가부시키가이샤
Priority date: 1996-12-26
Filing date: 1997-12-24
Publication date: 2005-08-04
Also published as: EP0949276A1; KR20000062362A; CA2276211A1; CN1245505A; EP0949276B1; JPH10182728A; JP3978797B2; CN1114623C; US6332958B1; DE69719369D1; EP0949276A4; ES2190548T3; WO1998029460A1; ID22837A; MY118053A; TW418218B; DE69719369T2

Abstract

본 발명은, 폴리비닐 클로라이드의 분해 및 이의 품질 저하를 방지하면서, 폴리비닐 클로라이드를 함유하는 슬러리로부터 잔류 단량체를 제거하는 방법 및 제거장치에 관한 것이다. 당해 장치는 원통형 탑(46)을 포함하고, 당해 탑은 탑의 수직 방향으로 제공되는 다수의 다공판(32 내지 38), 챔버의 바닥 표면으로서 작용하는 다공판 위에 형성되는 다수의 챔버, 이들 챔버 중의 두 개 이상에 제공되는 슬러리 도입부(19 내지 24), 슬러리가 상부 챔버의 다공판으로부터 하부 챔버의 다공판으로 순차적으로 하강 유동하도록 다공판 사이에 제공되는 하강 유동부(13 내지 18; 다운커머), 탑의 바닥에 제공되는 증기 도입구(10), 탑의 최상부에 제공되는 탈기구(11), 슬러리 도입구를 갖는 챔버보다 낮게 위치하는 챔버에 제공되는 슬러리 배출구(12) 및 다공판 아래에 직접 제공되고 적어도 다공판의 하부 표면으로 향하는 온수 분사 수단(25 내지 31)을 포함하고, 이때, 장치는 슬러리 도입용 파이프(48)가 개폐 밸브(49)를 통하여 슬러리 도입구(50)에 연결되며, 슬러리 도입용 파이프(48)의 내부 직경이 슬러리 도입구(50)를 향해서 1.2배 이상 확장되도록 구성된다.

Description

잔류 단량체의 제거방법 및 제거장치{Methods and apparatus for removing residual monomers}

PVC는 일반적으로 현탁 중합법, 유화 중합법 또는 벌크 중합법에 의해 제조되지만, 특히 현탁 중합법 및 유화 중합법이, 반응열이 용이하게 제거될 수 있고 불순물의 양이 적은 생성물이 수득될 수 있다는 이점에 비추어 광범위하게 사용되어 왔다.

현탁 중합법 및 유화 중합법은 일반적으로 수성 매질, 분산제 또는 유화제와 함께 VCM 및 중합 개시제를 교반기가 장착된 중합 용기에 장전한 다음, 교반하고 이들을 소정의 온도로 유지하면서 VCM을 중합시킴으로써 수행한다.

일반적으로, 중합 반응은 VCM이 PVC로 100% 전환되는 시점까지 계속되지는 않으며, 생산 효율이 높은 단계에서 종결된다. 즉, 80 내지 95%의 중합 전환율에서 종결된다. 중합 반응의 종결 이후에, 중합 용기 내의 잔류 단량체는 PVC 슬러리(주로 PVC 입자 및 수성 매질을 포함하는 혼합 분산액)로부터 분리한 다음, 회수한다. 그러나, PVC 슬러리는 일반적으로 몇 %의 미반응 잔류 단량체를 함유한다.

후속적으로, PVC 슬러리 속의 수성 매질을 기계적으로 분리하고, 잔사는 열풍 건조 또는 다양한 다른 방법 중의 하나에 의해 건조시켜 PVC 분말을 형성한다. 이러한 경우, 위에서 언급한 분리된 수성 매질, 열풍 건조시의 배기 공기 및 PVC 분말은 각각 환경학적 위생을 이유로 문제가 되거나 명백하게 유해한 것으로 간주되는 정도로 VCM을 포함한다.

이러한 제조시 형성되는 배출물과 PVC 분말 중의 VCM을 완전히 제거하거나 환경학적 위생에 무해한 정도로 VCM 함량을 감소시키기 위한 다양한 방법이 제안되어 오고 있다.

미반응 잔류 단량체를 보다 효율적으로 제거하고 회수하는 방법으로서, 다공판으로 제조된 다수의 트레이가 내부에 존재하고 바닥에 증기 분출구가 있는 처리탑을 사용하여 PVC 슬러리로부터 잔류 단량체를 제거하고 회수하는 방법이 제안되었다[참고: 일본 공개특허공보 제(소)54-8693호 및 일본 공개특허공보 제(소)56-22305호].

이들 방법의 특징은 기저부가 다공판에 의해 제조되고, 구획 벽이 다공판 위에 설치되어, 처리 통로가 지그재그로 형성되도록 한 다공판으로부터 제조되는 트레이이며, PVC 슬러리는 PVC 슬러리가 다공판으로부터 제조된 트레이 위의 처리 통로를 따라 유동하는 도중에, 다공판의 천공을 통하여 하부로부터 분출되는 증기에 노출되고, PVC 슬러리에 함유된 잔류 단량체는 증발 분리된다.

또한, 탑의 상부의 직경을 탑의 하부보다 크게 만들어서 탑의 상부에서 유발되는 버블링을 억제함으로써, 안정화된 작동 및 버블링에 의해 형성되는 분해된 입자의 혼입을 방지할 수 있는 잔류 단량체의 제거방법 및 제거장치가 제안되었다[참고: 일본 공개특허공보 제(평)07-224109호].

PVC 슬러리에서 VCM을 제거하는 데 필요한 슬러리와 증기의 접촉 시간은 PVC의 등급에 따라 상이하다. 일반적으로, 중합도가 낮은 PVC 슬러리는 단량체 분리가 거의 이루어지지 않으며, 중합도가 높은 PVC 슬러리는 단량체 분리가 용이하다.

그러나, 위에서 언급한 방법으로는, 동일한 장치에서 잔류 단량체를 제거하는 데 필요한 증기와의 접촉 시간이 상이한 상이한 등급의 PVC 슬러리를 효율적으로 처리할 수 없는데, 이는 PVC 슬러리의 체류 시간이 다공판으로 제조된 트레이 위의 처리 통로 및 구획 벽에 의해 일정하게 유지되기 때문이다.

즉, 잔류 단량체가 어렵게 제거되는 PVC 슬러리를 잔류 단량체가 용이하게 제거될 수 있는 PVC 슬러리를 처리하도록 고안된 장치에서 처리하는 경우에, 증기와의 접촉 시간은 불충분하고, 미반응 잔류 단량체는 PVC 슬러리로부터 충분히 제거할 수 없다. 환언하면, 잔류 단량체가 용이하게 제거될 수 있는 PVC 슬러리를 잔류 단량체가 어렵게 제거되는 PVC 슬러리를 처리하도록 고안된 장치에서 처리하는 경우에, PVC 입자는 잔류 단량체를 제거한 후에 필요한 것 보다 긴 시간 동안 증기와 접촉되어, PVC의 열분해가 유발되고, PVC 생성물의 품질이 저하된다.

PVC 제조용 설비에서, 일반적으로 빈번하게 여러 등급의 물질이 동일한 설비에 의해 제조된다. 따라서, 생성물 등급이 상이한 것으로 변하는 경우에 PVC 분말이 장치에 잔류한다면, 상이한 등급의 PVC 입자가 혼입되어 은점(fish eye)와 같은 불편함이 유발됨으로써, 생성물의 가치가 저하된다.

심지어 동일한 등급을 처리하는 경우조차, PVC 입자가 잔류 단량체 제거용 탑 내에 부착되어 장기간 잔류하는 경우, 증기에 의해 입자의 열분해가 유발되고, 입자는 바람직하지 않게 갈색으로 변한다(이후에는, 열분해에 의한 입자 변색을 착색으로 칭함). 탑 내에 부착된 착색 PVC 입자가 탑의 벽 표면으로부터 떨어져 PVC 슬러리에 혼합된다면 이들의 가공시 생성물의 가치가 저하된다.

또한, 버블링이 억제되는 위에서 언급한 단량체 분리 방법에 있어서, PVC 슬러리는 PVC 슬러리 도입부로부터 탑으로 도입되면서 분산되어 탑의 내부 벽에 부착되고, 위에서 언급한 착색 PVC 입자의 문제점을 유발하는 반면, PVC 일부의 잔류 분해는 방지할 수 있다.

도 1은 잔류 단량체를 제거하기 위한 본 발명의 장치를 도시한 도면이다.

도 2는 다공판의 평면도이다.

도 3은 다공판으로 PVC 슬러리를 도입시키기 위한 부분의 수직 단면도이다.

도 4는 PVC 슬러리 도입부의 수직 단면도이다.

발명을 수행하기 위한 최적의 양태

잔류 단량체를 제거하기 위하여 본 발명에서 바람직하게 사용될 수 있는 장치 및 당해 장치를 사용하여 PVC 슬러리로부터 잔류 단량체를 제거하는 방법이 도 1 내지 도 4에 구체적으로 제시되어 있다. 그러나, 본 발명은 이러한 특정 기술로 결코 제한되지 않는다.

도 1은 잔류 단량체 제거용 장치를 도시한 도면이며, 도 2는 판의 평면도이고, 도 3 및 도 4는 다공판 위로 슬러리를 도입시키기 위한 PVC 슬러리 도입부의 수직 단면도이다.

도 1에서, 잔류 단량체 제거용 장치(4)는 원통형 탑(46), 당해 탑의 수직 방향으로 제공되는 다수의 다공판(32 내지 38), 챔버의 바닥 표면으로서 작용하는 다공판 위에 형성되는 다수의 챔버, 이들 챔버 중의 두 개 이상에 제공되는 슬러리 도입부(19 내지 24), 슬러리가 상부 챔버의 다공판으로부터 하부 챔버의 다공판으로 순차적으로 하강 유동하도록 다공판 사이에 제공되는 다운커머와 같은 하강 유동부(13 내지 18), 탑의 바닥에 제공되는 증기 도입구(10), 탑의 최상부에 제공되는 탈기구(11), 슬러리 도입부를 갖는 챔버보다 낮게 위치하는 챔버에 제공되는 슬러리 배출구(12) 및 다공판 아래에 직접 제공되고 적어도 다공판의 하부 표면으로 향하는 온수 분사 수단(25 내지 31)을 포함하고, 이때, 슬러리 도입용 파이프(48)는 도면에 도시된 바와 같이 개폐 밸브(49)를 갖고 슬러리 도입구(50)에 연결된다(48, 49 및 50은 도 3 및 도 4에 나타내었다). 슬러리 도입용 파이프(48)의 내부 직경은 슬러리 도입구(50)를 향해서 1.2배 이상(도에서, D/d ≥ 1.2)이 되도록 확장된다.

현탁 중합법 또는 유화 중합법에 의해 수득되고 PVC 슬러리 탱크(1)에 일시적으로 저장되는 PVC 슬러리는, 펌프(2)에 의해 열 교환기(3)로 보내지고, 열 교환기(3)에서 소정의 온도로 가열된 다음, 잔류 단량체 제거용 장치(4)의 임의의 PVC 슬러리 도입부(19 내지 24)로부터 탑으로 도입된다. 개폐 밸브는 최상부 챔버의 슬러리 도입부(19)에는 제공되지 않는 반면에, 필요에 따라 제공될 수 있다.

펌프의 운반량은 바람직하게는 탑으로 도입되는 PVC 슬러리의 유량이 도 2에 제시된 다공판(47)의 면적 1㎡ 당 0.1 내지 300 ㎥/h(보다 바람직하게는 1 내지 100㎥/h)가 되도록 조절한다.

탑으로 도입되는 PVC 슬러리는 바람직하게는 열 교환기(3)를 사용하여 50 내지 100℃로 예열된 상태이다. 잔류 단량체의 제거 효율은 이러한 예열에 의해 개선된다.

탑(46)의 내부 직경은 200 내지 10,000㎜이며, 탑의 높이는 내부 직경에 대하여 2 내지 20배, 바람직하게는 5 내지 15배이다. 또한, 탑에서 각 챔버의 내부 직경은 필요에 따라 상이할 수 있다.

잔류 단량체 제거용 장치(4)에서 탑의 바닥 및 다공판에 의해 한정되는 공간, 다공판 및 이의 바로 위에 위치하는 다른 다공판에 의해 한정되는 공간 또는 다공판 및 탑의 상부에 의해 한정되는 공간을 챔버로 칭한다. 잔류 단량체를 처리하는 데 필요한 챔버의 수는 잔류 단량체가 PVC 슬러리로부터 제거되는 경우에 필요한 체류 시간에 의해 결정된다.

PVC 슬러리로부터 단량체를 제거하는 데 있어서의 어려움은 PVC 슬러리 속의 PVC 입자의 구조에 의해 유발된다. PVC 입자에서 미소 기공의 용적비가 크면, PVC 입자와 증기와의 접촉이 활발해져서 입자가 용이하게 단량체 분리되지만, 미소 기공의 용적비가 작은 경우에는, 단량체 분리가 어려워진다.

탑에서 PVC 슬러리의 체류 시간은 위에서 언급한 바와 같이 PVC 슬러리로부터 단량체 분리의 어려움, 탑으로 도입되는 PVC 슬러리에 함유된 잔류 단량체의 농도 및 PVC 슬러리 배출구(12)에서의 처리 이후 잔류 단량체의 고정된 농도값에 의해 결정된다.

탑에서 PVC 슬러리의 체류 시간이 길면, 잔류 단량체는 PVC 슬러리에 존재하는 PVC 입자로부터 높은 수준으로 제거될 수 있다. 그러나, 체류 시간이 너무 길면, 열분해로 인한 PVC 입자의 착색이 바람직하지 않게 유발된다. 따라서, 필요한 것보다 장시간 동안 PVC 슬러리와 증기를 접촉시키는 것은 바람직하지 못하다. 이에 따라, 체류 시간은 PVC 슬러리로부터의 단량체 분리의 어려움을 감안하여 조절해야 한다.

본 발명에 사용되는 장치는 슬러리 도입부가 탑의 수직 방향으로 배치된 다수의 챔버에 제공되고, 예를 들면, 잔류 단량체가 매우 어렵게 제거되는 PVC 슬러리가 탑의 상부의 PVC 슬러리 도입부로부터 도입되며, 잔류 단량체가 용이하게 제거되는 PVC 슬러리가 탑의 하부의 슬러리 도입부로부터 도입되도록 구성되는 것이 바람직하다. 한 예로서 잔류 단량체가 매우 어렵게 제거되는 PVC 슬러리를 고려할 때, 슬러리는 탑의 최상부의 슬러리 도입부(19)로부터 탑으로 도입된다. 도입된 슬러리는 다공판(32) 및 탑(46) 위의 구획 벽(39 내지 44)에 의해 형성되는 처리 통로를 통과하여, 구획 판(45)(도 3) 위를 유동한 다음, 다운커머(13)를 통하여 다공판(33) 위로 유동한다. 이어서, 다공판(33) 위로 도입된 슬러리는 다공판(33) 위의 처리 통로를 통과한 다음, 다운커머(14)을 통하여 다공판(33) 아래에 위치한 다공판(34) 위로 유동한다. 위에서 언급한 바와 같은 방법으로 다공판(32 내지 38) 위의 처리 통로를 통과한 후에, 슬러리는 탑의 바닥 챔버(52)에 제공된 PVC 슬러리 배출구(12)로부터 탑 밖으로 배출한다. 또한, 잔류 단량체가 약간 어렵게 제거되는 PVC 슬러리의 경우에는, 예를 들면, 슬러리를 PVC 슬러리 도입부(21)로부터 도입시킨 다음, 다공판(34 내지 38) 위의 처리 통로를 통과시켜 체류 시간을 단축시킨다. 유사한 방법으로, 단량체 분리 능력이 양호한 PVC 슬러리의 경우에도, 예를 들면, 슬러리를 슬러리 도입부(23)로부터 도입시켜 체류 시간을 더욱 단축시키고, 이에 따라, 필요 이상 증기와 접촉함으로 인한 열분해를 방지할 수 있다.

PVC 슬러리가 도입되는 슬러리 도입부는 도 3에 제시된 바와 같이 PVC 슬러리 도입용 파이프(48), 개폐 밸브(49) 및 PVC 슬러리 도입구(50)를 포함하고, PVC 슬러리 도입용 파이프(48)의 내부 직경은 슬러리 도입구(50) 쪽 방향으로 1.2배 이상, 바람직하게는 1.5 내지 3.5배, 보다 바람직하게는 1.5 내지 2.0배 확장된다.

다른 양태에 있어서, 슬러리 도입용 파이프(48)는 바람직하게는 직경이 확장된 수평 부분(L)이 도 4에 제시된 바와 같이 길이가 1m 이상인 형태를 가지며, 탑의 액체 표면으로 개방된 유도관(52)이 슬러리 도입구의 내부에 제공된다. 슬러리의 갑작스런 용적 팽창으로 인한 난류는 위에서 언급한 바와 같이 소정의 길이보다 긴 확장된 직경을 갖는 수평 부분을 제공함으로써 해결할 수 있으며, 도입용 파이프에서 VCM의 증발은 슬러리 자체의 중량에 의해 억제할 수 있다. 또한, 이의 분산을 방지하기 위하여 다공판 위의 액체 표면으로 슬러리를 선택적으로 도입시킬 수 있고, 유도관(52)을 제공함으로써 탑의 기체상 부분에서 증발된 VCM이 용이하게 배출될 수 있도록 한다. 이와 관련하여, 슬러리 도입용 파이프는 슬러리가 거의 잔류되지 않도록 슬러리 도입구 쪽의 각도로 제공될 수 있다.

또한, 슬러리 도입부에, 온수 분사 수단(51)이 슬러리 도입구(50)와 개폐 밸브(49) 사이에 제공된다. 온수 분사 수단(51)은 슬러리 도입구의 측면 부분을 통하여 제공되는 온수 파이프 및 이의 끝에 제공되는 분무 노즐을 포함한다. 분무 노즐은 바람직하게는 노즐이 개폐 밸브로 향하도록 배열됨으로써 개폐 밸브와 슬러리 도입구 사이의 사각 지역을 세척할 수 있도록 한다.

PVC 슬러리 도입부의 개폐 밸브(49)는 바람직하게는 PVC 슬러리가 밸브 및 PVC 슬러리 도입부에서 잔류하지 않는 구조를 갖는다. 밸브가 이러한 구조를 갖는 한 특별히 제한되지 않지만, 이의 구조는 바람직하게는 특히, 볼 밸브이다. 볼 밸브인 경우에, PVC 슬러리는 밸브에 잔류하지 않으며, PVC 입자는 심지어 처리되는 PVC 슬러리의 등급이 변할지라도 PVC 슬러리 도입부에 잔류하지 않으므로, 상이한 등급의 혼합으로 인한 은점이 최종 PVC 성형품에 생성되지 않는 우수한 결과를 수득할 수 있다. 밸브의 위치와 관련하여, 탑에 가능한 한 근접한 위치에 제공되는 경우에, 슬러리는 PVC 슬러리 도입구 및 밸브 사이에 잔류하지 않고, 따라서 보다 우수한 결과가 수득된다.

또한, 위에서 언급한 바와 같은 온수 세척 수단(51)은 처리되는 PVC 슬러리가 변하는 경우에 상이한 등급의 혼합을 피하기 위하여 PVC 슬러리 도입구에 제공될 수 있다. 상이한 등급의 혼합으로 인한 은점의 발생은 등급의 변화시 또는 잔류 단량체 제거를 위한 작업 도중에 PVC 슬러리 도입구를 온수 세척 수단으로 세척함으로써 감소된다.

또한, 슬러리 도입부에 PVC 슬러리가 장기간 유지되는 것은 잔류 단량체 제거용 장치의 작동시 PVC 슬러리를 도입하는 데 사용되지 않은 슬러리 도입부를 세척함으로써 방지할 수 있다.

많은 작은 구멍을 갖는 다공판(32 내지 38)에는 판의 각각의 표면에 수직으로 고정된 몇개의 구획 벽이 제공되며, 상부 다공판의 하부 표면과 이들 사이에 챔버(공간)를 형성한다. 다공판의 작은 구멍은 슬러리가 다공판 위로 유동하는 경우에 천공으로부터 분사되는 증기에 의해 단량체 분리 처리가 수행될 수 있도록 구멍을 만든다.

작은 구멍의 크기는 증기압 및 도입되는 증기량을 고려하여, PVC 슬러리가 작은 구멍을 통하여 하부로 유동하지 않고, 작은 구멍이 막히지 않으며, 보다 낮은 위치로부터 분사되는 증기가 균일하게 작은 구멍을 통하여 통과할 수 있도록 결정한다.

다공판에 천공되는 작은 구멍의 직경은 5㎜ 이하, 바람직하게는 0.5 내지 2㎜, 보다 바람직하게는 0.7 내지 1.5㎜이다. 다공판의 개구비(전체 천공 면적/다공판의 면적)는 0.001 내지 10%, 바람직하게는 0.04 내지 4%, 보다 바람직하게는 0.2 내지 2%이다.

천공비가 지나치게 작은 경우에는, 다공판으로 제조된 트레이 위를 유동하는 PVC 슬러리에 현탁된 PVC 입자가 충분히 교반되지 않으며, PVC 입자는 침전되고, PVC 입자로부터 잔류 단량체의 제거 효율은 감소된다. PVC 슬러리의 유동성도 또한 감소된다. 한편, 개구비가 너무 큰 경우에는, PVC 슬러리가 작은 구멍을 통하여 하부로 유동하는 현상(이후에는, 액체 누출로서 칭함)이 유발되며, 다량의 증기는 작은 구멍으로부터의 액체 누출을 방지하기 위하여 바람직하지 않게 소모된다.

구획 벽은 PVC 슬러리가 유동할 수 있는 처리 통로를 다공판 위에 보장하는 것이다. 구획 벽에 의해 형성된 처리 통로를 제공함으로써, PVC 슬러리는 슬러리가 하부로부터 공급되는 증기에 의해 단량체 분리 도중에 일정 기간 동안 다공판 위를 유동한다. 도 2 및 도 3에서는, 다공판(47)은 구획 벽(39 내지 44)이 다르게 제공되는 상부 표면 위에 제시된다.

잔류 단량체 제거용 장치에서 PVC 슬러리의 체류 시간은 PVC 슬러리가 다공판 위의 처리 통로를 통과하는 시간에 상응한다. 따라서, 처리 통로를 연장시키기 위하여 구획 벽의 수를 증가시키거나 구획 벽을 세우기 위한 긴 처리 시간이 충분 하다. 처리 통로가 구획 벽의 배열 방식에 의해 결정되는 반면에, 도 2에 제시된 곡면 형태(감긴 형태 또는 지그재그 형태)가 바람직하고, 나선형, 화살 회전형 또는 별 형태(방사상)가 또한 상황에 따라 선택될 수 있다.

다공판에서 구획 벽의 수 및 처리 통로의 너비는 특별히 제한되지 않지만, 구획 벽의 수가 지나치게 증가되거나, 처리 통로의 너비가 너무 작아지면 바람직하지 못한데, 이는 유동하는 PVC 슬러리의 액체 표면이 구획 벽을 넘어 상승하고, 체류 시간이 상이한 PVC 슬러리가 혼합됨으로써, 생성물의 품질이 저하되기 때문이다.

본 발명의 장치는 탑의 바닥(9)에 증기 도입구(10)를 가지며, 증기 도입구(10)로부터 분사되는 증기는 다공판의 작은 구멍을 통하여 다공판 위를 유동하는 PVC 슬러리에 취입된다. 이때 도입되는 증기량은 PVC 슬러리 1㎥ 당 1 내지 100㎏/h, 바람직하게는 5 내지 50㎏/h이다. 도입되는 증기량이 너무 작으면, PVC 슬러리에서 PVC 입자가 침전되기 때문에 PVC 슬러리에서 잔류 단량체를 효율적으로 제거할 수 없다. 한편, 도입되는 증기량이 너무 많으면, PVC 슬러리의 분산이 격렬해져서, 종종 넘치게 된다. 또한, PVC 슬러리에서 잔류 단량체의 제거 효과는 도입되는 다량의 증기에 대하여 증가되지 않는다.

PVC 슬러리의 온도가 높으면, 잔류 단량체의 제거 효율은 증가된다. 그러나, 온도가 너무 높으면, 열분해로 인한 PVC 입자의 착색이 유발되고, 품질이 저하된다. 따라서, PVC 슬러리의 온도 조절은 고품질의 PVC의 제조와 관련이 있다. 일반적으로, 다공판 위에 유동하는 슬러리의 온도가 50 내지 150℃, 바람직하게는 70 내지 120℃, 보다 바람직하게는 80 내지 110℃가 되도록 증기 온도 및 도입되는 증기량을 조절하는 것이 바람직하다.

잔류 단량체 제거용 장치의 탑(4) 내부의 압력은 바람직하게는 0.2 내지 3㎏/㎠(abs)로 유지한다.

잔류 단량체를 제거하기 위한 본 발명의 장치의 탑(4)에는, 하나 이상의 온수 분사 수단이 제공된다. 도 1에 제시된 장치에서, 온수 분사 수단(25 내지 31)는 파이프를 소정의 형태로 형성함으로써 제조되며, 온수 분사 수단은 다공판(31 내지 36) 아래에 직접 제공되고, 다공판의 하부 표면 및 탑의 내부 벽은 분사 노즐로부터 소정의 간격에서 온수를 분사하여 세척한다. 분사 노즐의 수와 노즐 구멍의 위치는 특별히 제한되지 않지만, 온수가 분사 노즐로부터 수직선에 대해 10 내지 60°의 범위의 교각으로 분사되도록 구멍을 배열하는 것이 바람직하다.

온수 분사 수단(25 내지 31)의 파이프의 평면 형태는 대개 그리스 문자의 Ω 또는 Φ 형태, 나선형, 별 형태 또는 곡면 형태(감긴 형태 또는 지그재그 형태)이다. 중심이 동일한 다중 환의 형태일 수 있다. 온수 분사 수단(25 내지 31)은 다공판에 평행하게 제공되며, 탑에 놓일 수 있으면 충분하다. 그러나, 온수 분사 수단(25 내지 31)은 이들의 외부 직경이 탑의 내부 벽으로부터 안쪽으로 20㎜ 이상의 거리 만큼 떨어지도록 제공하는 것이 유용한데, 이는 이들이 탑의 내부 벽에 너무 근접하게 위치하는 경우에, 틈새가 PVC 입자 등의 세척과 함께 막히는 위험이 야기되기 때문이다. 온수 분사 수단(25 내지 31)의 외부 직경은 바람직하게는 150 내지 8,000㎜이다.

온수 분사 수단(25 내지 31)에 제공된 분사 노즐 구멍의 형태와 관련하여, 원형, 타원형 및 슬릿 등의 적절한 형태가 사용 목적에 따라 선택될 수 있다. 이와 관련하여, 원형 구멍의 직경 또는 타원형 구멍의 최대 적도 좌표 직경은 대개 1 내지 8㎜로 선택될 수 있고, 슬릿의 최대 길이는 1 내지 8㎜로 또한 선택될 수 있다.

잔류 단량체가 잔류 단량체 제거용 장치(4)에 의해 제거되는 PVC 슬러리는 펌프(5)에 의해 열 교환기(3)로 보내지고, 열 교환기에 의해 냉각시켜, PVC 슬러리 탱크(6)에서 일시적으로 저장한 다음, 탈수 단계를 통하여 건조 장치(도시되지 않음)로 공급한다. 잔류 단량체 제거용 장치에서 제거되는 단량체 기체는 탑의 최상부에서 탈기구(11)를 통과하고, 증기가 응축되어 컨덴서(7)에서 기체로부터 분리된 다음, 기체는 액화 및 회수 단계로 이동된다. 이 단계에서, 다량의 비닐 클로라이드 단량체가 컨덴서(7)에서 응축된 응축수에 함유되는 경우에, 응축수는 잔류 단량체 제거용 장치로 도입시켜 다시 처리할 수 있다.

이어서, 본 발명은 실시예 및 비교 실시예에 의해 보다 구체적으로 기재할 것이다. 그러나, 본 발명의 범위는 이러한 특정 실시예로 결코 제한되지 않는다.

다음의 실시예 및 비교 실시예에서, 다음과 같이 평가한다:

(1) 잔류 단량체의 농도를 측정하는 방법:

잔류 단량체를 제거하기 위한 처리를 수행하고 PVC 슬러리 배출구(12)로부터 배출되는 PVC 슬러리를 샘플링하여 탈수시킨다. 이어서, 비닐 클로라이드 중합체 중의 잔류 비닐 클로라이드 단량체의 농도(ppb의 범위)를 기체 크로마토그래프 9A(상표명)(제조원: Shimadzu Corp.)를 사용하는 헤드 공간법(Head Space method)에 의해 측정한다. 측정 조건은 ASTM D4443에 따르며, FID는 검출 영역에 대하여 사용한다.

(2) 열분해 측정법:

잔류 단량체를 제거하기 전 및 후의 PVC 슬러리를 각각 탈수시키고, 40℃에서 24시간 동안 건조시켜, 다음의 조성 및 다음의 로울 조건하에서 PVC 판으로 성형한 다음, 열분해 정도를 JIS K7105의 방법에 따라 측정한다. 측정값이 크면 클수록, 열분해도 더 큼을 알 수 있다.

조성:

PVC 100부

삼염기성 황산납 3부

이염기성 황산납 1부

칼슘 스테아레이트 1부

스테아르산 0.5부

로울 조건:

로울 형태 8inch 로울

로울 온도 170℃

로울링 시간 15분

감긴 시트의 두께 0.32㎜

(3) 은점의 평가 방법:

다음의 조건하에 잔류 단량체를 제거하기 위한 처리를 수행하여 도 1의 샘플링 입구(60)로부터 샘플링한 PVC 슬러리를 건조시켜 수득한 PVC 수지를 가공함으로써 제조된 PVC 필름을 각각 100㎠인 5개의 부분으로 나누고, 각 영역에서 은점의 수를 카운팅한 다음, 수의 평균을 계산한다.

조성:

PVC 100부

디옥틸 프탈레이트 45부

납 형태의 안정화제 4부

로울 조건:

로울 형태 6inch 로울

로울 온도 150℃

로울링 시간 5분

감긴 시트의 두께 0.32㎜

(4) 잔류 단량체를 제거하기 위한 탑의 벽에 대한 PVC 입자의 부착 평가 방법:

잔류 단량체 제거용 탑을 사용하여 총 48시간 동안 동일한 등급에 대해 작동시킨 후에, PVC 슬러리가 도입되는 챔버의 벽 표면을 관찰하여 PVC 입자의 부착 정도를 확인한다. 평가는 다음의 기준에 따라 수행한다:

A: 탑의 내부 벽에 금속 광택이 유지되고 PVC 입자가 벽 표면에 부착되지 않는다.

B: PVC 입자는 벽 표면에 부착되지만, 이들은 용이하게 물로 세척함으로써 제거된다.

C: 물로 세척함으로써 제거되지 않고 갈색으로 변색되는 PVC 입자가 일부 벽에 부착된다.

D: PVC 입자가 층 형태로 부착되어, 암갈색으로 변색된다.

실시예 1

실시예 1에 사용되는 잔류 단량체 제거용 장치는 도 1 내지 도 3에 제시된 것과 유사한 구조를 가지며, 다음의 사양을 갖는다:

a) 잔류 단량체 제거용 탑

챔버의 수: 8

PVC 슬러리 도입부는 바닥으로부터 네번째, 다섯번째, 여섯번째, 일곱번째 및 여덟번째 챔버에 제공된다.

b) 다공판

판의 직경: 1500㎜

작은 구멍의 직경: 1.3㎜

개구비: 0.3%(작은 구멍의 전체 면적/다공판의 면적)

구획 벽 높이: 500㎜

처리 통로의 너비: 200㎜

c) 온수 분사 수단

직경: 900㎜

형태: 파이프 직경이 50A인 환 형태(외부 직경 60.5㎜)

d) PVC 슬러리 도입부

PVC 슬러리 도입용 파이프의 직경: 80 내지 150A(D/d = 150/80)

PVC 슬러리 도입구의 직경: 150A

밸브의 형태: 볼 형태

중합 반응 후에 PVC 슬러리(평균 중합도가 1000인 비닐 클로라이드의 단독 중합체 30중량% 및 비닐 클로라이드 단량체 25000ppm을 함유)를 신속히 슬러리 탱크(1)로 옮기고, 20㎥/h로 펌프(2)에 의해 열 교환기(3)로 공급하여 가열한 다음, PVC 슬러리 도입구(22)를 통하여 도 2 및 도 3에 제시된 바와 같이 7개의 다공판을 갖는 도 1에 제시된 바와 같은 잔류 단량체 제거용 탑(4)으로 도입시킨다. PVC 슬러리는 다공판(32 내지 38)의 구획 벽에 의해 구분되는 처리 통로 위로 유동시키고, 다공판의 작은 구멍으로부터 분사되는 증기(106℃, 600㎏/h)를 사용하여 단량체 제거 처리를 수행한다. 다공판 위를 유동하는 PVC 슬러리는 증기에 의해 100℃로 가열하고, 하강 유동 파이프를 통하여 하부 다공판으로 하강 유동시킨 다음, PVC 슬러리 배출구(12)를 통하여 잔류 단량체를 제거하기 위하여 탑(12)으로부터 배출시킨다. 이어서, PVC 슬러리는 펌프(5)에 의해 열 교환기(3)로 공급하고, 열 교환기에 의해 50 ℃로 냉각시킨 다음, PVC 슬러리 탱크(6)로 도입시킨다.

다공판 위에서 증기와의 접촉에 의해 PVC 수지 슬러리로부터 제거되어 탑의 최상부까지 도달되면서 증기를 수반하는 비닐 클로라이드 단량체는 탈기구(11)를 통하여 컨덴서(7)로 공급된 다음, 여기에서 이들은 비닐 클로라이드 단량체 및 응축수로 분리된다. 분리된 비닐 클로라이드 단량체는 액화 및 회수 공정으로 공급된다. 다량의 비닐 클로라이드 단량체가 응축수에 함유되는 경우에, 물은 PVC 슬러리 도입부로부터 다시 잔류 단량체 제거용 장치로 도입시켜, 다시 처리한다.

결과는 표 1에 제시되어 있으며, 잔류 비닐 클로라이드 단량체는 실시예 1에서 230ppb까지 제거될 수 있음을 알 수 있다. PVC 수지의 황변 지수(황변 인자)는 2.52로서 양호하다. 또한, PVC 슬러리가 도입되는 도입구(22) 및 챔버(56)의 벽 표면에 대한 PVC 입자의 부착은 관찰되지 않는다.

실시예 2

평균 중합도가 700인 단독중합체 30중량%와 비닐 클로라이드 단량체 25000ppm을 함유하는 슬러리가 PVC 슬러리로서 사용되며, 슬러리가 PVC 도입구(19)(챔버 59)로부터 도입되는 것만 제외하고는, PVC 슬러리를 실시예 1에서와 동일한 방법으로 처리한다.

결과는 표 1에 제시되어 있으며, 잔류 비닐 클로라이드 단량체는 실시예 2에서 320ppb까지 제거될 수 있음을 알 수 있다. PVC 수지의 황변 지수는 7.72이다. 게다가, 챔버(59)의 벽 표면에 대한 PVC 입자의 부착은 관찰되지 않는다. 또한, 은점은 PVC 필름 100㎠에서 7개 정도로 상당히 적게 평가되었다.

비교 실시예 1

장치가 파이프 직경이 80A(D/d = 1)인 슬러리 도입용 파이프 및 탑의 상부 챔버에서만 동일한 직경을 갖는 슬러리 도입구를 갖는 것만 제외하고는, 실시예 1에서 사용된 것과 동일한 PVC 슬러리를 실시예 1에서와 동일한 사양을 갖는 잔류 단량체 제거용 장치를 사용하여 처리한다.

결과는 표 1에 제시되어 있다. 잔류 비닐 클로라이드 단량체는 비교 실시예 1에서 180ppb까지 제거될 수 있는 반면에, 황변 지수는 6.84로 실시예보다 열등하다. 또한, PVC 입자가 챔버(56)의 벽 표면에 부착되고, 이들 중 일부는 층 형태로 부착된다.

비교 실시예 2

실시예 2에서 사용된 것과 동일한 슬러리가 사용되는 것만 제외하고는, 비교 실시예 1에서 사용된 것과 동일한 장치를 사용하여 비교 실시예 1를 반복한다.

결과는 표 1에 제시되어 있다. 잔류 비닐 클로라이드 단량체는 비교 실시예 2에서 300ppb까지 제거될 수 있는 반면에, 황변 지수는 8.76이고, 열분해는 실시예 1의 것보다 더 진행된다. 또한, PVC 입자가 챔버(59)의 벽 표면에 부착되며, 이들은 심지어 물로 세척하여도 제거될 수 없다. 또한, 은점은 PVC 필름 100㎠에서 2787개 정도로 상당히 많게 평가되었으며, PVC는 최종 생성물로서 적합하지 않다.

	실시예1	실시예2	비교 실시예1	비교 실시예2
사용되는 PVC 슬러리(*)	[a]	[b]	[a]	[b]
PVC의 미소 기공의 용적(ml/g)	0.33	0.23	0.33	0.23
탑의 챔버 수	8	8	8	8
PVC 슬러리가 도입되는챔버 번호(**)	5	8	8	8
샘플링 입구에서 PVC 슬러리중의 잔류 단량체의 농도(ppb)	230	320	180	300
PVC 성형품의 황변지수(ΔYI)	2.52	7.72	6.84	8.76
48시간 작동시킨 후PVC 슬러리 도입 챔버에서PVC 입자의 부착상태	A	A	D	C
은점의 수(수/100㎠)	-	7	-	2787

(*) 사용된 PVC 슬러리:

[a]: 중합도가 1000인 비닐 클로라이드의 단독 중합체, 슬러리 농도는 30중량%, 잔류 단량체 농도는 27000ppm

[b]: 중합도가 700인 비닐 클로라이드의 단독 중합체, 슬러리 농도는 30중량%, 잔류 단량체 농도는 25000ppm

(**) PVC 슬러리가 도입되는 챔버 번호:

PVC 슬러리가 도입되는 챔버 번호는 탑의 바닥으로부터 카운팅한다.

본 발명의 목적은, 특성이 상이한 다수의 생성물이 동일한 장치에서 차례로 제조되는 경우 슬러리에 함유된 잔류 단량체가 증기 처리에 의해 제거된다면, 탑의 내부 벽에 대한 PVC 입자의 부착이 잔류 단량체 제거용 탑 내에서의 슬러리의 분산 방지로 방지될 수 있고, 불충분한 처리로 인한 고농도의 잔류 단량체 함유 PVC의 형성이 처리 시간을 각각의 PVC 슬러리를 처리하는 데 적합한 시간으로 조절함으로써 방지할 수 있으며, 지나친 증기 처리에 의한 PVC의 분해를 방지할 수 있고, 상이한 등급의 슬러리의 혼합으로 인한 품질 저하를 방지할 수 있는, 중합 이후에 폴리비닐 클로라이드 및 잔류 단량체를 함유하는 슬러리로부터 잔류 단량체를 제거하는 장치 및 제거 방법을 제공하는 것이다.

본 발명자에 의한 꾸준한 연구로 인하여, 잔류 단량체 제거용 장치에서 PVC 슬러리의 체류 시간이 여러 등급의 PVC 슬러리에 적합하도록 조절될 수 있고, 슬러리 도입부에서 PVC 슬러리의 분산이 방지될 수 있으며, 한 등급의 슬러리가 다른 등급으로 변하는 경우에 PVC 분말이 처리 장치에 잔류하지 않고, PVC 입자가 장치의 내부 벽, 도입 파이프, 특히 슬러리 도입구에서 사각 지역이 되는 개폐 밸브까지의 도입 파이프, 개폐 밸브 및 슬러리 도입구에 부착되지 않는, 잔류 단량체의 제거 방법 및 제거 장치가 발명되었다.

따라서, 본 발명은 다음과 같이 요약된다:

(1) 탑의 수직 방향으로 제공되는 다수의 다공판, 챔버의 바닥 표면으로서 작용하는 다공판 위에 각각 형성되는 다수의 챔버, 이들 챔버 중의 두 개 이상에 제공되는 슬러리 도입부, 슬러리가 상부 챔버의 다공판으로부터 하부 챔버의 다공판으로 순차적으로 하강 유동하도록 다공판 사이에 제공되는 다운커머(downcomer)와 같은 하강 유동부(flow-down section), 탑의 바닥에 제공되는 증기 도입구, 탑의 최상부에 제공되는 탈기구, 슬러리 도입부를 갖는 챔버보다 낮게 위치하는 챔버에 제공되는 슬러리 배출구 및 다공판 아래에 직접 제공되고 적어도 다공판의 하부 표면으로 향하는 온수 분사 수단을 갖는 원통형 탑을 포함하는 장치를 사용하여 중합 이후에 폴리비닐 클로라이드와 잔류 단량체를 함유하는 슬러리로부터 잔류 단량체를 제거하는 방법에 있어서, 슬러리가 챔버의 슬러리 도입부로부터 도입되는 경우, 도입되는 슬러리의 양이 챔버의 바닥 표면으로서 작용하는 다공판 면적 1㎡당 0.1 내지 300㎥/h이고, 챔버의 슬러리 도입구에서 슬러리의 선속도가 6m/sec 이하임을 특징으로 하는 방법.

(2) 탑의 수직 방향으로 제공되는 다수의 다공판, 챔버의 바닥 표면으로서 작용하는 다공판 위에 각각 형성되는 다수의 챔버, 이들 챔버 중의 두 개 이상에 제공되는 슬러리 도입부, 슬러리가 상부 챔버의 다공판으로부터 하부 챔버의 다공판으로 순차적으로 하강 유동하도록 다공판 사이에 제공되는 다운커머와 같은 하강 유동부, 탑의 바닥에 제공되는 증기 도입구, 탑의 최상부에 제공되는 탈기구, 슬러리 도입구를 갖는 챔버보다 낮게 위치하는 챔버에 제공되는 슬러리 배출구 및 다공판 아래에 직접 제공되고 적어도 다공판의 하부 표면으로 향하는 온수 분사 수단을 갖는 원통형 탑을 포함하는, 중합 이후에 폴리비닐 클로라이드 및 잔류 단량체를 함유하는 슬러리로부터 잔류 단량체를 제거하기 위한 장치에 있어서, 슬러리 도입부가 탑에 제공되는 슬러리 도입구 및 슬러리 도입구에 연결된 슬러리 도입용 파이프를 포함하고, 슬러리 도입용 파이프의 내부 직경이 슬러리 도입구쪽으로 1.2배 이상 확장됨을 특징으로 하는 장치.

(3) 개폐 밸브가 최상부 챔버 아래에 위치하는 챔버에 제공되는 슬러리 도입부에 제공되는, 상기 항목(2)에서 언급한 잔류 단량체 제거용 장치.

(4) 슬러리 도입부의 개폐 밸브가 볼 밸브인, 상기 항목(3)에서 언급한 잔류 단량체 제거용 장치.

(5) 온수 분사 수단이 슬러리 도입부의 슬러리 도입구와 개폐 밸브 사이에 제공되며, 이때 온수 분사 수단이 개폐 밸브쪽으로 향하는, 상기 항목(3)에서 언급한 잔류 단량체 제거용 장치.

잔류 단량체를 증발 및 분리하는 데 장시간이 소요되는 PVC 슬러리를 본 발명에 따라 처리하는 경우에, PVC 슬러리를 상부 챔버의 슬러리 도입부로부터 도입시킴으로써 체류 시간을 보장하고 잔류 단량체를 충분히 제거할 수 있는데, 이는 PVC 슬러리 도입부가 다공판으로 제조된 트레이가 제공된 잔류 단량체 제거용 장치에서 임의의 두 개 이상의 챔버에 제공되기 때문이다. 한편, 잔류 단량체를 단시간 내에 증발시킬 수 있는 PVC 슬러리를 처리하는 경우에, PVC 수지의 열분해를 방지할 수 있고, 단량체는 PVC 슬러리를 하부 챔버의 슬러리 도입부로부터 도입시킴으로써 만족스럽게 제거되는데, 이는 VCM이 짧은 체류 시간 내에 충분히 증발 및 분리될 수 있기 때문이다.

본 발명에 있어서, 슬러리는 슬러리 도입구에서 이의 선속도가 6 m/sec 이하가 되도록 도입시키고, 잔류 단량체를 제거한다. 따라서, 본 발명의 장치는 바람직하게는 다음과 같은 메카니즘을 갖는다: a) 슬러리 도입부는 슬러리 도입용 파이프와 슬러리 도입구 사이에 제공된다. b) 슬러리 도입구 측면에서 슬러리 도입부의 내부 직경은 슬러리 도입용 파이프 측면에서 슬러리 도입부보다 크다. c) 슬러리 도입부의 내부 직경은 슬러리 도입구에 근접하도록 증가한다. d) 내부 직경의 증가는 슬러리의 용적이 슬러리 도입부와 슬러리 도입구 사이에서 온도 및 압력 차에 의해 증가되는 경우에도 슬러리의 선속도가 6m/sec 이하(바람직하게는 5m/sec 이하)로 유지되도록 결정된다. 이러한 파이프 직경의 비는 1.2 이상, 바람직하게는 1.5 내지 3.5, 보다 바람직하게는 1.5 내지 2.0이다.

슬러리 도입부로부터 도입되는 슬러리(50 내지 150℃의 온도)는 가압 상태(0.5 내지 10㎏/㎠)인 반면에, 슬러리에 함유된 VCM은 증기화되며, 이의 용적은 탑 내부의 온도가 슬러리 도입용 파이프에서 슬러리의 온도보다 높음으로 슬러리 도입시 갑자기 팽창된다(일반적인 온도차는 5 내지 50℃이다). 이때, 탑의 슬러리 도입용 파이프 및 슬러리 도입구의 직경이 동일한 경우에, 슬러리는 펌프에 의해 운반되어 용적 팽창 및 유속에 의해 탑의 내부 벽 위에 분산된다. 이를 피하기 위하여, 슬러리 용적의 팽창에 상응하는 용적을 슬러리 도입구 쪽으로 파이프의 직경을 증가시킴으로써 형성되는 공간에 의해 보장하며, 슬러리 도입구에서 슬러리의 선속도는 6m/sec 이하, 바람직하게는, 1 내지 5m/sec로 조절한다. 이에 의해, 특히 용해된 기체의 순간적인 용적 팽창으로 인한 슬러리의 분산을 방지할 수 있고, 이들이 장시간 증기에 노출됨으로 인한 탑의 내부 벽에 부착된 PVC 입자의 착색을 방지할 수 있다. 탑에 제공되는 슬러리 도입구는 바람직하게는 슬러리 도입구가 제공되는 챔버의 슬러리 표면 보다 높은 위치에 배치된다. 슬러리 도입용 파이프의 직경은 슬러리의 유동이 방해받지 않도록 서서히 증가시키는 것이 바람직하다. 직경이 증가되는 부분 보다 앞쪽의 슬러리 도입용 파이프는 슬러리 도입구보다 직경을 더 작게 만듬으로써 슬러리가 유동하기에 충분한 슬러리 유동 속도를 보장하여, 슬러리 속의 PVC 입자가 파이프의 수평 부분에 침착되지 않고, 파이프의 막힘을 방지할 필요가 있다.

개폐 밸브는 최상부 챔버 보다 하부에 위치하는 챔버에 제공된 슬러리 도입부에 바람직하게 제공된다. 슬러리 도입용 파이프에 제공된 개폐 밸브는 단량체 분리 탑의 다수의 슬러리 도입부 중 하나를 선택하고 이를 통하여 슬러리를 도입시키는 경우에, 환언하면, 사용되는 슬러리 도입부가 슬러리의 단량체 분리 특성에 따라 선택되는 경우에 사용된다. 즉, 슬러리는 선택된 슬러리 도입부의 개폐 밸브를 개방하고 다른 슬러리 도입부의 개폐 밸브는 닫음으로써 선택된 슬러리 도입부로부터 단량체 분리 탑으로 공급될 수 있다. 이러한 개폐 밸브로서, 볼 밸브가 바람직하다. 위에서 언급한 다수의 슬러리 도입부에 각각 개폐 밸브를 제공함으로써, 미리 처리한 슬러리에 함유된 잔류 수지가 동시에 사용되지 않은 도입용 파이프로부터 혼합되는 것을 방지하고, 현재 처리 중인 슬러리가 현재 사용되지 않은 도입용 파이프로 혼입되어 이 파이프가 추후 사용시 오염되는 것을 방지할 수 있다.

슬러리 도입부의 슬러리 도입구와 개폐 밸브 사이에 온수 분사 수단을 제공하며, 이때 장치는 적어도 개폐 밸브 쪽으로 향하고, 경우에 따라, 개폐 밸브 및 개폐 밸브와 슬러리 도입구 사이의 파이프 부분을 세척하는 것이 바람직하다. 슬러리 도입구는 바람직하게는 개폐 밸브에 가능한 한 근접하게 배치하여, 이들 사이 부분의 세척을 용이하게 하도록 한다. 온수를 사용하는 이러한 세척 수단은, 예를 들면, 슬러리가 PVC 슬러리 도입부로부터 도입되어 단량체 분리 처리가 수행되는 도중에, PVC 슬러리를 도입시키는 데 사용되지 않는 다른 PVC 슬러리 도입부를 세척하기 위하여 사용된다. 이러한 방법에 의하여, PVC 슬러리 도입부에서 PVC 입자의 장기 체류로 인한 착색 입자의 생성을 효율적으로 방지할 수 있고, 등급이 변할 때 PVC 슬러리 도입부에서 PVC 입자의 체류를 방지하여 상이한 등급의 혼합을 방지할 수 있다.

본 발명에 있어서, PVC는 VCM의 단독 중합체, VCM 및 VCM과 중합될 수 있는 중합성 단량체와의 공중합체, VCM을 올레핀 중합체 등으로 그래프트화시켜 제조한 중합체 및 두 개 이상의 이들 중합체를 포함하는 중합체 조성물을 의미한다. 본 발명에 따라 잔류 단량체를 효율적으로 제거하기 위하여, 중합체 구성 단위로서 50 중량% 이상의 VCM을 함유하는 중합체가 바람직하다.

중합체를 수득하는 방법은 현탁 중합법 또는 유화 중합법일 수 있다.

VCM과 중합될 수 있는 중합성 단량체로서, 비닐 알콜의 카복실산 에스테르(예: 비닐 아세테이트), 비닐 에테르(예: 알킬비닐 에테르), 불포화 카복실산 에스테르(예: 아크릴레이트 및 메타크릴레이트), 비닐리덴 할라이드(예: 비닐리덴 클로라이드 및 비닐리덴 플루오라이드), 불포화 니트릴(예: 아크릴로니트릴) 및 올레핀(예: 에틸렌 및 프로필렌)을 특히 언급할 수 있다.

중합 반응시, 분산제(예: 폴리비닐 알콜 및 하이드록시프로필메틸 셀룰로즈) 및 유화제(예: 나트륨 알킬설페이트 및 나트륨 알킬설포네이트)가 사용되므로, 완충제, 입자 직경 조절제, 스케일 형성 억제제(depressor for scale build up) 및 소포제 등이 경우에 따라 사용될 수 있고, 때로는 이들 부가제 소량이 PVC 슬러리에 혼합된다.

본 발명에 따라 처리된 PVC 슬러리는 바람직하게는 PVC 슬러리에 분산된 PVC의 농도를 갖는다. 즉, 슬러리 농도가 5 내지 45중량%, 보다 바람직하게는 10 내지 40중량%이다. 슬러리 농도가 너무 높으면, 탑 내에서 PVC 슬러리의 유동성이 악화된다. 한편, 농도가 너무 낮으면, 제거 처리 효율이 저하된다.

본 발명에 따라 처리되는 PVC 슬러리는 중합 반응이 종결된 후에 PVC 슬러리 탱크로 옮겨지는 반면에, 미반응 VCM은 중합 용기의 내압에 의해 방출되어 회수된 다음, 내압은 정상 대기 압력으로 감소되고, PVC 슬러리는 중합 용기의 압력이 정상 대기 압력으로 감소되기 전에 PVC 슬러리 탱크로 옮겨지거나, 중합 반응 도중의 PVC 슬러리는 중합이 임의의 중합 전환율로 종결되는 시점에서 탱크로 옮겨질 수 있다.

PVC 슬러리 탱크로 옮겨진 PVC 슬러리는 펌프를 사용하여 소정의 유량으로 잔류 단량체를 제거하기 위한 본 발명의 장치로 도입된다.

위에서 언급한 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 다음의 효과가 잔류 단량체를 제거하기 위한 본 발명의 장치에 따라 성취될 수 있다:

(1) 잔류 단량체를 PVC 슬러리로부터 높은 효율로 제거하면서, PVC의 열분해를 최소 정도로 억제할 수 있다.

(2) 잔류 단량체를 제거하는 경우에, PVC 슬러리와 증기와의 접촉 시간은 PVC 슬러리에 적합한 시간으로 조절하여, 필요한 것보다 장시간 증기와 접촉함으로써 유발되는 PVC의 열분해를 방지할 수 있다.

(3) PVC 슬러리의 체류 시간은 PVC 슬러리 도입부를 변화시키면서 단량체 분리를 위하여 처리되는 PVC 슬러리의 양을 일정하게 유지함으로써 의도적으로 조절할 수 있다.

(4) 슬러리가 도입되는 처리탑의 챔버에서 PVC 슬러리의 분산을 방지하여 처리탑의 벽 표면에 대한 PVC 입자의 부착을 방지할 수 있다.

(5) 처리되는 PVC 슬러리를 변화시키는 경우에, PVC 슬러리 및 PVC 입자는 처리탑 내에 거의 잔류하지 않으며, 상이한 등급인 슬러리의 혼합에 의해 유발되는 은점의 발생을 방지할 수 있다.

본 발명은 잔류 단량체의 제거방법 및 이러한 방법을 사용하여 잔류 단량체를 제거하기 위한 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은, 특히 비닐 클로라이드 수지(이후에는, PVC로 약칭함)를 제조하는 경우, PVC 입자 및 수성 매질 속에 잔류하는 비닐 클로라이드 단량체(이후에는, VCM으로 약칭함)를 주로 포함하는 미반응 잔류 단량체를 제거하는 잔류 단량체의 제거방법 및 제거장치에 관한 것이다.

Claims

탑의 수직 방향으로 제공되는 다수의 다공판(多孔板), 챔버(chamber)의 바닥 표면으로서 작용하는 다공판 위에 각각 형성되는 다수의 챔버, 이들 챔버 중의 두 개 이상에 제공되는 슬러리 도입부, 슬러리가 상부 챔버의 다공판으로부터 하부 챔버의 다공판으로 순차적으로 하강 유동하도록 다공판 사이에 제공되는 하강 유동부(flow-down section), 탑의 바닥에 제공되는 증기 도입구, 탑의 최상부에 제공되는 탈기구, 슬러리 도입부를 갖는 챔버보다 낮게 위치하는 챔버에 제공되는 슬러리 배출구 및 다공판 아래에 직접 제공되고 적어도 다공판의 하부 표면으로 향하는 온수 분사 수단을 갖는 원통형 탑을 포함하는 장치를 사용하여 중합 이후에 폴리비닐 클로라이드와 잔류 단량체를 함유하는 슬러리로부터 잔류 단량체를 제거하는 방법에 있어서, 슬러리가 챔버의 슬러리 도입부로부터 도입되는 경우, 도입되는 슬러리의 양이 챔버의 바닥 표면을 형성하는 다공판 면적 1㎡당 0.1 내지 300㎥/h이고, 챔버의 슬러리 도입구에서 슬러리의 선속도가 1 내지 6m/sec임을 특징으로 하는 방법.
탑의 수직 방향으로 제공되는 다수의 다공판, 챔버의 바닥 표면으로서 작용하는 다공판 위에 각각 형성되는 다수의 챔버, 이들 챔버 중의 두 개 이상에 제공되는 슬러리 도입부, 슬러리가 상부 챔버의 다공판으로부터 하부 챔버의 다공판으로 순차적으로 하강 유동하도록 다공판 사이에 제공되는 하강 유동부, 탑의 바닥에 제공되는 증기 도입구, 탑의 최상부에 제공되는 탈기구, 슬러리 도입부를 갖는 챔버보다 낮게 위치하는 챔버에 제공되는 슬러리 배출구 및 다공판 아래에 직접 제공되고 적어도 다공판의 하부 표면으로 향하는 온수 분사 수단을 갖는 원통형 탑을 포함하는, 중합 이후에 폴리비닐 클로라이드 및 잔류 단량체를 함유하는 슬러리로부터 잔류 단량체를 제거하기 위한 장치에 있어서, 슬러리 도입부가 탑에 제공되는 슬러리 도입구 및 슬러리 도입구에 연결된 슬러리 도입용 파이프를 포함하고, 슬러리 도입용 파이프의 내부 직경이 슬러리 도입구쪽으로 1.2 내지 3.5배 확장됨을 특징으로 하는 장치.
제2항에 있어서, 개폐 밸브가 최상부 챔버 아래에 위치하는 챔버에 제공되는 슬러리 도입부에 제공되는 장치.
제3항에 있어서, 개폐 밸브가 볼 밸브인 장치.
제3항에 있어서, 온수 분사 수단이 슬러리 도입부의 슬러리 도입구와 개폐 밸브 사이에 제공되며, 이때 온수 분사 수단이 개폐 밸브쪽으로 향하는 장치.