KR100509449B1

KR100509449B1 - 중합용이성 화합물의 취급방법

Info

Publication number: KR100509449B1
Application number: KR10-2000-0051574A
Authority: KR
Inventors: 니시무라타케시; 마츠모토유키히로
Original assignee: 니폰 쇼쿠바이 컴파니 리미티드
Priority date: 1999-09-10
Filing date: 2000-09-01
Publication date: 2005-08-23
Also published as: CN1287994A; MY117330A; JP2001081050A; DE60023623T2; EP1084740B1; DE60023623D1; KR20010050308A; EP1084740A1; ZA200004405B; CN1235857C; US6585862B1

Abstract

본 발명은 관형 부재를 구비하여 이루어지는 취급장치를 사용하여 (메타)아크릴산 등의 중합용이성 화합물의 취급방법을 제공하는 것으로, 상기 장치는 내벽에 장착되어 있고, 또한 장치 내부로 개구된 관형 부재를 포함하며, 특히 예를 들어, (메타)아크릴산을 위한 증류관에서 (메타)아크릴산의 중합을 효율적으로 억제하는 장치 및 방법으로, 상기 증류관은 기체 또는 액체의 입구 또는 출구, 맨홀, 또는 기기가 삽입되는 튜브를 갖추고 있다. 상기 관형 부재(예를 들어, 입구, 출구, 맨홀, 또는 기기가 삽입되는 튜브)는 상기 장치의 내부를 향해 하향 기울기(α)(예를 들어, 3°∼70°의 범위)를 갖도록 고정된다.

Description

중합용이성 화합물의 취급방법{METHOD FOR HANDLING EASILY POLYMERIZABLE COMPOUND}

본 발명은 중합용이성 화합물의 취급방법에 관한 것으로, 특히 (메타)아크릴산 등의 증류 등을 수행할 때, (메타)아크릴산 등의 중합을 효과적으로 억제할 수 있는 장치로 (메타)아크릴산 등을 취급하는 방법에 관한 것이다.

삭제

(메타)아크릴산 등은 중합이 용이하여 제조과정에서 그들의 중합이 자주 일어나며, 그 결과 상기 장치를 정지시킬 수 밖에 없다. 이에 대한 대책으로서, (메타)아크릴산 등의 제조시에, 히드로퀴논, 페노티아진, 및 분자상 산소함유 기체 등의 중합억제제를 첨가하며, 또한 사용하는 상기 장치의 내부 표면을 표면처리하여 중합체 또는 침전물 등의 고형분이 상기 장치에 들러붙지 않도록 하였다.

그러나, 상기 대책을 사용할지라도 상기 중합의 발생을 충분히 억제할 수 없고 피할 수도 없다. 그러므로, 생성된 중합체에 의해 관이 막히는 경우, 이 중합체를 손으로 또는 화학적으로 제거하기 위해 작동을 중단시켜야 한다.

그러한 장치에 관해서, 예컨대, 장치의 내부에 물질이 출입하는 입구 또는 출구, 또는 기기 시트를 끼워맞추는 부분으로서의 관형 부재는, 일반적으로 상기 장치의 측벽에 장착되며, 중합은 특히 이 관형 부재에서 쉽게 일어난다.

본 발명은 상기 범위하에 이루어지며, 본 발명의 목적은 제조과정에서 (메타)아크릴산 등과 같은 중합용이성 화합물의 중합발생을 효과적으로 억제하는 방법을 제공하는데 있다.

본 발명자들이 연구한 결과, (메타)아크릴산 등의 중합용이성 화합물을 증류할 때, 기체가 증류관에 장착된 관형 부재 내 또는 이 관형 부재에 삽입된 기기의 표면에서 응축되고, 이런 응축반응으로 형성된 액체는 불가피하게 체류되어 중합이 일어난다는 것과, 또한 관형 부재 내 또는 상기 기기의 표면상에 상기 응축물이 체류하는 것을 억제하기 위해서 상기 장치의 측벽에 장착된 관형 부재가 장치의 내부에 대해 하향 기울기를 갖도록 경사져야 한다는 것을 발견하고 본 발명을 완성하였다.

다시 말해, 본 발명에 따른 중합용이성 화합물의 취급장치는, 상기 장치의 측벽에 장착되어 있고, 이 장치의 내부로 개구된 관형 부재를 포함하며, 상기 관형 부재가 상기 장치의 내부쪽으로 3°~70°의 하향 기울기(α)를 갖도록 고정되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 중합용이성 화합물의 취급방법은, 상기 중합용이성 화합물을 다룰 때, 직접적으로 상기 장치를 사용하는 단계를 포함한다.

본 발명의 상기 목적과 또 다른 목적, 및 이점은 하기 발명의 구성에서 더욱 명백해질 것이다.

본 발명에서 "중합용이성 화합물"이란, 반응 또는 증류를 수행할 때, 쉽게 중합되어 중합체를 형성하는 화합물을 의미하며, 그 예에는 (메타)아크릴산, 및 메틸 에스테르, 에틸 에스테르, n-프로필 에스테르, 이소프로필 에스테르, n-부틸 에스테르, 이소부틸 에스테르, 2-히드록시에틸 에스테르, 및 N,N-디메틸아미노에틸 에스테르 등의 (메타)아크릴산 에스테르가 있다. 이들 화합물은 각각 단독으로, 혼합물 형태로, 또는 상기 화합물을 함유하는 액체 형태로 취급된다.

또, 본 발명에서 "취급"이란, 중합용이성 화합물을 제조하는데 필요한 반응, 증류, 추출, 흡착, 저장, 및 열교환 등의 모든 조작을 의미한다.

그러므로, 본 발명에 따른 "장치"란, 예를 들어, 반응기, 증류관, 및 이들의 부속품(열교환기, 탱크 등) 등을 취급(반응, 증류, 추출, 흡착, 저장 및 열교환 등)하는데 사용되는 장치를 의미하고, 장치는 그의 측벽에 관형 부재를 장착하고 있고, 이 관형 부재는 장치의 내부로 개구되어 있다.

이하에, 본 발명에 따른 방법에 사용되는 장치의 측벽에 장착되어 그 장치 내부로 개구되어 있는 관형 부재에 대해 설명한다. 도 1 내지 도 10은 본 발명에 따른 전형적인 관형 부재의 예를 설명한다.

도 1의 관형 부재(1)는 기체, 액체, 고체, 또는 이들의 혼합상 유체를 장치 (2)에 출입시키기 위한 소위 입구 노즐 또는 출구 노즐이다. 상기 유체는 중합용이성 화합물 자체이거나 또는 다른 화합물이어도 좋다.

관형 부재(1)는 장치(2)의 측벽(21)에 장착되어 그 장치(2)의 내부로 개구되고, 도시된 바와 같이, 이 관형 부재는 상기 장치(2)의 내부를 향해 하향 기울기(α)를 갖도록 고정된다.

본 발명은 관형 부재(1)가 장치(2)의 내부를 향해 하향 기울기(α)를 갖도록 고정된 것을 특징으로 한다. 관형 부재가 이런 기울기를 가지면, 관형 부재(1) 내벽면(11)상의 응축물(3)이 신속하게 낙하함으로써 체류가 방지되어, 그 결과, 중합을 효과적으로 억제할 수 있다. 이런 면에서, 상기 기울기(α)는 3°∼70°가 바람직하지고, 5°∼60°가 보다 바람직하다. 기울기(α)가 너무 작으면, 응축물이 신속하게 낙하하지 않으므로 중합 억제 효과를 충분히 얻을 수 없다. 또한, 기울기(α)가 너무 크면, 배관 등과의 연결에 바람직하지 못한 문제가 발생한다.

본 발명에서, 상기 장치의 측벽에 장착된 모든 관형 부재에 기울기(α)를 부여할 필요는 없지만, 특히 장치 내 부분(in-apparatus portion)의 내외 벽면에 및/또는 장치 외 부분의 내벽면에 기체상이나 기체-액체 혼합상이 쉽게 응축되는 분위기에 있는 관형 부재들에는 기울기(α)를 부여하는 것이 바람직하다.

도 2의 관형 부재(1)는 도 1에 나타낸 경우처럼, 장치(2) 외부로 돌출된 부분(1a) 이외에도 상기 장치(2)에 삽입된 부분(1b)을 갖고 있다. 즉, 이 관형 부재는 장치 외 부분(A), 및 장치 내 부분(B)을 포함한다.

도 3 및 도 4는 다양한 형태의 관형 부재를 나타낸다. 도 3의 세 개의 관형 부재는 각각 (a) 종래의 맨홀 또는 핸드홀, (b) 패드형 맨홀 또는 핸드홀, 및 (c) 내부 덮개(18)가 있는 맨홀이다.

도 4(a)의 관형 부재(1)는 도 1의 형태 중 압력계 또는 액위 지시계 등의 기기(4)용 삽입튜브 또는 시트(seat)로서 사용되는 예이고, 도 4(b)의 관형 부재(1)는 도 2의 형태 중 온도계 등의 기기(4)용 시트로서 사용되는 예이다(또한, 도 4(b)에 도시된 바와 같이, 상기 기기용 시트에 끼워 맞춰지는 도 2의 관형 부재도 상기 장치의 내부로 개구된 관형 부재의 예이다).

본 발명의 관형 부재에 관해, 장치(2)의 외부로 돌출된 부분(1a)은 가능한 짧을수록 바람직하고, 도 1의 관형 부재로서 도3(b)의 패드형 관형 부재가 바람직한데, 이는 관형 부재의 장치 외 부분의 내벽 표면적이 응축물의 체류를 방지하도록 축소되어 중합을 효과적으로 억제할 수 있기 때문이다.

본 발명의 관형 부재에 관해, 종래에 중합억제제로 사용했던 분자상 산소함유 기체 및/또는 중합억제제를 장치 외 부분(1a)에 가하여, 장치 외 부분(1a) 내부의 중합을 억제하는 것이 바람직하다. 도 5는 이러한 바람직한 경우의 예를 나타내고, 장치 외 부분(1a)에는 분자상 산소함유 기체 및/또는 중합억제제를 주입하기 위한 입구(12)를 갖추고 있다. 예를 들어, 도 5와 같이 다이어프램 형태의 액위 지시계 등의 기기(4)를 도 1의 관형 부재(1)에 삽입한 경우, 관형 부재(1)의 내벽면과 상기 기기(4)의 외벽면 사이에 작은 간극(clearance)이 생겨, 액체가 이 간극에 체류되기 쉬우므로, 도 5에 도시된 바와 같이, 입구(12)에서 분자상 산소함유 기체 및/또는 중합억제제를 주입함으로써 중합을 억제하는 것이 바람직하다.

도 6에서, 관형 부재(1)의 장치 외 부분(1a)에는 수증기 재킷 등의 가온 또는 가열수단(13)을 갖추고 있다. 이 관형 부재의 장치 외 부분(1a)을 가온 또는 가열하면, 가스가 관형 부재의 내벽면에서 응축되는 것이 방지되므로, 응축물의 체류 뿐만 아니라, 중합발생을 효과적으로 억제할 수 있다. 가온 또는 가열수단(13)은 장치 외 부분(1a) 전체에 장착되어도 좋고, 또는 일부에 장착되어도 좋다. 가온 또는 가열수단(13)의 예에는 열 매체가 순환할 수 있는 내부로 통하는 재킷 이외에 전기식 또는 스팀식 히터 트레이싱(tracing)이 있다.

도 2의 관형 부재(1)에 관해, 관형 부재의 장치 내 부분(1b)이 장치의 내벽 면(21)과 접촉하는 부분의 주변에 응축물이 체류하기 쉬우므로, 주변부 전체를 용접하고, 그 생성된 용접부(14)의 표면을 평활하게 하는 것이 바람직하다. 상기 평활가공은 비드가 용접면에서 없어질 수 있을 정도, 구체적으로는 JIS B0601(1994)에 따른 Rmax가 12.5S 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 온도계 시트를 도 2의 관형 부재에 삽입한 도 4(b)의 경우, 도면에 도시된 바와 같이, 관형 부재(1)인 기기 시트가 장치의 내벽면(21)과 접촉하게 되는 주변부 전체를 용접하고, 그 생성된 용접부(14) 표면을 평활하게 하는 것이 바람직하다.

관형 부재(1)의 개구(15)로 중합억제제 함유 액체를 분무하는 수단(5)을 장치 내부에 갖추고 있거나(도 7 참조), 또는 장치의 내부를 향한 관형 부재(1)의 개구(15)에 커버(6)를 갖추고 있어, 장치의 내벽에서 낙하하는 응축물의 영향을 감소시키는 것이 효과적이다(도 8 참조).

도 9는 장치 내 부분(1b)에 플랜지 결합부(16)를 갖는 관형 부재(1)를 나타낸다. 도 10의 종래의 관형 부재(1)의 경우, 플랜지 결합부(16)에 끼워지는 개스킷(17)의 직경이 플랜지의 직경과 달라서, 홈(간극)부(C)가 존재한다. 이에 따라, 응축물이 이 홈부(C)에 체류하게 되어 중합체가 형성되는 경향이 있다. 대조적으로, 본 발명에서는, 도 9에서와 같이, 상기 플랜지와 동일한 직경의 개스킷(17)을 사용함으로써 홈(간극)부(C)가 거의 생기지 않는다. 이러한 방법에 의해, 본 발명에서는, 관형 부재(1)의 장치 내 부분(1b)에 실질적으로 홈(간극)이 없어 바람직하다.

본 발명에 따른 관형 부재에 관해 도면을 기초로 위에서 설명하였지만, 본 발명은 이들 관형 부재에 제한되지 않고, 가시 유리 및 압력평형장치 등을 포함한다.

본 발명에 따른 관형 부재의 설치위치는 특별히 제한되지 않고, 사용목적에 따라 적당히 선택하면 된다.

다음에, 본 발명에 따른 상기 장치를 사용하는 중합용이성 화합물의 취급방법을 설명한다. 이 취급방법은 본 발명에 따른 장치를 사용한다는 것을 제외하면 종래의 취급방법과 동일한 방법으로 수행될 수 있다. <실시예>

이하, 본 발명을 따르지 않는 비교예와 본 발명의 바람직한 실시예들을 비교하면서 본 발명을 더 구체적으로 설명한다. 그러나, 상기 발명은 하기 실시예에 제한되는 것은 아니다.

실시예1

아크릴 에스테르를 함유한 액체를 증류관, 응축기, 및 리보일러가 장착된 스테인레스강(SUS316) 정류장치를 사용하여 정제하였다. 하기 관형 부재를 각각 하기의 기울기를 갖도록 상기 증류관, 응축기, 및 리보일러에 장착하였다. 또한, 맨홀 또는 핸드홀로는 패드형을 사용했다.

증류관:

기기(온도계, 압력계, 액위 지시계)용 시트: 3°

압력 평형 벤트, 압력 측정 시트(관 상부, 관 하부): 6°

맨홀(관 상부, 관 하부): 5°

응축기:

기체 출구: 10°

압력 측정 시트: 60°

리보일러:

맨홀 또는 핸드홀: 6°

아크릴 에스테르의 피드 조성은 2-에틸헥실 아크릴레이트 60 중량%, 2-에틸헥사놀 32 중량%, 및 아크릴산 7 중량%이다.

이 장치를, 관 상부의 절대압력 = 30mmHg(=약 4.00kPa), 관 상부의 온도 = 98℃, 관 하부 절대압력 = 65mmHg(=약 8.67kPa), 관 하부 온도 = 135℃, 환류비(reflux ratio) = 0.9의 조건하에서 3개월간 계속적으로 가동했다. 그 결과, 생성된 중합체의 부착물이 어떤 관형 부재에서도 발견되지 않았다.

삭제

비교예1

모든 관형 부재를 실시예1에서 사용한 동일 장치에 수평으로 장착한 것을 제외하고는, 아크릴 에스테르를 함유한 상기 액체를 실시예1과 같은 방식으로 증류하였다. 상기 장치를 3개월간 계속적으로 가동했다. 가동을 중단한 후, 상기 장치의 내부를 조사했다. 그 결과, 중합체 부착물이 일부 관형 부재에서 발견되었다. 또, 관 하부에 고정된 맨홀이 생성된 중합체로 완전히 막혀 손으로 열 수 없었다.

본 발명의 각종 세부사항은 발명의 사상으로부터 벗어나지 않고 변경될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 상기 바람직한 실시예의 상기 설명은 단지 예시한 것일 뿐이고, 첨부한 청구범위와 그들의 등가물에 의해 정의된 본 발명을 제한하는 것이 아니다.

본 발명에 따른 장치는 응축물의 체류를 효과적으로 방지하므로, 중합용이성 화합물의 중합을 효과적으로 억제할 수 있다. 그러므로, 중합용이성 화합물을 높은 수율로 제조할 수 있다. 특히, 중합용이성 화합물을 장기간 안정하게 취급할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 취급방법에 의해, 중합용이성 화합물의 중합을 효과적으로 억제하면서 쉽게 다룰 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 방법에 사용되는 장치에 장착된 관형 부재의 단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 방법에 사용되는 장치에 장착된 다른 관형 부재의 단면도이다.

도 3 (a), (b), 및 (c)는 맨홀 형태의 세 종류의 관형 부재의 단면도이다.

도 4 (a) 및 (b)는 기기 시트(seat)형태의 두 종류의 관형 부재의 단면도이다.

도 5는 장치 외 부분(out of apparatus portion)에 분자상 산소함유 기체 및/또는 중합억제제를 주입하기 위한 입구를 갖추고 있는 관형 부재의 단면도이다.

도 6은 가온 또는 가열수단을 갖춘 관형 부재의 단면도이다.

도 7은 중합억제제 함유 액체를 관형 부재로 분무하는 상태의 단면도이다.

도 8은 장치 내부의 관형 부재 개구에 커버가 달린 상태의 단면도이다.

도 9는 본 발명의 장치의 내부에 플랜지를 갖는 관형 부재의 단면도이다.

도 10은 장치 내부에 플랜지를 갖는 종래의 관형 부재의 단면도이다.

Claims

장치 측벽에 장착되고, 또 장치 내부로 개구된 관형 부재를 구비하여 이루어지는 취급장치를 사용하며, (메타)아크릴산 및 이들의 에스테르로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 중합용이성 화합물을 반응, 증류, 추출, 흡수, 저장 또는 열교환하는 방법에 있어서,

상기 취급장치에서 상기 관형 부재는 장치내부를 향해 3°~70°의 하향 기울기(α)를 갖도록 설치되고,

상기 관형 부재의 장치 내 부분(in-apparatus portion)이 상기 장치의 내벽면과 접촉하는 부분의 주변에 대해, 그 주변부 전체를 용접하고, 또한 그 용접부의 표면을 평활하게 하며,

상기 관형 부재의 장치 외 부분(out-of-apparatus portion)에 분자상 산소함유 기체 또는 중합억제제 중 하나 이상을 상기 관형 부재에 주입하기 위한 입구를 설치하는 것을 특징으로 하는 중합용이성 화합물 취급방법.
삭제
제1항에 있어서, 상기 관형 부재의 장치 외 부분을 가능한 한 짧게 하는 것을 특징으로 하는 중합용이성 화합물 취급방법.
삭제
제1항에 있어서, 상기 관형 부재의 장치 외 부분에 가온 또는 가열수단이 설치된 것을 특징으로 하는 중합용이성 화합물 취급방법.
삭제
제1항에 있어서, 중합억제제 함유 액체를 상기 장치 내부의 관형 부재의 개구로 분무하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 중합용이성 화합물 취급방법.
제1항에 있어서, 상기 장치 내부의 관형 부재의 개구에 커버가 장착된 것을 특징으로 하는 중합용이성 화합물 취급방법.
제1항에 있어서, 상기 관형부재의 장치 내 부분에 홈부가 없는 것을 특징으로 하는 중합용이성 화합물 취급방법.
삭제
삭제
제1항에 있어서, 상기 관형 부재로 핸드홀이 설치된 것을 특징으로 하는 중합용이성 화합물 취급방법.
제1항에 있어서, 상기 관형 부재로 맨홀이 설치된 것을 특징으로 하는 중합용이성 화합물 취급방법.
제1항에 있어서, 상기 관형 부재 내에 축방향으로 삽입 튜브가 고정된 것을 특징으로 하는 중합용이성 화합물 취급방법.
제1항에 있어서, 상기 관형 부재 내에 축방향으로 온도계, 압력계, 액위지시계를 포함하는 기기가 고정된 것을 특징으로 하는 중합용이성 화합물 취급방법.