KR101043464B1 - Method and apparatus for production of polyvinyl alcohol with high degree of saponification - Google Patents

Method and apparatus for production of polyvinyl alcohol with high degree of saponification Download PDF

Info

Publication number
KR101043464B1
KR101043464B1 KR1020070013721A KR20070013721A KR101043464B1 KR 101043464 B1 KR101043464 B1 KR 101043464B1 KR 1020070013721 A KR1020070013721 A KR 1020070013721A KR 20070013721 A KR20070013721 A KR 20070013721A KR 101043464 B1 KR101043464 B1 KR 101043464B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
polyvinyl alcohol
saponification
producing
reaction
catalyst
Prior art date
Application number
KR1020070013721A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20080074507A (en
Inventor
윤삼훈
류동조
이태철
김병윤
조민석
황지연
한장선
이수진
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR1020070013721A priority Critical patent/KR101043464B1/en
Publication of KR20080074507A publication Critical patent/KR20080074507A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101043464B1 publication Critical patent/KR101043464B1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F16/00Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an alcohol, ether, aldehydo, ketonic, acetal or ketal radical
    • C08F16/02Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an alcohol, ether, aldehydo, ketonic, acetal or ketal radical by an alcohol radical
    • C08F16/04Acyclic compounds
    • C08F16/06Polyvinyl alcohol ; Vinyl alcohol
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2/00Processes of polymerisation
    • C08F2/001Multistage polymerisation processes characterised by a change in reactor conditions without deactivating the intermediate polymer
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F6/00Post-polymerisation treatments
    • C08F6/06Treatment of polymer solutions
    • C08F6/10Removal of volatile materials, e.g. solvents
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F8/00Chemical modification by after-treatment
    • C08F8/12Hydrolysis

Abstract

본 발명은 폴리비닐알코올의 제조방법 및 그 제조장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폴리비닐에스테르 용액 및 촉매 혼합물의 비누화 반응을 통한 폴리비닐알코올의 제조에 있어서, 비누화 반응기 상단에 정제 컬럼을 설치하여 반응기에서 비누화 및 부산물 제거를 동시에 수행할 수 있는 폴리비닐 알코올의 제조 방법 및 제조 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a method for producing polyvinyl alcohol and an apparatus for manufacturing the same, and more particularly, in the production of polyvinyl alcohol through a saponification reaction of a polyvinyl ester solution and a catalyst mixture, a purification column is installed on top of a saponification reactor. A method and apparatus for producing polyvinyl alcohol capable of simultaneously performing saponification and by-product removal in a reactor.

본 발명에 따르면 폴리비닐에스테르 용액의 비누화가 일어날 때 부산물인 알킬아세테이트를 완전히 제거함으로써 한 단계의 반응만으로도 99.9% 이상의 매우 높은 검화도를 갖는 폴리비닐알코올 제품을 얻을 수 있기 때문에 전체적으로 용매 사용량을 크게 줄일 수 있고 이에 따라 용매 회수 비용의 획기적인 절감이 가능하다. 또한 촉매 사용량을 획기적으로 줄일 수 있기 때문에 백색도가 우수한 폴리비닐알코올 제품 제조가 가능하다. According to the present invention, when saponification of the polyvinyl ester solution occurs, by completely removing the by-product alkyl acetate, a single reaction can yield a polyvinyl alcohol product having a very high degree of saponification of 99.9% or more, thereby greatly reducing the amount of solvent used. This can lead to a dramatic reduction in solvent recovery costs. In addition, since the amount of catalyst used can be significantly reduced, it is possible to manufacture a polyvinyl alcohol product having excellent whiteness.

폴리비닐알코올, 비누화, 정제 컬럼, 부산물제거 Polyvinyl alcohol, saponification, purification column, by-product removal

Description

고비누화도를 갖는 폴리비닐알코올의 제조방법 및 그 제조장치{METHOD AND APPARATUS FOR PRODUCTION OF POLYVINYL ALCOHOL WITH HIGH DEGREE OF SAPONIFICATION}TECHNICAL AND APPARATUS FOR PRODUCTION OF POLYVINYL ALCOHOL WITH HIGH DEGREE OF SAPONIFICATION

도 1은 본 발명에 따른 폴리비닐알코올 제조장치의 바람직한 일실시예를 나타낸 도면이다.1 is a view showing a preferred embodiment of the polyvinyl alcohol production apparatus according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 폴리비닐알코올 제조장치의 또 다른 바람직한 일실시예를 나타낸 도면이다.2 is a view showing another preferred embodiment of the polyvinyl alcohol production apparatus according to the present invention.

*도면의 주요 부호에 대한 설명** Description of Major Symbols in Drawings *

1: 촉매 용액 투입라인 2: 폴리비닐에스테르 용액 투입라인1: catalyst solution input line 2: polyvinyl ester solution input line

3: 교반기 4: 반응기3: stirrer 4: reactor

5: 알코올류용매/알킬아세테이트 공비물 정제 컬럼5: Alcohol solvent / alkyl acetate azeotrope purification column

6: 부산물 배출라인 7: 중화제 투입라인6: By-product Discharge Line 7: Neutralizer Input Line

8: 제품 슬러리 회수라인 9: 열매공급라인8: Product Slurry Recovery Line 9: Fruit Supply Line

10: 열매회수라인 11: 기화된 혼합용매 공급라인10: fruit recovery line 11: vaporized mixed solvent supply line

12: 쓰리웨이 밸브 13: 냉매공급라인12: Three Way Valve 13: Refrigerant Supply Line

14: 응축기 15: 용매 드레인 라인14: condenser 15: solvent drain line

16: 리보일러 17: 기화된 용매 공급라인16: reboiler 17: vaporized solvent feed line

18: 용매 공급라인18: solvent supply line

본 발명은 폴리비닐알코올의 제조방법 및 그 제조장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 폴리비닐에스테르의 비누화시 비누화 반응기 상단에 정제 컬럼을 설치하여 반응중 생성되는 알킬아세테이트를 반응기에서 효과적으로 제거하여 소량의 비누화 촉매로 99.9% 이상의 검화도를 갖는 폴리비닐알코올의 제조방법 및 그 제조장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing polyvinyl alcohol and an apparatus for manufacturing the same, and more particularly, a purification column is installed on top of a saponification reactor during saponification of polyvinyl ester to effectively remove alkyl acetate produced during the reaction in a small amount of the reactor. The present invention relates to a method for producing polyvinyl alcohol having a saponification degree of 99.9% or more as a saponification catalyst, and an apparatus for producing the same.

1924년 헤르만과 해넬(Hermann and Haehnel)이 폴리아세트산비닐의 비누화 실험 중 발견한 폴리비닐알코올(이하 'PVA' 라고 함)은 폴리아세트산비닐과 같은 비닐에스테르계열 고분자를 비누화 반응시켜 제조되는 히드록시기 함유 선형 결정성 고분자로서 우수한 내용제성과 내유성을 가지고 있다. PVA는 분자량, 비누화도 및 입체규칙성(stereoregularity)에 따라 호제, 의류나 산업용섬유, 분리용 필터 및 의학용 고분자에 이르기까지 광범위한 활용 범위를 갖는 것으로 알려져 있다. Polyvinyl alcohol (hereinafter referred to as 'PVA') discovered in 1924 by Hermann and Haehnel during saponification of polyvinyl acetate is a hydroxy group-containing linear produced by saponifying a vinyl ester-based polymer such as polyvinyl acetate. As a crystalline polymer, it has excellent solvent resistance and oil resistance. PVA is known to have a wide range of applications depending on molecular weight, degree of saponification, and stereoregularity ranging from gels, clothing or industrial textiles, separation filters and medical polymers.

최근에는 부가가치가 높은 고기능성 PVA의 제조와 응용에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. PVA의 우수한 광학적 특성으로 인해 필름을 제조하였을 때, 투명성이 우수하고 연신하였을 때 복굴절률이 높아 각종 광학용 고분자 필름으로 각광 받고 있으며, LCD용 편광 필름으로도 사용되고 있다. 편광필름 용도로 사용되기 위해서는 제조된 PVA가 고중합도와 고비누화도를 가져야 하며 이러한 조건을 충족 시키기 위해서는 고도의 기술을 필요로 하기 때문에 극소수의 업체만이 편광 필름에 활용이 가능한 폴리비닐알코올을 제조하고 있는 실정이다. Recently, studies on the manufacture and application of high value-added high functional PVA have been actively conducted. Due to the excellent optical properties of PVA, when the film is produced, it has excellent transparency and high birefringence when stretched, has been spotlighted as various optical polymer films, it is also used as a polarizing film for LCD. In order to be used for polarizing film, manufactured PVA should have high degree of polymerization and high degree of soap and high level of technology is required to meet these conditions. Only a few companies manufacture polyvinyl alcohol that can be used for polarizing film. I'm doing it.

한편 PVA는 비닐알코올 단량체의 호변이성질화로 인해 직접 중합되지 못하고 비닐에스테르 단량체류, 바람직하게는 비닐아세테이트를 유화, 현탁, 벌크중합 등의 방법으로 폴리비닐에스테르를 제조한 후 제조된 폴리비닐에스테르의 연속식 혹은 회분식 비누화 공정을 통해 이루어진다. On the other hand, PVA is not directly polymerized due to tautomerization of vinyl alcohol monomers, and is a continuous series of polyvinyl esters prepared after preparing polyvinyl esters by emulsifying, suspending and bulk polymerization of vinyl ester monomers, preferably vinyl acetate. This can be achieved through a batch or batch saponification process.

폴리비닐에스테르를 이용하여 비누화 반응을 할 때 가장 대표적으로 사용하는 방법은 폴리비닐에스테르를 알코올류의 용매에 완전히 녹인 후 강한 산이나 염기를 촉매로 사용하여 반응을 진행시키는 것인데, 이 때 반응중 반응 부산물로 알킬아세테이트가 폴리비닐에스테르의 에스테르 몰수 만큼 생성된다. 생성된 알킬아세테이트의 농도가 증가할수록 검화속도가 떨어지고 반응평형상수에 의해 더 이상 검화도가 향상되지 않는 현상이 일어나게 된다. The most typical method of saponification reaction using polyvinyl ester is to completely dissolve polyvinyl ester in solvents of alcohols and then proceed with the reaction using strong acid or base as catalyst. As a by-product, alkyl acetate is produced by the number of moles of ester of the polyvinyl ester. As the concentration of the alkyl acetate produced increases, the rate of saponification decreases and the degree of saponification no longer improves due to the reaction equilibrium constant.

이러한 문제를 해결하기 위하여, 미국 등록특허 제 6,800,687호에서는 2개의 타워형태의 반응기를 사용하고 두 반응기의 압력을 조절하는데 첫번째 반응기의 압력이 두번째 반응기의 압력보다 낮게 유지하게 하고 반응중 메탄올 증기를 투입하여 부 반응물인 메틸아세테이트를 스트리핑함으로써 에틸렌 비닐아세테이트 공중합체의 비누화시 소량의 촉매를 이용하면서도 검화도를 향상하는 방법을 제공하고 있다. 하지만 이 방법을 이용할 경우 반응기 2기가 필요하며 부산물인 메틸아세테이트를 스트리핑하기 위해 다량의 메탄올이 사용되므로 메탄올 사용량으로 인한 제조비용 향상 뿐만 아니라 메탄올 회수를 위한 에너지 비용이 증대된다는 문제점이 있 다. To solve this problem, U.S. Patent No. 6,800,687 uses two tower reactors and adjusts the pressure of the two reactors so that the pressure of the first reactor is kept lower than the pressure of the second reactor and the methanol vapor is added during the reaction. The present invention provides a method of improving saponification while using a small amount of catalyst when saponifying an ethylene vinyl acetate copolymer by stripping methyl acetate as a secondary reactant. However, this method requires two reactors, and since a large amount of methanol is used to strip methyl acetate as a by-product, there is a problem that the energy cost for methanol recovery is increased as well as the manufacturing cost due to the amount of methanol used.

또한 미국 등록특허 제 6,743,859 호에서는 교반기가 장착된 1기의 반응기와 타워형태의 반응기를 이용하여 교반기가 장착된 반응기에서 1차로 비누화 반응을 행한 다음 타워형태의 반응기로 이송하여 추가로 비누화 반응을 진행할 때 타워형태의 반응기에 열원을 공급하여 메틸아세테이트를 제거하여 검화도를 향상시키는 방법을 제공하고 있다. 이 방법의 경우 상기 미국 등록특허 제 6,800,687에 비해 메탄올 소모량을 줄일 수 있다는 장점은 있으나, 여전히 추가로 타워형태의 반응기가 필요하며 열원을 이용하여 메틸아세테이트를 제거할 때 용매인 메탄올의 손실량이 발생한다는 문제점이 있다. In addition, U.S. Patent No. 6,743,859 uses a reactor equipped with a stirrer and a reactor in a tower form to perform a saponification reaction first in a reactor equipped with a stirrer, and then transfer to a tower type reactor for further saponification reaction. In the case of supplying a heat source to the tower-type reactor to remove the methyl acetate to provide a method for improving the degree of saponification. This method has the advantage of reducing the methanol consumption compared to the US Patent No. 6,800,687, but still requires a tower-type reactor and the loss of methanol as a solvent when methyl acetate is removed using a heat source There is a problem.

한편 한국 공개특허 제 2005-0136273 호에는 교반기가 장착된 두개의 반응기를 이용하며 1차 반응과 2차 반응사이에 용매를 제거하는 단계를 두어 검화도를 향상시키는 방법을 제공하고 있다. 그러나 이 방법 또한 반응기가 추가로 필요하며 용매를 효과적으로 제거하기 위한 추가장치 그리고 2차 비누화 반응에 따른 용매사용량의 증가를 가져오는 문제점이 있다. On the other hand, Korean Patent Laid-Open Publication No. 2005-0136273 provides a method of improving saponification by using two reactors equipped with a stirrer and removing a solvent between a first reaction and a second reaction. However, this method also requires additional reactors, and there is a problem in that an additional device for effectively removing the solvent and an increase in solvent consumption due to the secondary saponification reaction.

즉, 높은 검화도를 얻을 수 있다고 주장하는 상기 종래기술을 종합하여보면, 추가 장치의 필요, 용매 사용량의 증가, 및 그에 따른 용매 회수시 추가 에너지 비용 등의 공통된 문제점이 여전히 발생하게 된다.In other words, combining the prior art claiming that a high degree of saponification can be obtained, there are still common problems such as the need for an additional device, an increase in the amount of solvent used, and thus an additional energy cost in recovering the solvent.

상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명은 폴리비닐에스테르가 폴리비닐알코올로 전환될 때 발생하는 반응 부산물인 동시에 검화를 방해하는 알킬아세테이트를 효과적으로 제거함으로써 추가장치 없이 99.9% 이상의 높은 검화도를 갖는 PVA를 제조할 수 있고, 사용된 용매를 고순도로 회수 시에 에너지 비용 및 용매 손실량을 절감할 수 있으며, 적은 촉매 사용량으로 인하여 백색도가 우수한 폴리비닐알코올의 제조방법 및 그 제조장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the problems of the prior art as described above, the present invention provides a high degree of saponification of 99.9% or more without additional equipment by effectively removing alkyl acetate which is a reaction by-product generated when polyvinyl ester is converted to polyvinyl alcohol and at the same time hinders saponification. Providing a method for producing a polyvinyl alcohol having excellent whiteness can be prepared and can be produced, PVA having a high purity, and can reduce the energy cost and solvent loss when recovering the used solvent with high purity. For the purpose of

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 In order to achieve the above object, the present invention

(a) 폴리비닐에스테르 용액 및 촉매를 반응기에 투입하는 단계; (a) introducing a polyvinyl ester solution and a catalyst into the reactor;

(b) 상기 폴리비닐에스테르 용액 및 촉매를 포함하는 혼합물을 반응기에서 비누화 반응시키고, 상기 반응기 상단에 부착된 정제컬럼에서 반응부산물인 알킬아세테이트를 제거하는 단계; (b) saponifying the mixture including the polyvinyl ester solution and the catalyst in a reactor, and removing the alkyl acetate which is a reaction byproduct from the purification column attached to the top of the reactor;

(c) 상기 비누화 반응 후에 중화제를 투입하는 단계;(c) adding a neutralizing agent after the saponification reaction;

를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 폴리비닐알코올의 제조방법을 제공한다.It provides a method for producing polyvinyl alcohol, comprising a.

또한, 본 발명은 폴리비닐에스테르 용액 및 촉매 혼합물의 비누화 반응을 통해 제조하는 폴리비닐알코올의 제조장치에 있어서, 상기 비누화 반응이 진행되는 반응기 상단에 알코올류용매 및 알킬아세테이트 공비물을 제거하는 정제컬럼을 장착하는 것을 특징으로 하는 폴리비닐알코올의 제조장치를 제공한다.In addition, the present invention in the polyvinyl alcohol production apparatus prepared by the saponification reaction of the polyvinyl ester solution and the catalyst mixture, a purification column for removing alcohol solvents and alkyl acetate azeotrope on the reactor in which the saponification reaction proceeds It provides a device for producing polyvinyl alcohol, characterized in that the mounting.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, this invention is demonstrated in detail.

본 발명에서는 비누화 반응이 진행되면서 부산물 알킬아세테이트가 생성되는데, 상기 반응을 간단히 표현하면 하기 반응식 1과 같다.In the present invention, the byproduct alkyl acetate is generated as the saponification reaction proceeds, and the reaction is simply expressed as in Scheme 1 below.

Figure 112007012251237-pat00001
Figure 112007012251237-pat00001

(상기 식에서 OAc는 에스테르기(아세테이트)를 뜻하며, R은 알코올 종류에 의해 결정되는 알킬기를 의미한다.)(In the above formula, OAc means an ester group (acetate), and R means an alkyl group determined by alcohol type.)

상기 비누화 반응시, 폴리비닐에스테르의 에스테르 한분자가 촉매상에서 용매이면서 반응물인 알코올과 반응하여 알코올기로 전환되며 부산물로 한 분자의 에스테르가 생성되며, 상기 반응의 평형상수 K는 다음의 수학식 1과 같이 표현된다.In the saponification reaction, one molecule of an ester of polyvinyl ester reacts with an alcohol which is a solvent and a reactant on a catalyst to be converted into an alcohol group, and an ester of one molecule is produced as a by-product. The equilibrium constant K of the reaction is represented by Equation 1 below. Is expressed.

반응평형상수 K = [-OH][ROAc]/[-OAc][ROH] Equilibrium constant K = [-OH] [ROAc] / [-OAc] [ROH]

(상기 식에서 [-OH], [-OAc]는 각각 고분자 사슬중의 알코올기의 몰농도,에스테르기의 몰농도를 의미한다.)(In the formula, [-OH], [-OAc] means the molar concentration of the alcohol group and the molar concentration of the ester group in the polymer chain, respectively.)

상기 평형상수 K는 온도가 일정할 때 일정하고 반응이 진행될수록 [ROAc]가 증가하므로 [-OH]의 농도가 지속적으로 증가하기 어렵게 된다. 따라서 [ROAc]를 제거함으로써 반응 평형을 오른쪽으로 이동시켜 [-OH]를 향상시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 비누화 반응기 상단에 정제 컬럼을 설치함으로써 [-OH]의 상승을 방해하는 [ROAc]를 효과적으로 제거할 수 있도록 한데에 기술적 특징이 있다. The equilibrium constant K is constant when the temperature is constant, and as the reaction proceeds, [ROAc] increases, so that it is difficult to continuously increase the concentration of [-OH]. Thus, by removing [ROAc], the reaction equilibrium can be shifted to the right to improve [-OH]. Therefore, in the present invention, by installing a purification column on the top of the saponification reactor, there is a technical feature to effectively remove [ROAc] that hinders the rise of [-OH].

이하, 본 발명을 제조방법의 단계에 따라 상세하게 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail according to the steps of the production method.

(a) 폴리비닐에스테르 용액 및 촉매를 혼합하는 단계(a) mixing a polyvinyl ester solution and a catalyst

상기 (a) 단계는 폴리비닐에스테르 용액과 반응에 필요한 촉매를 투입하여 혼합하는 단계이다.Step (a) is a step of mixing the polyvinyl ester solution with a catalyst required for the reaction.

폴리비닐알코올은 비닐알코올의 호변이성질화로 인해 비닐알코올 단량체를 통한 직접 중합으로 제조하는 것이 불가능하여, 일반적으로 비닐에스테르 단량체를 중합하여 폴리비닐에스테르를 제조한 후 비누화 반응을 통해 폴리비닐알코올을 제조할 수 있다. 본 발명의 폴리비닐에스테르 용액은 폴리비닐에스테르 입자를 알코올류 용매, 바람직하게는 메탄올을 사용하여 용해시켜 제조하거나 폴리비닐에스테르를 용액 중합하여 제조할 수 있다.Polyvinyl alcohol cannot be prepared by direct polymerization through vinyl alcohol monomers due to tautomerization of vinyl alcohol, and in general, polyvinyl alcohol can be produced by polymerizing vinyl ester monomers to produce polyvinyl esters and then saponifying. Can be. The polyvinyl ester solution of the present invention can be prepared by dissolving polyvinyl ester particles using an alcohol solvent, preferably methanol, or by solution polymerization of polyvinyl ester.

상기 폴리비닐에스테르 용액은 용액 내의 폴리비닐에스테르 농도가 3 내지 50 중량%인 것이 바람직하다. 상기 농도가 3 중량% 미만일 경우에는 점도가 낮기 때문에 폴리비닐에스테르 용액 제조 및 비누화 반응 시 용이하지만 용매 사용량이 매우 크기 때문에 폴리비닐알코올의 제조비용이 증대되며 폴리비닐에스테르 용액 제조용기와 비누화 반응기의 크기가 매우 커지게 되는 문제점이 있으며, 50 중량%를 초과하는 경우에는 폴리비닐에스테르 용액의 점도가 급격하게 상승하여 이송이 용이하지 않으며, 용질인 폴리비닐에스테르가 용매인 메탄올에 잘 녹지 않기 때문에 폴리비닐에스테르 용액 제조 시 막대한 시간이 소요되는 문제점이 있다. The polyvinyl ester solution preferably has a polyvinyl ester concentration of 3 to 50% by weight in the solution. The concentration is 3 If the content is less than% by weight, the viscosity is low, so it is easy to prepare polyvinyl ester solution and saponification reaction, but the amount of solvent used is very high, so the production cost of polyvinyl alcohol is increased, If the content exceeds 50% by weight, the viscosity of the polyvinyl ester solution rises rapidly, so that it is not easy to transport, and when the polyvinyl ester solution is prepared, the solute polyvinyl ester is not easily dissolved in the solvent methanol. There is an enormous time consuming problem.

상기 폴리비닐에스테르 용액은 촉매와 교반되기 전에 비누화 반응으로 제조되는 제품인 폴리비닐알코올의 열안정성 및 색상을 향상시키기 위하여 과산화 수소수를 포함하거나 오존으로 처리할 수 있다. 이렇게 함으로써 폴리비닐에스테르의 말단에 있는 이중결합이 비누화 반응이 진행될 때 알데히드 그룹으로 형성되어 열안정성이 저하되는 것을 사전에 방지할 수 있다. The polyvinyl ester solution may include hydrogen peroxide solution or may be treated with ozone to improve thermal stability and color of polyvinyl alcohol, which is a product prepared by a saponification reaction before being stirred with a catalyst. By doing so, it is possible to prevent the double bond at the terminal of the polyvinyl ester from being formed as an aldehyde group when the saponification reaction proceeds, thereby lowering the thermal stability.

상기 촉매는 염산, 황산, 인산 등의 강한 무기산 또는 수산화나트륨, 인산나트륨, 메톡사이드류 등의 염기 등을 사용할 수 있으며, 염기를 사용하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 수산화나트륨을 사용하는 것이다. 이는 촉매로 산을 사용하여 제조한 경우 비누화 반응속도가 매우 느려지며 열안정성이 저하되어 염기를 사용하여 제조한 폴리비닐알코올과 비교하여 색상이 다소 저하될 수 있기 때문이다.The catalyst may be a strong inorganic acid such as hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, or a base such as sodium hydroxide, sodium phosphate, methoxides, or the like, and it is preferable to use a base, more preferably sodium hydroxide. This is because the saponification reaction rate is very slow when the acid is used as a catalyst and the thermal stability is lowered, so that the color may be slightly lower than the polyvinyl alcohol prepared using the base.

상기 촉매는 물이나 알코올류 용매와 혼합하여 용액 형태로 사용할 수 있다. 상기 촉매는 폴리비닐에스테르의 함량에 대하여 0.01 내지 10 중량% 로 사용하는 것이 바람직하다. 상기 함량이 0.01 중량% 미만이면 반응속도가 매우 느려지는 문제가 있으며, 10 중량% 를 초과시 반응이 종료된 다음 중화 후 염이 다량 생성되기 때문에 수세 시 다량의 용매가 필요하며, 생성된 염이 최종 폴리비닐알코올의 열안정성을 저하시키는 문제점이 있다. The catalyst can be used in the form of a solution by mixing with water or alcohol solvents. The catalyst is preferably used in 0.01 to 10% by weight based on the content of the polyvinyl ester. If the content is less than 0.01% by weight, there is a problem that the reaction rate is very slow, and when the content is over 10% by weight, a large amount of salt is generated after neutralization, and a large amount of solvent is required at the time of washing. There is a problem of lowering the thermal stability of polyvinyl alcohol.

(b) 상기 폴리비닐에스테르 용액 및 촉매를 포함하는 혼합물을 반응기에서 비누화 반응시키고, 상기 반응기 상단에 부착된 정제컬럼에서 반응부산물인 알킬아세테이트를 제거하는 단계;(b) saponifying the mixture including the polyvinyl ester solution and the catalyst in a reactor, and removing the alkyl acetate which is a reaction byproduct from the purification column attached to the top of the reactor;

상기 (b) 단계는 상기 (a) 단계에서 교반된 혼합물을 반응 부산물인 알킬아세테이트를 효율적으로 제거하기 위하여 본 발명의 제조장치인 정제 컬럼이 설치된 반응기에서 폴리비닐에스테르 용액을 비누화 반응시키고, 부산물인 알킬아세테이트를 제거하는 단계이다.The step (b) is a saponification reaction of the polyvinyl ester solution in a reactor equipped with a purification column, which is a production apparatus of the present invention, to efficiently remove the alkyl acetate which is the reaction by-product from the stirred mixture in step (a). It is a step of removing the alkyl acetate.

상기 폴리비닐알코올 제조장치는 비누화 반응이 진행됨에 따라 발생되는 반 응 부산물인 알킬아세테이트를 반응중에 지속적으로 제거하기 위해 반응기 상단에 정제 컬럼이 설치되어 있다. In the polyvinyl alcohol production apparatus, a purification column is installed at the top of the reactor to continuously remove alkylacetate, a reaction byproduct generated as the saponification reaction proceeds, during the reaction.

상기 정제 컬럼은 반응 부산물인 알킬아세테이트와 용매인 알코올류의 공비물 조성을 분리하기 위한 장치로 충진탑, 다단탑 혹은 다단탑과 충진탑을 혼합한 형태가 사용 될 수 있으며, 다단탑의 경우 3단 에서 50단을 갖는 컬럼이 바람직하다. 3단 이하일 경우 공비물의 분리가 힘들어 알킬아세테이트 제거시 상당량의 용매 손실이 발생하여 반응물에서 알킬아세테이트를 효율적으로 제거하기 힘들며, 50단 이상의 컬럼을 사용할 경우 컬럼제조 비용이 증가하며, 정제 컬럼 전체의 용매 홀드업(hold-up) 양이 너무 커 반응물의 슬러리 농도가 높아져 반응물의 교반이 원활하게 되지 않는 문제가 발생할 수 있다. The purification column is a device for separating the azeotrope composition of the reaction product by-product alkyl acetate and the solvent alcohol may be used in the form of a packed column, multi-stage column or a mixture of multi-column and packed column, in the case of a multi-stage column Preference is given to columns having 50 stages at. If it is less than three stages, the separation of azeotrope is difficult, and a considerable amount of solvent is lost when removing the alkyl acetate, which makes it difficult to efficiently remove the alkyl acetate from the reactant. The amount of hold-up may be too large to increase the slurry concentration of the reactant, thereby causing a problem in that the stirring of the reactant is not smooth.

상기 비누화 반응은 반응온도가 -10 내지 100 ℃ 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 35 내지 70 ℃이다. 상기 온도가 -10 ℃ 미만이면 반응속도가 현저히 저하되는 문제점이 있을 수 있고, 100 ℃를 초과하는 경우에는 폴리비닐에스테르의 비누화 반응 시 형성되는 알킬아세테이트에 의해 수산화나트륨 촉매의 손실이 발생하여 필요 촉매량이 증가하게 되는 문제점이 있을 수 있다. The saponification reaction is preferably a reaction temperature of -10 to 100 ℃, more preferably 35 to 70 ℃. If the temperature is less than -10 ℃, there may be a problem that the reaction rate is significantly reduced, if the temperature exceeds 100 ℃, the loss of sodium hydroxide catalyst is generated by the alkyl acetate formed during the saponification reaction of the polyvinyl ester required catalyst amount There may be a problem with this increase.

정제 컬럼의 운전은 반응초기에 전환류로 운전한다가 컬럼이 승온된 다음 환류비를 조절하여 알킬아세테이트를 제거를 할 수도 있고 반응 초기부터 알킬아세테이트 제거를 시작할 수도 있다. 반응초기부터 컬럼을 운전할 경우 컬럼이 충분히 예열되지 않아 컬럼 운전이 제대로 되지 않을 가능성이 있기 때문에 초기에는 전환류로 운전하다가 컬럼이 승온된 다음 환류비를 조절하여 알킬아세테이트를 제거하 는 방법이 바람직하다.Operation of the purification column may be performed at the conversion stage at the beginning of the reaction, and then, after the column is heated, the reflux ratio may be adjusted to remove the alkyl acetate, or the alkyl acetate may be removed from the beginning of the reaction. If the column is operated from the beginning of the reaction, the column may not be preheated sufficiently, so the column may not operate properly. Therefore, it is preferable to remove the alkyl acetate by controlling the reflux ratio after the column is heated at the initial stage.

또 다른 운전방법으로, 추가 장착한 리보일러 장치를 이용하여 상기 리보일러 장치 내의 가열된 순수 용매를 통해 컬럼을 승온시킬 수 있으며, 일정 온도로 승온된 이후 순수용매로의 운전을 반응 혼합 용매로 전환시킬 수 있으며, 이 경우 반응초기부터 부산물인 알킬아세테이트를 제거할 수 있다.As another method of operation, the additionally equipped reboiler device can be used to raise the column through the heated pure solvent in the reboiler device, and after the temperature is raised to a predetermined temperature, the operation of the pure solvent is converted into the reaction mixed solvent. In this case, by-product alkylacetate may be removed from the beginning of the reaction.

(c) 중화제를 도입하는 단계(c) introducing a neutralizing agent

상기 (b) 단계의 비누화 반응 및 정제 종료 후 중화제를 첨가하여 폴리비닐알코올 슬러리액을 중화하는 단계이다.The neutralization of the polyvinyl alcohol slurry by adding a neutralizing agent after the saponification and purification of step (b) is completed.

상기 중화제는 사용되는 촉매에 따라 선택할 수 있으며, 촉매가 염기 종류일 경우에는 산 종류를 사용하고, 촉매가 산 종류일 경우에는 염기 종류를 사용할 수 있다. The neutralizing agent may be selected according to the catalyst used, and when the catalyst is a base type, an acid type may be used, and when the catalyst is an acid type, a base type may be used.

상기 중화제는 상기 촉매의 함량에 대하여 0.5 내지 2 몰로 사용할 수 있다.The neutralizing agent may be used in an amount of 0.5 to 2 moles based on the content of the catalyst.

상기 제조된 폴리비닐알코올 슬러리는 탈수, 수세, 재탈수 및 건조를 통하여 폴리비닐알코올 최종 입자로 제조할 수 있다.The prepared polyvinyl alcohol slurry may be prepared as polyvinyl alcohol final particles through dehydration, washing with water, rehydration and drying.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명인 폴리비닐알코올의 제조장치에 대하여 보다 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings to be described in more detail with respect to the apparatus for producing a polyvinyl alcohol of the present invention.

도 1은 본 발명에 따른 폴리비닐알코올의 제조장치의 일실시예를 도시한 것이다.Figure 1 shows one embodiment of the apparatus for producing polyvinyl alcohol according to the present invention.

먼저 폴리비닐에스테르 용액 및 촉매를 각각 폴리비닐에스테르 용액 투입라인(2) 및 촉매 용액 투입라인(1)으로 투입하여 일반적인 형태의 교반기 (3)을 이용 하여 혼합한다.First, the polyvinyl ester solution and the catalyst are introduced into the polyvinyl ester solution input line (2) and the catalyst solution input line (1), respectively, and mixed using a stirrer (3) of a general type.

상기 혼합물을 일반적인 자켓타입 반응기(4)에서 비누화 반응을 수행한다. 비누화 반응중 발생하는 알킬아세테이트는 기화되어 혼합용매 공급라인(11)을 통해 알코올용매/알킬아세테이트 공비 조성물 정제 컬럼(5)으로 이동하여 분리된 후 부산물 배출라인(6)에 의해 배출된다. 이때 반응기가 정제 컬럼의 리보일러 역할을 하며 정제컬럼이 예열되기 전에는 전환류로 운전하다가 정제컬럼의 온도가 정상상태에 도달하면 부산물 배출라인(6)으로 알킬아세테이트를 제거하는 방법이 바람직하나 반응초기부터 부산물을 제거하는 방법도 가능하다.The mixture is subjected to a saponification reaction in a general jacketed reactor (4). Alkyl acetate generated during the saponification reaction is vaporized and moved to the alcohol solvent / alkyl acetate azeotrope purification column 5 through the mixed solvent supply line 11, separated, and then discharged by the by-product discharge line 6. At this time, the reactor serves as a reboiler of the purification column and operates in a conversion flow before the purification column is preheated, but when the temperature of the purification column reaches a steady state, a method of removing alkyl acetate by a by-product discharge line (6) is preferred. It is also possible to remove by-products.

상기 반응기(4) 및 정제 컬럼(5)는 열매공급라인(9)를 통해 열을 공급받을 수 있고, 열매회수라인(10)을 통해 열매가 빠져나간다. 응축기(14)는 냉매공급라인(13)을 통해 공급되는 냉매를 이용하여 응축시킨다. The reactor 4 and the purification column 5 may be supplied with heat through the fruit supply line 9, and the fruit is drawn out through the fruit recovery line 10. The condenser 14 condenses using the refrigerant supplied through the refrigerant supply line 13.

상기 비누화 반응 및 정제 종료 후 중화제 투입라인(7)으로 중화제를 투입하여 폴리비닐알코올 슬러리액을 중화하고, 상기 수득된 슬러리는 폴리비닐알코올 슬러리 회수라인(8)으로 회수된다.After completion of the saponification reaction and purification, a neutralizing agent is added to the neutralizing agent input line 7 to neutralize the polyvinyl alcohol slurry liquid, and the obtained slurry is recovered to the polyvinyl alcohol slurry recovery line 8.

회수한 폴리비닐알코올 슬러리는 탈수, 수세 다시 탈수후 건조를 하여 최종 입자를 얻을 수 있다. 탈수시 염이 섞여 있는 용매는 알킬아세테이트가 없기 때문에 증발기를 이용하여 고순도의 용매를 얻을 수 있다. The recovered polyvinyl alcohol slurry can be dehydrated, washed with water and then dehydrated and dried to obtain final particles. When dehydration, the solvent mixed with salt does not have alkyl acetate, so a high purity solvent can be obtained using an evaporator.

도 2은 본 발명에 따른 폴리비닐알코올의 제조장치의 또 다른 일실시예를 도시한 것이다.Figure 2 shows another embodiment of the apparatus for producing polyvinyl alcohol according to the present invention.

도 2의 경우, 도 1과 달리 컬럼에 부착된 리보일러(16)에 담긴 순수 용매를 이용하여 컬럼을 우선 승온시킨 후에 컬럼이 정상상태에 도달하게 되면 반응 혼합 용매로 전환함으로써 반응초기부터 부산물인 알킬아세테이트를 제거할 수 있다는 점에 특징이 있다.In the case of FIG. 2, unlike FIG. 1, by first heating up the column using a pure solvent contained in the reboiler 16 attached to the column, when the column reaches a steady state, the reaction product is converted into a reaction mixture solvent, which is a by-product. It is characterized by the ability to remove alkyl acetates.

컬럼에 부착된 리보일러(16)에 용매가 충분한지 확인한 후 쓰리웨이 밸브(three-way valve)(12)를 리보일러(16) 쪽으로 향하게 조작한 후 리보일러(16)를 가열하여 순수 용매로 공비 조성물 정제컬럼(5)를 예열한다. 이때 전환류로 운전한다. 컬럼의 온도가 반응 운전온도에 도달한 후 쓰리웨이 밸브(12)를 비누화 반응기(4)쪽으로 조작한 후 폴리비닐에스테르 용액 및 촉매를 각각 폴리비닐에스테르 용액 투입라인(2) 및 촉매 용액 투입라인(1)으로 투입하여 일반적인 형태의 교반기(3)을 이용하여 혼합한다. 상기 혼합물을 일반적인 자켓타입 반응기(4)에서 비누화 반응을 수행할 수 있다. 비누화 반응 중 발생하는 부산물인 알킬아세테이트는 알코올용매/알킬아세테이트 공비 조성물 정제 컬럼(5)에 의해 분리된 후 부산물 배출라인(6)에 의해 배출된다. 이때 반응기가 정제 컬럼의 리보일러 역할을 한다. 상기 비누화 반응 및 정제 종료 후 중화제 투입라인(7)으로 중화제를 투입하여 폴리비닐알코올 슬러리액을 중화하고, 상기 수득된 슬러리는 폴리비닐알코올 슬러리 회수라인(8)으로 회수된다. 회수한 폴리비닐알코올 슬러리는 탈수, 수세 다시 탈수 후 건조를 하여 최종 입자를 얻는다. 탈수시 염이 섞여 있는 용매는 알킬아세테이트가 없기 때문에 증발기를 이용하여 고순도의 용매를 얻을 수 있다. After confirming that the reboiler 16 attached to the column has sufficient solvent, operate the three-way valve 12 toward the reboiler 16 and heat the reboiler 16 with pure solvent. The azeotropic composition tablet column 5 is preheated. At this time, it operates by conversion flow. After the temperature of the column reaches the reaction operation temperature, the three-way valve 12 is operated toward the saponification reactor 4, and the polyvinyl ester solution and the catalyst are respectively added to the polyvinyl ester solution inlet line 2 and the catalyst solution inlet line ( 1) and mix using a stirrer (3) of the general form. The mixture may be subjected to a saponification reaction in a general jacketed reactor (4). Alkyl acetate, a by-product generated during the saponification reaction, is separated by an alcohol solvent / alkyl acetate azeotrope composition purification column 5 and then discharged by a by-product discharge line 6. In this case, the reactor serves as a reboiler of the purification column. After completion of the saponification reaction and purification, a neutralizing agent is added to the neutralizing agent input line 7 to neutralize the polyvinyl alcohol slurry liquid, and the obtained slurry is recovered to the polyvinyl alcohol slurry recovery line 8. The recovered polyvinyl alcohol slurry is dehydrated, washed with water and then dehydrated and dried to obtain final particles. When dehydration, the solvent mixed with salt does not have alkyl acetate, so a high purity solvent can be obtained using an evaporator.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 폴리비닐알코올의 제조방법에 관한 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예 에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, one preferred embodiment of a method for preparing polyvinyl alcohol for the purpose of understanding the present invention, but the following examples are merely to illustrate the present invention is not limited to the scope of the following examples.

[[ 실시예Example ]]

실시예 1Example 1

농도가 10%인 폴리비닐아세테이트 메탄올 용액 200kg을 본 발명 도 1에서 제시한 10단의 트레이 컬럼이 장착된 반응기에 투입후 교반을 하면서 촉매로 수산화나트륨을 폴리비닐아세테이트에 대하여 중량비로 1:0.001이 되도록 투입하여 70 ℃에서 2 시간 동안 비누화 반응을 진행하였다. 반응 시작후 초기 30분 동안은 컬럼을 전환류로 운전하였고 컬럼의 온도가 운전 온도로 상승 한 후 반응기쪽으로 시간당 110,000 kcal/hr 로 열량을 공급하면서 부산물 배출라인으로 시간당 알코올류용매/알킬아세테이트 혼합물이 5kg 발생하도록 환류비를 40에서 20 정도로 조절하면서 운전하였다. 한시간 30분 후 비누화 반응 및 컬럼 운전을 종료하고 수산화나트륨과 동일 몰수의 아세트산을 투입하고 10 분 교반하여 중화 후 폴리비닐알코올 슬러리를 수득하였다. 200 kg of polyvinylacetate methanol solution having a concentration of 10% was introduced into a reactor equipped with a 10-column tray column shown in FIG. 1 and then stirred with sodium hydroxide at a weight ratio of 1: 0.001 with respect to polyvinylacetate as a catalyst. The saponification reaction was carried out at 70 ° C. for 2 hours. During the initial 30 minutes after the start of the reaction, the column was operated in inverted flow and the alcohol solvent / alkyl acetate mixture per hour was fed into the by-product discharge line while supplying heat at 110,000 kcal / hr per hour to the reactor. The reflux ratio was adjusted to 40 to 20 so that 5 kg was generated. After one hour and 30 minutes, the saponification reaction and the column operation were terminated, acetic acid and the same number of moles of acetic acid were added thereto, and stirred for 10 minutes to obtain a polyvinyl alcohol slurry after neutralization.

상기 수득된 폴리비닐알코올 슬러리는 원심분리기를 이용하여 탈수후 메탄올 100kg으로 수세하였다. 수세한 폴리비닐알코올 슬러리는 다시 원심분리기로 탈수하고 질소 분위기에서 70 ℃로 4시간 건조하여 폴리비닐 알코올 제품을 얻었다. 2번의 탈수로 얻어진 용매 혼압액은 증발기를 이용하여 순도가 높은 메탄올 용매로 회수하였다. The obtained polyvinyl alcohol slurry was dehydrated using a centrifuge and washed with 100 kg of methanol. The washed polyvinyl alcohol slurry was dehydrated again by centrifugation and dried at 70 ° C. for 4 hours in a nitrogen atmosphere to obtain a polyvinyl alcohol product. The solvent mixture obtained by two dehydration was recovered using a high-purity methanol solvent using an evaporator.

실시예 2Example 2

상기 실시예 1에서 비누화 반응 시 반응기쪽으로 시간당 열량을 55,000 kcal/hr로 공급한 것 이외에 모든 조건을 동일하게 하여 실험후 폴리비닐알코올 제품을 얻었다.The polyvinyl alcohol product was obtained after the experiment under the same conditions except that 55,000 kcal / hr of calories per hour was supplied to the reactor during the saponification reaction in Example 1.

실시예 3Example 3

농도가 10%인 폴리비닐아세테이트 메탄올 용액 200kg을 본 발명 도 2에 제시한 10단의 트레이 컬럼과 리보일러가 따로 장착된 반응기에 투입 후 교반을 하면서 촉매로 수산화나트륨을 폴리비닐아세테이트에 대하여 중량비로 1:0.05가 되도록 투입하여 70 ℃에서 1 시간 30분 동안 비누화 반응을 진행하였다. 반응 시작전 초기 30분 동안 순수 용매를 이용하여 컬럼을 전환류로 운전하였다. 이때 시간당 공급 열량은 110,000kcal/hr로 하였다. 30분후 쓰리웨이 밸브를 반응기쪽으로 조작한후 시간당 110,000 kcal/hr 로 열량을 공급하면서 부산물 배출라인으로 시간당 알코올류용매/알킬아세테이트 혼합물이 5kg 발생하도록 환류비를 40에서 20정도로 조절하면서 운전하였다. 한시간 30분 후 비누화 반응 및 컬럼 운전을 종료하고 수산화나트륨과 동일 몰수의 아세트산을 투입하고 10 분 교반하여 중화 후 폴리비닐알코올 슬러리를 수득하였다. 200 kg of polyvinylacetate methanol solution having a concentration of 10% was introduced into a reactor equipped with a 10-stage tray column and a reboiler separately shown in FIG. 2, and then stirred with sodium hydroxide as a catalyst to polyvinylacetate as a weight ratio. 1: 0.05 was added and the saponification reaction was performed at 70 ° C. for 1 hour 30 minutes. The column was run in inverted flow with pure solvent for the first 30 minutes prior to the start of the reaction. At this time, the amount of heat supplied per hour was 110,000 kcal / hr. After 30 minutes, the three-way valve was operated toward the reactor and operated while controlling the reflux ratio from 40 to 20 to generate 5 kg of alcohol solvent / alkyl acetate mixture per hour as a by-product discharge line while supplying heat at 110,000 kcal / hr. After one hour and 30 minutes, the saponification reaction and the column operation were terminated, acetic acid and the same number of moles of acetic acid were added thereto, and stirred for 10 minutes to obtain a polyvinyl alcohol slurry after neutralization.

상기 수득된 폴리비닐알코올 슬러리는 원심분리기를 이용하여 탈수후 The obtained polyvinyl alcohol slurry after dehydration using a centrifuge

메탄올 100kg으로 수세하였다. 수세한 폴리비닐알코올 슬러리는 다시 원심분리기로 탈수하고 질소 분위기에서 70 ℃로 4시간 건조하여 폴리비닐 알코올 제품을 얻었다. 2번의 탈수로 얻어진 용매 혼압액은 증발기를 이용하여 순도가 높은 메탄올 용매로 회수하였다. Washed with 100 kg of methanol. The washed polyvinyl alcohol slurry was dehydrated again by centrifugation and dried at 70 ° C. for 4 hours in a nitrogen atmosphere to obtain a polyvinyl alcohol product. The solvent mixture obtained by two dehydration was recovered using a high-purity methanol solvent using an evaporator.

[[ 비교예Comparative example ]]

비교예Comparative example 1 One

농도가 10%인 폴리비닐아세테이트 메탄올 용액 200kg을 도 1에서 컬럼이 장착되지 않은 반응기에 투입후 교반을 하면서 촉매로 수산화나트륨을 폴리비닐아세테이트에 대하여 중량비로 1:0.001이 되도록 투입하여 70 ℃에서 1 시간 동안 비누화 반응을 진행하였다. 비누화 반응 종료 후 수산화나트륨과 동일 몰수의 아세트산을 투입하고 10 분 교반하여 중화 후 폴리비닐알코올 슬러리를 수득하였다. 200 kg of polyvinylacetate methanol solution having a concentration of 10% was added to a reactor without a column in FIG. 1, and stirred with sodium hydroxide as a catalyst so that the weight ratio was 1: 0.001 with respect to polyvinylacetate. The saponification reaction proceeded for a time. After completion of the saponification reaction, acetic acid and the same number of moles of acetic acid were added thereto, followed by stirring for 10 minutes to obtain a polyvinyl alcohol slurry after neutralization.

상기 수득된 폴리비닐알코올 슬러리는 원심분리기를 이용하여 탈수후 메탄올 100kg으로 수세하였다. 수세한 폴리비닐알코올 슬러리는 다시 원심분리기로 탈수하고 질소 분위기에서 70 ℃로 4시간 건조하여 폴리비닐 알코올 제품을 얻었다. 두번의 탈수로 얻어진 용매 혼압액은 도 1의 알코올류용매/알킬아세테이트 공비물 정제 컬럼과 동일한 컬럼으로 이송하여 컬럼 상부로 알코올류용매/알킬아세테이트 공비물을 제거하고 하부로 얻어진 혼합액은 다시 증발기에서 기화시켜 상부로 메탄올 용액을 회수하였다. 이때 알코올류용매/알킬아세테이트 공비물 정제 컬럼으로 시간당 300,000 kcal의 열이 공급되었으며, 환류비를 66으로 1시간 30분 운전하였다. The obtained polyvinyl alcohol slurry was dehydrated using a centrifuge and washed with 100 kg of methanol. The washed polyvinyl alcohol slurry was dehydrated again by centrifugation and dried at 70 ° C. for 4 hours in a nitrogen atmosphere to obtain a polyvinyl alcohol product. The solvent mixture obtained by two times of dehydration is transferred to the same column as the alcohol solvent / alkyl acetate azeotrope purification column of FIG. Vaporization recovered the methanol solution to the top. At this time, 300,000 kcal of heat was supplied to the alcohol solvent / alkyl acetate azeotrope purification column, and the reflux ratio was operated at 66 for 1 hour 30 minutes.

비교예2Comparative Example 2

비누화 반응시 촉매로 수산화나트륨을 폴리비닐아세테이트에 대하여 중량비로 1: 0.03이 되도록 투입한 점을 제외하고 비교예1과 동일한 방법으로 폴리비닐알코올을 제조하였다. 2번의 탈수로 얻어진 용매 혼압액은 도 1의 알코올류용매/알킬아세테이트 공비물 정제 컬럼과 동일한 컬럼으로 이송하여 컬럼 상부로 알코올류용매/알킬아세테이트 공비물을 제거하고 하부로 얻어진 혼합액은 다시 증발기에서 기 화시켜 상부로 메탄올 용액을 회수하였다. 이때 알코올류용매/알킬아세테이트 공비물 정제 컬럼으로 시간당 110,000 kcal의 열이 공급되었으며, 환류비를 36으로 1시간 30분 운전하였다.Polyvinyl alcohol was prepared in the same manner as in Comparative Example 1 except that sodium hydroxide was added in a weight ratio of 1: 0.03 to polyvinylacetate as a catalyst during the saponification reaction. The solvent mixture obtained by two dehydration was transferred to the same column as the alcohol solvent / alkyl acetate azeotrope purification column of FIG. Vaporization to recover the methanol solution to the top. At this time, 110,000 kcal of heat was supplied to the alcohol solvent / alkyl acetate azeotrope purification column, and the reflux ratio was operated at 36 hours for 1 hour 30 minutes.

비교예3Comparative Example 3

비교예2와 동일한 방법으로 제조된 폴리비닐알코올 슬러리를 원심분리기로 탈수후 수세시 메탄올 300 kg을 사용한 점을 제외하고 비교예2와 동일한 방법으로 폴리비닐알코올을 제조하였다. 2번의 탈수로 얻어진 용매 혼합액은 비교예2와 동일한 방법을 사용하여 용매를 회수하였다. The polyvinyl alcohol slurry prepared in the same manner as in Comparative Example 2 was dehydrated in a centrifugal separator, and then polyvinyl alcohol was prepared in the same manner as in Comparative Example 2, except that 300 kg of methanol was used for washing. The solvent mixture liquid obtained by two times of dehydration collect | recovered the solvent using the method similar to the comparative example 2.

상기 실시예 및 비교예에서 제조된 폴리비닐알코올의 물성을 하기의 방법으로 측정하여 그 결과를 하기의 표 1에 나타내었다.Physical properties of the polyvinyl alcohol prepared in Examples and Comparative Examples were measured by the following method and the results are shown in Table 1 below.

- 비누화도(몰%): JIS-K-6726에 의거하여 측정하였다. -Saponification degree (mol%): It measured based on JIS-K-6726.

- 백색도: 제조된 폴리비닐알코올 100g을 믹서기에 투입한 후 분말형태로 만들어 모든 실험에서의 폴리비닐알코올 입자크기를 동일하게 한 후 목측한다음 산업자원부 기술표준원의 한국표준색이름에 의거하여 흰색(white)를 5로, 노란색(yellow)를 1로 표시하였다. -Whiteness: 100g of polyvinyl alcohol prepared is put into a blender, made into a powder form, and after making the same polyvinyl alcohol particle size in all experiments, it is observed and then white (white) ) As 5 and yellow as 1.

상기 실시예 및 비교예에서 용매 회수시 사용된 에너지 비용, 순도 및 폐기량을 하기의 표 2에 나타내었다.The energy costs, purity and waste used in solvent recovery in the examples and comparative examples are shown in Table 2 below.

Figure 112007012251237-pat00002
Figure 112007012251237-pat00002

Figure 112007012251237-pat00003
Figure 112007012251237-pat00003

- 용매순도: 반응기 혹은 정제컬럼 하단으로 얻어지는 메탄올의 순도로 다음과 같이 정의된다. -Solvent purity: The purity of methanol obtained at the bottom of the reactor or purification column is defined as follows.

용매순도= 알코올류용매양/ (알코올류용매양+알킬아세테이트양+물양)*100 Solvent Purity = Alcohol Solvent Amount / (Alcohol Solvent Amount + Alkyl Acetate Amount + Water Amount) * 100

- 손실용매량: 부산물 배출라인으로 배출된 알코올류용매의 총량 -Lost solvent amount: Total amount of alcohol solvent discharged by the by-product discharge line

상기 표 1을 통하여 본 발명의 장치와 기존 장치를 비교하여 보면, 본 발명의 장치 및 제조방법을 사용한 경우 소량의 촉매사용으로도 99.9% 이상의 높은 검화도를 갖는 PVA를 제조하였으나, 기존 장치의 경우 높은 촉매 사용량에도 불구하고 검화도가 낮은 결과를 보인다. 또한 수세용 메탄올 양이 동일할 경우 본 장치를 이용하였을 때 백색도가 월등히 우수하였음을 알 수 있다. When comparing the apparatus of the present invention and the existing apparatus through Table 1, PVA having a high degree of saponification of 99.9% or more is produced even when a small amount of catalyst is used when the apparatus and the manufacturing method of the present invention are used. Despite the high catalyst usage, the degree of saponification is low. In addition, when the amount of washing methanol is the same, it can be seen that the whiteness was excellent when using this apparatus.

상기 표2을 통하여 용매회수 측면을 살펴보면, 순도 99% 를 갖는 용매 회수시에 본 발명의 장치 및 제조방법을 사용한 경우가 기존 방법을 이용한 경우보다 에너지 사용량이 현저히 낮음을 알 수 있다. 또한 기존 방법의 경우 촉매 사용량이 증가하게 되며 최종 제품의 백색도를 위하여 수세용 메탄올 사용량이 늘어나게 되어 용매 회수시 에너지 비용이 본 발명의 장치 및 제조방법을 이용한 경우와 비교하여 매우 높음을 알 수 있다.Looking at the solvent recovery side through Table 2, it can be seen that the use of the device and the manufacturing method of the present invention at the time of solvent recovery having a purity of 99% is significantly lower energy consumption than using the conventional method. In addition, in the case of the existing method, the amount of catalyst used is increased, and the amount of methanol used for washing is increased for the whiteness of the final product, and thus the energy cost at the time of solvent recovery is very high compared with the case of using the apparatus and manufacturing method of the present invention.

상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 비누화 반응기에 알킬아세테이트를 제거할 수 있는 컬럼을 장착함으로써 소량의 촉매 사용으로도 99.9% 이상의 높은 검화도를 갖는 PVA를 제조 할 수 있는 효과가 있다. 또한 소량의 촉매를 사용하기 때문에 마일드한 조건에서의 수세만으로도 높은 백색도를 갖는 제품을 얻을 수 있으며 전체적으로 사용하게 되는 용매량을 크게 줄일 수 있어, 그에 따른 용매 회수 비용을 절감시킬 수 있고, 한차례의 비누화만으로도 높은 검화도를 얻을 수 있기 때문에 반응기 장치 비용을 절감 시킬 수 있는 효과가 있다. As described above, the present invention is equipped with a column capable of removing alkyl acetate in the saponification reactor has the effect of producing a PVA having a high saponification degree of 99.9% or more even with a small amount of catalyst. In addition, since a small amount of catalyst is used, a product having a high whiteness can be obtained only by washing in mild conditions, and the amount of solvent used as a whole can be greatly reduced, thereby reducing the solvent recovery cost, and saponification once. Since it is possible to obtain a high degree of saponification alone, there is an effect that can reduce the cost of the reactor apparatus.

이상에서 본 발명의 기재된 구체예를 중심으로 상세히 설명하였지만, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.Although described in detail above with reference to the specific embodiments of the present invention, it will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope and spirit of the present invention, and such modifications and modifications belong to the appended claims. It is also natural.

Claims (13)

(a) 폴리비닐에스테르 용액 및 촉매를 반응기에 투입하는 단계; (a) introducing a polyvinyl ester solution and a catalyst into the reactor; (b) 상기 폴리비닐에스테르 용액 및 촉매를 포함하는 혼합물을 반응기에서 비누화 반응시키고, 상기 반응기 상단에 부착된 정제컬럼에서 반응부산물인 알킬아세테이트를 제거하는 단계; 및(b) saponifying the mixture including the polyvinyl ester solution and the catalyst in a reactor, and removing the alkyl acetate which is a reaction byproduct from the purification column attached to the top of the reactor; And (c) 상기 비누화 반응 후에 중화제를 투입하는 단계;(c) adding a neutralizing agent after the saponification reaction; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 폴리비닐알코올의 제조방법.Method for producing a polyvinyl alcohol, characterized in that comprises a. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 폴리비닐에스테르 용액은 폴리비닐에스테르의 농도가 3 내지 50 중량%인 것을 특징으로 하는 폴리비닐알코올의 제조방법.The polyvinyl ester solution is a method for producing polyvinyl alcohol, characterized in that the concentration of the polyvinyl ester is 3 to 50% by weight. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 폴리비닐알코올 용액은 과산화수소수 또는 오존으로 선처리하는 것을 특징으로 하는 폴리비닐알코올의 제조방법.The polyvinyl alcohol solution is a method of producing polyvinyl alcohol, characterized in that the pre-treatment with hydrogen peroxide or ozone. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 촉매는 산성 또는 염기성 용액인 것을 특징으로 하는 폴리비닐알코올의 제조방법.The catalyst is a method for producing polyvinyl alcohol, characterized in that the acidic or basic solution. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 촉매의 함량은 상기 폴리비닐에스테르의 총함량에 대하여 0.01 내지 10 중량%인 것을 특징으로 하는 폴리비닐알코올의 제조방법.The content of the catalyst is a method for producing polyvinyl alcohol, characterized in that 0.01 to 10% by weight relative to the total content of the polyvinyl ester. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 상기 비누화 반응의 온도는 -10 내지 100℃인 것을 특징으로 하는 폴리비닐알코올의 제조방법.The temperature of the saponification reaction is a method of producing polyvinyl alcohol, characterized in that -10 to 100 ℃. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 (b)단계의 반응 부산물인 알킬아세테이트를 제거는 상기 비누화 반응과 동시에, 또는 상기 비누화 반응을 진행한 후 컬럼의 온도가 반응 온도에 도달한 후에 수행하는 것을 특징으로 하는 폴리비닐알코올의 제조방법.Removing the alkyl acetate which is the reaction by-product of step (b) is performed simultaneously with the saponification reaction or after the saponification reaction is carried out after the temperature of the column reaches the reaction temperature. . 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 (c)단계를 거친 폴리비닐알코올 슬러리에 대하여 탈수, 수세, 재탈수 및 건조 단계를 더 추가하는 것을 특징으로 하는 폴리비닐알코올의 제조방법.Method for producing a polyvinyl alcohol, characterized in that further comprising the step of dehydration, water washing, re-dehydration and drying for the polyvinyl alcohol slurry passed through step (c). 폴리비닐에스테르 용액 및 촉매 혼합물의 비누화 반응을 통해 제조하는 폴리비닐알코올의 제조장치에 있어서, In the manufacturing apparatus of polyvinyl alcohol produced by saponification reaction of a polyvinyl ester solution and a catalyst mixture, 상기 비누화 반응이 진행되는 반응기 상단에 알코올류 용매 및 알킬아세테이트 공비물을 제거하는 정제컬럼을 장착하는 것을 특징으로 하는 폴리비닐알코올의 제조장치.Apparatus for producing a polyvinyl alcohol, characterized in that the purification column for removing the alcohol solvent and alkyl acetate azeotrope on the reactor top is the saponification reaction proceeds. 제9항에 있어서,10. The method of claim 9, 상기 반응기는 촉매 용액 투입라인 및 폴리비닐에스테르 용액 투입라인과 연결되고 교반기가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 폴리비닐알코올의 제조장치.The reactor is connected to the catalyst solution input line and the polyvinyl ester solution input line and the apparatus for producing polyvinyl alcohol, characterized in that the stirrer is installed. 제9항에 있어서,10. The method of claim 9, 상기 정제컬럼은 충진탑, 다단탑 또는 이들을 혼합한 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 폴리비닐알코올의 제조장치.The purification column is a packing tower, multi-stage column or a device for producing polyvinyl alcohol, characterized in that the mixture of these forms. 제11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 다단탑은 3 내지 50단으로 이루어진 것을 특징으로 하는 폴리비닐알코올의 제조장치.The multi-stage tower is an apparatus for producing polyvinyl alcohol, characterized in that consisting of 3 to 50 stages. 제9항에 있어서, 10. The method of claim 9, 상기 정제컬럼은 리보일러와 연결되어, 가열된 용매가 상기 정제컬럼에 투입되도록 설치한 것을 특징으로 하는 폴리비닐알코올의 제조장치.The purification column is connected to the reboiler, the apparatus for producing polyvinyl alcohol, characterized in that installed so that the heated solvent is added to the purification column.
KR1020070013721A 2007-02-09 2007-02-09 Method and apparatus for production of polyvinyl alcohol with high degree of saponification KR101043464B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070013721A KR101043464B1 (en) 2007-02-09 2007-02-09 Method and apparatus for production of polyvinyl alcohol with high degree of saponification

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070013721A KR101043464B1 (en) 2007-02-09 2007-02-09 Method and apparatus for production of polyvinyl alcohol with high degree of saponification

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20080074507A KR20080074507A (en) 2008-08-13
KR101043464B1 true KR101043464B1 (en) 2011-06-23

Family

ID=39883828

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070013721A KR101043464B1 (en) 2007-02-09 2007-02-09 Method and apparatus for production of polyvinyl alcohol with high degree of saponification

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101043464B1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106084099A (en) * 2016-08-17 2016-11-09 中国石化长城能源化工(宁夏)有限公司 A kind of effective system reducing polymerization energy consumption of rectification and improving operational stability
CN106117399A (en) * 2016-08-17 2016-11-16 中国石化长城能源化工(宁夏)有限公司 A kind of PVA multi items paradigmatic system process units

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102377009B1 (en) * 2018-12-20 2022-03-18 주식회사 엘지화학 Purification method of solvent

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09208618A (en) * 1996-01-29 1997-08-12 Shin Etsu Chem Co Ltd Production of polyvinyl alcohol polymer
KR20040050325A (en) * 2002-12-10 2004-06-16 주식회사 엘지화학 Method for Purifying Isobutyric Acid
KR20050028316A (en) * 2003-09-17 2005-03-22 가부시키가이샤 구라레 Polyvinyl alcohol based polymer and method of manufacturing the same
KR100666889B1 (en) 1999-06-09 2007-01-10 가부시키가이샤 구라레 Polyvinyl alcohol polymer production and polyvinyl alcohol polymer

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09208618A (en) * 1996-01-29 1997-08-12 Shin Etsu Chem Co Ltd Production of polyvinyl alcohol polymer
KR100666889B1 (en) 1999-06-09 2007-01-10 가부시키가이샤 구라레 Polyvinyl alcohol polymer production and polyvinyl alcohol polymer
KR20040050325A (en) * 2002-12-10 2004-06-16 주식회사 엘지화학 Method for Purifying Isobutyric Acid
KR20050028316A (en) * 2003-09-17 2005-03-22 가부시키가이샤 구라레 Polyvinyl alcohol based polymer and method of manufacturing the same

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106084099A (en) * 2016-08-17 2016-11-09 中国石化长城能源化工(宁夏)有限公司 A kind of effective system reducing polymerization energy consumption of rectification and improving operational stability
CN106117399A (en) * 2016-08-17 2016-11-16 中国石化长城能源化工(宁夏)有限公司 A kind of PVA multi items paradigmatic system process units
CN106084099B (en) * 2016-08-17 2018-09-04 中国石化长城能源化工(宁夏)有限公司 A kind of effective system and device for reducing polymerization energy consumption of rectification and improving operational stability
CN106117399B (en) * 2016-08-17 2019-02-26 中国石化长城能源化工(宁夏)有限公司 A kind of PVA multi items paradigmatic system process units

Also Published As

Publication number Publication date
KR20080074507A (en) 2008-08-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101043464B1 (en) Method and apparatus for production of polyvinyl alcohol with high degree of saponification
JP3947550B2 (en) Continuous production method of ethylene-vinyl acetate copolymer and reaction system
CN106832064A (en) A kind of emulsion-type peroxy dicarbonate two(2 ethyl hexyls)Ester initiator and its application
CN102659587A (en) Method for refining adamantane methacrylate
CN112812019A (en) Preparation method of o-phenylenediamine
CN102952052A (en) Synthesis method of 2-acrylamide-2-methylpropanesulfonic acid (AMPS)
CN106748910A (en) The recrystallization method and preparation method of a kind of 2- acrylamide-2-methylpro panesulfonic acids
JP2010229250A (en) Method for producing 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid
CN111689858B (en) Method for preparing ethyl chloroformate
CN103601734B (en) Utilize the method that epoxychloropropane hydrolyzate synthesizes chloride spiro orthocarbonate
JP2004277363A (en) Method for purifying acrylamidoalkanesulfonic acid
CN107445856B (en) Synthesis process of N-isopropyl acrylamide
CN109517108A (en) Prepare maleimide/alpha olefin copolymer method
CN106431990B (en) N-(4- carboethoxyphenyls)The preparation method of-N '-methyl-N '-phenyl formamidine
CN114432721B (en) Polymer solution concentration method and application thereof
JP4980670B2 (en) Cyclic olefin and process for producing the same
US11718579B2 (en) Method for producing highly polymerizable N-vinyl carboxylic acid amide monomer
JP7447487B2 (en) Method for producing highly polymerizable N-vinylcarboxylic acid amide monomer
CN115215894B (en) Preparation method of low-acid-value tetramethyl dihydro disiloxane
JP4167819B2 (en) Method for producing high purity terephthalic acid
TW583203B (en) Process and reactive system for continuously preparing ethylene-vinyl acetate copolymer
JP5002905B2 (en) Method for removing volatile substances in (meth) acrylic acid ester
CN105481713A (en) Method and apparatus for recovering N-t-butyl acrylamide
US20220220063A1 (en) Method for producing highly polymerizable n-vinyl carboxylic acid amide monomer
EP4083016A1 (en) Method for manufacturing highly polymerizable n-vinyl carboxylic acid amide monomer

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140318

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150416

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160601

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170328

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180418

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190401

Year of fee payment: 9