KR102202777B1 - 비반응성 폴리부텐의 제조시 원료의 재순환 장치 및 그 방법 - Google Patents

비반응성 폴리부텐의 제조시 원료의 재순환 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 촉매 및 불활성 유기용매에 희석된 반응 원료가 중합되어 반응물을 생성하는 반응기; 상기 반응기와 연결되고 상기 반응물로부터 촉매 성분을 제거하고 중화하는 중화조; 상기 중화조와 연결되어 공급된 미반응 원료 및 용매를 분리시키는 증류시키는 C4 증류탑; 상기 C4 증류탑의 하부에 연결되어 하부 스트림 중에 잔류하는 미반응 원료 및 용매를 분리시키는 프레쉬 드럼; 상기 프레쉬 드럼의 상부에 연결되어 있고, 흡착제를 포함하여, 상기 프레쉬 드럼 상부로부터 공급된 미반응 원료 및 유기 용매에 포함된 할로겐 또는 할로겐을 포함하는 화합물을 제거하는 흡착탑; 및 할로겐 또는 할로겐을 포함하는 화합물이 제거된 미반응 원료 및 유기 용매를 상기 흡착탑으로부터 상기 C4 증류탑으로 이송시키는 압축기;를 포함하는, 비반응성 폴리부텐 제조시 사용되는 원료의 재순환장치를 제공한다.

Description

비반응성 폴리부텐의 제조시 원료의 재순환 장치 및 그 방법{A device of recycling source in producing non-reactive polybutene and a method thereof}
본 발명은 비반응성 폴리부텐의 제조시 원료의 재순환 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
폴리부텐은 일반적으로 나프타의 분해 과정에서 파생되는 탄소수 4(C4)의 올레핀 성분을 프리델-크래프트형 촉매(Friedel-Craft type catalyst)를 사용하여 중합한 것으로서, 수평균 분자량(Mn)은 약 300 내지 5,000이다.
종전에는 폴리부텐이 점착제, 접착제 및 절연유에 주로 사용되었으므로 반응성이 낮은 제품이 선호되었으나, 최근에는 폴리부텐에 극성기를 도입하여, 연료 청정제나 윤활유 첨가제로서의 이용이 증가하면서 반응성이 높은 폴리부텐의 수요가 꾸준히 증가하고 있다. 따라서, 점착제, 접착제 및 절연유 등에는 비반응성 폴리부텐(통상,"일반 폴리부텐"이라 하며, 본 명세서에서도 필요에 따라 "일반 폴리부텐"이라 한다.)이 이용되고, 반응성을 이용하여 극성기의 도입이 가능한 고반응성 폴리부텐 및 중반응성 폴리부텐("중간 비닐리덴 폴리부텐"이라고도 한다.)은 연료 청정제나 윤활유 첨가제에 주로 이용되고 있다.
일반적으로 비반응성 폴리부텐을 제조하는 과정에서 사용된 촉매에 의해 생성되는 불순물인 할로겐이 최종 제품 내에 증가하게 되면 제품의 품질을 저하시키고, 인체 및 자연 환경에 부정적 영향을 미치게 되므로, 폴리부텐의 사용에 제한이 생기게 된다. 따라서, 폴리부텐을 제조하는 공정에서 불순물인 할로겐을 제거하는 방법은 최종 제품의 품질을 높이는데 중요하다.
도 1에 의하면, 종래 장치는 반응기(10), 중화 및 수세조(20), 분리조(30), C4 증류탑(40), 흡착탑(42), LP(light polymer) 증류탑(50)을 포함하는 구성으로 할로겐을 제거하기 위하여, 분리 증류탑(40) 상부에 흡착탑(42)이 설치되어 있다.
선행기술문헌: KR 10-2015-0025211
본 발명의 과제는 우수한 품질의 비반응성 폴리부텐의 제조시 원료의 재순환 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 촉매 및 불활성 유기용매에 희석된 반응 원료가 중합되어 반응물을 생성하는 반응기;
상기 반응기와 연결되고 상기 반응물로부터 촉매 성분을 제거하고 중화하는 중화조;
상기 중화조와 연결되어 공급된 미반응 원료 및 용매를 분리시키는 증류시키는 C4 증류탑;
상기 C4 증류탑의 하부에 연결되어 하부 스트림 중에 잔류하는 미반응 원료 및 용매를 분리시키는 프레쉬 드럼;
상기 프레쉬 드럼의 상부에 연결되어 있고, 흡착제를 포함하여, 상기 프레쉬 드럼 상부로부터 공급된 미반응 원료 및 유기 용매에 포함된 할로겐 또는 할로겐을 포함하는 화합물을 제거하는 흡착탑;및
할로겐 또는 할로겐을 포함하는 화합물이 제거된 미반응 원료 및 유기 용매를 상기 흡착탑으로부터 상기 C4 증류탑으로 이송시키는 압축기;를 포함하는, 비반응성 폴리부텐 제조시 사용되는 원료의 재순환장치를 제공한다.
본 발명의 또 다른 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 촉매 및 불활성 유기용매에 희석된 반응 원료가 반응기에 공급 및 중합되어 반응물을 제조하는 제1 단계;
상기 반응물로부터 촉매를 제거하고 중화시키는 제2 단계;
상기 제2 단계의 미반응 원료 및 유기용매를 증류탑에서 증류시켜 반응물과 분리시키는 제3 단계;
상기 증류탑에 연결된 프레쉬 드럼에서 상기 제3 단계의 반응물에 잔류하는 미반응 원료 및 유기 용매를 분리하는 제4 단계;
상기 프레쉬 드럼에 연결된 흡착탑에서 상기 제 4단계의 미반응 원료 및 유기 용매로부터 흡착제를 이용하여 할로겐을 제거하는 제5 단계; 및
상기 제5 단계의 할로겐이 제거된 미반응 원료 및 유기 용매를 상기 제3 단계로 순환시키는 단계를 포함하는 비반응성 폴리부텐 제조시 사용되는 원료의 재순환 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 장치 및 방법에 의하면, 흡착탑을 종래 기술에 비해 상대적으로 작은 유량을 처리하도록 작게 설치할 수 있으면서도, 최종 생성물인 폴리부텐 내 할로겐 농도는 효율적으로 낮출 수 있어, 제조 단가를 줄이면서도, 고품질의 비반응성 폴리부텐을 제공할 수 있다.
도 1은 종래 발명에 따른 폴리부텐 제조시 사용되는 원료의 재순환 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 비반응성 폴리부텐 제조시 사용되는 원료의 재순환 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
이하 본 발명을 보다 구체적으로 설명하나, 이는 본 발명을 예시로서 설명하고자 한 것뿐이며 이로서 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
<원료 재순환 장치>
도 2에 의하면, 본 발명에 따른 원료 재순환 장치는, 촉매 및 불활성 유기용매에 희석된 반응 원료가 중합되어 반응물을 생성하는 반응기(d); 상기 반응기와 연결되고 상기 반응물로부터 촉매 성분을 제거하고 중화하는 중화조(f); 상기 중화조와 연결되어 공급된 미반응 원료 및 용매를 분리시키는 증류시키는 C4 증류탑(h); 상기 C4 증류탑의 하부에 연결되어 하부 스트림 중에 잔류하는 미반응 원료 및 용매를 분리시키는 프레쉬 드럼(i); 상기 프레쉬 드럼의 상부에 연결되어 있고, 흡착제를 포함하여, 상기 프레쉬 드럼 상부로부터 공급된 미반응 원료 및 유기 용매에 포함된 할로겐 또는 할로겐을 포함하는 화합물을 제거하는 흡착탑(j); 및 할로겐 또는 할로겐을 포함하는 화합물이 제거된 미반응 원료 및 유기 용매를 상기 흡착탑으로부터 상기 C4 증류탑으로 이송시키는 압축기(n);를 포함하는, 비반응성 폴리부텐 제조시 사용되는 원료의 재순환장치를 제공한다.
상기 반응기(d)에는 최종 생성물의 종류에 따라서 비반응성 PIB 촉매 공급장치(a) 또는 고반응성 PIB 촉매 공급장치(b)로부터 촉매가 공급되며, 원료 공급 장치(c)로부터 유기용매에 희석된 반응 원료(예를 들어 이소부텐)공급된다.
비반응성 폴리부텐 중합촉매 공급장치(a) 또는 고반응성 폴리부텐 중합촉매 공급장치(b)로부터 중합촉매가 반응기(d)로 공급되고, 동시에, 또는 그 후에 공급 원료(c)가 촉매가 공급된 반응기(d)에 공급된다. 이때 공급되는 촉매의 종류에 따라 반응 공정의 온도 및 압력을 조절하고, 촉매량을 조절하여 제품의 분자량, 수율 및 비닐리덴의 함량을 조절할 수 있다.
상기 반응성 폴리부텐은 분자 말단의 비닐리덴 함량이 40중량% ~ 80중량%인 중반응성 폴리부텐과 분자 말단의 비닐리덴 함량이 80중량% 이상인 고반응성 폴리부텐을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 비반응성 폴리부텐이 바람직하게 얻어진다. 상기 비반응성폴리부텐은 분자 말단의 비닐리덴 함량이 40중량% 미만인 비반응성 폴리부텐이다.
반응기(d)에서 중합반응에 따라 비반응성 폴리부텐이 중합되면 물 및 중화제 공급 장치(e)로부터 공급되는 물 및 중화제와 함께 중화조(f)로 이송되고, 중화조(f)에서 수세된 촉매 성분을 포함하는 물(폐수)는 상기 중화조(f) 하부로 배출된다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 반응기는 회분반응기(batch reactor), 연속교반탱크반응기(CSTR), 및 관형 반응기(tubular reactor) 중 선택되며, 상기 2 개 이상의 반응기는 같은 종류 또는 다른 종류일 수 있다. 바람직하게는 연속교반탱크반응기(CSTR)를 사용하였는데 체류시간 조절에 유리하다.
상기 비반응성 폴리부텐 제조 또한 통상의 반응 조건에서 수행될 수 있으며, 분자량을 고려하여 바람직하게는 0 내지 50℃의 온도에서 중합이 이루어진다. 구체적으로 상기 반응기에서 중합반응은, 0 내지 50℃에서 원료가 액체 상태를 유지할 수 있도록 통상 5 kgf/cm2 이상, 바람직하게는 5kgf/cm2 ~ 10kgf/cm2 압력에서 5~80분, 바람직하게는 10~30분 동안 수행될 수 있으며, 전환율은 90% 이상이다.
이후 중합품에 대해서는 중화, 세척, 회수, LMPIB제거 등의 공정을 거쳐 최종 제품으로 생산된다.
본 발명에 따른 순환 장치를 이용하여 제조된 폴리부텐은 비반응성 폴리부텐이 바람직하다.
이는 비반응성 폴리부텐 제조시 사용되는 촉매에 의해 생성되는 할로겐 물질은 대부분 염소화합물이므로 이를 제거하는 공정을 특정하기 때문이다.
상기 폴리부텐을 제조하기 위해 사용되는 반응 원료는, 이소부텐을 10 중량% 이상, 바람직하게는 25 내지 70 중량%를 포함하는 것으로서, 예를 들면, 순수한 이소부텐을 불활성 유기용매로 희석하여 사용이 가능하다. 상기 불활성 유기용매로는 이소부탄, 노르말부탄, 노르말펜탄, 이소펜탄 및 헥산류가 가능한데, 상기 이소부텐과 비점이 유사하여 증류 후 재순환이 쉬운 이소부탄 및 노르말부탄을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 촉매는 이소부텐 100 중량부에 대하여, 0.01 내지 0.5 중량부, 바람직하게는 0.02내지 0.2중량부가 되게 한다. 촉매의 함량이 0.01 중량부보다 적게 포함되면 수율이 낮아질 수 있으며, 0.5 중량부를 초과하여 촉매 잔사 제거가 용이하지 않으면 최종 제품인 폴리부텐에 잔류하여 폴리부텐의 염소함량을 증가시키며, 색도(APHA)가 높아질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 저분자량 폴리부텐은 수평균 분자량이 300~40,000g/mol이며, 바람직하게는 300~5,000g/mol이다.
상기 반응물 중 촉매를 제거한 유기 화합물은 C4 증류탑(h)로 이송되어 미반응 원료 및 유기 용매를 증류시켜 분리한다. 상기 C4 증류탑(h)의 하부에 잔류하는 미반응 원료, 유기 용매 및 폴리부텐은 상기 C4 증류탑(h) 하부에 연결된 프레쉬 드럼(i)로 이송되고 미반응 원료 및 유기 용매는 상기 프레쉬 드럼(i)의 상부에 연결된 흡착탑(j)로 이송되어 할로겐 또는 할로겐이 포함된 화합물이 제거된다.
상기 흡착탑(j)에서 할로겐 또는 할로겐이 포함된 화합물이 제거된 미반응 원료 및 유기 용매는 다시 C4 증류탑(h)으로 이송되어, 증류에 의해 폴리부텐으로부터 분리되어 이소부텐 공급기(c)로 순환된다.
일 실시예에 의하면, 프레쉬 드럼(i)의 하부를 통해 분리된 반응물은 LMPIB(low molecular polybutene) 증류탑(j)으로 투입되어 상부로 LMPIB를 부출하고, 하부로 폴리부텐을 배출하여 저장 탱크에 저장한다.
<원료 재순환 방법>
본 발명의 일 실시예에 따른 원료 순환 방법은, 촉매(a 또는 b) 및 불활성 유기용매에 희석된 반응 원료(c)가 반응기(d)에 공급 및 중합되어 반응물을 제조하는 제1 단계(1); 상기 반응물로부터 촉매를 제거하고 중화시키는 제2 단계(2); 상기 제2 단계의 미반응 원료 및 유기용매를 증류탑에서 증류시켜 반응물과 분리시키는 제3 단계(3); 상기 증류탑에 연결된 프레쉬 드럼에서 상기 제3 단계의 반응물에 잔류하는 미반응 원료 및 유기 용매를 분리하는 제4 단계(4); 상기 프레쉬 드럼에 연결된 흡착탑에서 상기 제 4단계의 미반응 원료 및 유기 용매로부터 흡착제를 이용하여 할로겐을 제거하는 제5 단계(5); 및 상기 제5 단계의 할로겐이 제거된 미반응 원료 및 유기 용매를 상기 제3 단계로 재순환 시키는 제6 단계(6)를 포함한다.
상기 제3 단계에서 분리된 미반응 원료 및 유기 용매는 제2 단계의 반응 원료 및 유기 용매로 사용될 수 있다.
<고품질의 비반응성 폴리부텐의 제조방법>
상기 원료 재순환 방법에서 제 4단계에서 미반응 원료 및 유기 용매가 분리된 반응물은 C4 증류탑(h) 하부로 나와 프레쉬드럼(i)으로 이송한다. 프레쉬 드럼(i) 상부로 C4증류탑에서 분리가 안된 미반응 원료 및 유기 용매를 상부로 분리 시켜 흡착탑(j)으로 이송이 되어 잔류하고 있는 할로겐을 제거한다. 비반응성 폴리부텐인 경우에는 염소 화합물을 기상에서 제거한다.
상기 흡착탑(j)에 충진되는 할로겐산 흡착제는 알루미나류, 실리카류, 금속산화물, 산화칼슘, 산화나트륨, 산화마그네슘 또는 활성탄등의 사용이 바람직하다. 상기 흡착탑(j)의 운전 온도는 상온인 20 내지 40℃가 되도록 한다.
상기 할로겐산 흡착제는, 촉매를 고정시키고 반응 대상 물질을 흘려 보내는 형태의 관형 고정층 흡착탑에 적용하기 용이하도록 적절한 크기로 충전되어야 하며, 그 입자의 크기(직경)는 0.1 내지 100 mm, 바람직하게는 1 내지 50 mm, 더욱 바람직하게는 5 내지 30mm이다. 직경이 0.1 mm 보다 작은, 미세 분말 입자의 경우는 관형 고정층 반응기에 적용하기 어려울 수 있으며, 직경이 100 mm를 초과하는 입자의 경우는 흡착 효율이 급격히 저하될 수 있다.
이상 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 폴리부텐 제조 시 발생되는 할로겐의 제거 장치 및 방법을 이용하면,
제조되는 폴리부텐 및 저분자 폴리머(Low molecular polyisobutene, LMPIB)에 할로겐이 거의 포함되지 않게 된다. 따라서, 폴리부텐은 환경친화적인 제품이 되고, 부산물인 저분자 폴리머(Low molecular polyisobutene)는 연료첨가제로 사용되어 마찰저감제의 역할을 할 수 있으며, 비아로마틱계 유기용제나 화장품 첨가제 등의 고부가 가치를 지닌 제품에도 적용할 수 있는 등, 그 효과는 상당하다고 할 수 있다.
특히, 본 발명에 따른 원료 순환 장치 및 방법에 의하면, 고온의 C4 증류탑(h) 상부가 아닌 프레쉬 드럼(i)의 상부에 흡착탑(j)을 연결시킬 수 있어, 1차적으로 증류탑에서 제거된 후 잔류하는 유기 용매 및 반응물로부터 할로겐을 제거하는 것이므로, 상대적으로 처리해야 할 용량이 줄어들어, 흡착탑(j)의 규모를 줄일 수 있어, 설비 및 제조 단가를 줄일 수 있다.
구체적으로 예를 들면, 반응물 및 유기용매(FEED(c)) 총량 대비 C4 증류탑(h) 상부로 1: 0.62비율로 미반응 반응물 및 유기용매가 분리가 된다면, 프레쉬드럼 상부로는 1: 0.017비율로 미반응 반응물 및 유기용매가 분리가 되게 된다. 이에, C4 증류탑(h) 상부에 흡착탑 설치 대비 프레쉬 드럼(j) 상부로 설치시 흡착제의 함량을 약 36배 줄일 수 있다.
이하, 구체적인 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하다. 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
비반응성 폴리부텐의 생산을 위해 불활성 유기용매인 노르말부탄을 주입을 하여 반응기(d)내에 이소부텐 함량이 40중량%이 되도록 조절을 하여 주입을 하였다. 반응기 온도는 20℃를 유지하고 반응기내에서 액상상태로 유지할 수 있도록 5 kgf/cm2이상으로 유지를 하였다. 체류시간은 30분이 되도록 조절하였다. 비반응성 폴리부텐 생산을 위해 촉매는 염화알루미늄을 C4 유분 내 이소부텐 함량 대비 0.052중량%가 되도록 촉매를 반응기로 주입하였다. 중합된 반응물은 물 및 중화제인 수산화나트륨 용액(e)과 혼합된 후, 중화조(f)를 거쳐 페수처리(g)으로 제거가 되며, 상기 반응물은 C4증류탑(h)으로 이송된다. 상기 C4증류탑은 상기 반응물 중 미반응 원료 및 유기용매를 100℃로 가열하여 증류시켜 분리를 하고 분리된 상기 반응물은 프레쉬 드럼(i)으로 투입하였다. 상기 프레쉬 드럼에서 제거되지 않은 미반응 원료 및 유기용매를 다음과 같이 분리하였다.
C4 증류탑 하부에서 압력을 감압하여 프레쉬드럼에 도입하고, 프레쉬드럼에서 온도 140℃ 및 압력 0.6 kgf/cm2에서 운전을 하여 상기 C4증류탑에서 제거되지 않은 미반응 원료 및 유기용매를 분리한다. 분리된 미반응 원료 및 유기 용매는 흡착탑에서 할로겐을 제거하고, 가압을 하여 C4 증류탑으로 재순환한다.
상부로 분리된 미반응 원료 및 유기용매는 흡착제로서 알루미나가 충진된 흡착탑(j)을 통과시켜 제조하였으며, 이때 WHSV(kg of feed per hour/kg of absorbent, weight hourly space velocity)가 1이 되도록 조절하여 흡착제의 함량을 조절하였다.
프레쉬드럼 상부로 나온 기체들은 가압되어 흡착탑(운전온도/압력, 90℃/4kg)을 통과하여 불순물인 할로겐을 기상에서 제거된 후 C4 증류탑으로 재순환되며, 원료주입라인을 통해 반응기로 재 공급된다. 상기 프레쉬 드럼 하부를 통해 분리된 반응물은 LMPIB증류탑(k)으로 투입되며, 압력 50torr 및 온도 210℃ 조건에서 상부로 LMPIB(low molecular polybutene)를 배출하며, 하부로 비반응성 폴리부텐을 배출하여 제품 탱크에 저장한다. GPC(gel permeation chromatography)를 이용하여, 제조된 비반응성 폴리부텐의 수평균 분자량(Mn) 및 분자량분포도(MWD)를 측정하였으며, C-IC(combustion ion chromatography)를 사용하여 폴리부텐 내 염소함량을 측정하였다. 수율(yield)는 투입된 C4 유분과 회수되는 C4 유분의 이소부텐의 성분 차이를 GC(Gas chromatography)로 분석하여 측정하였다.
<실시예 2>
반응기 온도는 15℃를 유지하고 촉매는 염화알루미늄을 C4 유분 내 이소부텐 함량 대비 0.044중량%가 되도록 촉매를 반응기로 주입을 제외하고 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 비반응성 폴리부텐 제조 및 분석을 하였다.
<실시예 3>
반응기 온도는 5℃를 유지하고 촉매는 염화알루미늄을 C4 유분 내 이소부텐량 대비 0.041중량%가 되도록 촉매를 반응기로 주입을 제외하고 상기 실시예1과 동일한 방법으로 비반응성 폴리부텐 제조 및 분석을 하였다.
<비교예 1>
프레쉬 드럼으로부터 분리된 미반응 원료 및 유기용매는 흡착탑(j)을 통과시키지 않고 직접 C4증류탑(g)으로 투입한 것을 제외하고 상기 실시예1과 동일한 방법으로 비반응성 폴리부텐 제조 및 분석을 하였다.
<비교예 2>
프레쉬 드럼(i)으로부터 분리된 미반응 원료 및 유기용매를 흡착탑(j)을 통과시키지 않고 직접 C4 증류탑(g)에 투입한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 비반응성 폴리부텐 제조 및 분석을 하였다.
<비교예 3>
프레쉬 드럼(i)으로부터 분리된 미반응 원료 및 유기용매를 흡착탑(j)을 통과시키지 않고 직접 C4 증류탑(g)에 투입한 것을 제외하고는 실시예 3와 동일한 방법으로 비반응성 폴리부텐 제조 및 분석을 하였다.
<비교예 4>
도 1의 장치에 따라 반응기로부터 증류탑(40)으로 이송된 미반응 원료 및 유기 용매를 100℃로 가열하여 C4 증류탑 상부를 거쳐 열교환기 및 펌프를 활용하여 미반응 원료 및 유기 용매를 액상상태로 흡수탑(42)으로 이송하였다. 흡수탑(42)를 통해 염소 성분이 제거된 미반응 원료 및 유기 용매를 공급 장치로 재순환시켰다.
반응 원료의 종류 및 함량, 촉매의 종류 및 함량, 반응기의 반응 조건등의 기타 조건은 실시예 3과 동일하게 하였다.
촉매량1)
(중량%)		 반응온도
(℃)		 수율
(%)		 MW
(g/mol)		 MWD 염소 함량2)
(ppm)		 WHSV
(hr-1)
실시예 1 0.052 20 96 960 1.71 <1 1
실시예 2 0.044 15 97 1350 1.85 <1 1
실시예 3 0.041 5 95 2380 2.25 <1 1
비교예 1 0.052 50 95 970 1.72 11 -
비교예 2 0.044 15 96 1320 1.87 12 -
비교예 3 0.041 5 96 2370 2.23 15 -
비교예 4 0.041 5 94 2400 2.27 <1.5 1
1) 이소부텐 100 중량부에 대한 촉매량
2) 폴리부텐 내 염소 함량
상기 표 1의 결과와 같이 흡착제를 사용하여 확보한 제품을 흡착제 미 사용시의 같은 제품과 비교 시 제품내의 염소함량이 더 낮아 품질을 높이는데 기여할 수 있다. 또한, 흡착제 사용 시, 제품내의 염소함량이 1ppm 이하인 것을 확인할 수 있다.
또한, 기존특허는 미반응 및 유기용매가 액상으로 유입되는 반면에, 본 발명에 따른 장치 및 방법에 의하면 기상으로 흡착제에 유입되므로, 흡착제의 함량을 획기적으로 줄일 수 있다.
또한, 비교예 4의 경우, 사용된 흡착제의 함량은 실시예 1 내지 3에 비하여 약 36배 이상 사용되었으나, 수율이나 제거되는 염소 함량의 실시예 1 내지 3과 큰 차이가 없다. 따라서 본 발명에 따른 장치 및 방법이 보다 효율적인 것을 알 수 있다.
a 및 b: 촉매 공급장치 c: 원료 공급장치
d: 반응기 e: 물 및 중화제 공급장치
f: 중화조 g: 폐수처리기
h: C4 증류탑 i: 프레쉬 드럼
j: 흡착탑 k: LMPIB 증류탑
l: LMPIB m: PIB
n: 압축기

Claims (14)

  1. 촉매 및 불활성 유기용매에 희석된 반응 원료가 중합되어 반응물을 생성하는 반응기;
    상기 반응기와 연결되고 상기 반응물로부터 촉매 성분을 제거하고 중화하는 중화조;
    상기 중화조와 연결되어 공급된 미반응 원료 및 용매를 분리시키는 증류시키는 C4 증류탑;
    상기 C4 증류탑의 하부에 연결되어 하부 스트림 중에 잔류하는 미반응 원료 및 용매를 분리시키는 프레쉬 드럼;
    상기 프레쉬 드럼의 상부에 연결되어 있고, 흡착제를 포함하여, 상기 프레쉬 드럼 상부로부터 공급된 미반응 원료 및 유기 용매에 포함된 할로겐 또는 할로겐을 포함하는 화합물을 제거하는 흡착탑; 및
    할로겐 또는 할로겐을 포함하는 화합물이 제거된 미반응 원료 및 유기 용매를 상기 흡착탑으로부터 상기 C4 증류탑으로 이송시키는 압축기;를 포함하는, 비반응성 폴리부텐 제조시 사용되는 원료의 재순환장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 흡착제는 알루미나류, 실리카류, 금속산화물, 산화칼슘, 산화나트륨, 산화마그네슘 또는 활성탄인, 원료의 재순환 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 흡착제는 직경 0.1 내지 100mm인, 원료의 재순환 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 촉매는 이소부텐 100 중량부에 대하여, 0.01 내지 0.5 중량부로 포함되는, 원료의 재순환 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 반응기에서 중합 반응은 0~50℃에서 5kgf/cm2 ~10kgf/cm2의 압력에서 5~80분 동안 수행되는, 원료의 재순환 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 폴리부텐의 수평균 분자량은 300~40,000g/mol인 원료의 재순환 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 폴리부텐은 비반응성 폴리부텐인, 원료의 재순환 장치.
  8. 촉매 및 불활성 유기용매에 희석된 반응 원료가 반응기에 공급 및 중합되어 반응물을 제조하는 제1 단계;
    상기 반응물로부터 촉매를 제거하고 중화시키는 제2 단계;
    상기 제2 단계의 미반응 원료 및 유기용매를 증류탑에서 증류시켜 반응물과 분리시키는 제3 단계;
    상기 증류탑에 연결된 프레쉬 드럼에서 상기 제3 단계의 반응물에 잔류하는 미반응 원료 및 유기 용매를 분리하는 제4 단계;
    상기 프레쉬 드럼에 연결된 흡착탑에서 상기 제 4단계의 미반응 원료 및 유기 용매로부터 흡착제를 이용하여 할로겐을 제거하는 제5 단계; 및
    상기 제5 단계의 할로겐이 제거된 미반응 원료 및 유기 용매를 상기 제3 단계로 재순환 시키는 제6 단계를 포함하는 폴리부텐 제조시 사용되는 원료의 재순환 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 폴리부텐은 비반응성 폴리부텐인 원료의 재순환 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 흡착제는 알루미나류, 실리카류, 금속산화물, 산화칼슘, 산화나트륨, 산화마그네슘 또는 활성탄인, 원료의 재순환 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 흡착제는 직경 0.1 내지 100mm인, 원료의 재순환 방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 촉매는 이소부텐 100 중량부에 대하여 0.01 내지 0.5 중량부로 포함되는, 원료의 재순환 방법.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 제1 단계에서 중합 반응은 0~50℃에서 5kgf/cm2 ~10kgf/cm2 압력에서 5~80분 동안 수행되는, 원료의 재순환 방법.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 폴리부텐의 수평균 분자량은 300~40,000g/mol인 원료의 재순환 방법.
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