KR102435545B1 - 방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 중합체의 제조방법 및 제조장치 - Google Patents

방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 중합체의 제조방법 및 제조장치 Download PDF

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Abstract

본 기재는 방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 중합체의 제조방법 및 제조장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 중합체, 잔류 방향족 비닐 단량체, 잔류 비닐시안 단량체 및 유기 용매를 포함하는 중합 생성물을 휘발조를 이용하여 휘발성 성분을 분리하는 단계; 및 분리된 휘발성 성분을 응축기를 이용하여 응축하는 단계;를 포함하되, 상기 응축기로 이송 중인 휘발성 성분에 유기 용매 또는 방향족 비닐 단량체를 스프레이 하는 것을 특징으로 하는 방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 중합체의 제조방법에 관한 것이다.
본 기재에 따르면, 응축기에서 휘발성 성분을 모두 응축시킴으로써 응축 후 배출되는 휘발성 성분이 없으므로 이를 처리하기 위한 폐수 처리 비용을 저감하고 인체에 유해한 비닐시안 단량체의 대기 배출을 줄이는 효과가 있다.

Description

방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 중합체의 제조방법 및 제조장치{METHOD AND APPARATUS FOR PREPARING AROMATIC VINYL COMPOUND-VINYLCYAN COMPOUND COPOLYMER}
본 발명은 방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 중합체의 제조방법 및 제조장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 중합체, 잔류 방향족 비닐 단량체, 잔류 비닐시안 단량체 및 유기 용매를 포함하는 중합 생성물을 휘발조를 이용하여 휘발성 성분을 분리하는 단계; 및 분리된 휘발성 성분을 1개 또는 직렬로 연결된 2개 이상의 응축기를 이용하여 응축하는 단계;를 포함하는 방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 중합체의 제조방법으로서, 상기 휘발조에서 분리되어 응축기로 이송 중인 휘발성 성분에 유기 용매를 스프레이 하는 단계; 또는 상기 직렬로 연결된 2개 이상의 응축기를 이용할 때 제1 응축기에서 응축되지 않고 제2 응축기로 이송 중인 휘발성 성분에 유기용매 또는 방향족 비닐 단량체를 스프레이 하는 단계;를 포함하여 잔류 단량체 및 유기 용매를 저감하는 방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 중합체의 제조방법 및 제조장치에 관한 것이다.
일반적으로, 방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 중합체는 성형성, 강성 및 전기적 특성이 우수하여 컴퓨터, 프린터, 복사기 등의 OA 기기, 텔레비전, 오디오 등의 가전 제품, 전기전자 부품, 잡화 등을 포함한 다양한 산업 분야에서 광범위하게 사용되고 있다. 특히, 내열도를 높여 외부의 높은 온도에서도 잘 견디는 방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 중합체는 가전제품 하우징용, 자동차 내장재 등의 특별한 용도로 사용되고 있다.
방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 중합체는 방향족 비닐 화합물 및 비닐시안 화합물을 유기 용매 하에서 반응시켜 얻어지며, 이 때 반응 후 생성되는 중합 생성물에는 방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 중합체 외에 잔류 단량체 및 유기 용매가 남아 있어 이를 제거하는 공정이 필수적이다.
반응기로부터 반응 후 배출된 중합 생성물을 휘발조로 이송하여 잔류 단량체 및 유기 용매와 같은 휘발성 성분과 방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 중합체를 분리하고, 분리된 휘발성 성분은 응축기를 이용하여 응축시키고, 방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 중합체는 정제 단계를 거친 후 최종 제품이 된다.
응축기는 일반적으로 총 2 내지 3개로 구성되며, 응축기 내의 압력이 높을수록, 냉매의 온도가 낮을수록 응축되는 양이 증가되지만, 설비 한계로 냉매의 공급 온도에 한계가 있어 응축기에서 응축되지 못한 휘발성 성분이 배출되게 된다. 또한, 끓는 점이 낮은 비닐시안 단량체가 많을수록 응축효율이 떨어진다.
응축기에서 응축되지 못한 휘발성 성분은 폐수 처리 시스템에서 처리 후 배출하거나 대기 중으로 배출하는데 이에 따른 많은 비용이 소모되고 배출된 휘발성 성분은 환경 오염 문제를 야기한다.
따라서, 응축기에서 응축 효율을 증가시켜 대기로 배출시키거나 폐수 처리 시스템으로 유입되는 휘발성 성분을 감소시키는 방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 중합체의 제조방법의 개발이 필요한 실정이다.
한국 공개특허 제10-2007-0073028호
상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자, 본 기재는 방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 중합체, 잔류 방향족 비닐 단량체, 잔류 비닐시안 단량체 및 유기 용매를 포함하는 중합 생성물을 휘발조를 이용하여 휘발성 성분을 분리하는 단계; 및 분리된 휘발성 성분을 1개 또는 직렬로 연결된 2개 이상의 응축기를 이용하여 응축하는 단계;를 포함하는 방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 중합체의 제조방법에 있어서, 상기 휘발조에서 분리되어 응축기로 이송 중인 휘발성 성분에 유기 용매를 스프레이 하는 단계; 또는 상기 직렬로 연결된 2개 이상의 응축기를 이용할 때 제1 응축기에서 응축되지 않고 제2 응축기로 이송 중인 휘발성 성분에 유기용매 또는 방향족 비닐 단량체를 스프레이 하는 단계;를 포함하여 잔류 단량체 및 유기 용매를 저감하는 방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 중합체의 제조방법 및 제조장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 기재의 상기 목적 및 기타 목적들은 하기 설명된 본 기재에 의하여 모두 달성될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 기재는 방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 중합체, 잔류 방향족 비닐 단량체, 잔류 비닐시안 단량체 및 유기 용매를 포함하는 중합 생성물을 휘발조를 이용하여 휘발성 성분을 분리하는 단계; 및 분리된 휘발성 성분을 1개 또는 직렬로 연결된 2개 이상의 응축기를 이용하여 응축하는 단계;를 포함하는 방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 중합체의 제조방법으로서, 상기 휘발조에서 분리되어 응축기로 이송 중인 휘발성 성분에 유기 용매를 스프레이 하는 단계; 또는 상기 직렬로 연결된 2개 이상의 응축기를 이용할 때 제1 응축기에서 응축되지 않고 제2 응축기로 이송 중인 휘발성 성분에 유기용매 또는 방향족 비닐 단량체를 스프레이 하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 중합체의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 기재는 방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 중합체, 잔류 방향족 비닐 단량체, 잔류 비닐시안 단량체 및 유기 용매를 포함하는 중합 생성물로부터 휘발성 성분을 분리하는 휘발조; 및 상기 분리된 휘발성 성분을 응축시키는 1개 또는 직렬로 연결된 2개 이상의 응축기;를 포함하는 방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 중합체의 제조장치로, 상기 분리된 휘발성 성분을 응축기로 이송하는 이송배관에 유기 용매를 스프레이 하는 스프레이 배관을 포함하거나, 상기 직렬로 연결된 2개 이상의 응축기를 포함할 때 제1 응축기에서 응축되지 않은 휘발성 성분을 제2 응축기로 이송하는 이송배관에 유기 용매 또는 방향족 비닐 단량체를 스프레이 하는 스프레이 배관을 포함하는 것을 특징으로 하는 방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 중합체의 제조장치를 제공한다.
본 기재에 따르면, 방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 중합체 제조 시 설비 교체 없이 제1 응축기로 이송 중인 휘발성 성분, 또는 제1 응축기에서 응축되지 않고 제2 응축기로 이송 중인 휘발성 성분에 유기 용매 또는 방향족 비닐 단량체를 스프레이 하여 휘발성 성분 내에 비점이 낮은 비닐시안 단량체의 함량을 낮춰 응축 효율을 향상시킴으로써 응축되지 않은 휘발성 성분을 처리하기 위한 폐수 처리 비용이 저감되고 인체에 해로운 휘발성 성분이 대기 중으로 배출되는 양이 현저하게 감소되는 효과가 있다.
도 1은 본 기재에 따른 방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 중합체, 잔류 방향족 비닐 단량체 및 유기 용매를 포함하는 중합 생성물로부터 휘발성 성분을 분리 및 응축하는 단계를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 종래 기술에 따른 방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 중합체, 잔류 방향족 비닐 단량체 및 유기 용매를 포함하는 중합 생성물로부터 휘발성 성분을 분리 및 응축하는 단계를 개략적으로 도시한 도면이다.
이하 본 기재의 방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 중합체의 제조방법을 상세하게 설명한다.
본 발명자들은 방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 중합체를 제조하는 과정에서 중합 생성물로부터 분리된 휘발성 성분이 응축단계에서 충분히 응축되지 못하고 배출됨으로써 발생되는 폐수 처리 비용 및 환경 오염 문제를 해결하고자 부단히 노력한 결과, 응축기로 이송 중인 휘발성 성분에 유기 용매 또는 단량체를 투입함으로써, 응축 효율이 상승되어 응축되지 되지 않고 배출되는 휘발성 성분이 감소되는 효과를 확인하고, 이를 토대로 연구에 더욱 매진하여 본 발명을 완성하게 되었다.
본 기재에 의한 방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 중합체의 제조방법을 상세하게 살펴보면 다음과 같다.
본 발명의 방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 중합체의 제조방법은 방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 중합체, 잔류 방향족 비닐 단량체, 잔류 비닐시안 단량체 및 유기 용매를 포함하는 중합 생성물을 휘발조를 이용하여 휘발성 성분을 분리하는 단계; 및 분리된 휘발성 성분을 1개 또는 직렬로 연결된 2개 이상의 응축기를 이용하여 응축하는 단계;를 포함하는 방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 중합체의 제조방법으로서, 상기 휘발조에서 분리되어 응축기로 이송 중인 휘발성 성분에 유기 용매를 스프레이 하는 단계; 또는 상기 직렬로 연결된 2개 이상의 응축기를 이용할 때 제1 응축기에서 응축되지 않고 제2 응축기로 이송 중인 휘발성 성분에 유기용매 또는 방향족 비닐 단량체를 스프레이 하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하고, 이 경우에 응축효율이 높아져서 배출되는 휘발성 성분이 현저히 감소되는 효과가 있다.
본 기재에서 제1 응축기와 제2 응축기는 직렬로 연결된 2개 이상의 응축기 중 임의의 두 개의 응축기 사이에서 전 단계의 응축기와 후 단계의 응축기를 의미한다.
일례로, 본 기재의 방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 중합체의 제조방법은 방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 중합체, 잔류 방향족 비닐 단량체, 잔류 비닐시안 단량체 및 유기 용매를 포함하는 중합 생성물을 휘발조를 이용하여 휘발성 성분을 분리하는 단계; 및 분리된 휘발성 성분을 직렬로 연결된 2개 이상의 응축기를 이용하여 응축하는 단계;를 포함하는 방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 중합체의 제조방법에 있어서, 상기 휘발조에서 분리되어 제1 응축기로 이송 중인 휘발성 성분에 유기 용매를 스프레이 하는 단계; 또는 제1 응축기에서 응축되지 않고 제2 응축기로 이송 중인 휘발성 성분에 유기용매 또는 방향족 비닐 단량체를 스프레이 하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하고, 이 경우에 응축효율이 높아져서 배출되는 휘발성 성분이 현저히 감소되는 효과가 있다.
상기 방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 중합체의 제조방법은, 일례로 상기 휘발조에서 분리되어 제1 응축기로 이송 중인 휘발성 성분에 유기 용매를 스프레이 하는 단계; 및 제1 응축기에서 응축되지 않고 제2 응축기로 이송 중인 휘발성 성분에 유기용매 또는 방향족 비닐 단량체를 스프레이 하는 단계;를 포함할 수 있고, 이 경우에 응축효율이 높아져서 배출되는 휘발성 성분이 현저히 감소되는 효과가 있다.
일례로 상기 휘발성 성분을 분리하는 단계 이전에 방향족 비닐 화합물과 비닐시안 화합물을 중합 반응시키는 단계가 포함될 수 있다.
상기 방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 중합체는 일례로 방향족 비닐 화합물 및 비닐시안 화합물을 유기 용매 하에서 반응시켜 제조할 수 있다.
상기 중합 반응은 일례로 개시제, 분자량 조절제 및 유화제로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하여 반응시킬 수 있다.
상기 반응은 일례로 괴상 중합법, 용액 중합법 또는 유화 중합법일 수 있고 바람직하게는 괴상 중합법 또는 용액 중합법일 수 있으며, 이 경우에 제조된 방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 중합체의 인장강도, 충격강도 등의 기계적 물성과 내열성, 열안정성이 우수한 효과가 있다.
본 발명에서 방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 중합체를 수득하기 위한 반응시키는 방법은 특별히 제한되지 않고, 일반적으로 사용되는 중합 방법이 사용될 수 있다.
상기 휘발조에서 휘발성 성분을 분리하는 단계는 일례로 220 내지 260℃ 및 35 torr 이하, 바람직하게는 225 내지 255℃ 및 15 내지 35 torr의 조건 하에서 수행될 수 있고, 이 범위 내에서 휘발성 성분과 방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 중합체의 분리가 원활히 수행되는 효과가 있다.
본 기재에서 휘발조는 본 발명이 속한 기술분야에서 일반적으로 사용되는 휘발조인 경우 특별히 제한되지 않고 일반적으로 적용되는 휘발조가 사용될 수 있다.
상기 분리된 휘발성 성분은 일례로 비닐시안 화합물 5 내지 35 중량%, 방향족 비닐 화합물 45 내지 80 중량% 및 유기 용매 5 내지 50 중량%를 포함할 수 있다.
구체적인 예로, 상기 분리된 휘발성 성분은 비닐시안 화합물 5 내지 20 중량%, 방향족 비닐 화합물 45 내지 59 중량% 및 유기 용매 25 내지 45 중량%를 포함하거나, 비닐시안 화합물 15 내지 35 중량%, 방향족 비닐 화합물 60 내지 80 중량% 및 유기 용매 5 내지 25 중량%를 포함할 수 있다.
상기 휘발조를 통과한 방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 중합체는 일례로 펠리타이저(pelletizer)로 이송되어 절단된 후 냉각 및 건조하여 펠릿(pellet)으로 수득할 수 있다.
상기 응축기는 바람직하게는 2개 이상의 응축기가 직렬로 연결되거나 또는 2개의 응축기가 직렬로 연결될 수 있고, 이 경우에 응축 효율이 증가되는 효과가 있다.
본 기재에서 응축기는 본 발명이 속한 기술분야에서 일반적으로 사용되는 응축기인 경우 특별히 제한되지 않고 일반적으로 적용되는 응축기가 사용될 수 있다.
상기 휘발조에서 분리되어 제1 응축기로 이송 중인 휘발성 성분에 유기 용매를 스프레이 하는 단계는, 일례로 유기 용매를 유량 10 내지 200 kg/hr, 10 내지 150 kg/hr, 또는 15 내지 100 kg/hr, 바람직하게는 15 내지 90 kg/hr, 보다 바람직하게는 20 내지 50 kg/hr로 스프레이 할 수 있고, 이 경우에 휘발성 성분 내에 비점이 낮은 잔류 비닐시안 단량체의 함량비가 감소되어 응축 효율이 증대되는 효과가 있다.
상기 휘발조에서 분리되어 제1 응축기로 이송 중인 휘발성 성분에 유기 용매를 스프레이 하는 단계; 및 제1 응축기에서 응축되지 않고 제2 응축기로 이송 중인 휘발성 성분에 유기용매 또는 방향족 비닐 단량체를 스프레이 하는 단계는, 일례로 제1 응축기로 이송 중인 휘발성 성분에 유기 용매를 10 내지 100 kg/hr, 바람직하게는 20 내지 90 kg/hr로 스프레이 할 수 있고, 제1 응축기에서 응축되지 않고 제2 응축기로 이송 중인 휘발성 성분에 유기용매 또는 방향족 비닐 단량체를 10 내지 100 kg/hr, 바람직하게는 15 내지 90 kg/hr로 스프레이 할 수 있고, 이 경우에 응축효율이 높아져서 배출되는 휘발성 성분이 현저히 감소되는 효과가 있다.
상기 휘발조에서 분리되어 제1 응축기로 이송 중인 휘발성 성분에 유기 용매를 스프레이 하는 단계는, 일례로 유기 용매를 온도 -10℃ 내지 40℃, 바람직하게는 0 내지 30℃, 보다 바람직하게는 15℃ 내지 25℃ 범위로 스프레이 할 수 있고, 이 범위 내에서 응축 효율이 증대되는 효과가 있다.
본 발명에서 제1 응축기로 스프레이 되는 유기 용매의 온도는 특별히 한정되지 않는다.
상기 제1 응축기에서 응축되지 않고 제2 응축기로 이송 중인 휘발성 성분에 유기용매 또는 방향족 비닐 단량체를 스프레이 하는 단계는, 일례로 유기용매 또는 방향족 비닐 단량체를 유량 10 내지 200 kg/hr, 또는 10 내지 110 kg/hr, 바람직하게는 10 내지 90 kg/hr, 보다 바람직하게는 10 내지 40 kg/hr로 스프레이 할 수 있고, 이 경우에 휘발성 성분 내에 비점이 낮은 잔류 비닐시안 단량체의 함량비가 감소되어 응축 효율이 증대되는 효과가 있다.
본 기재에서 유량은 유량계로 측정하거나 물질수지(mass balance) 식으로 계산할 수 있다. 상기 물질수지(mass balance) 식으로 미응축 유량은 투입량-생산량-회수량으로 계산될 수 있다.
상기 제1 응축기에서 응축되지 않고 제2 응축기로 이송 중인 휘발성 성분에 유기용매 또는 방향족 비닐 단량체를 스프레이 하는 단계는, 일례로 유기용매 또는 방향족 비닐 단량체를 온도 -10℃ 내지 40℃, 바람직하게는 0℃ 내지 30℃, 보다 바람직하게는 15℃ 내지 25℃ 범위 내로 스프레이 할 수 있고, 이 범위 내에서 응축 효율이 증대되는 효과가 있다.
본 발명에서 제2 응축기로 스프레이 되는 유기 용매 또는 방향족 비닐 단량체의 온도는 특별히 한정되지 않는다.
상기 제1 응축기에서 응축은 일례로 냉매 온도 20℃ 내지 35℃ 및 운전압력 3 내지 100 torr 조건, 바람직하게는 냉매 온도 25℃ 내지 33℃ 및 운전압력 15 내지 35 torr 조건, 보다 바람직하게는 냉매 온도 25℃ 내지 30℃ 및 운전압력 15 내지 30 torr 조건 하에서 수행될 수 있고, 이 범위 내에서 응축 효율이 증가하는 효과가 있다.
본 기재에서 응축기의 운전압력은 응축기를 운전할 때 걸리는 응축기 내압을 의미한다.
상기 제2 응축기에서 응축은 일례로 냉매 온도는 -3℃ 내지 4℃ 및 운전압력 5 내지 50 torr 조건, 바람직하게는 냉매 온도는 -1℃ 내지 4℃ 및 운전압력 7 내지 25 torr 조건, 보다 바람직하게는 냉매 온도는 0℃ 내지 4℃ 및 운전압력 10 내지 20 torr 조건 하에서 수행될 수 있고, 이 범위 내에서 응축 효율이 증가하는 효과가 있다.
상기 제1 응축기 및 제2 응축기로부터 응축된 응축물은 일례로 회수 및 정제되어 반응기로 재투입될 수 있고, 이 경우에 원료비가 절감되는 효과가 있다.
상기 제2 응축기에서 응축되지 않는 휘발성 성분은 일례로 진공 유닛(vacuum unit)으로 이송되어 수냉식 펌프의 순환액에 용해되어 폐수처리 단계를 거친 후 배출되며, 이 과정에서 일부는 대기로 방출될 수 있고, 이 경우에 대기로 방출되는 휘발성 성분이 현저히 감소되어 환경 오염을 방지하는 효과가 있다.
상기 유기 용매는 일례로 톨루엔, 에틸 벤젠, 자일렌, 메틸에틸케톤 및 메틸이소부틸케톤으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있고, 바람직하게는 상기 중합 반응에서 사용되는 유기 용매와 상기 스프레이 되는 유기 용매가 동일한 것이며, 이 경우에 휘발성 성분 내에 비점이 높은 성분이 추가됨으로써 비점이 낮은 성분, 즉 잔류 비닐시안 단량체의 함량비가 낮아져 응축효율이 향상되는 효과가 있다.
상기 방향족 비닐 화합물은 일례로 스티렌, α-메틸 스티렌, p-메틸 스티렌, p-브로모스티렌, p-클로로스티렌 및 o-브로모스티렌으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있고, 이 경우에 휘발성 성분 내에 비점이 낮은 잔류 비닐시안 단량체의 함량비를 낮춰 응축효율이 향상되는 효과가 있다.
본 발명의 방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 중합체의 제조장치는 방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 중합체, 잔류 방향족 비닐 단량체, 잔류 비닐시안 단량체 및 유기 용매를 포함하는 중합 생성물로부터 휘발성 성분을 분리하는 휘발조; 및 상기 분리된 휘발성 성분을 응축시키는 1개 또는 직렬로 연결된 2개 이상의 응축기;를 포함하는 방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 중합체의 제조장치로, 상기 분리된 휘발성 성분을 응축기로 이송하는 이송배관에 유기 용매를 스프레이 하는 스프레이 수단을 포함하거나, 상기 직렬로 연결된 2개 이상의 응축기를 포함할 때 제1 응축기에서 응축되지 않은 휘발성 성분을 제2 응축기로 이송하는 이송배관에 유기 용매 또는 방향족 비닐 단량체를 스프레이 하는 스프레이 수단을 포함하는 것을 특징으로 하고, 이 경우에 응축효율이 향상되어 응축 후 배출되는 휘발성 성분이 거의 존재하지 않는 효과가 있다.
본 기재에서 스프레이 수단은 이송 배관에 연결되어 이송 배관 내부로 유기 용매 또는 방향족 비닐 단량체를 분무할 수 있는 수단인 경우 특별히 제한되지 않고, 일례로 스프레이 배관, 스프레이 용기 등일 수 있으며, 스프레이 노즐을 포함할 수 있다.
일례로, 본 기재의 방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 중합체의 제조장치는 방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 중합체, 잔류 방향족 비닐 단량체, 잔류 비닐시안 단량체 및 유기 용매를 포함하는 중합 생성물로부터 휘발성 성분을 분리하는 휘발조; 및 상기 분리된 휘발성 성분을 응축시키는 직렬로 연결된 2개 이상의 응축기;를 포함하는 방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 중합체의 제조장치로, 상기 분리된 휘발성 성분을 제1 응축기로 이송하는 이송배관에 유기 용매를 스프레이 하는 스프레이 배관을 포함하거나, 제1 응축기에서 응축되지 않은 휘발성 성분을 제2 응축기로 이송하는 이송배관에 유기 용매 또는 방향족 비닐 단량체를 스프레이 하는 스프레이 배관을 포함하는 것을 특징으로 하고, 이 경우에 응축효율이 향상되어 응축 후 배출되는 휘발성 성분이 거의 존재하지 않는 효과가 있다.
상기 방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 중합체의 제조장치는 일례로 상기 분리된 휘발성 성분을 제1 응축기로 이송하는 이송배관에 유기용매를 스프레이 하는 스프레이 배관을 포함하고, 제1 응축기에서 응축되지 않은 휘발성 성분을 제2 응축기로 이송하는 이송배관에 유기용매 또는 방향족 비닐 단량체를 스프레이 하는 스프레이 배관을 포함할 수 있고, 이 경우에 응축효율이 향상되어 제2 응축기에서 응축 후 배출되는 휘발성 성분이 거의 존재하지 않는 효과가 있다.
상기 스프레이 배관은 일례로 노즐을 포함할 수 있다.
본 발명의 노즐은 본 발명이 속한 기술분야에서 일반적으로 사용되는 노즐인 경우 특별히 제한되지 않고 일반적으로 적용되는 노즐이 사용될 수 있다.
상기 방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 중합체의 제조장치에 포함된 휘발조 및 응축기 등은 상술된 내용을 따르므로 그 기재를 생략한다.
본 발명에 따른 방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 중합체의 제조방법 및 제조장치를 하기 도 1 및 2를 참조하여 설명한다. 이러한 도면은 단지 본 발명을 예시하는 개략도일 뿐 묘사된 실시 태양에 제한되지 않으며, 이해가 쉽도록 본 발명을 설명하기 위해 필요한 수단만을 묘사하였으며, 방법 및 장치를 수행하기 위해 필요한 다른 자명한 수단은 도면에서 생략하였다.
하기 도 1은 본 발명에 따른 실시예 1 내지 21에 사용된 휘발조(DV), 제1 응축기(1st CN), 제2 응축기(2nd CN), 진공 유닛(Vacuum Unit), 이송배관 및 스프레이 배관을 개략적으로 도시한 도면으로, 방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 중합체, 잔류 방향족 비닐 단량체, 잔류 비닐 시안 단량체 및 유기 용매를 포함하는 중합 생성물을 휘발조에서 휘발성 성분을 분리하고, 분리된 휘발성 성분을 제1 응축기로 이송하는 이송배관에 스프레이 배관을 통해 유기 용매를 스프레이 하거나, 제1 응축기에서 응축되지 않은 휘발성 성분을 제2 응축기로 이송하는 이송배관에 유기 용매 또는 방향족 비닐 단량체를 스프레이 배관을 통해 스프레이 하는 것을 포함하는 제조장치를 나타낸 것이다.
또한, 제2 응축기에서 응축되지 않은 휘발성 성분을 진공 유닛으로 이송하여 수냉식 펌프의 순환액에 용해시켜 폐수처리하여 배출하거나 대기로 배출시킨다.
상기 도면에 나타내지는 않았으나, 제1 응축기 및 제2 응축기로부터 응축된 응축물은 반응기로 재투입될 수 있다.
또한, 하기 도 2는 비교예 1, 8 및 12에 사용된 휘발조(DV), 제1 응축기(1st CN), 제2 응축기(2nd CN) 및 진공 유닛(Vacuum Unit)을 개략적으로 도시한 도면으로, 방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 중합체, 잔류 방향족 비닐 단량체 및 유기 용매를 포함하는 중합 생성물은 휘발조에서 휘발성 성분이 분리되어 제1 응축기 및 제2 응축기를 거쳐 응축되고, 제2 응축기에서 응축되지 않은 휘발성 성분은 진공 유닛으로 이송되어 펌프를 통해 압축되고 수냉식 펌프의 순환액에 용해되어 폐수 처리되어 배출되거나 대기로 배출된다.
상기 도면에 나타내지는 않았으나, 제1 응축기 및 제2 응축기에서 응축된 응축물은 반응기로 재투입될 수 있다.
이하, 본 기재의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 기재를 예시하는 것일 뿐 본 기재의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
[실시예]
하기 표 1 내지 5에서 각 단계별 조건은 다음과 같다.
휘발성 성분을 분리하는 단계
* 분리조건 A: 온도 230℃, 압력 20 torr의 조건 하에서 수행되고, 이 때 휘발조에서 분리된 휘발성 성분은 스티렌 단량체 55.8 중량%, 아크릴로니트릴 단량체 7.25 중량% 및 톨루엔 37 중량%를 포함하였다.
* 분리조건 B: 온도 250℃, 압력 30 torr의 조건 하에서 수행되고, 이 때 휘발조에서 분리된 휘발성 성분은 스티렌 단량체 68.2 중량%, 아크릴로니트릴 단량체 23.7 중량% 및 톨루엔 9.1 중량%를 포함하였다.
* 분리조건 C: 온도 240℃, 압력 20 torr의 조건 하에서 수행되고, 이 때 휘발조에서 분리된 휘발성 성분은 스티렌 단량체 62 중량%, 아크릴로니트릴 단량체 15 중량% 및 톨루엔 23 중량%를 포함하였다.
응축 단계
* 응축조건 A: 제1 응축기는 냉매 온도 30℃, 압력 20 torr의 조건 하에서, 제2 응축기는 냉매 온도 2℃, 압력 10 torr 하에서 수행하였다.
* 응축조건 B: 제1 응축기는 냉매 온도 30℃, 압력 30 torr의 조건 하에서, 제2 응축기는 냉매 온도 2℃, 압력 20 torr의 조건 하에서 수행하였다.
* 응축조건 C: 제1 응축기는 냉매 온도 25℃, 압력 15 torr의 조건 하에서, 제2 응축기는 냉매 온도 -1℃, 압력 10 torr 하에서 수행하였다.
* 스프레이 물질: 톨루엔은 "1"로 표시, 스티렌은 "2"로 표시, α-메틸 스티렌은 "3"으로 표시, 아크릴로니트릴은 "4"로 표시, 및 메타크릴로니트릴은 "5"로 표시하였다.
실시예 1
분리조건 A 하에서 휘발성 성분을 분리한 다음, 분리된 휘발성 성분을 응축조건 A 하에서 제1 응축기로 응축 후 응축되지 않은 휘발성 성분을 제2 응축기로 이송하여 응축하였다. 이 때, 휘발조에서 분리되어 제1 응축기로 이송 중인 휘발성 성분에 톨루엔을 유량 45 kg/hr로 스프레이 하고, 제1 응축기에서 응축되지 않고 제2 응축기로 이송 중인 휘발성 성분에는 스프레이 하지 않았다.
실시예 2
분리조건 A 하에서 휘발성 성분을 분리한 다음, 분리된 휘발성 성분을 응축조건 A 하에서 제1 응축기로 응축 후 응축되지 않은 휘발성 성분을 제2 응축기로 이송하여 응축하였다. 이 때, 휘발조에서 분리된 휘발성 성분을 제1 응축기로 이송 중인 휘발성 성분에는 스프레이 하지 않고, 제1 응축기에서 응축되지 않고 제2 응축기로 이송 중인 휘발성 성분에 스티렌을 유량 30 kg/hr로 스프레이 하였다.
실시예 3
분리조건 A 하에서 휘발성 성분을 분리한 다음, 분리된 휘발성 성분을 응축조건 A 하에서 제1 응축기로 응축 후 응축되지 않은 휘발성 성분을 제2 응축기로 이송하여 응축하였다. 이 때, 휘발조에서 분리된 휘발성 성분을 제1 응축기로 이송 중인 휘발성 성분에는 스프레이 하지 않고, 제1 응축기에서 응축되지 않고 제2 응축기로 이송 중인 휘발성 성분에 α-메틸 스티렌을 유량 30 kg/hr로 스프레이 하였다.
실시예 4
분리조건 A 하에서 휘발성 성분을 분리한 다음, 분리된 휘발성 성분을 응축조건 A 하에서 제1 응축기로 응축 후 응축되지 않은 휘발성 성분을 제2 응축기로 이송하여 응축하였다. 이 때, 휘발조에서 분리된 휘발성 성분을 제1 응축기로 이송 중인 휘발성 성분에는 스프레이 하지 않고, 제1 응축기에서 응축되지 않고 제2 응축기로 이송 중인 휘발성 성분에 톨루엔을 유량 80 kg/hr로 스프레이 하였다.
실시예 5
분리조건 A 하에서 휘발성 성분을 분리한 후, 분리된 휘발성 성분을 응축조건 A 하에서 제1 응축기로 응축 후 응축되지 않은 휘발성 성분을 제2 응축기로 이송하여 응축하였다. 이 때, 휘발조에서 분리되어 제1 응축기로 이송 중인 휘발성 성분에 톨루엔을 유량 20 kg/hr로 스프레이하고, 제1 응축기에서 응축되지 않고 제2 응축기로 이송 중인 휘발성 성분에 스티렌을 유량 15 kg/hr로 스프레이 하였다.
실시예 6 내지 21
하기 표 1 내지 3에 기재된 바와 같은 분리조건 및 응축조건으로 휘발성 성분을 분리 및 응축하고 휘발성 성분에 스프레이 물질을 스프레이 하였다.
비교예 1
실시예 1에서 휘발조에서 분리되어 제1 응축기로 이송 중인 휘발성 성분에 톨루엔을 스프레이 하지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
비교예 2 내지 16
하기 표 4 내지 5에 기재된 바와 같은 분리조건 및 응축조건으로 휘발성 성분을 분리 및 응축하고 휘발성 성분에 스프레이 물질을 스프레이 하였다.
[시험예]
상기 실시예 1 내지 21 및 비교예 1 내지 16에서 제2 응축기로부터 응축되지 않고 배출된 휘발성 성분의 유량을 제2 응축기와 진공 유닛 사이에 설치된 유량계로 측정하여 하기 표 1 내지 5에 나타내었다.
또한, 상기 실시예 1 내지 14 및 비교예 1 내지 16에서 제1 응축기에서 응축되지 않고 제2 응축기로 이송된 비닐시안 단량체의 함량은 제1 응축기에서 제2 응축기로 이송되는 배관에서 샘플링하여, 가스 크로마토그래피로 정량분석하여 하기 표 1 내지 5에 나타내었다.
구분 실시예
1 2 3 4 5 6 7
휘발조의 분리조건 A A A A A A A
응축기의 응축조건 A A A A A A A
제1 응축기로 이송 중인 휘발성 성분에
스프레이 하는 물질		 1 - - - 1 1 1
제1 응축기로 이송 중인 휘발성 성분에
스프레이 하는 물질의 유량(kg/hr)		 45 - - - 20 20 30
제2 응축기로 이송 중인 휘발성 성분에
스프레이 하는 물질		 - 2 3 1 2 3 1
제2 응축기로 이송 중인 휘발성 성분에
스프레이 하는 물질의
유량(kg/hr)		 - 30 30 80 15 15 30
제1 응축기에서 응축되지 않고 제2 응축기로 이송된 비닐시안 단량체의 함량(중량%) 12.5 13.0 13.0 11.8 12.9 12.9 12.2
제2 응축기에서 응축되지 않고 배출되는 휘발성 성분의 유량(kg/hr) 0 0 0 0 0 0 0
구분 실시예
8 9 10 11 12 13 14
휘발조의 분리조건 B B B B B B B
응축기의 응축조건 B B B B B B B
제1 응축기로 이송 중인 휘발성 성분에
스프레이 하는 물질		 1 - - - 1 1 1
제1 응축기로 이송중인 휘발성 성분에
스프레이 하는 물질의
유량(kg/hr)		 30 - - - 10 10 10
제2 응축기로 이송 중인 휘발성 성분에
스프레이 하는 물질		 - 2 3 1 2 3 1
제2 응축기로 이송 중인 휘발성 성분에
스프레이 하는 물질의
유량(kg/hr)		 - 10 12 14 10 10 10
제1 응축기에서 응축되지 않고 제2 응축기로 이송된 비닐시안 단량체의 함량(중량%) 52.9 53.4 53.1 52.7 52.7 52.7 52.7
제2 응축기에서 응축되지 않고 배출되는 휘발성 성분의 유량 (kg/hr) 0 0 0 0 0 0 0
구분 실시예
15 16 17 18 19 20 21
휘발조의 분리조건 C C C C C C C
응축기의 응축조건 C C C C C C C
제1 응축기로 이송 중인 휘발성 성분에
스프레이 하는 물질		 1 - - - 1 1 1
제1 응축기로 이송 중인 휘발성 성분에
스프레이 하는 물질의
유량(kg/hr)		 150 - - - 65 65 90
제2 응축기로 이송중인 휘발성 성분에
스프레이 하는 물질		 - 2 3 1 2 3 1
제2 응축기로 이송 중인 휘발성 성분에
스프레이 하는 물질의
유량(kg/hr)		 - 110 110 215 65 65 90
제1 응축기에서 응축되지 않고 제2 응축기로 이송된 비닐시안 단량체의 함량(중량%) 19.7 21.5 21.5 18.4 20.7 20.7 19.2
제2 응축기에서 응축되지 않고 배출되는 휘발성 성분의 유량 (kg/hr) 0 0 0 0 0 0 0
구분 비교예
1 2 3 4 5 6 7 8
휘발조의 분리조건 A A A A A A A B
응축기의 응축조건 A A A A A A A B
제1 응축기로 이송 중인 휘발성 성분에스프레이 하는 물질 - 2 3 4 5 - - -
제1 응축기로 이송 중인 휘발성 성분에스프레이 하는
물질의 유량(kg/hr)		 - 30 30 30 30 - - -
제2 응축기로 이송 중인 휘발성 성분에 스프레이 하는 물질 - - - - - 4 5 -
제2 응축기로 이송 중인 휘발성 성분에스프레이 하는
물질의 유량(kg/hr)		 - - - - - 30 30 -
제1 응축기에서 응축되지 않고 제2 응축기로 이송된 비닐시안 단량체의 함량(중량%) 13.9 14.2 14.5 16.6 17.0 19.5 19.5 55.3
제2 응축기에서 응축되지 않고 배출되는 휘발성 성분의 유량 (kg/hr) 15.0 17.1 22.3 52.0 17.0 86.8 41.6 14.8
구분 비교예
9 10 11 12 13 14 15 16
휘발조의 분리조건 B B B C C C C C
응축기의 응축조건 B B B C C C C C
제1 응축기로 이송 중인 휘발성 성분에 스프레이 하는 물질 2 4 - - 2 3 4 -
제1 응축기로 이송 중인 휘발성 성분에 스프레이 하는
물질의 유량(kg/hr)		 30 30 - - 150 150 150 -
제2 응축기로 이송 중인 휘발성 성분에 스프레이 하는 물질 - - 4 - - - - 5
제2 응축기로 이송 중인 휘발성 성분에 스프레이 하는
물질의 유량(kg/hr)		 - - 30 - - - - 110
제1 응축기에서 응축되지 않고 제2 응축기로 이송된 비닐시안 단량체의 함량(중량%) 55.5 55.8 59.7 26.2 27.2 29.7 31.9 39.3
제2 응축기에서 응축되지 않고 배출되는 휘발성 성분의 유량 (kg/hr) 15.4 21.0 51.3 58.0 59.9 80.5 177.8 129.7
상기 표 1 내지 5에 나타낸 바와 같이, 본 기재에 따른 실시예 1 내지 21은 제2 응축기로부터 응축되지 않고 배출되는 휘발성 성분이 없으므로 이를 처리하기 위해 폐수 처리 비용이 필요치 않음을 확인할 수 있었다.
반면에, 종래의 방법에 의한 비교예 1, 8 및 12은 제2 응축기로부터 응축되지 않은 휘발성 성분이 14.8 내지 58.0 kg/hr로 많은 양이 배출되었다.
또한, 제1 응축기에 방향족 비닐 단량체를 스프레이한 경우(비교예 2, 3, 9, 13 및 14) 및 제1 응축기에 비닐시안 단량체를 스프레이한 경우(비교예 4, 5, 10 및 15)는, 제2 응축기로부터 응축되지 않고 배출되는 휘발성 성분의 함량이 급격히 증가하여 이를 처리하기 위한 비용이 많이 소모됨을 확인할 수 있었다.
또한, 제2 응축기에 비닐시안 단량체를 스프레이한 비교예 6, 7, 11 및 16도 마찬가지로 제2 응축기로부터 응축되지 않고 배출되는 휘발성 성분의 함량이 크게 증가하였다.

Claims (13)

  1. 방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 중합체, 잔류 방향족 비닐 단량체, 잔류 비닐시안 단량체 및 유기 용매를 포함하는 중합 생성물을 휘발조를 이용하여 휘발성 성분을 분리하는 단계; 및
    분리된 휘발성 성분을 1개 또는 직렬로 연결된 2개 이상의 응축기를 이용하여 응축하는 단계;를 포함하는 방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 중합체의 제조방법으로서,
    상기 휘발조에서 분리되어 응축기로 이송 중인 휘발성 성분에 유기 용매를 온도 -10℃ 내지 40℃로 스프레이 하는 단계; 또는
    상기 직렬로 연결된 2개 이상의 응축기를 이용할 때 제1 응축기에서 응축되지 않고 제2 응축기로 이송 중인 휘발성 성분에 유기용매 또는 방향족 비닐 단량체를 온도 -10℃ 내지 40℃로 스프레이 하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는
    방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 중합체의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 중합체의 제조방법은, 상기 휘발조에서 분리되어 제1 응축기로 이송 중인 휘발성 성분에 유기 용매를 온도 -10℃ 내지 40℃로 스프레이 하는 단계; 및 제1 응축기에서 응축되지 않고 제2 응축기로 이송 중인 휘발성 성분에 유기용매 또는 방향족 비닐 단량체를 온도 -10℃ 내지 40℃로 스프레이 하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는
    방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 중합체의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 분리된 휘발성 성분은 비닐시안 화합물 5 내지 35 중량%, 방향족 비닐 화합물 45 내지 80 중량% 및 유기 용매 5 내지 50 중량% 포함하는 것을 특징으로 하는
    방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 중합체의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 휘발조에서 분리되어 제1 응축기로 이송 중인 휘발성 성분에 유기 용매를 스프레이 하는 단계는, 유기 용매를 유량 10 내지 200 Kg/hr로 스프레이 하는 것을 특징으로 하는
    방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 중합체의 제조방법.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 응축기에서 응축되지 않고 제2 응축기로 이송 중인 휘발성 성분에 유기용매 또는 방향족 비닐 단량체를 스프레이 하는 단계는, 유기용매 또는 방향족 비닐 단량체를 유량 10 내지 220 Kg/hr 범위 내로 스프레이 하는 것을 특징으로 하는
    방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 중합체의 제조방법.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 응축기에서 응축은 냉매 온도 20℃ 내지 35℃ 및 운전압력 3 내지 100 torr 하에서 수행되는 것을 특징으로 하는
    방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 중합체의 제조방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제2 응축기에서 응축은 냉매 온도 -3℃ 내지 4℃ 및 운전압력 5 내지 50 torr 하에서 수행되는 것을 특징으로 하는
    방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 중합체의 제조방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 휘발조에서 휘발성 성분을 분리하는 단계는 온도 220 내지 260℃ 및 압력 35 torr 이하의 조건 하에서 수행되는 것을 특징으로 하는
    방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 중합체의 제조방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 응축기 및 제2 응축기에서 응축된 응축물은 회수 및 정제되어 반응기로 재투입 되는 것을 특징으로 하는
    방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 중합체의 제조방법.
  12. 방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 중합체, 잔류 방향족 비닐 단량체, 잔류 비닐시안 단량체 및 유기 용매를 포함하는 중합 생성물로부터 휘발성 성분을 분리하는 휘발조; 및
    상기 분리된 휘발성 성분을 응축시키는 1개 또는 직렬로 연결된 2개 이상의 응축기;를 포함하는 방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 중합체의 제조장치로,
    상기 분리된 휘발성 성분을 응축기로 이송하는 이송배관에 유기 용매를 스프레이 하는 스프레이 수단을 포함하거나,
    상기 직렬로 연결된 2개 이상의 응축기를 포함할 때 제1 응축기에서 응축되지 않은 휘발성 성분을 제2 응축기로 이송하는 이송배관에 유기 용매 또는 방향족 비닐 단량체를 스프레이 하는 스프레이 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는
    방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 중합체의 제조장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 중합체의 제조장치는 상기 분리된 휘발성 성분을 제1 응축기로 이송하는 이송배관에 유기용매를 스프레이 하는 스프레이 배관을 포함하고, 제1 응축기에서 응축되지 않은 휘발성 성분을 제2 응축기로 이송하는 이송배관에 유기용매 또는 방향족 비닐 단량체를 스프레이 하는 스프레이 배관을 포함하는 것을 특징으로 하는
    방향족 비닐 화합물-비닐시안 화합물 중합체의 제조장치.
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