KR102535166B1 - Solvent recovery method and solvent recovery apparatus - Google Patents
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Abstract
본 발명은 용매의 회수 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 1 이상의 단량체 및 용매를 포함하는 중합 반응물을 반응기로 공급하여 고분자 용액을 수득하는 단계(S10); 상기 고분자 용액을 포함하는 스트림을 세퍼레이터에 공급하여, 용매를 기상으로 포함하는 상부 배출 스트림, 및 고분자 용액을 포함하는 하부 배출 스트림을 분리하는 단계(S20); 및 상기 세퍼레이터의 하부 배출 스트림의 일부를 분기한 분기 스트림을 가열장치로 가열한 후 세퍼레이터로 환류시키고, 상기 세퍼레이터의 하부 배출 스트림의 잔부를 포함하는 잔부 스트림을 스팀 스트리핑 공정부로 공급하는 단계(S30)를 포함하고, 상기 가열장치로 가열된 후 상기 세퍼레이터로 환류되는 분기 스트림은 압력조절밸브에 의해 증기 비율이 조절되는 용매의 회수 방법을 제공한다. The present invention relates to a method for recovering a solvent, and more particularly, supplying a polymerization reaction product containing at least one monomer and a solvent to a reactor to obtain a polymer solution (S10); supplying the stream containing the polymer solution to a separator to separate an upper discharge stream containing a solvent in a vapor phase and a lower discharge stream containing a polymer solution (S20); and heating a branched stream obtained by branching a portion of the bottom discharge stream of the separator with a heating device, returning the stream to the separator, and supplying the remaining stream including the remainder of the bottom discharge stream of the separator to a steam stripping unit (S30). It provides a solvent recovery method in which the vapor ratio of the branched stream, which is heated by the heating device and then returned to the separator, is controlled by a pressure control valve.
Description
본 발명은 용매의 회수 방법 및 회수 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 용액 중합에 의해 제조된 고분자 용액으로부터 용매를 회수하는 방법 및 회수하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for recovering a solvent, and more particularly, to a method and apparatus for recovering a solvent from a polymer solution prepared by solution polymerization.
용액 중합(solution polymerization)은 단량체를 적당한 용매에 용해시켜 용액 상태에서 중합하는 방법으로 라디칼 중합 및 이온 중합에 이용된다. 이러한 용액 중합을 통하여 고분자를 제조하는 대표적인 일례로는, 스타이렌과 부타디엔의 음이온 중합 반응에 의한 스타이렌-부타디엔 공중합체의 제조를 들 수 있다. 음이온 중합 개시제로는 통상 n-부틸 리튬(n-butyl lithium)을 사용하고, 용매로는 사이클로헥산(Cyclohexane)을 사용한다. Solution polymerization is a method of dissolving monomers in an appropriate solvent and polymerizing them in a solution state, and is used for radical polymerization and ionic polymerization. A representative example of preparing a polymer through solution polymerization is the preparation of a styrene-butadiene copolymer by anionic polymerization of styrene and butadiene. As an anionic polymerization initiator, n-butyl lithium is usually used, and cyclohexane is used as a solvent.
이와 같이, 음이온 중합이 완료된 후에는 고분자가 용매에 용해 또는 분산된 형태의 고분자 용액이 수득되는데, 고상의 고분자 제품을 얻기 위해서는 다음과 같은 고분자 용액 내 용매의 회수 과정이 필수적으로 수행된다. 중합이 완료된 이후 고분자 용액은 감압 블로우다운(Blowdown) 탱크로 이송되어, 중합 반응의 잔열을 이용해 일부 용매를 기체로 회수한다. 고분자의 조성이 높아진 고분자 용액은 스팀 스트리핑 공정부로 이송되고, 스팀 스트리핑 공정부에서는 스팀을 직접 접촉하여 용매를 기체로 회수함으로써 고분자 내에 잔류 용매를 최소화한다. 스팀 스트리핑을 거쳐 고상으로 얻어진 고분자는 물과 함께 제품화 공정으로 이송되어 펠렛으로 얻을 수 있다.As such, after the anionic polymerization is completed, a polymer solution in which the polymer is dissolved or dispersed in a solvent is obtained. In order to obtain a solid polymer product, the following process of recovering the solvent in the polymer solution is essentially performed. After the polymerization is completed, the polymer solution is transferred to a vacuum blowdown tank, and some solvent is recovered as a gas using the residual heat of the polymerization reaction. The polymer solution having an increased composition of the polymer is transferred to the steam stripping process unit, and in the steam stripping process unit, residual solvent in the polymer is minimized by directly contacting steam to recover the solvent as a gas. The polymer obtained as a solid through steam stripping is transported together with water to the production process and can be obtained as pellets.
그러나, 스팀 스트리핑 공정에서는 많은 양의 스팀이 투입되어 상기 고분자 제조 공정 중 가장 많은 에너지를 소비하게 된다. 상기 스팀의 투입량은 스팀 스트리핑 공정부에 투입되는 용매의 양에 의존적인데, 스팀의 양이 부족하면 고분자 내 잔류 용매량이 늘어, 후속되는 제품화 공정의 기체 용매 처리 비용이 증가하고, 고분자의 tVOC(total Volatile Organic Compound)가 증가하는 등의 제품에 악영향을 미치는 문제가 존재하였다.However, in the steam stripping process, a large amount of steam is input, consuming the most energy among the polymer manufacturing processes. The amount of steam input depends on the amount of solvent introduced into the steam stripping process. If the amount of steam is insufficient, the amount of residual solvent in the polymer increases, increasing the cost of gas solvent treatment in the subsequent productization process, and tVOC (total There was a problem adversely affecting the product, such as an increase in Volatile Organic Compound).
본 발명에서 해결하고자 하는 과제는, 상기 발명의 배경이 되는 기술에서 언급한 문제들을 해결하기 위하여, 제품화 공정으로 유입되는 잔류 용매는 최소화하면서, 고분자 제조 공정 중 사용되는 에너지를 절감하는 것을 목적으로 한다.The problem to be solved in the present invention is to reduce the energy used during the polymer manufacturing process while minimizing the residual solvent flowing into the product production process in order to solve the problems mentioned in the background technology of the above invention. .
즉, 본 발명은 고분자 용액의 스팀 스트리핑 공정 전에 세퍼레이터와 가열장치를 이용하여 고분자 용액 내 용매를 휘발시켜 스팀 스트리핑 공정에서 사용되는 스팀의 양을 줄임으로써, 제품화 공정으로 유입되는 잔류 용매는 최소화하면서, 고분자 제조 공정 중 사용되는 에너지는 절감된 용매의 회수 방법 및 회수 장치를 제공하고자 한다.That is, the present invention reduces the amount of steam used in the steam stripping process by volatilizing the solvent in the polymer solution using a separator and a heating device before the steam stripping process of the polymer solution, thereby minimizing the residual solvent flowing into the product production process, The energy used during the polymer manufacturing process is to be provided with a solvent recovery method and recovery device that is reduced.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명은 1 이상의 단량체 및 용매를 포함하는 중합 반응물을 반응기로 공급하여 고분자 용액을 수득하는 단계(S10); 상기 고분자 용액을 포함하는 스트림을 세퍼레이터에 공급하여, 용매를 기상으로 포함하는 상부 배출 스트림, 및 고분자 용액을 포함하는 하부 배출 스트림을 분리하는 단계(S20); 및 상기 세퍼레이터의 하부 배출 스트림의 일부를 분기한 분기 스트림을 가열장치로 가열한 후 세퍼레이터로 환류시키고, 상기 세퍼레이터의 하부 배출 스트림의 잔부를 포함하는 잔부 스트림을 스팀 스트리핑 공정부로 공급하는 단계(S30)를 포함하고, 상기 가열장치로 가열된 후 상기 세퍼레이터로 환류되는 분기 스트림은 압력조절밸브에 의해 증기 비율이 조절되는 용매의 회수 방법을 제공한다.According to one embodiment of the present invention for solving the above problems, the present invention provides a polymerization reaction product containing one or more monomers and a solvent to a reactor to obtain a polymer solution (S10); supplying the stream containing the polymer solution to a separator to separate an upper discharge stream containing a solvent in a vapor phase and a lower discharge stream containing a polymer solution (S20); and heating a branched stream obtained by branching a portion of the bottom discharge stream of the separator with a heating device, returning the stream to the separator, and supplying the remaining stream including the remainder of the bottom discharge stream of the separator to a steam stripping unit (S30). It provides a solvent recovery method in which the vapor ratio of the branched stream, which is heated by the heating device and then returned to the separator, is controlled by a pressure control valve.
또한, 본 발명은 1 이상의 단량체 및 용매를 포함하는 중합 반응물이 공급되고, 상기 중합 반응물의 중합을 통해 수득된 고분자 용액을 포함하는 스트림을 배출하는 반응기; 상기 반응기의 배출 스트림을 공급받아, 용매를 기상으로 포함하는 상부 배출 스트림, 및 고분자 용액을 포함하는 하부 배출 스트림을 배출하는 세퍼레이터; 상기 세퍼레이터의 하부 배출 스트림의 일부를 분기한 분기 스트림을 가열하여 상기 세퍼레이터로 환류시키는 가열장치; 상기 가열장치로 가열된 후 상기 세퍼레이터로 환류되는 분기 스트림의 증기 비율을 조절하는 압력조절밸브; 및 상기 세퍼레이터의 하부 배출 스트림의 잔부를 포함하는 잔부 스트림을 공급받아, 고분자 용액 내 용매를 휘발시키는 스팀 스트리핑 공정부를 포함하는 고분자의 제조장치를 제공한다.In addition, the present invention is a reactor to which a polymerization reaction product containing one or more monomers and a solvent is supplied, and discharges a stream containing a polymer solution obtained through polymerization of the polymerization reaction product; a separator receiving the discharge stream of the reactor and discharging an upper discharge stream containing a solvent in a vapor phase and a lower discharge stream containing a polymer solution; a heating device which heats a branched stream obtained by branching a part of the lower discharge stream of the separator and refluxes it to the separator; a pressure control valve for controlling a vapor ratio of the branched stream that is heated by the heating device and then returned to the separator; and a steam stripping unit receiving the remaining stream including the remaining portion of the lower discharge stream of the separator and volatilizing the solvent in the polymer solution.
본 발명에 따른 용매의 회수 방법 및 회수 장치는, 고분자 용액의 스팀 스트리핑 공정 전에 세퍼레이터와 가열장치를 이용하여 고분자 용액 내 용매를 휘발시킴으로써 스팀 스트리핑 공정에서 사용되는 스팀의 양을 줄일 수 있어, 제품화 공정으로 유입되는 잔류 용매는 최소화하면서, 고분자 제조 공정 중 사용되는 에너지는 절감된 용매의 회수 방법 및 회수 장치를 제공할 수 있다.The solvent recovery method and recovery device according to the present invention can reduce the amount of steam used in the steam stripping process by volatilizing the solvent in the polymer solution using a separator and a heating device before the steam stripping process of the polymer solution, thereby reducing the production process It is possible to provide a solvent recovery method and recovery device that minimizes the residual solvent flowing into the polymer while reducing the energy used during the polymer manufacturing process.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 용매의 회수 방법을 나타낸 공정 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 비교예 1에 따른 용매의 회수 방법에 따른 공정 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 비교예 2에 따른 용매의 회수 방법을 나타낸 공정 흐름도이다.1 is a process flow diagram showing a method for recovering a solvent according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a process flow chart according to the recovery method of the solvent according to Comparative Example 1 of the present invention.
3 is a process flow diagram showing a solvent recovery method according to Comparative Example 2 of the present invention.
본 발명의 설명 및 청구범위에서 사용된 용어나 단어는, 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms or words used in the description and claims of the present invention should not be construed as being limited to ordinary or dictionary meanings, and the inventors use the concept of terms appropriately to describe their invention in the best way. Based on the principle that it can be defined, it should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical spirit of the present invention.
본 발명에서 용어 "상부"는 용기 내의 장치의 전체 높이로부터 50% 이상의 높이에 해당하는 부분을 의미하며, "하부"는 용기 내지 장치의 전체 높이로부터 50% 미만의 높이에 해당하는 부분을 의미할 수 있다.In the present invention, the term "upper" refers to a portion corresponding to a height of 50% or more from the total height of the device in the container, and "lower" refers to a portion corresponding to a height of less than 50% from the total height of the container or device. can
본 발명에서 용어 '스트림(stream)'은 공정 내 유체(fluid)의 흐름을 의미하는 것일 수 있고, 또한, 배관 내에서 흐르는 유체 자체를 의미하는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 '스트림'은 각 장치를 연결하는 배관 내에서 흐르는 유체 자체 및 유체의 흐름을 동시에 의미하는 것일 수 있다. 또한, 상기 유체는 기체(gas) 또는 액체(liquid)를 의미할 수 있다.In the present invention, the term 'stream' may refer to a flow of a fluid in a process, or may also refer to a fluid itself flowing in a pipe. Specifically, the 'stream' may mean a fluid itself and a flow of the fluid flowing in a pipe connecting each device at the same time. Also, the fluid may mean gas or liquid.
이하, 본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 본 발명을 하기 도 1을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to FIG. 1 to aid understanding of the present invention.
본 발명에 따르면, 용매의 회수 방법이 제조방법이 제공된다. 상기 용매의 회수 방법은, 1 이상의 단량체 및 용매를 포함하는 중합 반응물을 반응기(100)로 공급하여 고분자 용액을 수득하는 단계(S10); 상기 고분자 용액을 포함하는 스트림을 세퍼레이터(200)에 공급하여, 용매를 기상으로 포함하는 상부 배출 스트림, 및 고분자 용액을 포함하는 하부 배출 스트림을 분리하는 단계(S20); 및 상기 세퍼레이터(200)의 하부 배출 스트림의 일부를 분기한 분기 스트림을 가열장치(220)로 가열한 후 세퍼레이터(200)로 환류시키고, 상기 세퍼레이터(200)의 하부 배출 스트림의 잔부를 포함하는 잔부 스트림을 스팀 스트리핑 공정부(300)로 공급하는 단계(S30)를 포함하고, 상기 가열장치(220)로 가열된 후 상기 세퍼레이터(200)로 환류되는 분기 스트림은 압력조절밸브(230)에 의해 증기 비율이 조절될 수 있다. According to the present invention, a method for recovering a solvent is provided. The recovery method of the solvent may include supplying a polymerization reaction product including one or more monomers and a solvent to the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (S10) 단계는 1 이상의 단량체 및 용매를 포함하는 중합 반응물을 반응기(100)로 공급하고, 상기 용매 중에서 상기 1 이상의 단량체의 중합 반응에 의해 형성된 고분자를 포함하는 고분자 용액을 수득하는 단계일 수 있다. 상기 수득된 고분자 용액은 제품화를 위하여, 후술되는 용매의 회수 단계들을 수행함으로써 고상의 고분자를 얻을 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the step (S10) supplies a polymerization reaction product including one or more monomers and a solvent to the
상기 1 이상의 단량체는 스타이렌, 알파메틸스타이렌, 3-메틸 스타이렌, 4-메틸 스타이렌, 4-프로필 스타이렌, 이소프로페닐나프탈렌, 1-비닐나프탈렌, 탄소수 1 내지 3의 알킬기가 치환된 스타이렌, 4-사이클로헥실스타이렌, 4-(p-메틸페닐)스타이렌 및 할로겐이 치환된 스타이렌으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 방향족 비닐계 단량체; 및 1,3-부타디엔, 1,4-부타디엔, 2,3-디메틸-1,3-부타디엔, 2-에틸-1,3-부타디엔, 1,3-펜타디엔, 피페릴렌, 3-부틸-1,3-옥타디엔, 2-페닐-1,3-부타디엔 및 이소프렌으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 공액디엔계 단량체를 포함할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. 구체적인 예로, 상기 1 이상의 단량체는 스타이렌 및 부타디엔을 포함할 수 있고, 이에 따라 상기 중합 반응에 의해 생성되는 고분자는 스타이렌-부타디엔 공중합체일 수 있다.The at least one monomer may be styrene, alphamethylstyrene, 3-methylstyrene, 4-methylstyrene, 4-propylstyrene, isopropenylnaphthalene, 1-vinylnaphthalene, or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms substituted. An aromatic vinyl-based monomer containing at least one member selected from the group consisting of styrene, 4-cyclohexyl styrene, 4-(p-methylphenyl)styrene, and halogen-substituted styrene; and 1,3-butadiene, 1,4-butadiene, 2,3-dimethyl-1,3-butadiene, 2-ethyl-1,3-butadiene, 1,3-pentadiene, piperylene, 3-butyl-1 It may include, but is not limited to, a conjugated diene-based monomer including at least one selected from the group consisting of 3-octadiene, 2-phenyl-1,3-butadiene and isoprene. As a specific example, the one or more monomers may include styrene and butadiene, and thus the polymer produced by the polymerization reaction may be a styrene-butadiene copolymer.
상기 용매는 사이클로헥산, N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드, N-메틸-2-피롤리돈, N-시클로헥실-2-피롤리돈, N-메틸-ε카프로락탐, 1,3-디알킬-2-이미다졸리디논, 테트라메틸 요소 및 헥사메틸인산 트리아미드로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 구체적인 예로, 상기 유기 용매는 사이클로헥산을 포함할 수 있다. 이 경우 스타이렌-부타디엔 공중합체의 중합이 용이하게 수행될 수 있다.The solvent is cyclohexane, N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, N-cyclohexyl-2-pyrrolidone, N-methyl-ε caprolactam , 1,3-dialkyl-2-imidazolidinone, tetramethyl urea, and hexamethylphosphate triamide. As a specific example, the organic solvent may include cyclohexane. In this case, polymerization of the styrene-butadiene copolymer can be easily performed.
상기 중합 반응은 이온 교환수, 개시제, 분자량 조절제, 활성화제 및 산화환원촉매 등의 첨가제를 더 포함하여 수행될 수 있다. The polymerization reaction may be carried out by further including additives such as ion-exchanged water, an initiator, a molecular weight regulator, an activator, and a redox catalyst.
상기 개시제는 예를 들어, t-부틸 리튬, 디이소프로필벤젠 하이드로퍼옥사이드, t-부틸 하이드로퍼옥사이드, 큐멘 하이드로퍼옥사이드, p-멘탄 하이드로퍼옥사이드, 디-t-부틸 퍼옥사이드, t-부틸쿠밀 퍼옥사이드, 아세틸 퍼옥사이드, 이소부틸 퍼옥사이드, 옥타노일퍼옥사이드, 디벤조일 퍼옥사이드, 3,5,5-트리메틸헥산올 퍼옥사이드 및 t-부틸 퍼옥시 이소부틸레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. The initiator is, for example, t-butyl lithium, diisopropylbenzene hydroperoxide, t-butyl hydroperoxide, cumene hydroperoxide, p-menthane hydroperoxide, di-t-butyl peroxide, t-butyl One selected from the group consisting of cumyl peroxide, acetyl peroxide, isobutyl peroxide, octanoyl peroxide, dibenzoyl peroxide, 3,5,5-trimethylhexanol peroxide and t-butyl peroxy isobutylate may contain more than
상기 분자량 조절제는 예를 들어, a-메틸스티렌다이머, t-도데실머캅탄, n-도데실머캅탄, 옥틸머캅탄, 사염화탄소, 염화메틸렌, 브롬화 메틸렌, 테트라에틸 디우람 디설파이드, 디펜타메틸렌 디우람 디설파이드 및 디이소프로필키산토겐 디설파이드로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다. The molecular weight modifier is, for example, a-methylstyrenedimer, t-dodecylmercaptan, n-dodecylmercaptan, octylmercaptan, carbon tetrachloride, methylene chloride, methylene bromide, tetraethyl diuram disulfide, dipentamethylene diuram disulfide And at least one selected from the group consisting of diisopropylxantogen disulfide may be used.
상기 활성화제는 예를 들어, 하이드로아황산나트륨, 소디움포름알데히드 술퍽실레이트, 소디움에틸 렌디아민 테트라아세테이트, 황산 제1철, 락토오즈, 덱스트로오스, 리놀렌산나트륨, 및 황산나트륨로 이루어진 군으로부터 선택된 1 종 이상을 사용할 수 있다. The activator is, for example, one selected from the group consisting of sodium hydrosulfite, sodium formaldehyde sulfoxylate, sodium ethylenediamine tetraacetate, ferrous sulfate, lactose, dextrose, sodium linolenate, and sodium sulfate more can be used.
상기 산화환원촉매는 일례로 소디움 포름알데하이드 술폭실레이트, 황산 제1철, 디소디움 에틸렌디아민테 트라아세테이트 및 제2 황산구리로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있다.As the redox catalyst, for example, at least one selected from the group consisting of sodium formaldehyde sulfoxylate, ferrous sulfate, disodium ethylenediaminetetraacetate, and copper sulfate may be used.
상기한 첨가제들의 종류에만 한정되는 것은 아니고, 통상적으로 사용되는 중합반응용 첨가제들이 추가로 사용될 수 있다. 구체적인 예로, 상기 개시제로서 n-부틸 리튬을 사용할 수 있다. 이 경우 스타이렌-부타디엔 공중합체의 중합이 용이하게 수행될 수 있다.It is not limited to the types of the above additives, and commonly used additives for polymerization may be additionally used. As a specific example, n-butyl lithium may be used as the initiator. In this case, polymerization of the styrene-butadiene copolymer can be easily performed.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 조성 이외에 필요에 따라 공중합체의 물성을 저하시키지 않는 범위 내에서 활성화제, 킬레이트제, 분산제, pH 조절제, 탈산소제, 입경조정제, 노화 방지제, 산화 방지제, 소포제 및 산소포착제(oxygen scavenger) 등의 첨가제를 추가로 투입할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, in addition to the above composition, an activator, a chelating agent, a dispersing agent, a pH adjusting agent, a deoxidizing agent, a particle size adjusting agent, an antiaging agent, an antioxidant, and an antifoaming agent within a range that does not degrade the physical properties of the copolymer as necessary. And additives such as an oxygen scavenger may be additionally added.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (S10) 단계 이후 및 하기 후술되는 (S20) 단계 이전에, 상기 고분자 용액을 블로우다운(blow down) 탱크(미도시)로 공급하고 중합 반응의 잔열을 이용하여, 용매를 기상으로 배출시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 블로우다운 탱크(미도시)에 공급된 고분자 용액은 중합 반응의 잔열이 남아있으므로, 상기 블로우다운 탱크(미도시) 내에서 별도의 스팀을 공급하지 않은 감압 조건 하에서 고분자 용액 내 용매를 기상으로 회수할 수 있다. 상기 회수되는 용매는 정제부(미도시)로 공급되고, 일부 용매가 제거된 고분자 용액은 하부로 배출되어 추가적으로 용매를 회수하기 위하여 하기의 후속되는 단계들을 수행할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, after the step (S10) and before the step (S20) described below, the polymer solution is supplied to a blow down tank (not shown) and the residual heat of the polymerization reaction is used. Thus, a step of discharging the solvent into a vapor phase may be further included. Since residual heat of the polymerization reaction remains in the polymer solution supplied to the blowdown tank (not shown), the solvent in the polymer solution is recovered as a gaseous phase under reduced pressure conditions in which no steam is supplied in the blowdown tank (not shown). can do. The recovered solvent is supplied to a purification unit (not shown), and the polymer solution from which some solvent is removed is discharged to the bottom, and the following steps may be performed to additionally recover the solvent.
종래에는 블로우다운 탱크(미도시)로부터 배출되는, 일부 용매가 제거된 고분자 용액을 스팀 스트리핑 공정부(300)로 직접 공급하여 스팀과 접촉된 용매를 기상으로 회수함으로써 고상의 고분자를 수득하는 방법을 수행하였다. 그러나, 이 경우 스팀 스트리핑 공정부(300)에서 많은 양의 스팀이 투입되어 에너지 소비량이 높은 단점이 존재하였다. 상기 스팀 스트리핑 공정부(300)에 투입되는 스팀의 투입량은 스팀 스트리핑 공정부(300)로 투입되는 고분자 용액 내 용매의 양에 의존적이며, 스팀의 투입량이 부족할 경우 고상의 고분자 내 잔류 용매량이 증가하여, 후속되는 제품화 공정부에서 용매의 기상 처리에 의한 비용이 증가하고, 고분자의 tVOC(total Volatile Organic Compound)가 증가하는 등의 제품에 악영향을 미치는 문제가 존재하였다.Conventionally, a polymer solution from which some solvent has been removed, discharged from a blowdown tank (not shown), is directly supplied to the steam
이에 따라, 본 발명에서는 고분자 용액의 스팀 스트리핑 공정 전에 세퍼레이터(200)와 가열장치(220)를 이용하여 고분자 용액 내 용매를 휘발시킴으로써, 후속되는 제품화 공정으로 유입되는 잔류 용매는 최소화할 수 있고, 스팀 스트리핑 공정부(300)에서 사용되는 스팀의 양을 줄일 수 있어, 고분자 제조 공정 중 사용되는 에너지는 절감된 용매의 회수 방법을 제공할 수 있다.Accordingly, in the present invention, by volatilizing the solvent in the polymer solution using the
즉, 본 발명에 따르면, 반응기(100)의 배출 스트림을 세퍼레이터(200)로 공급할 수 있고, 또는 반응기(100)의 배출 스트림을 블로우다운 탱크(미도시)에 통과시킨 후 세퍼레이터(200)로 공급할 수 있다. 구체적으로, 본 발명에서는 상기 (S10) 단계 이후 상기 (S20) 단계 및 (S30) 단계를 수행할 수 있다. That is, according to the present invention, the discharge stream of the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (S20) 단계는 고분자 용액을 포함하는 반응기(100)의 배출 스트림을 세퍼레이터(200)에 공급하여 용매를 기상으로 포함하는 상부 배출 스트림, 및 고분자 용액을 포함하는 하부 배출 스트림을 분리하는 단계일 수 있다. 이와 같이, 반응기(100)의 배출 스트림 내 포함된 고분자 용액은 세퍼레이터(200)를 통과하면서 하부 배출 스트림 내에서 고분자의 농도가 높아진 고분자 용액으로 배출될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, in the step (S20), the discharge stream of the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (S30) 단계는 세퍼레이터(200)의 하부 배출 스트림을 스팀 스트리핑 공정부(300)로 공급하는 단계로서, 세퍼레이터(200)의 하부 배출 스트림의 일부를 분기한 분기 스트림을 가열장치(220)로 가열한 후 세퍼레이터(200)로 환류시키고, 상기 세퍼레이터(200)의 하부 배출 스트림의 잔부를 포함하는 잔부 스트림을 스팀 스트리핑 공정부(300)로 공급하는 과정을 포함할 수 있다. 이 때, 상기 가열장치(220)로 가열된 후 상기 세퍼레이터(200)로 환류되는 분기 스트림은 압력조절밸브(230)에 의해 증기 비율(Vapor Mass Fraction)이 조절될 수 있다. 구체적으로, 상기 압력조절밸브(230)는 상기 세퍼레이터(200)의 하부 배출 스트림의 일부를 분기한 분기 스트림이 가열장치(220)로 가열된 후 세퍼레이터(200)로 환류되기까지 상기 분기 스트림의 증기 비율을 조절하는 역할을 할 수 있다. 여기서, 상기 증기 비율이란, 액체와 증기를 포함하는 스트림 내 액체와 증기 중 증기의 중량 비율을 의미할 수 있다. 즉, 상기 가열장치(220)로 가열된 후 세퍼레이터(200)로 환류되기까지의 상기 분기 스트림의 증기 비율은 상기 압력조절밸브(230)의 개폐 정도를 조절함으로써 조절될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the step (S30) is a step of supplying the bottom discharge stream of the
보다 구체적으로, 상기 압력조절밸브(230)는 상기 가열장치(220)로 가열된 후부터 압력조절밸브(230)를 통과하기 전까지의 분기 스트림의 증기 비율을 조절할 수 있다. 즉, 상기 가열장치(220)로 가열된 후부터 압력조절밸브(230)을 통과하기 전까지의 분기 스트림 내의 액체와 증기 중 증기의 중량 비율을 조절할 수 있다. 이 때, 상기 가열장치(220)로 가열된 후부터 압력조절밸브(230)를 통과하기 전까지의 분기 스트림의 증기 비율은 상기 압력조절밸브(230)에 의해 0 내지 5 중량%, 0 내지 2 중량%, 또는 0 중량%로 조절될 수 있다. 상기 증기 비율 범위 내에서, 상기 증기 비율이 조절된 분기 스트림은 기체를 최소한으로 포함하는 액체 상태로 존재하게 되므로, 열전달 효율이 우수하여 상기 세퍼레이터(200)의 용매 휘발능을 향상시킬 수 있으며, 상기 분기 스트림이 기화되어 가열장치(220)를 막히게 하는 파울링 현상 또한 방지하는 효과가 있다. More specifically, the
또한, 상기 세퍼레이터(200)의 분기 스트림을가열하는 상기 가열장치(220)는 열교환기, 즉, 재비기(reboiler)일 수 있다. In addition, the
상기 가열장치(220)에서 사용되는 열원으로는 고온의 스팀이 사용될 수 있고, 세퍼레이터(200)의 분기 스트림은 상기 스팀으로부터 열을 얻어 가열될 수 있다. 이 때, 상기 세퍼레이터(200)는 별도의 용매 휘발 기능을 갖지 않으며, 상기 가열장치(220)를 통과시켜 가열된 스트림이 상기 세퍼레이터(200) 내로 환류됨에 따라, 상기 세퍼레이터(200) 내에 존재하는 고분자 용액의 온도를 높임으로써 용매가 휘발되는 것일 수 있다. 상기 압력조절밸브(230)를 통과한 이후의 배관과 세퍼레이터(200) 내부에서는 상기 분기 스트림의 증기 비율이 증가하는 경향을 보일 수 있다. 이와 같이, 증기 비율이 증가된 분기 스트림은 상기 세퍼레이터(200)의 내부로 환류되면서 세퍼레이터(200) 내부로 분무(spray)될 수 있고, 이에 따라 세퍼레이터(200) 내부에 존재하는 고분자 용액에 고르게 열을 전달할 수 있다.High-temperature steam may be used as a heat source used in the
상기 휘발되는 용매는 회수되어 정제부(미도시)로 공급되고, 고분자 농도가 높아진 고분자 용액은 하부로 배출되어 추가적으로 용매를 회수하기 위한 하기의 후속 단계를 수행할 수 있다.The volatilized solvent is recovered and supplied to a purification unit (not shown), and the polymer solution having an increased polymer concentration is discharged to the bottom, and the following subsequent steps for additionally recovering the solvent may be performed.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (S30) 단계에서, 상기 세퍼레이터(200)의 하부 배출 스트림 전체 유량에 대한, 상기 세퍼레이터의 하부 배출 스트림으로부터 분기되어 세퍼레이터로 환류되는 분기 스트림의 질량 유량 비율은 80 내지 90%일 수 있다. According to one embodiment of the present invention, in the step (S30), the mass flow rate of the branched stream branched from the lower discharge stream of the separator and returned to the separator to the total flow rate of the lower discharge stream of the
상기 분기 스트림의 질량 유량 비율이 80% 이상인 경우에는 후속되는 스팀 스트리핑 공정부(300)로 투입되는 스트림 내 잔류 용매의 양이 최소화될 수 있어, 최종적으로 수득되는 고상의 고분자 제품을 고순도로 얻을 수 있다. 한편, 상기 분기 스트림 질량 유량 비율이 90% 이하인 경우에는 상기 세퍼레이터(200)로 환류되는 스트림의 온도가 과도하게 저하되는 것을 방지, 즉, 가열장치(220)에서 과도한 스팀량의 필요성을 방지할 수 있다. 따라서, 세퍼레이터(200)에 존재하는 고분자 용액 내 용매의 휘발이 용이하게 수행되도록 함으로써, 후속되는 스팀 스트리핑 공정부(300)에서 소비되는 스팀의 양을 감소시키는 효과가 있으며, 과량의 분기 스트림이 세퍼레이터(200)로 유입 및 배출되는 것을 방지하여, 유압 불안정과 차압 증가에 의한 배관 내 파울링 현상을 방지하는 효과가 있다.When the mass flow rate of the branch stream is 80% or more, the amount of residual solvent in the stream introduced into the subsequent steam stripping
예를 들어, 상기 비율은 80 내지 95%, 80 내지 90%, 85 내지 90%, 또는 88 내지 90%일 수 있다. 상기 중합 시 용매로서 사이클로헥산을 사용하고, 첨가제로서, 페놀계, 유황계 또는 인계 산화 방지제를 사용하는 경우에는 이 범위 내에서, 가열장치(220)를 통과하여 세퍼레이터(200)로 환류되는 분기 스트림의 온도가 과도하게 저하되는 것을 방지하여, 상기 용매에서 산화 방지제 기능이 용이하게 발휘될 수 있다. 이에 따라, 최종적으로 수득되는 고상의 고분자의 색상 변화를 방지하여 우수한 품질의 고순도 제품을 수득할 수 있다. For example, the ratio may be 80 to 95%, 80 to 90%, 85 to 90%, or 88 to 90%. In the case of using cyclohexane as a solvent during the polymerization and using a phenol-based, sulfur-based, or phosphorus-based antioxidant as an additive, a branch stream passing through the
상기 산화방지제는 구체적인 예로, 부틸레이티드 하이드록실 톨루엔(butylated hydroxyl toluene), 트리스(노닐페닐) 포스파이트(tris(nonylphenyl) phosphite), N,N'-1,6-헥산다일비스[3,5-비스(1,1-다이메틸에틸)-4-하이드록시페닐프로판아미드)(N,N'-1,6-hexanediylbis[3,5-bis(1,1-dimethylethyl)-4-hydoxyphenylpropanaimd]) 및 옥타데실-3-[3,5-다이-터트-부틸-4-하이드록시페닐]프로피오네이트(octadecyl-3-[3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl]propionate)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다. The antioxidant is a specific example, butylated hydroxyl toluene, tris (nonylphenyl) phosphite (tris (nonylphenyl) phosphite), N, N'-1,6-hexanedyl bis [3,5 -bis(1,1-dimethylethyl)-4-hydroxyphenylpropanamide) (N,N'-1,6-hexanediylbis[3,5-bis(1,1-dimethylethyl)-4-hydroxyphenylpropanaimd]) And octadecyl-3- [3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl] propionate (octadecyl-3- [3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl] propionate) It may be one or more selected from the group.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (S30) 단계에서, 상기 스팀 스트리핑 공정부(300)로 공급되는 세퍼레이터(200)의 하부 배출 스트림 내 고분자 용액의 고분자 농도는 20 내지 40 중량%, 30 내지 40 중량%, 또는 35 내지 40 중량%일 수 있다. 즉, 상기 스팀 스트리핑 공정부(300)로 공급되는 세퍼레이터(200)의 잔부 스트림 내 고분자 용액의 고분자 농도는 20 내지 40 중량%, 30 내지 40 중량%, 또는 35 내지 40 중량% 일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, in the step (S30), the polymer concentration of the polymer solution in the lower discharge stream of the
상기 고분자 용액의 고분자 농도가 20 중량% 이상인 경우에는 스팀 스트리핑 공정부(300)로 공급되는 스트림 내 고분자 용액의 용매량이 최소화될 수 있어, 최종적으로 수득되는 고상의 고분자 제품을 고순도로 얻을 수 있으면서, 후속되는 스팀 스트리핑 공정부(300)에서 소비되는 스팀의 양을 감소시키는 효과가 있다. 한편, 상기 고분자 용액의 고분자 농도가 40 중량% 이하인 경우에는 가열장치(220), 가열장치(220)와 세퍼레이터(200)를 연결하는 배관 및 상기 스팀 스트리핑 공정부(300)의 고분자 석출에 의한 파울링(fouling) 현상을 방지할 수 있어, 열교환 효율 및 용매의 회수 효율이 우수한 효과가 있다.When the polymer concentration of the polymer solution is 20% by weight or more, the amount of solvent in the polymer solution in the stream supplied to the steam stripping
구체적인 예로, 상기 고분자 용액의 고분자 농도 범위를 갖기 위한, 반응기(100)의 배출 스트림(블로우다운 탱크를 통과시킬 경우에는 블로우다운 탱크 하부 배출 스트림) 내 고분자 용액에 포함된 용매의 질량 유량에 대한, 가열장치(220)로 공급되는 스팀의 질량 유량의 비율은 0.005 내지 0.110, 0.017 내지 0.110, 또는 0.052 내지 0.110일 수 있고, 이 범위 내에서 고분자 용액의 고분자 농도를 상기한 범위 내로 용이하게 조절할 수 있다.As a specific example, for the mass flow rate of the solvent contained in the polymer solution in the discharge stream of the reactor 100 (when passing through the blowdown tank, the discharge stream at the bottom of the blowdown tank) to have the polymer concentration range of the polymer solution, The mass flow rate of steam supplied to the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (S30) 단계에서, 상기 스팀 스트리핑 공정부(300)로 공급되는 세퍼레이터(200)의 하부 배출 스트림 내 고분자 용액의 점도는 1,000 내지 10,000 cp, 1,000 내지 8,000 cp, 또는 1,000 내지 5,000 cp일 수 있다. 즉, 상기 스팀 스트리핑 공정부로 공급되는 세퍼레이터의 잔부 스트림 내 고분자 용액의 점도는 1,000 내지 10,000 cp, 1,000 내지 8,000 cp, 또는 1,000 내지 5,000 cp 일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, in the step (S30), the viscosity of the polymer solution in the lower discharge stream of the
상기 고분자 용액의 점도가 1,000 cp 이상인 경우에는 스팀 스트리핑 공정부(300)로 공급되는 스트림 내 고분자 용액의 용매량이 최소화될 수 있어, 최종적으로 수득되는 고상의 고분자 제품을 고순도로 얻을 수 있으면서, 후속되는 스팀 스트리핑 공정부(300)에서 소비되는 스팀의 양을 감소시키는 효과가 있다. 한편, 상기 고분자 용액의 점도가 10,000 cp 이하인 경우에는 가열장치(220), 가열장치(220)와 세퍼레이터(200)를 연결하는 배관 및 상기 스팀 스트리핑 공정부(300)의 고분자 누적에 의한 파울링(fouling) 현상을 방지할 수 있어, 세퍼레이터(200)의 작동이 중단(shut down)되는 것을 방지하는 효과가 있다.When the viscosity of the polymer solution is 1,000 cp or more, the amount of solvent in the polymer solution in the stream supplied to the steam stripping
예를 들어, 상기 세퍼레이터(200)로 공급되는, 반응기(100)의 배출 스트림 내 고분자 용액의 점도가 100 내지 1,000 cp인 경우, 세퍼레이터(200)에서 용매가 휘발된 후 세퍼레이터(200)의 하부로 배출되는 하부 배출 스트림 내 고분자 용액의 고분자 농도는 20 내지 40 중량%이면서, 고분자 용액의 점도는 1,000 내지 10,000 cp일 수 있다. 이 때, 상기 세러페이터(200)의 내부는 정상 상태(steady state)를 유지한다는 가정 하에, 세퍼레이터(200) 내부에 수용된 고분자 용액과 세퍼레이터(200)의 하부 배출 스트림에 포함된 고분자 용액의 고분자 농도 및 점도는 동일할 수 있다.For example, when the viscosity of the polymer solution in the discharge stream of the
한편, 예를 들어, 상기 반응기(100)로부터 배출되는 고분자 용액을 포함하는 스트림을 본 발명에 따른 세퍼레이터(200)가 아닌 통상의 증류탑으로 공급할 경우에는, 상기한 범위의 고분자 농도 또는 점도를 갖는 고분자 용액을 배출시키는 것이 용이하지 않을 수 있다. 만일 상기 증류탑을 이용하여 용매 휘발에 의해 상기한 범위의 고분자 농도 또는 점도를 갖는 고분자 용액을 배출하고자 하더라도, 단판(tray) 또는 충진 베드(packed bed)를 구비하는 통상의 증류탑의 복잡한 내부 구조에 의하여 고분자 석출 또는 누적에 의한 파울링 현상이 발생함으로써 고분자 용액의 흐름이 원활하지 않고, 체류시간이 국부적으로 상이하게 되어 열 전달 효율이 저하되는 문제점이 발생할 수 있다. 이에 따라, 배출되는 고분자 용액 내 고분자의 물성에도 부정적인 영향을 미칠 수 있다. On the other hand, for example, when the stream containing the polymer solution discharged from the
이와 같이, 상기 반응기(100)로부터 배출되는 고분자 용액을 포함하는 스트림을 본 발명에 따른 세퍼레이터(200)가 아닌 통상의 증류탑으로 공급하여 고분자 용액 내 용매를 휘발시킬 경우에는, 전술한 바와 같이 증류탑의 복잡한 내부 구조에 의한 고분자의 석출 또는 누적에 의한 파울링 현상으로부터 다수의 문제점들이 야기되므로, 상기 증류탑의 하부 배출 스트림의 환류 시, 상기 압력조절밸브(230)를 이용하여 환류되는 상기 하부 배출 스트림의 증기 비율을 조절하더라도 본 발명과 유사 내지 동일한 효과가 나타나지 않을 수 있다.As such, when the stream containing the polymer solution discharged from the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (S30) 단계에서, 상기 가열장치(220)에 의해 가열되어 세퍼레이터(200)로 환류되는 분기 스트림의 온도는 80 내지 110 ℃일 수 있다. According to one embodiment of the present invention, in the step (S30), the temperature of the branch stream heated by the
상기 환류되는 스트림의 온도가 80 ℃ 이상일 경우에는 상기 세퍼레이터(200)로 환류되는 분기 스트림의 온도가 과도하게 저하되는 것을 방지하여 세퍼레이터(200)에 존재하는 고분자 용액 내 용매의 휘발이 용이하게 수행되도록 함으로써, 후속되는 스팀 스트리핑 공정부(300)에서 소비되는 스팀의 양을 감소시키는 효과가 있다. 한편, 상기 환류되는 분기 스트림의 온도가 110 ℃ 이하일 경우에는 후속되는 스팀 스트리핑 공정부(300)로 투입되는 스트림 내 잔류 용매의 양이 최소화될 수 있어, 최종적으로 수득되는 고상의 고분자 제품을 고순도로 얻을 수 있는 효과가 있다. When the temperature of the reflux stream is 80° C. or higher, the temperature of the branch stream refluxed to the
예를 들어, 상기 환류되는 분기 스트림의 온도는 80 내지 110 ℃, 85 내지 105 ℃, 또는 90 내지 100 ℃일 수 있다. 상기 중합 시 용매로서 사이클로헥산을 사용하고, 첨가제로서 페놀계, 유황계 또는 인계 산화 방지제를 사용하는 경우에는 이 범위 내에서, 가열장치(220)를 통과하여 세퍼레이터(200)로 환류되는 분기 스트림의 온도가 과도하게 저하되는 것을 방지하여, 상기 용매에서 산화 방지제 기능이 용이하게 발휘될 수 있다. 이에 따라, 최종적으로 수득되는 고상의 고분자의 색상 변화를 방지하여 우수한 품질의 고순도 제품을 수득할 수 있다.For example, the temperature of the refluxing branch stream may be 80 to 110 °C, 85 to 105 °C, or 90 to 100 °C. In the case of using cyclohexane as a solvent during the polymerization and using a phenol-based, sulfur-based, or phosphorus-based antioxidant as an additive, within this range, the branch stream passing through the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (S30) 단계 이후, 상기 스팀 스트리핑 공정부(300)에 공급된 상기 세퍼레이터(200)의 잔부 스트림으로부터 용매를 휘발시켜 고상의 고분자를 수득하는 단계(S40)를 더 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이, 본 발명에서는 반응기(100)의 배출 스트림을 스트리핑 공정부(300)로 공급하기 이전에, 반응기(100)의 배출 스트림을 세퍼레이터(200) 및 가열장치(220)를 통과시켜 고분자 용액 내 용매를 휘발시킴으로써, 스팀 스트리핑 공정부(300)에서 사용되는 스팀의 양을 감소시킬 수 있고, 결과적으로 공정 내에서 사용되는 전체 에너지의 양을 절감시킬 수 있다. 상기 스트리핑 공정부(300)에서 휘발되어 회수되는 용매는 정제부(미도시)로 공급되고, 상기 고상의 고분자를 포함하는 스트림은 하부로 배출되어 추가적으로 용매를 회수하기 위하여 하기의 후속되는 단계를 수행할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, after the step (S30), volatilizing the solvent from the remaining stream of the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 용매의 회수 방법은, 상기 고상의 고분자를 포함하는 스팀 스트리핑 공정부(300)의 하부 배출 스트림을 제품화 공정 내 건조기에 투입하여 잔류 용매를 배출시키는 단계(S50)를 더 포함할 수 있다. 구체적인 예로, 상기 스팀 스트리핑 공정부(300)에는 고상의 고분자를 이송하기 위한 순환수(물)가 순환되고, 상기 고상의 고분자를 포함하는 스팀 스트리핑 공정부(300)의 하부 배출 스트림 및 상기 순환수를 제품화 공정 내 건조기에 투입하여 잔류 용매 및 수분을 폐가스로 배출 및 폐기할 수 있고, 최종 고상의 고분자 제품을 얻을 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the method for recovering the solvent according to the present invention is to discharge the residual solvent by introducing the lower discharge stream of the steam stripping
본 발명에 따르면, 용매의 회수 장치가 제공된다. 상기 용매의 회수 장치는 1 이상의 단량체 및 용매를 포함하는 중합 반응물이 공급되고, 상기 중합 반응물의 중합을 통해 수득된 고분자 용액을 포함하는 스트림을 배출하는 반응기(100); 상기 반응기의 배출 스트림을 공급받아, 용매를 기상으로 포함하는 상부 배출 스트림, 및 고분자 용액을 포함하는 하부 배출 스트림을 배출하는 세퍼레이터(200); 상기 세퍼레이터(200)의 하부 배출 스트림의 일부를 분기한 분기 스트림을 가열하여 상기 세퍼레이터(200)로 환류시키는 가열장치(220); 상기 가열장치로 가열된 후 상기 세퍼레이터로 환류되는 분기 스트림의 증기 비율을 조절하는 압력조절밸브(230); 및 상기 세퍼레이터(200)의 하부 배출 스트림의 잔부를 포함하는 잔부 스트림을 공급받아, 고분자 용액 내 용매를 휘발시키는 스팀 스트리핑 공정부(300)를 포함할 수 있다.According to the present invention, an apparatus for recovering a solvent is provided. The solvent recovery device includes a
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 본 발명에 따른 용매의 회수 장치는 앞서 기재한 용매의 회수 방법에 따른 공정을 실시하기 위한 장치일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the solvent recovery device according to the present invention may be a device for performing a process according to the solvent recovery method described above.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 본 발명에 따른 용매의 회수 장치는 하기 도 1을 참조하여 설명할 수 있다. 구체적으로, 상기 용매의 회수 장치는, 반응기(100), 세퍼레이터(200), 가열장치(220), 압력조절밸브(230) 및 스팀 스트리핑 공정부(300)를 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the solvent recovery device according to the present invention can be described with reference to FIG. 1 below. Specifically, the solvent recovery device may include a
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 반응기(100)는 1 이상의 단량체 및 용매를 포함하는 중합 반응물을 공급받아, 상기 용매 중에서 1 이상의 단량체의 중합 반응에 의해 형성된 고분자를 포함하는 고분자 용액을 수득할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the
상기 1 이상의 단량체 및 용매의 종류는 전술한 용매의 회수 방법에서 사용되는 단량체 및 용매의 종류와 동일할 수 있다.The one or more monomers and types of the solvent may be the same as the types of monomers and solvents used in the solvent recovery method described above.
상기 중합 반응은 이온 교환수, 개시제, 분자량 조절제, 활성화제, 산화환원촉매 및 이외 추가 첨가제를 더 포함하여 수행될 수 있다. 상기 첨가제의 종류는 전술한 용매의 회수 방법에서 사용되는 첨가제의 종류와 동일할 수 있다.The polymerization reaction may be carried out by further including ion-exchanged water, an initiator, a molecular weight regulator, an activator, a redox catalyst, and other additives. The type of the additive may be the same as the type of additive used in the solvent recovery method described above.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 용매의 회수 장치는, 상기 반응기(100) 배출 스트림을 공급받아, 중합 반응의 잔열을 이용하여 용매를 기상으로 배출하고, 고분자 용액을 포함하는 하부 배출 스트림을 상기 세퍼레이터(200)로 배출하는 블로우다운 탱크(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 블로우다운 탱크(미도시)에 공급된 고분자 용액은 중합 반응의 잔열이 남아있으므로, 상기 블로우다운 탱크(미도시) 내에서 별도의 스팀을 공급하지 않은 감압 조건 하에서 고분자 용액 내 용매를 기상으로 회수할 수 있다. 상기 회수되는 용매는 정제부(미도시)로 공급되고, 일부 용매가 제거된 고분자 용액은 하부로 배출되어 추가적으로 용매를 회수하기 위한 장치로 공급될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the solvent recovery device according to the present invention receives the discharge stream of the
즉, 본 발명에 따르면, 반응기(100)의 배출 스트림을 세퍼레이터(200)로 공급할 수 있고, 또는 반응기(100)의 배출 스트림을 블로우다운 탱크(미도시)에 통과시킨 후 세퍼레이터(200)로 공급할 수 있다. That is, according to the present invention, the discharge stream of the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 세퍼레이터(200)는 상기 반응기의 배출 스트림을 공급받아, 용매를 기상으로 포함하는 상부 배출 스트림, 및 고분자 용액을 포함하는 하부 배출 스트림을 배출할 수 있다. 이와 같이, 반응기(100)의 배출 스트림 내 포함된 고분자 용액은 세퍼레이터(200)를 통과하면서 하부 배출 스트림 내에서 고분자의 농도가 높아진 고분자 용액으로 배출될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 가열장치(220)는 상기 세퍼레이터(200)의 하부 배출 스트림의 일부를 분기한 분기 스트림을 가열하여 상기 세퍼레이터로 환류시킬 수 있다. 구체적으로, 본 발명에서는 세퍼레이터(200)의 하부 배출 스트림을 후속되는 스팀 스트리핑 공정부(300)로 공급하는 과정에서, 세퍼레이터(200)의 하부 배출 스트림의 일부를 분기하여 가열장치(220)로 가열한 후 세퍼레이터로 환류시킬 수 있고, 상기 세퍼레이터의 하부 배출 스트림의 잔부를 포함하는 잔부 스트림을 스팀 스트리핑 공정부(300)로 공급할 수 있다. 이 때, 상기 가열장치(220)는 열교환기, 즉, 재비기(reboiler)일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the
상기 가열장치(220)에서 사용되는 열원으로는 고온의 스팀이 사용될 수 있고, 세퍼레이터(200)의 하부 배출 스트림 중 분기된 분기 스트림은 상기 스팀으로부터 열을 얻어 가열될 수 있다. 결과적으로, 세퍼레이터(200)의 하부 배출 스트림 중 분기된 분기 스트림은 가열장치(220)를 거쳐 가열된 상태로 세퍼레이터(200)로 환류됨으로써, 세퍼레이터(200) 내부에서 고분자 용액에 함유된 용매가 휘발될 수 있다. High-temperature steam may be used as a heat source used in the
상기 가열장치(220)로 가열된 후 상기 세퍼레이터(200)로 환류되는 분기 스트림은 압력조절밸브(230)에 의해 증기 비율이 조절될 수 있다. 구체적으로, 상기 압력조절밸브(230)는 상기 세퍼레이터(300)의 하부 배출 스트림의 일부를 분기한 분기 스트림이 가열장치(220)로 가열된 후부터 압력조절밸브(230)를 통과하기 전까지의 상기 분기 스트림의 증기 비율을 조절하는 역할을 할 수 있다.The vapor ratio of the branched stream that is heated by the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 스팀 스트리핑 공정부(300)는 상기 세퍼레이터(200)의 하부 배출 스트림의 잔부를 포함하는 잔부 스트림을 공급받아, 고분자 용액 내 용매를 휘발시킴으로써 고상의 고분자를 수득할 수 있다. 전술한 바와 같이, 본 발명에서는 반응기(100)의 배출 스트림을 스트리핑 공정부(300)로 공급하기 이전에, 반응기(100)의 배출 스트림을 세퍼레이터(200) 및 가열장치(220)를 통과시켜 용매를 휘발시킴으로써, 스팀 스트리핑 공정부(300)에서 사용되는 스팀의 양을 감소시킬 수 있고, 결과적으로 공정 내에서 사용되는 전체 에너지의 양을 절감시킬 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the steam stripping
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 용매의 회수 장치는, 상기 고상의 고분자를 포함하는 스팀 스트리핑 공정부(300)의 하부 배출 스트림을 공급받아 잔류 용매를 배출시키는 건조기(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 건조기(미도시)는 제품화 공정(미도시)에 포함된 것일 수 있다. 구체적인 예로, 상기 스팀 스트리핑 공정부(300)에는 고상의 고분자를 이송하기 위한 순환수(물)가 순환되고, 상기 고상의 고분자 포함하는 스팀 스트리핑 공정부(300)의 배출 스트림 및 상기 순환수를 제품화 공정 내 건조기에 투입하여 잔류 용매 및 수분을 폐가스로 배출 및 폐기할 수 있고, 최종 고상의 고분자 제품을 얻을 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the solvent recovery device according to the present invention is a dryer (not shown) that receives the lower discharge stream of the steam stripping
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 용매 회수 장치는 상기 반응기(100), 블로우다운 탱크(미도시), 세퍼레이터(200), 가열장치(220), 압력조절밸브(230), 스팀 스트리핑 공정부(300) 및 제품화 공정 내 건조기(미도시) 사이를 연결하는 배관이 구비될 수 있고, 각 구성의 하부 배출 스트림을 후속되는 장치의 구성으로 용이하게 공급하기 위하여, 상기 배관 상에 펌프(110, 210 또는 미도시)가 더 구비될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the solvent recovery device according to the present invention includes the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 용매 회수 장치는, 상기 세퍼레이터(200), 펌프(210),가열장치(220) 및 압력조절밸브(230) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the solvent recovery device according to the present invention may include at least one or more of the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 용매의 회수 방법 및 회수 장치에서는 필요한 경우, 증류 컬럼(미도시), 응축기(미도시), 재비기(미도시), 펌프(미도시), 압축기(미도시), 혼합기(미도시) 및 분리기(미도시) 등을 추가적으로 더 설치할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, in the solvent recovery method and recovery device according to the present invention, if necessary, a distillation column (not shown), a condenser (not shown), a reboiler (not shown), a pump (not shown), A compressor (not shown), a mixer (not shown), and a separator (not shown) may be additionally installed.
이상, 본 발명에 따른 용매의 회수 방법 및 회수 장치를 기재 및 도면에 도시하였으나, 상기의 기재 및 도면의 도시는 본 발명을 이해하기 위한 핵심적인 구성만을 기재 및 도시한 것으로, 상기 기재 및 도면에 도시한 공정 및 장치 이외에, 별도로 기재 및 도시하지 않은 공정 및 장치는 본 발명에 따른 용매의 회수 방법 및 회수 장치를 실시하기 위해 적절히 응용되어 이용될 수 있다.Above, the solvent recovery method and recovery device according to the present invention have been shown in the description and drawings, but the illustrations in the description and drawings describe and illustrate only the essential components for understanding the present invention, and the description and drawings In addition to the illustrated processes and devices, processes and devices not separately described or illustrated may be appropriately applied and used to implement the solvent recovery method and recovery device according to the present invention.
이하, 실시예에 의하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 통상의 기술자에게 있어서 명백한 것이며, 이들 만으로 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail by examples. However, the following examples are intended to illustrate the present invention, and it is obvious to those skilled in the art that various changes and modifications are possible within the scope and spirit of the present invention, and the scope of the present invention is not limited only to these.
<< 실시예Example >>
실시예Example 1 One
도 1에 도시된 공정 흐름도와 같이, 교반기와 자켓으로 이루어진 반응기(100)에 스타이렌 단량체, 부타디엔 단량체, 용매로서 사이클로헥산 및 개시제로서 n-부틸리튬을 공급하고 중합하여, 중합이 완료된 고분자 용액을 수득하였다. 이 때, 상기 고분자 용액 내 고분자 농도는 20 중량%(고분자 5 톤, 용매 20 톤)이었다. 그런 다음, 반응기(100)로부터 고분자 용액을 포함하는 스트림을 블로우다운 탱크(미도시)로 공급하여 고분자 용액에 잔류하는 잔열을 이용하여 감압 하에 일부 용매를 기상으로 회수하고, 일부 용매가 제거된 고분자 용액을 배출시켰다. 이 때, 기상으로 회수된 일부 용매의 양은 2.8 톤이었고, 일부 용매가 제거된 고분자 용액의 농도는 22.5 중량%였다. 그런 다음, 블로우다운 탱크(미도시)로부터 일부 용매가 제거된 고분자 용액을 포함하는 스트림을, 블로우다운 탱크(미도시)의 배출라인에 펌프(미도시)를 통해 연결된 세퍼레이터(200)로 이송하여 용매를 추가로 휘발시켜 고분자의 농도가 높아진 고분자 용액을 수득하였다. 이 때, 상기 세퍼레이터(200)에서 용매의 추가 휘발은, 고분자의 농도가 높아진 고분자 용액을 포함하는 상기 세퍼레이터(200)의 하부 배출 스트림의 80%를 분기한 분기 스트림을 열교환기(220)로 가열한 후 세퍼레이터(200)로 환류시키고, 상기 세퍼레이터(200)의 하부 배출 스트림의 잔부를 포함하는 잔부 스트림은 스트리핑 공정부(300)로 공급함으로써 수행되었으며, 상기 열교환기(220)로 가열된 후부터 압력조절밸브(230)를 통과하기 전까지의 분기 스트림의 증기 비율은 상기 압력조절밸브(230)를 이용하여 0 중량%로 조절하였다.. 이 때, 열교환기(220)로 공급한 스팀의 양은 0.3 톤이었고, 추가 휘발된 용매의 양은 2.2 톤이었으며, 고분자의 농도가 높아진 고분자 용액의 농도는 25.0 중량%였다. As shown in the process flow chart shown in FIG. 1, styrene monomer, butadiene monomer, cyclohexane as a solvent and n-butyllithium as an initiator are supplied to the
그런 다음, 고분자의 농도가 높아진 고분자 용액을 포함하는 상기 잔부 스트림을 스팀 스트리핑 공정부(300)로 이송하여 직접 스팀 접촉을 통해 스팀과 용매를 기상으로 회수하고, 고상의 고분자를 수득하였다. 이 때, 스팀 스트리핑 공정부(300)에서 사용된 스팀의 양은 12.0 톤이었다. 그런 다음, 스팀 스트리핑 공정부(300) 내에 고상 고분자의 이송을 위해 존재하는 순환수(물)와 함께 고상의 고분자를 제품화 공정 내 건조기(미도시)에 투입하여, 잔류 용매와 수분들을 폐가스로 배출시켜 폐기하고, 최종 고상의 고분자 제품을 수득하였다. 이 때, 제품화 공정 내 건조기(미도시)로 투입되는 고상의 고분자 내 잔류 용매는 0.5 중량%였다. Then, the residual stream containing the polymer solution having a high polymer concentration was transferred to the steam stripping
실시예Example 2 2
상기 실시예 1에서, 열교환기(220)로 0.9 톤의 스팀을 공급한 것을 제외하고는 상시 실시예 1과 동일한 방법으로 공정을 시뮬레이션하였다. In Example 1, the process was simulated in the same manner as in Example 1, except that 0.9 tons of steam was supplied to the
실시예Example 3 3
상기 실시예 1에서, 열교환기(220)로 1.3 톤의 스팀을 공급한 것을 제외하고는 상시 실시예 1과 동일한 방법으로 공정을 시뮬레이션하였다. In Example 1, the process was simulated in the same manner as in Example 1, except that 1.3 tons of steam was supplied to the
실시예Example 4 4
상기 실시예 1에서, 열교환기(220)로 1.7 톤의 스팀을 공급한 것을 제외하고는 상시 실시예 1과 동일한 방법으로 공정을 시뮬레이션하였다. In Example 1, the process was simulated in the same manner as in Example 1, except that 1.7 tons of steam was supplied to the
실시예Example 5 5
상기 실시예 1에서, 열교환기(220)로 1.9 톤의 스팀을 공급한 것을 제외하고는 상시 실시예 1과 동일한 방법으로 공정을 시뮬레이션하였다. In Example 1, the process was simulated in the same manner as in Example 1, except that 1.9 tons of steam was supplied to the
실시예Example 6 6
상기 실시예 3에서, 세퍼레이터(200) 하부 배출 스트림의 90%를 분기하여 열교환기(220)로 가열한 후 세퍼레이터로 환류시킨 것을 제외하고는 상시 실시예 3과 동일한 방법으로 공정을 시뮬레이션하였다. In Example 3, the process was simulated in the same manner as in Example 3, except that 90% of the discharge stream from the bottom of the
실시예Example 7 7
상기 실시예 4에서, 세퍼레이터(200) 하부 배출 스트림의 90%를 분기하여 열교환기(220)로 가열한 후 세퍼레이터로 환류시킨 것을 제외하고는 상시 실시예 4와 동일한 방법으로 공정을 시뮬레이션하였다. In Example 4, the process was simulated in the same manner as in Example 4, except that 90% of the discharge stream from the bottom of the
실시예Example 8 8
상기 실시예 5에서, 세퍼레이터(200) 하부 배출 스트림의 90%를 분기하여 열교환기(220)로 가열한 후 세퍼레이터로 환류시킨 것을 제외하고는 상시 실시예 5와 동일한 방법으로 공정을 시뮬레이션하였다In Example 5, the process was simulated in the same manner as in Example 5 at all times, except that 90% of the discharge stream from the bottom of the
실시예Example 9 9
상기 실시예 3에서, 세퍼레이터(200) 하부 배출 스트림의 95%를 분기하여 열교환기(220)로 가열한 후 세퍼레이터로 환류시킨 것을 제외하고는 상시 실시예 3과 동일한 방법으로 공정을 시뮬레이션하였다.In Example 3, the process was simulated in the same manner as in Example 3, except that 95% of the discharge stream from the bottom of the
실시예Example 10 10
상기 실시예 4에서, 세퍼레이터(200) 하부 배출 스트림의 95%를 분기하여 열교환기(220)로 가열한 후 세퍼레이터로 환류시킨 것을 제외하고는 상시 실시예 4와 동일한 방법으로 공정을 시뮬레이션하였다In Example 4, the process was simulated in the same manner as in Example 4 at all times, except that 95% of the discharge stream at the bottom of the
실시예Example 11 11
상기 실시예 5에서, 세퍼레이터(200) 하부 배출 스트림의 95%를 분기하여 열교환기(220)로 가열한 후 세퍼레이터로 환류시킨 것을 제외하고는 상시 실시예 5와 동일한 방법으로 공정을 시뮬레이션하였다In Example 5, the process was simulated in the same manner as in Example 5 at all times, except that 95% of the discharge stream from the bottom of the
비교예comparative example 1 One
도 2에 도시된 공정 흐름도와 같이, 교반기와 자켓으로 이루어진 반응기(100)에 스타이렌 단량체, 부타디엔 단량체, 용매로서 사이클로헥산 및 개시제로서 n-부틸리튬을 공급하고 중합하여, 중합이 완료된 고분자 용액을 수득하였다. 이 때, 상기 고분자 용액 내 고분자 농도는 20 중량%(고분자 5 톤, 용매 20 톤)이었다. 그런 다음, 반응기(100)로부터 고분자 용액을 포함하는 스트림을 블로우다운 탱크(미도시)로 공급하여 고분자 용액에 잔류하는 잔열을 이용하여 감압 하에 일부 용매를 기상으로 회수하고, 일부 용매가 제거된 고분자 용액을 배출시켰다. 이 때, 기상으로 회수된 일부 용매의 양은 2.8 톤이었고, 일부 용매가 제거된 고분자 용액의 농도는 22.5 중량%였다. 그런 다음, 블로우다운 탱크(미도시)로부터 일부 용매가 제거된 고분자 용액을 포함하는 스트림을 스팀 스트리핑 공정부(300)로 이송하여 직접 스팀 접촉을 통해 스팀과 용매를 기상으로 회수하고, 고상의 고분자를 수득하였다. 이 때, 스팀 스트리핑 공정부(300)에서 사용된 스팀의 양은 13.8 톤이었다. 그런 다음, 스팀 스트리핑 공정부 내에 고상 고분자의 이송을 위해 존재하는 순환수(물)와 함께 고상 고분자를 제품화 공정 내 건조기(미도시)에 투입하여, 잔류 용매와 수분들을 폐가스로 배출시켜 폐기하고, 최종 고상의 고분자 제품을 수득하였다. 이 때, 건조기(미도시)로 투입되는 고상 고분자 내 잔류 용매는 0.5 중량%였다.As shown in the process flow diagram shown in FIG. 2, styrene monomer, butadiene monomer, cyclohexane as a solvent and n-butyllithium as an initiator are supplied to the
비교예comparative example 2 2
도 3에 도시된 공정 흐름도와 같이, 교반기와 자켓으로 이루어진 반응기(100)에 스타이렌 단량체, 부타디엔 단량체, 용매로서 사이클로헥산 및 개시제로서 n-부틸리튬을 공급하고 중합하여, 중합이 완료된 고분자 용액을 수득하였다. 이 때, 상기 고분자 용액 내 고분자 농도는 20 중량%(고분자 5 톤, 용매 20 톤)이었다. 그런 다음, 반응기(100)로부터 고분자 용액을 포함하는 스트림을 블로우다운 탱크(미도시)로 공급하여 고분자 용액에 잔류하는 잔열을 이용하여 감압 하에 일부 용매를 기상으로 회수하고, 일부 용매가 제거된 고분자 용액을 배출시켰다. 이 때, 기상으로 회수된 일부 용매의 양은 2.8 톤이었고, 일부 용매가 제거된 고분자 용액의 농도는 22.5 중량%였다. 그런 다음, 블로우다운 탱크(미도시)로부터 일부 용매가 제거된 고분자 용액을 포함하는 스트림을, 블로우다운 탱크(미도시)의 배출라인에 펌프(미도시)를 통해 연결된 세퍼레이터(200)로 이송하여 용매를 추가로 휘발시켜 고분자의 농도가 높아진 고분자 용액을 수득하였다. 이 때, 상기 세퍼레이터(200)에서 용매의 추가 휘발은, 고분자의 농도가 높아진 고분자 용액을 포함하는 상기 세퍼레이터(200)의 하부 배출 스트림의 80%를 분기한 분기 스트림을 열교환기(220)로 가열한 후 세퍼레이터(200)로 환류시키고, 상기 세퍼레이터(200)의 하부 배출 스트림의 잔부를 포함하는 잔부 스트림을 하기 스트리핑 공정부(300)로 공급함으로써 수행되었다. 이 때, 열교환기(220)로 공급한 스팀의 양은 0.3 톤이었고, 추가 휘발된 용매의 양은 2.2 톤이었고, 고분자의 농도가 높아진 고분자 용액의 농도는 25.0 중량%이었으며, 상기 열교환기(220)로 가열된 후 상기 세퍼레이터(200)로 환류되는 분기 스트림의 증기 비율은 7 중량%였다.As shown in the process flow diagram shown in FIG. 3, styrene monomer, butadiene monomer, cyclohexane as a solvent and n-butyllithium as an initiator are supplied to the
상기 분기 스트림의 증기 비율은, 실시예들과 다르게 압력조절밸브(230)를 통한 증기 비율의 조절을 수행하지 않은 결과로서, 열교환기(220)로 가열된 후 환류되는 분기 스트림 내 용매의 기화 현상이 발생하면서 고분자 누적에 의한 열교화기의 막힘 현상인 파울링이 발생하였고, 이에 따라, 용매의 회수 장치의 작동을 중단(shut down)시켜야 하는 문제점이 발생하였다.The vaporization of the solvent in the branch stream heated by the
실험예Experimental example
상기 실시예 1 내지 11 및 비교예 1의 고분자 제조 공정에서, 열교환기(220)에서 사용된 열량(A), 스팀의 양(B) 및 배출 온도(C)와, 스팀 스트리핑 공정부(300)로 이송되는 고분자의 농도(D) 및 스팀의 양(E)과, 공정 내 사용된 총 스팀의 합계(F)와, 고상의 고분자 내 잔류 용매의 양(G) 및 최종 고상의 고분자 제품의 색상(H)과, 장치 내 파울링 현상 여부(I)를 측정하여 하기 표 1에 나타내었다. In the polymer manufacturing process of Examples 1 to 11 and Comparative Example 1, the amount of heat (A) used in the
표 1을 참조하면, 스팀 스트리핑 공정부(300)로 이송되는 고분자 용액 내 고분자의 농도(중량%)가 높을수록 스팀 스트리핑 공정부(300)에서 사용되는 스팀의 양이 저감되면서, 공정 내에서 사용되는 전체 스팀의 양이 저감됨을 확인할 수 있다. Referring to Table 1, as the concentration (wt%) of the polymer in the polymer solution transferred to the steam stripping
또한, 스팀 스트리핑 공정부(300)로 투입되는 고분자의 농도가 40 중량%를 초과한 경우(실시예 5 및 실시예 8) 열교환기(220) 및 열교환기(220)로 순환되는 펌프(210)와 배관 내에 파울링이 발생하였음을 확인할 수 있다. 이와 같이, 파울링이 발생할 경우 열교환 효율이 저하됨으로써 공정의 가동이 중지되고 이에 따라 경제성이 저하되는 문제점이 발생한다.In addition, when the concentration of the polymer introduced into the steam stripping
또한, 열교환기(220)로 가열되어 배출되는 온도가 110 ℃를 초과한 경우(실시예 4 및 실시예 5) 최종 수득되는 고상 고분자의 색상의 변화가 일어났음을 확인할 수 있다. In addition, when the temperature at which the polymer is heated and discharged from the
또한, 실시예 9 내지 11과 같이, 세퍼레이터(200) 하부 배출 스트림의 95%를 분기하여 열교환기(220)로 가열한 후 세퍼레이터(200)로 환류시킬 경우, 과량의 스트림이 세퍼레이터(200)로 유입 및 배출됨으로써, 유량 불안정과 차압 증가에 의한 배관 내 파울링 현상이 발생할 수 있음을 확인하였다.In addition, as in Examples 9 to 11, when 95% of the discharge stream from the bottom of the
100: 반응기 200: 세퍼레이터
110, 210: 펌프 220: 가열장치
230: 압력조절밸브 300: 스팀 스트리핑 공정부100: reactor 200: separator
110, 210: pump 220: heating device
230: pressure control valve 300: steam stripping process
Claims (12)
상기 고분자 용액을 포함하는 스트림을 세퍼레이터에 공급하여, 용매를 기상으로 포함하는 상부 배출 스트림, 및 고분자 용액을 포함하는 하부 배출 스트림을 분리하는 단계(S20); 및
상기 세퍼레이터의 하부 배출 스트림의 일부를 분기한 분기 스트림을 가열장치로 가열한 후 상기 세퍼레이터로 환류시키고, 상기 세퍼레이터의 하부 배출 스트림의 잔부를 포함하는 잔부 스트림을 스팀 스트리핑 공정부로 공급하는 단계(S30)를 포함하고,
상기 가열장치로 가열된 후 상기 세퍼레이터로 환류되는 분기 스트림은 압력조절밸브에 의해 증기 비율이 조절되며,
상기 (S30) 단계에서, 상기 세퍼레이터의 하부 배출 스트림 전체 유량에 대한, 상기 세퍼레이터의 하부 배출 스트림으로부터 분기되어 세퍼레이터로 환류되는 분기 스트림의 질량 유량 비율은 80 내지 90%이고,
상기 (S30) 단계에서, 상기 스팀 스트리핑 공정부로 공급되는 세퍼레이터의 잔부 스트림 내 고분자 용액의 고분자 농도는 20 내지 40 중량%이고,
상기 (S30) 단계에서, 상기 세퍼레이터의 분기 스트림으로부터 가열되어 세퍼레이터로 환류되는 스트림의 온도는 80 내지 110 ℃인 용매의 회수 방법.Obtaining a polymer solution by supplying a polymerization reaction product containing one or more monomers and a solvent to a reactor (S10);
supplying the stream containing the polymer solution to a separator to separate an upper discharge stream containing a solvent in a vapor phase and a lower discharge stream containing a polymer solution (S20); and
A branched stream obtained by branching a portion of the lower discharge stream of the separator is heated with a heating device and then refluxed to the separator, and a remaining stream including the remainder of the lower discharge stream of the separator is supplied to a steam stripping process unit (S30) including,
The vapor ratio of the branched stream that is heated by the heating device and then returned to the separator is controlled by a pressure control valve,
In the step (S30), the mass flow rate of the branched stream branched from the lower discharge stream of the separator and returned to the separator to the total flow rate of the lower discharge stream of the separator is 80 to 90%,
In the step (S30), the polymer concentration of the polymer solution in the residual stream of the separator supplied to the steam stripping process unit is 20 to 40% by weight,
In the step (S30), the temperature of the stream heated from the branch stream of the separator and refluxed to the separator is 80 to 110 ° C.
상기 1 이상의 단량체는 스타이렌 및 부타디엔을 포함하는 용매의 회수 방법.According to claim 1,
The method for recovering a solvent in which the one or more monomers include styrene and butadiene.
상기 (S10) 단계 이후 및 상기 (S20) 단계 이전에, 상기 고분자 용액을 블로우다운(blow down) 탱크로 공급하고 중합 반응의 잔열을 이용하여, 용매를 기상으로 배출시키는 단계를 더 포함하는 용매의 회수 방법.According to claim 1,
After the step (S10) and before the step (S20), the step of supplying the polymer solution to a blow down tank and discharging the solvent into a gas phase using residual heat of the polymerization reaction recovery method.
상기 (S30) 단계 이후, 상기 스팀 스트리핑 공정부에 공급된 상기 세퍼레이터의 잔부 스트림으로부터 용매를 휘발시켜 고상의 고분자를 수득하는 단계(S40)를 더 포함하는 용매의 회수 방법.According to claim 1,
After the step (S30), the solvent recovery method further comprising a step (S40) of obtaining a solid polymer by volatilizing the solvent from the remaining stream of the separator supplied to the steam stripping process unit.
상기 (S30) 단계에서, 상기 세퍼레이터의 분기 스트림은 열교환기를 통과시켜 가열되는 것인 용매의 회수 방법.According to claim 1,
In the step (S30), the solvent recovery method in which the branch stream of the separator is heated by passing through a heat exchanger.
상기 (S30) 단계에서, 상기 스팀 스트리핑 공정부로 공급되는 세퍼레이터의 잔부 스트림 내 고분자 용액의 점도는 1,000 내지 10,000 cp인 용매의 회수 방법.According to claim 1,
In the step (S30), the viscosity of the polymer solution in the residual stream of the separator supplied to the steam stripping process unit is 1,000 to 10,000 cp.
상기 가열장치로 가열된 후부터 압력조절밸브를 통과하기 전까지의 분기 스트림의 증기 비율은 0 내지 2 중량%로 조절되는 용매의 회수 방법.According to claim 1,
The solvent recovery method in which the vapor ratio of the branch stream after being heated by the heating device until passing through the pressure control valve is adjusted to 0 to 2% by weight.
상기 반응기의 배출 스트림을 공급받아, 용매를 기상으로 포함하는 상부 배출 스트림, 및 고분자 용액을 포함하는 하부 배출 스트림을 배출하는 세퍼레이터;
상기 세퍼레이터의 하부 배출 스트림의 일부를 분기한 분기 스트림을 가열하여 상기 세퍼레이터로 환류시키는 가열장치;
상기 가열장치로 가열된 후 상기 세퍼레이터로 환류되는 분기 스트림의 증기 비율을 조절하는 압력조절밸브; 및
상기 세퍼레이터의 하부 배출 스트림의 잔부를 포함하는 잔부 스트림을 공급받아, 고분자 용액 내 용매를 휘발시키는 스팀 스트리핑 공정부를 포함하는 용매의 회수 장치.a reactor to which a polymerization reactant including one or more monomers and a solvent is supplied and a stream containing a polymer solution obtained through polymerization of the polymerization reactant is discharged;
a separator receiving the discharge stream of the reactor and discharging an upper discharge stream containing a solvent in a vapor phase and a lower discharge stream containing a polymer solution;
a heating device which heats a branched stream obtained by branching a part of the lower discharge stream of the separator and refluxes it to the separator;
a pressure control valve for controlling a vapor ratio of the branched stream that is heated by the heating device and then returned to the separator; and
A solvent recovery device comprising a steam stripping process unit for receiving the remaining stream including the remainder of the lower discharge stream of the separator and volatilizing the solvent in the polymer solution.
상기 반응기의 배출 스트림을 공급받아, 중합 반응의 잔열을 이용하여 용매를 기상으로 배출하고, 고분자 용액을 포함하는 하부 배출 스트림을 상기 세퍼레이터로 배출하는 블로우다운 탱크를 더 포함하는 용매의 회수 장치.According to claim 11,
The solvent recovery apparatus further comprising a blowdown tank receiving the exhaust stream of the reactor, discharging the solvent in a gas phase using residual heat of the polymerization reaction, and discharging a lower exhaust stream containing a polymer solution to the separator.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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