KR20050006146A - 오염 방지제의 도포 방법 - Google Patents
오염 방지제의 도포 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 비닐 클로라이드 및/또는 비닐 아세테이트의 중합 반응 개시 이전에 반응기 내벽에 수용액을 도포하는 방법에 관한 것으로서,
상기 수용액은 알데히드, 페놀성 화합물, 및 방향족 핵에서 히드록실화된 방향족 카르복실산의 축합 생성물을 포함하는 스케일링 방지제 염을 포함하며, 상기 수용액의 pH-값은 도포 도중에 5 미만, 바람직하게는 2.5 내지 4.5의 pH-값으로 변화되는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 비닐 클로라이드, 비닐 아세테이트 또는 이들의 혼합물의 중합에 사용되는 스케일링 방지제(anti-scaling agent)의 도포 방법에 관한 것이다.
비닐 클로라이드 및/또는 비닐 아세테이트의 중합에 통상적으로 사용되는 스케일링 방지제는 포름알데히드와 1-나프톨(naphthol)의 축합(condensation)에 의해서 수득할 수 있는 생성물이다(예컨대, 유럽 특허 출원 EP-52412에 기재된 것과 같음).
여기에 참고문헌으로 통합된 유럽 특허 출원 EP-942936은 알데히드, 페놀성 화합물, 및 방향족 핵(aromatic nucleus)에서 히드록실화된 방향족 카르복실산의 축합 생성물을 포함하는 스케일링 방지제를 기재하고 있다. 바람직하게, 알데히드는 포름알데히드이며, 페놀성 화합물은 1-나프톨이고, 방향족 핵에서 히드록실화된 방향족 카르복실산은 살리실산(salicylic acid), 4-히드록시벤조산, α, β또는 γ-레조르실산(resorcylic acid), 2,3-디히드록시벤조산, 2,5-디히드록시벤조산, 2-히드록시-5-메톡시벤조산 및 6-히드록시-2-나프톨산으로 이루어진 군으로부터 선택되며; 이들 중에서, β-레조르실산(즉, 2,4-디히드록시벤조산)이 가장 바람직하다.
현탁에 의한 PVC 제조용으로 경제적으로 적합하며 효과적인 오염 방지제(anti-contaminating agent)(또는 스케일링 방지제)는 하기와 같은 조건을 만족해야 한다:
·상기 오염 방지제(또는 스케일링 방지제)는 안정하고, 측정이 용이해야 하며, 가압에서 증기로 도포하는 것이 용이해야 한다(중합 반응기는 기체상 비닐 클로라이드의 방출에 기인한 매우 위험한 오염을 피하기 위해 밀폐 상태를 유지해야 함);
·상기 오염 방지제(또는 스케일링 방지제)는 증기와 접촉하는 순간 pH-값의 변동(통상적으로 pH-값은 9 내지 10에서)에 따라 신속하게 응고되는 개선된 능력(elevated capacity)을 가져야 한다;
·상기 오염 방지제(또는 스케일링 방지제)는 (최종 생성물의 오염을 피하기 위해서) 젤라틴 모양(gelatinous appearance)이며, 가능하면 무색인 응고물(coagulum)을 형성할 수 있어야 한다.
상기 응고물은 증기 열의 작용에 기인하여 반응기 내벽에 부착되며, 보호막 (코팅재)을 형성하기 위해서, "끈끈한 겔(tacky gel)" 타입인 것이 바람직하다.
벽에 접착된 겔은 또한 침착물(deposit)의 형성을 일으킬 수 있는 PVC의 마이크로입자(microparticle)의 형성을 막기 위해서 강철 표면의 미세공극(micropores)내로 균등하게 침투될 수 있어야 한다.
또한, 상기는 보호막의 형성을 촉진시키기 위해서 반응기 내벽을 가열시킬필요가 없어야 하고; 상기 작동은 결국 제조 사이클의 지연과 관련이 있을 것이며; 상기 도포 이후에, 보호막은 다른 것 중에서도 오염화 잔류물을 반응기로부터 제거하기 위해 물로 세척할 수 있을 만큼 충분히 강해야 하고; 마지막으로 총 도포 시간은 가능한 짧아야 하고, 생성물의 확실하고, 균일한 도포를 위한 간단한 장치가 사용되어야 한다.
상기 타입의 결과는 통상적으로 보호막의 형태로 반응기 내벽에 적어도 12 % 내지 18 % 잔류해야 하는, 4 중량% 내지 8 중량%의 오염 방지제를 포함하는 수용액을 가압에서 증기로 도포함으로써 달성되며(상기 방법은 예를 들어 여기서 참고문헌으로 통합된, "Fine Chemicals for PVC/S", Chapter 5, 1999, published by CIRS Spa에 기재되어 있음); 상기 방법은 사실상 장기간에 걸친 경제적인 도포 사이클로 실행되며, 반면에 기계적 또는 가스-작동 스프레이 장치는 상기에서 언급된 목적을 달성할 수 있는 능력이 현재 없다.
본 발명은 에버클린(EVERCLEAN, 상표명) 104NS로 공지되어 있는 스케일링 방지제의 신규한 도포 방법에 관한 것이다. 현재 3V Sigma Spa의 소유주에 의해서 시판되고 있는 상기 스케일링 방지제의 제조는 이미 언급된 유럽 특허 출원 EP-942936의 실시예 25에 상세하게 기재되어 있으며; 상기는 당업에 공지되어 있는 것과 같이, 도 1에서 도시하고 있는 것과 유사한 장치를 사용하여 증기 스트림으로 분무시킴으로써 비닐 클로라이드 및/또는 비닐 아세테이트 중합용 반응기 내벽에 도포하는, 갈색이며, 11 내지 12.4의 pH-값(통상적으로는 11.54)을 가진 염기성 수용액에 관한 것이다.
그러나, 상기 도포 방법으로는 목적하는 스케일링 방지 효과의 단지 일부만을 달성할 수 있다. 결국, 상기 조건으로 작업하는 경우에, 반응기 내벽에 충분하게 부착하여, 필수 보호막을 형성하는 응고물이 획득되지 않으며; 대조적으로, 상기 방법으로 도포되는 대부분의(대략 99 %의) 스케일링 방지제는 중합 반응 개시 이전에 반응기의 바닥에 변화없이 수집되므로, 따라서 추가의 도포가 필요하다. 놀랍게도, 에버클린(상표명) 104NS 용액을 도포하기 이전에 5 미만의 pH-값, 바람직하게는 2.5 내지 4.5 범위의 pH-값으로 산성화(acidification)시킴으로써 매우 큰 효율성을 가지고 반응기 벽에 도포될 수 있는 스케일링 방지제의 응고물이 수득되는 것을 발견하였다. 따라서 본 발명에서 논의되는 문제는 알데히드, 페놀성 화합물, 및 방향족 핵에서 히드록실화된 방향족 카르복실산의 축합 생성물을 포함하는 스케일링 방지제의, 알칼리 금속 및/또는 알칼리 토금속 염, 바람직하게는 나트륨 염을 포함하는 수용액을 도포하는 방법을 제공하는 것이며, 상기 수용액의 pH-값은 5 미만의 pH-값, 바람직하게는 2.5 내지 4.5 범위의 pH-값으로 변화되는 것이 특징이다.
바람직하게, 상기 알데히드는 포름알데히드이며, 상기 페놀성 화합물은 1-나프톨이고, 방향족 핵에서 히드록실화된 방향족 카르복실산은 2,4-디히드록시벤조산이며; 상기 수용액은 통상적으로 상기 스케일링 방지제의 알칼리 금속 및/또는 알칼리 토금속 염의 4 중량% 내지 8 중량%을 포함하며, pH-값은 11 내지 12.4이다.
본 발명에 따른 방법은 벽(즉, 중합 반응기의 내벽)에 접촉시키기 위해 사용하며, 또는 스케일링 방지제 용액과 유기산 및/또는 무기산 용액(예를 들어, 구연산, 옥살산, 주석산, 염산, 질산 및/또는 황산임)사이의 혼합기에서 사용되며, 상기 방법은 증기의 존재하에 pH-값을 효과적으로 감소시켜서 보호막을 형성 및 응고시킨다. 상기 수용액은 구연산 1 중량% 내지 10 중량%, 바람직하게는 5 중량%를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 매우 바람직한 실시형태에 따르면, 스케일링 방지제 염, 및 유기산 및/또는 무기산 수용액은 중합 반응기의 내벽에 도포하기 이전에 서로 혼합하며; 상기 방법으로 수득되는 겔 및 축합물의 혼합물은 증기 스트림으로 중합 반응기의 내벽에 도포된다. 본 발명에 따른 도포용으로 적당한 장치는 예를 들어 도 2에 도시하였다(여기서, 밸브는 알파펫 V를 사용하여 표시함). 증기 압력은 본 발명의 의도에 구속되지 않으며, 설비 타입에 따라서 다양할 수 있지만, 대략 2 바(bar) 내지 20 바 범위이며; 도포 시간은 통상적으로 15 초 내지 45 초의 범위이다.
본 발명에 제한하지는 않지만, 하기에 재현된 실시예로부터 알 수 있는 것과 같이, 여기서 청구하는 방법은 응고 생성물 형태로 유럽 특허 출원 EP-942936에 상응하는 스케일링 방지제를 제공하는 장점이 있다. 따라서 상기 생성물은 비닐 클로라이드 및/또는 비닐 아세테이트의 중합용 반응기 내벽에 쉽게 도포될 수 있으며, 따라서 부하된 양에 대해 12 중량% 이상의 비율로 벽에 부착되는 보호막이 형성된다. 따라서 상기 방법에서 오랜 활성 이후에도 침착물 형성이 거의 완벽하게 제거됨으로써 반응기를 적당하게 보호할 수 있으며, 따라서 제조 사이클을 방해하는데 필요한 것을 최소화시켜 청결한 설비를 가능하게 하여; 벽에 부착되어 잔류하는 대량의 스케일링 방지제는 또한 사용되는 스케일링 방지제의 양을 감소시켜, 명백한 경제적 잇점을 가져온다.
실시예 1
스테인레스 강철 벽과 도 1에서 도식적으로 묘사된 타입의 도포 장치를 갖춘 10 ㎥로 측정된 반응기에 유럽 특허 출원 EP-942936의 실시예 25에 기재된 것과 같이 수득된 스케일링 방지제 나트륨 염을 6 중량% 포함하는 수용액 1 kg을 넣었다. 상기 생성물을 5 기압하에서 증기로 반응기 내부에 30 초 동안 분무하였다.
상기 도포 이후에, 축합물이 반응기 바닥에 수집된다. 상기 축합물은 pH-값과 존재 가능한 응고물을 측정하기 위해서 분석하였다. pH-값은 10이고, 축합물은 침전 겔을 포함하지 않았다.
상기 축합물은 추가로 pH-값이 3.8에 도달할 때 까지 염산으로 한번 더 처리하였고, 최종적으로 초기에 넣은 스케일링 방지제의 99 중량% 이상에 해당하는 암갈색/검정색 외형의 응고물이 관찰되었다.
실시예 2
실시예 1에서 기재된 절차를 반복하였으며, 도 2에 도식적으로 묘사된 장치를 사용하였다(여기서, 5 중량% 농도의 구연산 1 ℓ를 탱크 B에 넣음).
반응기에 분무한 이후에, 축합물을 수집하고, 상기 축합물은 pH-값이 3.2이며, 85 %의 응고된 스케일링 방지 생성물을 포함한다(여기서, 잔류하는 15 %는 보호막으로서 반응기의 내벽에 침착되어 잔존함).
실시예 3-4
실시예 1과 2의 절차를 18 기압에서 증기로 작동시킬 경우에 유사한 결과를 가져오도록 반복하였다.
실시예 5-8
실시예 1-4의 절차는 유럽 특허 출원 EP-942936의 실시예 25에 따라 수득된 생성물 대신에 상업적으로 이용가능한 에버클린(상표명) 104NS를 사용하여 유사한 결과를 가져오도록 반복하였다.
Claims (16)
- 비닐 클로라이드 및/또는 비닐 아세테이트의 중합용 반응기 내벽에 수용액을 도포하는 방법으로서,상기 수용액은 알데히드, 페놀성 화합물, 및 방향족 핵에서 히드록실화된 방향족 카르복실산의 축합 생성물을 포함하는 스케일링 방지제 염(a salt of an anti-scaling agent)을 포함하며, 상기 수용액의 pH-값은 5 미만의 pH-값으로 변화되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항에 있어서,수용액의 pH-값은 2.5 내지 4.5 범위의 pH-값으로 변화되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항에 있어서,스케일링 방지제 염은 알칼리 금속 및/또는 알칼리 토금속 염, 바람직하게는 나트륨인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항 내제 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,유기산 및/또는 무기산 수용액의 산성화(acidification)에 의해 pH-값이 변화되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 4 항에 있어서,산은 구연산, 옥살산, 주석산, 염산, 질산 및/또는 황산으로 이루어진 군으로부터 선택되며, 바람직하게는 구연산인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,수용액은 1 중량% 내지 10 중량%, 바람직하게는 5 중량%의 구연산을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,스케일링 방지제 염과 유기산 및/또는 무기산 수용액을 포함하는 수용액은 중합 반응 이전에 서로 혼합되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 7 항에 있어서,스케일링 방지제 염과 유기산 및/또는 무기산 수용액을 포함하는 수용액은 중합 반응기 내벽에 도포되기 이전에 서로 혼합되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 8 항에 있어서,수득된 혼합물은 중합 반응기 내벽에 증기 스트림으로 도포되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 9 항에 있어서,수득된 수용액은 2 바(bar) 내지 20 바 범위의 압력에서 중합 반응기 내벽에 도포되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 10 항에 있어서,수득된 수용액은 15 초 내지 45 초의 시간 동안 중합 반응기 내벽에 도포되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 7 항에 있어서,스케일링 방지제 염과 유기산 및/또는 무기산 수용액을 포함하는 수용액은 중합 반응기 내벽 상에서 서로 혼합되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항에 있어서,알데히드는 포름알데히드이며, 페놀성 화합물은 1-나프톨이고, 방향족 핵에서 히드록실화된 방향족 카르복실산은 2,4-디히드록시벤조산인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항에 있어서,스케일링 방지제는 에버클린(EVERCLEAN, 상표명) 104NS인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항에 있어서,수용액은 스케일링 방지제의 알칼리 금속 및/또는 알칼리 토금속 염을 4 중량% 내지 8 중량% 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 1 항에 있어서,수용액의 pH-값은 7 내지 12.4 범위내인 것을 특징으로 하는 방법.
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