KR20180068533A - 폴리부텐의 제조방법, 이에 의해 제조된 폴리부텐, 및 이에 의해 제조된 폴리부텐의 제조장치 - Google Patents

폴리부텐의 제조방법, 이에 의해 제조된 폴리부텐, 및 이에 의해 제조된 폴리부텐의 제조장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이소부텐을 중합시켜 폴리부텐류를 연속적으로 제조함에 있어서, 병렬로 연결된 중합반응기를 하나의 플랜트에서 비반응성 폴리부텐과 반응성 폴리부텐(중반응성 및 고반응성)을 생산하는 공정에서 grade변경이 자유롭고 공정 전체를 대신하여 선택적으로 반응기만 클리닝 하는 방법으로 연속적으로 공정을 운용하여 생산 효율성을 증대시키는 새로운 폴리부텐의 제조장치 및 제조방법에 관한 것이다.

Description

폴리부텐의 제조장치, 폴리부텐의 제조방법 및 이에 의해 제조된 폴리부텐{Device of preparing polybutene, Method of preparing polybutene, and Polybutene prepared by the same}
본 발명은 이소부텐을 중합시켜 폴리부텐류를 연속적으로 제조함에 있어서, 병렬로 연결된 중합반응기를 하나의 플랜트에서 비반응성 폴리부텐과 반응성 폴리부텐(중반응성 및 고반응성)을 생산하는 공정에서 등급(grade) 변경이 자유롭고 공정 전체를 대신하여 선택적으로 반응기만 클리닝 하는 방법으로 연속적으로 공정을 운용하여 생산 효율성을 증대시키는 새로운 폴리부텐의 제조장치 및 제조방법에 관한 것이다.
폴리부텐류는 나프타 열분해과정에서 생성되는 C4 잔사유 또는 석유 정제과정에서 중질유의 접촉분해시 생성되는 C4유분을 원료로 하여 제조되는 이소부텐 중합체로 무색, 무취, 무독성이며, 점성 및 접착력을 가진 특성이 있어, 일반적으로 접착제, 윤활유, 윤활유 증점제, 플라스틱 가소제, 아스팔트 개질제, 전지 절연유, 씰링제, 코킹제, 분산제 등에 널리 사용되는 점성을 가진 액상 또는 고무상의 고분자이다.
과거에는, 폴리부텐이 점착제, 접착제 또는 절연유로 주로 사용되었으므로, 반응성이 낮은 제품이 선호되었으며, 이와 같이 반응성이 낮은 폴리부텐을 비반응성 폴리부텐(Conventional PIB, Con-PIB)이라 한다. 한편, 최근에는, 폴리부텐에 극성기를 도입하여, 엔진오일의 내마모제(anti-scuff agent), 점도지수 개선제(viscosity index improver) 등으로 사용하거나, 자동차 등 내연기관의 연료에 혼합하여 청정제 등으로 사용하는 경우가 증가하고 있으며, 이와 같이 반응성이 높은 폴리부텐을 고반응성 폴리부텐(High Reactive Polyisobutylene, HR-PIB)이라 한다. 그리고 비반응성 폴리부텐과 고반응성 폴리부텐의 중간에 위치한 중반응성 폴리부텐에 대해서도 생산 판매되고 있다.
비반응성 폴리부텐(Conventional PIB, Con-PIB) 제조 시 상업적으로 염화알루미늄을 사용하고, 고반응성 폴리부텐 제조 시 삼불화붕소착물을 촉매로써 사용하여 저온(-10이하)에서 제조 하며. 중반응성 폴리부텐은 고반응성 폴리부텐과 동일한 촉매를 사용하여 고반응성 보다는 좀더 높은 온도(0℃ 이상)에서 제조한다. 일반적으로 폴리부텐을 제조 함에 있어서 비반응성과 반응성을 분리하여 생산하고 있는데, 그 이유는 염화알루미늄과 삼불화붕소착물이 서로 반응하여 촉매의 활성을 저하시키기 때문에 동일한 생산라인에서 비반응성과 반응성 폴리부텐 제조 시 반응기를 비롯한 기타 장치의 세척과정이 선행되어야 한다.
상업적으로 생산되는 폴리부텐에서 비반응성 폴리부텐 제조는 촉매로 염화알루미늄을 사용하며, 고반응성, 중반응성 폴리부텐은 촉매로 대부분 삼불화붕소착물을 이용한다. 두 가지 촉매 모두 프리델크라프트형 촉매로 C4유분내 이소부텐만을 양이온중합법으로 선택적으로 반응시켜 폴리부텐을 제조하는데 사용한다.
한국특허 제10-0055713호에서는 하나의 플랜트에서 고반응성 폴리부텐, 중반응성 폴리부텐 및 비반응성 폴리부텐을 선택적으로 제조하는 장치 및 방법에 대해 제시되어 있다. 이는 한 개의 플랜트에서 반응성 및 비반응성 폴리부텐을 선택적으로 제조하기 위해 촉매 탱크만을 반응성과 비반응성용으로 구분하여 사용하는 방법으로 동일한 플랜트에서 고반응성, 중반응성, 비반응성 폴리부텐을 모두 제조 할 수 있음을 제시하였다. 하지만 중합 반응기를 단일로 운용하고 있어, 제품 grade변경 시 반응기의 세척과정이 선행되어야 하기 때문에 생산 효율성이 저하되는 단점이 있다.
본 발명의 목적은 나프타 열분해과정에서 생성되는 C4 잔사유 또는 석유 정제과정에서 중질유의 접촉분해시 생성되는 C4유분을 원료로 사용하여 이소부텐을 중합시켜 폴리부텐류를 연속적으로 제조함에 있어서, 비반응성 폴리부텐과 반응성 폴리부텐(중반응성 및 고반응성)을 동시에 생산하는 공정에서 grade변경이 자유롭고 공정 전체를 대신하여 선택적으로 반응기만 클리닝 하는 방법으로 연속적으로 공정을 운용하여 생산 효율성을 증대시킬 수 있는 새로운 폴리부텐의 제조장치 및 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 동일한 생산라인에서 반응성 폴리부텐과 비반응성 폴리부텐을 선택적으로 제조하는 폴리부텐의 제조장치에 있어서, 상기 폴리부텐의 제조장치는 이소부텐을 포함하는 반응원료가 공급되어 폴리부텐으로 중합되는 반응기를 포함하고, 상기 반응기는 적어도 2개 이상의 반응기들이 병렬로 연결된 폴리부텐의 제조장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 폴리부텐의 제조장치 및 제조방법에 의하면, 하나의 플랜트에서 반응성 및 비반응성 폴리부텐을 동시에 생산하는 공정에 있어서, 전체 공정을 바꾸지 않고 반응기만 세척하는 것만으로도 grade 변경이 자유롭고 연속적으로 공정을 운용할 수 있어, 생산 효율성을 증대시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 2개의 반응기가 병렬로 연결된 것을 이용하여 효율적으로 grade를 변경할 수 있는 비반응성 폴리부텐과 반응성 폴리부텐의 선택적 제조장치를 보여주는 개략도이다.
도 2는 비교예 1 및 2에 따라 1개 반응기를 이용하여 폴리부텐을 제조하는 장치를 나타내는 개략도이다.
이하 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
본 발명에 따라 한 개의 플랜트에서 반응성 폴리부텐 및 비반응성 폴리부텐을 선택적으로 제조함에 있어 효율성을 높이는 본 발명에 따른 제조장치에 대해 설명한다. 상세한 제조방법에 있어 참고될 도 1은, 비반응성 및 반응성 폴리부텐을 선택적으로 제조 시 효율성을 높이는 여러 방법 중 하나일 뿐, 본 발명의 모든 것을 포함하지는 않는다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 본 발명에 따른 제조장치는, 동일한 생산라인에서 반응성 폴리부텐과 비반응성 폴리부텐을 선택적으로 제조하는 폴리부텐의 제조장치에 있어서, 상기 폴리부텐의 제조장치는 이소부텐을 포함하는 반응원료가 공급되어 폴리부텐으로 중합되는 반응기를 포함하고, 상기 반응기는 적어도 2개 이상의 반응기들이 병렬로 연결된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 폴리부텐의 제조장치는, 비반응성 폴리부텐을 중합하기 위한 비반응성 폴리부텐용 촉매 저장 탱크, 반응성 폴리부텐을 중합하기 위한 반응성 폴리부텐 촉매 저장 탱크를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 반응성 폴리부텐은 분자 말단의 비닐리덴 함량이 40중량% ~ 70중량%인 중반응성 폴리부텐과 분자 말단의 비닐리덴 함량이 70중량% 이상인 고반응성 폴리부텐을 포함하며, 상기 비반응성 폴리부텐은 분자 말단의 비닐리덴 함량이 40몰% 미만인 비반응성 폴리부텐이다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 도 1에 도시된 바와 같이, 비반응성 폴리부텐용 중합 촉매 공급 장치(a), 반응성 폴리부텐 중합용 촉매 공급 장치(b), 원료 공급을 위한 장치(c) 및 반응기(d, e)들을 포함하고, 각 반응기의 세척을 위한 반응기내 용매와 질소 공급장치(f), 중합체 배출라인(g), 중합체물을 저장 할 수 있는 저장탱크(h)와 필요에 따라 제품화 할 수 있는 제품화 공정을 위한 구성 소자들(i), 예를 들면 중화 및 수세장치, 분리장치, C4 증류탑 및 LP증류탑 등으로 구성되며, 그리고 필요에 따라서 grade 변경에 따른 미운용 반응기의 세척물 저장장치(j) 및 필요에 따라 중화, 회수, 폐수처리 장치(k)를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 반응기들에 원료 공급라인이 직접 연결되어 공급 원료를 공급하거나, 또는 상기 원료 공급라인이 폴리부텐 중합 촉매 공급 라인에 연결되어 촉매와 공급원료가 혼합되어 반응기에 공급될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 도 1에 도시된 바와 같이 폴리부텐 중합촉매 공급장치는 2개 이상으로 구성되어, 적어도 어느 하나는 반응성 폴리부텐의 중합 촉매 공급장치이고, 다른 하나는 비반응성 폴리부텐의 중합 촉매 공급장치일 수 있다.
또한, 상기 종류가 다른 2개의 폴리부텐 중합 촉매 공급장치는 병렬로 연결될 수 있다.
비반응성 폴리부텐 중합촉매 공급장치(a) 또는 고반응성 폴리부텐 중합촉매 공급장치(b)로부터 중합촉매가 반응기 1(d) 또는 반응기 2(e)로 공급되고, 동시에, 또는 그 후에 공급 원료(c)가 촉매가 공급된 반응기 1(d) 또는 반응기 2(e)에 공급된다. 이때 공급되는 촉매의 종류에 따라 반응 공정의 온도 및 압력을 조절하고, 촉매량을 조절하여 제품의 분자량, 수율 및 비닐리덴의 함량을 조절한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면 상기 반응성 폴리부텐 중합 촉매를 먼저 공급하여 반응성 폴리부텐을 먼저 제조한 후, 반응성 폴리부텐 중합 촉매의 공급을 중단하고, 동시에 비반응성 폴리부텐 중합 촉매를 공급하여 비반응성 폴리부텐을 중합할 수 있다.
일 실시예에 따라, 반응성 폴리부텐 중합촉매 공급장치(b)로부터 촉매를 먼저 공급하여 반응기 1(d)(또는 반응기 2도 가능)에서 반응성 폴리부텐을 중합시키다가, 필요에 따라 비반응성 폴리부텐을 제조하고자 하면, C4유분 및 용매의 구성에 따른 용매에 분산된 염화알루미늄 촉매가 반응기(e)(또는 반응기 1도 가능)로 투입되어 반응이 개시되며, 이와 동시에 반응기(d)에 원료, 용매, 삼불화붕소 착물 촉매의 투입은 중지된다. 또한, 필요에 따라 곧바로 반응기(d)에 대한 세척 및 건조공정이 병행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 반응기들로부터 폴리부텐 중합체가 배출되는 배출라인은 1개 이상의 저장탱크(h)에 연결될 수 있다. 이는 제품군 변경에 있어 앞선 grade와 혼합되는 구간이 생기기 마련인데 이것은 최종 제품의 물성저하를 야기한다. 이때 여분의 저장탱크가 반응기와 연결되어 있으면 혼합되는 구간을 효율적으로 관리할 수 있다는 측면에서 바람직하다.
상기 반응성 폴리부텐의 중합방법은, 통상의 반응 조건에서 수행될 수 있으며, 바람직하게는 비닐리덴의 함량을 고려하여 -35 내지 10℃의 온도에서, 반응 원료가 액체 상태를 유지할 수 있도록, 통상 3 kgf/cm2 이상의 압력으로 설정하며, 전환율은 90%이상, 반응시간은 5 내지 60분, 바람직하게는 10 내지 30분의 체류 시간 동안 반응시키는 것이 경제적이다. 이후 중합품에 대해서는 중화, 세척, 회수, Low Polymer(LP)제거 등의 공정을 거쳐 최종 제품으로 생산된다.
상기 비반응성 폴리부텐 제조 또한 통상의 반응 조건에서 수행 될 수 있으며, 분자량을 고려하여 바람직하게는 -10 내지 50℃의 온도에서 중합이 이루어지며, 원료가 액체 상태를 유지할 수 있도록 통상 8 kgf/cm2이상의 압력으로 설정하고, 전환율은 90% 이상, 반응시간은 5 내지 60분, 바람직하게는 10 내지 30분의 체류 시간 동안 반응시키는 것이 경제적이다. 이후 중합품에 대해서는 중화, 세척, 회수, LP제거 등의 공정을 거쳐 최종 제품으로 생산된다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 반응성 폴리부텐의 중합 촉매는 삼불화붕소착물이고, 상기 비반응성 폴리부텐의 중합 촉매는 염화알루미늄이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 반응성 폴리부텐 중합 촉매는 삼불화붕소착물과 물, 탄소수 1~4의 알코올 및 탄소수 2~8의 디알킬에테르 착물 촉매가 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 반응기는 회분반응기(batch reactor), 연속교반탱크반응기(CSTR), 및 관형반응기(tubular reactor) 중 선택되며, 상기 2 개 이상의 반응기는 같은 종류 또는 다른 종류일 수 있다. 바람직하게는 관형반응기를 사용하는데 이는 반응기 제열에 유리하기 때문이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 관형 반응기는 플러그흐름반응기(PFR), 고정층(충전층)반응기(fixed bed reactor)를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 폴리부텐은 수평균 분자량이 300~1,000,000g/mol이며, 바람직하게는 300~100,000g/mol이다.
본 발명에 따른 폴리부텐의 제조방법은 반응성 또는 비반응성 촉매와 원료를 공급하는 단계와 grade 변경 시 원료와 촉매의 투입을 여분의 반응기로 변경하고 앞서 운전했던 반응기의 세척 및 건조하는 단계를 포함한다.
본 발명의 제조방법에 의하면, 공정라인 전체의 클리닝 작업 없이 단순히 중합 반응기의 변경을 통해 grade 변경에 따른 촉매 변경 시 서로 다른 종류의 촉매들간 활성의 저하 없이 연속적인 생산이 가능하며, 기존 반응기의 세척을 통해 추후 grade변경에 빠르게 대응할 수 있는 장점이 있을 뿐만 아니라, 하나의 제조공정 라인에서 반응성 및 비반응성 폴리부텐을 동시에 생산 할 수 있는 장점도 있다.
이하, 구체적인 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
[ 참조예 1]
CSTR형 반응기가 병렬로 연결된 폴리부텐 연속식 파이로트 설비를 이용하여 표 1의 조성 성분의 C4유분 420g/min, LPG 300g/min을 0℃로 온도가 유지된 반응기 1(d)로 연속적으로 주입하였다. 원료가 액상을 유지하기 위해 반응기내 압력을 3kgf/cm2 이상으로 유지하였으며, 반응기내 체류시간은 10분으로 조절하였다. 비반응성 중합 촉매 공급장치(a)로부터 반응기 1(d)로 염화알루미늄을 C4유분내 이소부텐량 대비 0.05wt%/min가 되도록 주입하였다. 10분 후 샘플을 취하여 가성소다와 물을 이용하여 중화 및 세척하고, 로타리 증류장치를 이용하여 미반응 C4유분 및 잔류 용매를 제거 한 후 전환율을 계산하고 이후 분별 증류장치를 이용하여 160, 5torr 조건하에서 LP를 제거하였다. GPC(Gel permeation chromatography)를 이용하여, 제조된 비반응성 폴리부텐의 수평균분자량(Mn) 및 다분산도(Polydispersity)를 측정하고, 1H-NMR을 이용하여 폴리부텐 내의 비닐리덴 함량을 분석하였다. 그 결과를 표 2에 나타내었다.
C4유분 조성 성분
성분 mol(%)
메탄 0.01
프로판 0.07
시클로-프로판 0.06
프로필렌 0.30
이소부탄 5.24
n-부탄 9.66
n-부탄 0.04
2-부텐(트랜스) 1.27
1-부텐 0.95
이소부텐 81.53
2-부텐(시스) 0.83
1,2-B.D 0.05
[참조예 2]
CSTR형 반응기가 병렬로 연결된 폴리부텐 연속식 파이로트 설비를 이용하여 표 1의 조성의 C4유분 420g/min, LPG 300g/min을 -20℃로 온도가 유지된 반응기 2(e)로 연속적으로 주입하였다. 원료가 액상을 유지하기 위해 반응기내 압력을 3kgf/cm2이상으로 유지하였으며, 반응기내 체류시간은 10분으로 조절하였다. 반응성 중합 촉매 공급장치(b)로부터 반응기 2(e)로 삼불화붕소착물(삼불화붕소와 에탄올을 동일 몰비로 -30에서 제조)을 C4 유분내 이소부텐량 대비 0.2wt%/min가 되도록 주입한 것을 제외하곤 참조예 1과 동일한 방법으로 샘플을 제조, 분석하였다. 그 결과를 표 2에 나타내었다.
[ 실시예1 ]
CSTR형 반응기가 병렬로 연결된 폴리부텐 연속식 파이로트 설비를 이용하여 표 1의 조성의 C4유분 420g/min, LPG 300g/min을 0℃로 온도가 유지된 첫번째 반응기(d)로 연속적으로 주입하였다. 비반응 폴리부텐 중합촉매 공급장치(a)로부터 염화알루미늄을 C4유분내 이소부텐량 대비 0.05wt%/min가 되도록 반응기 1(d)로 주입하여 반응을 진행하였다. 원료가 액상을 유지하기 위해 반응기내 압력을 8kgf/cm2이상으로 유지하였으며, 반응기내 체류시간은 10분으로 조절하였다.
이후 반응기 1(d)로의 촉매 및 공급원료의 공급을 중단하고, 주입량의 변경없이 촉매공급장치(b)로부터 삼불화붕소착물(C4내 이소부텐량 대비 0.2wt%)및 상기 상기 C4유분을 0℃로 온도가 유지된 반응기 2(e)로 주입한 것을 제외하곤 10분 후 샘플을 채취하여 참조예 1과 동일한 방법으로 샘플을 제조, 분석하였다. 그 결과를 표 2에 나타내었다.
[ 실시예2 ]
CSTR형 반응기가 병렬로 연결된 폴리부텐 연속식 파이로트 설비를 이용하여 표 1의 조성의 C4유분 420g/min, LPG 300g/min을 -25℃로 온도가 유지된 반응기 2(e)로 연속적으로 주입하였다. 원료가 액상을 유지하기 위해 반응기내 압력을 3kgf/cm2이상으로 유지하였으며, 반응기내 체류시간은 10분으로 조절하였다. 반응성 폴리부텐 중합 촉매 공급장치(b)로부터 삼불화붕소착물을 C4유분내 이소부텐량 대비 0.2wt%/min가 되도록 주입하여 반응을 진행 하다가 주입량의 변경 없이 단지 비반응성 폴리부텐 중합촉매 공급장치(a)로부터 염화알루미늄 촉매(C4내 이소부텐량 대비 0.05wt%) 및 상기 C4유분을 -25℃로 온도가 유지된 반응기 1(d)로 주입한 것을 제외하곤 10분 후 샘플을 채취하여 참조예 1과 동일한 방법으로 샘플을 제조, 분석 하였다. 그 결과를 표 2에 나타내었다.
[ 비교예1 ]
CSTR형 반응기가 1개 구비된 폴리부텐 연속식 파이로트 설비를 이용하여 표 1의 조성의 C4유분 420g/min, LPG 300g/min을 0℃로 온도가 유지된 반응기(3)로 연속적으로 주입하였다. 원료가 액상을 유지하기 위해 반응기 내 압력을 3kgf/cm2이상으로 유지하였으며, 반응기내 체류시간은 10분으로 조절하였다. 염화알루미늄 촉매를 C4유분내 이소부텐량 대비 0.05wt%/min가 되도록 주입하여 반응을 진행하였다. 10분 반응 후, 주입량의 변경 없이 단지 촉매를 삼불화붕소착물(C4내 이소부텐량 대비 0.2wt%)로 변경하여 주입한 것을 제외하곤 촉매를 바꾼 후 10분 후 샘플을 채취하여 참조예 1과 동일한 방법으로 샘플을 제조, 분석 하였다. 그 결과를 표 2에 나타내었다.
[ 비교예2 ]
CSTR형 반응기가 1개 구비된 폴리부텐 연속식 파이로트 설비를 이용하여 표 1의 조성의 C4유분 420g/min, LPG 300g/min을 0℃로 온도가 유지된 반응기 (3)로 연속적으로 주입하였다. 원료가 액상을 유지하기 위해 반응기내 압력을 3kg/cm2이상으로 유지하였으며, 반응기내 체류시간은 10분으로 조절하였다. 사용된 촉매인 삼불화붕소착물을 C4유분내 이소부텐량 대비 0.2wt%/min가 되도록 주입하여 반응을 진행하다가 주입량의 변경 없이 단지 촉매를 염화알루미늄(C4내 이소부텐량 대비 0.05wt%)으로 변경하여 주입한 것을 제외하곤 촉매를 바꾼 후 10분 후 샘플을 채취하여 참조예 1과 동일한 방법으로 샘플을 제조, 분석하였다. 그 결과를 표 2에 나타내었다.
　 촉매변경유무 작용촉매 수율
(%)		 Mn
(g/mol)		 MWD 비닐리덴
(wt%)
참조예1 X AlCl3 96 3540 2.4 14
참조예 2 X BF3/EtOH 92 1960 1.9 89
실시예 1 O AlCl3 96 3540 2.4 14
BF3/EtOH 93 1910 1.8 88
실시예 2 O BF3/EtOH 92 1960 1.9 89
AlCl3 95 3600 2.3 13
비교예1 O AlCl3 96 3540 2.4 14
BF3/EtOH 84 2230 2.7 71
비교예2 O BF3/EtOH 92 1960 1.9 89
AlCl3 48 5570 3.7 34
표 2로부터 볼 수 있듯이 촉매를 변경하여 grade변경 시 병렬로 연결된 반응기로 원료 및 촉매의 투입을 변경하면, 공정의 정지 없이 제조하여도, 별도의 공정으로 제조된 폴리부텐과 동일한 물성의 제품을 생산 할 수 있음을 알 수 있다.
즉, 실시예 1 과 비교예 1을 비교하면, 실시예 1에 의하면, 비반응성 폴리부텐을 제조하다가, 단순히 고반응성 폴리부텐 중합 촉매로 촉매를 변경하면서 바로 병렬로 연결된 반응기로 원료 및 촉매를 공급하는 경우, 비반응성 폴리부텐 및 고반응성 폴리부텐을 촉매 변경없이 한가지 종류의 폴리부텐만을 중합한 참조예 1 및 2와 거의 동등한 수준으로 폴리부텐을 선택적으로 제조할 수 있다. 반면에 비교예 1의 경우, 비반응성 폴리부텐을 제조하다 촉매를 변경하여 제조한 고반응성 폴리부텐의 중합체는 수율, 비닐리덴의 함량 모두 낮은 것을 알 수 있다.
마찬가지로 실시예 2와 비교예 2를 비교하면, 실시예 2의 경우 고반응성 폴리부텐을 제조하다 비반응성 폴리부텐을 제조하였지만, 촉매를 변경하는 것과 동시에 병렬로 연결된 반응기로 원료가 공급됨에 따라 새로운 반응기거나 세척된 반응기에서 중합반응이 진행될 수 있어, 이전 촉매에 영향을 받지 않고 중합반응이 진행되어, 수율, 분자량 및 비닐리덴의 함량에서 비교예 2에 비하여 우수한 것을 확인할 수 있었다.
이에 본 발명에 따른 제조장치 및 제조방법은 반응기의 세척과정을 위한 공정의 정지과정 없이 동일한 물성의 폴리부텐류 제품을 생산할 수 있는 방법으로 기존 공정대비 생산 효율성을 증대시킬 수 있다.

Claims (14)

  1. 동일한 생산라인에서 반응성 폴리부텐과 비반응성 폴리부텐을 선택적으로 제조하는 폴리부텐의 제조장치에 있어서,
    상기 폴리부텐의 제조장치는 이소부텐을 포함하는 반응원료가 공급되어 폴리부텐으로 중합되는 반응기를 포함하고,
    상기 반응기는 적어도 2개 이상의 반응기들이 병렬로 연결된 것을 특징으로 하는 폴리부텐의 제조장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반응기들에는 원료 공급라인이 연결되고,
    상기 원료 공급라인 또는 상기 반응기에 폴리부텐 중합 촉매 공급장치가 2개 이상 연결되고,
    상기 폴리부텐 중합 촉매 공급장치 중 적어도 어느 하나는 반응성 폴리부텐의 중합 촉매 공급장치이고,
    상기 폴리부텐 중합 촉매 공급장치 중 다른 하나는 비반응성 폴리부텐의 중합 촉매 공급장치인 것을 특징으로 하는 폴리부텐의 제조장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 2개 이상의 중합 촉매 공급장치는 병렬로 연결된 것을 특징으로 하는 폴리부텐의 제조장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 반응기들로부터 폴리부텐 중합체가 배출되는 배출라인은 1개 이상의 저장탱크에 연결된 것을 특징으로 하는 폴리부텐의 제조장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 반응성 폴리부텐의 중합 촉매는 삼불화붕소착물이고,
    상기 비반응성 폴리부텐의 중합 촉매는 염화알루미늄인 것을 특징으로 하는 폴리부텐의 제조장치.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 반응성 폴리부텐 중합 촉매는 삼불화붕소와 물, 탄소수 1~4의 알코올 및 탄소수 2~8의 알킬에테르 착물 촉매인 것을 특징으로 하는 폴리부텐의 제조장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 반응기는 회분반응기(batch reactor), 연속교반탱크반응기(CSTR), 및 관형반응기(tubular reactor) 중 선택되며,
    상기 2 개 이상의 반응기는 같은 종류 또는 다른 종류인 것을 특징으로 하는 폴리부텐의 제조장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 관형 반응기는 플러그흐름반응기(PFR), 고정층(충전층)반응기(fixed bed reactor)를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리부텐의 제조장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 폴리부텐은 수평균 분자량이 300~1,000,000g/mol인 것을 특징으로 하는 폴리부텐의 선택적 제조장치.
  10. 동일한 생산라인에서 반응성 폴리부텐과 비반응성 폴리부텐을 선택적으로 제조하는 폴리부텐의 제조방법에 있어서,
    상기 폴리부텐의 중합촉매 하에서 이소부텐을 포함하는 반응원료를, 적어도 2개의 반응기가 병렬로 연결된 반응기들 중 어느 하나인 제1 반응기로 공급하여 폴리부텐을 중합시키는 단계;
    상기 중합 촉매와 상기 반응원료의 제1반응기로의 공급을 중단하는 단계; 및
    상기 폴리부텐 중합 촉매와 상기 반응원료를, 상기 병렬로 연결된 반응기들 중 상기 제1 반응기외 다른 제2 반응기로 공급하여 폴리부텐을 중합시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리부텐의 제조방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 반응기에서는 반응성 폴리부텐이 중합되고, 상기 제2 반응기에서는 비반응성 폴리부텐이 중합되거나, 또는
    상기 제1 반응기에서는 비반응성 폴리부텐이 중합되고, 상기 제2 반응기에서는 반응성 폴리부텐이 중합되는 것을 특징으로 하는 폴리부텐의 제조방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 반응성 폴리부텐 중합촉매는 삼불화붕소착물이고, 상기 비반응성 폴리부텐 중합촉매는 염화알루미늄인 것을 특징으로 하는 폴리부텐의 선택적 제조방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 반응성 폴리부텐의 중합반응은 -35 내지 10℃의 온도에서, 3 kgf/cm2 이상의 압력으로 설정하며, 반응시간은 5 내지 60분 동안 수행되며,
    상기 비반응성 폴리부텐의 중합반응은 -10 내지 50℃의 온도에서, 8 kgf/cm2이상의 압력으로, 반응시간은 5 내지 60분 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 폴리부텐의 선택적 제조방법.
  14. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 제조장치에 의해 제조되거나,
    제10항 내지 제13항 중 어느 한 항의 제조방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 폴리부텐.
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