KR20180079701A - Apparatus and method for purifying solvent - Google Patents

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KR20180079701A
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Abstract

The purpose of the present invention is to provide an apparatus and a method for purifying a solvent, the apparatus and the method which can reduce an energy consumption amount while maintaining excellent separation efficiency. More specifically, the apparatus for purifying a solvent includes: a polymerization solution supply unit supplying a polymerization solution to purify the solvent existing in a by-product produced in the solution polymerization process of a thermoplastic elastomer; a multistage distillation column having n number of columns to separate the polymerization solution into tower top components, top side cut components and tower bottom components through fractional distillation; a first heat exchanger positioned between the polymerization solution supply unit and the multistage distillation column, and heating the polymerization solution flown in from the polymerization solution supply unit to continuously supply the heated polymerization solution to the multistage distillation column, and providing a heat quantity required for heating through heat exchange with the top side cut components discharged from the multistage distillation column; a second heat exchanger connected to a top side of the multistage distillation column to condense the tower top components discharged from the multistage distillation column; and a third heat exchanger connected to a bottom side of the multistage distillation column to vaporize a portion of the tower bottom components discharged from the multistage distillation column, wherein a polymerization solution inlet is disposed in the multistage distillation column so that the polymerization solution flown into the multistage distillation column from the first heat exchanger is supplied to a position of the multistage distillation column corresponding to 0.11 to 0.4 of the column number n.

Description

용매 정제장치 및 정제방법{APPARATUS AND METHOD FOR PURIFYING SOLVENT}[0001] APPARATUS AND METHOD FOR PURIFYING SOLVENT [0002]

본 발명은 열가소성 탄성체의 용액중합 후 용매와 원료 불순물 및 반응 부산물 분리시, 분리 효율성을 개선하고 정제 공정의 에너지 및 비용을 절감하는 용매 정제장치 및 정제방법에 관한 것이다.The present invention relates to a solvent refining apparatus and a refining method for improving the separation efficiency and reducing the energy and cost of the refining process in separating the solvent, raw material impurities and reaction by-products after solution polymerization of the thermoplastic elastomer.

열가소성 탄성체(Thermoplastic elastomer; TPE)는 열적 가공이 가능하고, 고무의 성질을 나타낼 수 있는 고분자 재료이다. 열가소성 탄성체는 탄성을 부여하는 연질상(soft segment)와 강성을 부여하는 경질상(hard segment)로 구성되기 때문에 사용 조건 하에서는 고무의 물성을 나타내며, 성형 조건 하에서는 열가소성 플라스틱과 같이 가공 및 재가공이 용이하다. 이에 열가소성 탄성체는 자동차 부품, 섬유, 접착제, 신발, 도로포장, 지붕방수 등 다양한 상업적인 응용성을 가지는 매우 중요한 합성 고분자 중의 하나이다.Thermoplastic elastomer (TPE) is a polymeric material that can be thermally processed and can exhibit rubber properties. Since the thermoplastic elastomer is composed of a soft segment imparting elasticity and a hard segment imparting rigidity, it exhibits the physical properties of the rubber under the conditions of use, and is easily processed and reworked like thermoplastics under molding conditions . Accordingly, thermoplastic elastomers are one of very important synthetic polymers having various commercial applications such as automobile parts, fibers, adhesives, shoes, road pavement, and roof waterproofing.

이러한 열가소성 탄성체는 소재에 따라 올레핀계, 스티렌계, 아미드계, 에스테르계, 우레탄계, PVC계 수지 등으로 나눌 수 있으며, 이 중에서 스티렌계 수지는 자동차부품, 의료용품, 접착제/실란트/코팅제품, 전선케이블 자켓, 스포츠용품 등에 광범위하게 사용되고 있다.These thermoplastic elastomers can be divided into olefin series, styrene series, amide series, ester series, urethane series and PVC series resin depending on the material. Of these, styrene series resins are used for automobile parts, medical supplies, adhesives, sealants, Cable jackets, sporting goods, and the like.

스티렌계 수지는 가장 고무에 가까운 탄성체로 알려져 있으며, 넓은 경도 범위, 양호한 내굴곡성 및 내마모성, 낮은 밀도, 용이한 리사이클성 등으로 열가소성 탄성체 시장에서 가장 많이 사용되고 있으며 전체시장의 약 40 %를 차지하고 있다.Styrenic resins are known to be the most rubber-like elastomers, and are most widely used in the thermoplastic elastomer market due to their wide hardness range, good flexural and abrasion resistance, low density and easy recyclability, accounting for about 40% of the entire market.

일반적으로 열가소성 탄성체는 괴상중합(bulk polymerization), 현탁중합(suspension polymerization) 또는 용액중합(solution polymerization) 등의 각종 중합 방법을 사용하여 제조할 수 있다.Generally, the thermoplastic elastomer can be produced by various polymerization methods such as bulk polymerization, suspension polymerization, and solution polymerization.

용액중합은 단량체를 용매 내에서 중합하는 방법으로, 중합 도중 발생하는 중합열 또는 점도 상승 문제가 거의 없고, 최종 중합체의 물성을 규정하는 단량체의 함량, 분자량 등의 조절이 용이하다는 장점이 있다. 그러나, 반응시 다량의 용매를 필요로 하기 때문에 반응 이후 미반응 단량체 및 용매를 회수하기 위한 공정에서 많은 에너지가 사용될 뿐만 아니라 비용이나 환경 부하의 상승을 초래하는 문제가 있다. Solution polymerization is a method in which monomers are polymerized in a solvent, and there is little problem of polymerization heat or viscosity increase during polymerization, and it is advantageous in that the content, molecular weight and the like of the monomers that define the physical properties of the final polymer can be easily controlled. However, since a large amount of solvent is required in the reaction, a large amount of energy is used in the process for recovering the unreacted monomers and the solvent after the reaction, and there is a problem that the cost or the environmental load is increased.

전술한 기존 용매 회수 공정을 개선하기 위해 다양한 방법이 제안되고 있다.Various methods have been proposed to improve the above-mentioned conventional solvent recovery process.

일례로, 대한민국 공개특허 제2016-0051036호는 분리벽형 증류탑을 이용하여 폴리올레핀 엘라스토머의 중합 과정에서 사용되는 용매 및 미반응 단량체를 분리 및 회수하는 증류 장치 및 방법을 제시하고 있다.For example, Korean Patent Laid-Open Publication No. 2016-0051036 discloses a distillation apparatus and method for separating and recovering a solvent and unreacted monomers used in a polymerization process of a polyolefin elastomer using a separation wall type distillation column.

또한, 중국특허 공개 제102775267호는 증류탑을 이용하여 이소프렌(Isoprene) 고무의 생산 중 증류탑을 이용하여 용매를 정제하는 방법을 제시하고 있다.In addition, Chinese Patent Publication No. 102775267 proposes a method of purifying a solvent using a distillation column during the production of isoprene rubber using a distillation column.

이들 특허들은 용매의 회수 효율을 어느 정도 개선하였으나, 그 효과가 충분치 않다. 특히, 전자의 경우 분리벽형 증류탑을 도입함에 따라 시간과 비용이 추가적으로 요구된다. 따라서, 열가소성 탄성체의 중합 과정에서 사용된 용매를 낮은 에너지를 소비하면서 고순도 및 고효율로 분리 및 회수하는 정체 장치 및 방법에 대한 연구가 더욱 필요한 실정이다.These patents have improved solvent recovery efficiency to some extent, but the effect is not sufficient. Particularly, in the case of the former, time and cost are additionally required by introducing the separation wall type distillation column. Therefore, there is a further need for a stagnant apparatus and method for separating and recovering the solvent used in the thermoplastic elastomer polymerization process with high purity and high efficiency while consuming low energy.

대한민국 공개특허 제2016-0051036호(2016.05.11), 증류 장치Korean Patent Publication No. 2016-0051036 (May 2016), distillation apparatus 중국특허 공개 제102775267호(2012.06.20), Method for solvent refining during isoprene rubber productionChinese Patent Publication No. 102775267 (June 20, 2012), Method for solvent refining during isoprene rubber production

이에 본 발명자들은 상기한 문제점을 해결하고자 다각적으로 연구를 수행한 결과, 다단 증류탑을 이용하여 증류를 통해 용매를 회수하는 공정에 있어서, 용매 회수를 위한 중합용액을 상기 다단 증류탑에 투입시 투입 위치를 조절하고 복수개의 열교환기를 구비하여 용매 회수를 수행한 결과, 적은 에너지로 고순도의 용매를 액상으로 효과적으로 분리할 수 있었다.Accordingly, the present inventors have conducted various studies in order to solve the above-mentioned problems. As a result, in the process of recovering the solvent by distillation using the multi-stage distillation column, when the polymerization solution for solvent recovery is put into the multi- And a plurality of heat exchangers were provided to recover the solvent. As a result, it was possible to effectively separate the high-purity solvent into a liquid phase with less energy.

이에 본 발명의 목적은 분리 효율이 우수하면서도 소모 에너지량을 절감할 수 있는 용매의 정제장치 및 정제방법을 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a solvent refining apparatus and a refining method capable of reducing energy consumption while having excellent separation efficiency.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 열가소성 탄성체의 용액중합 공정에서 생성된 부산물 내 존재하는 용매의 정제에 있어서,In order to achieve the above object, the present invention provides a method for purifying a solvent present in a by-product produced in a solution polymerization process of a thermoplastic elastomer,

중합용액의 공급을 위한 중합용액 공급부;A polymerization solution supply part for supplying a polymerization solution;

상기 중합용액의 분별 증류를 통해 저비점 물질을 포함하는 탑정 성분, 용매를 포함하는 탑사이드 컷 성분, 고비점 물질을 포함하는 탑저 성분으로 분리하기 위해 n 개의 단수를 갖는 다단 증류탑;A multi-stage distillation column having n number of stages for separating into a column bottom component comprising a column top component comprising a low boiling point material, a top side cut component comprising a solvent, and a high boiling point material through fractional distillation of the polymerization solution;

상기 중합용액 공급부 및 다단 증류탑 사이에 위치하여 상기 중합용액 공급부로부터 유입된 중합용액을 가열하여 다단 증류탑에 연속적으로 공급하고, 이때 가열에 필요한 열량을 상기 다단 증류탑으로부터 배출된 탑사이드 컷 성분과의 열교환을 통해 제공하기 위한 제1열교환기;The polymerization solution supply unit is located between the polymerization solution supply unit and the multi-stage distillation column, and the polymerized solution introduced from the polymerization solution supply unit is heated and continuously supplied to the multi-stage distillation column. The heat amount required for heating is heat-exchanged with the top side cut component discharged from the multi- A first heat exchanger for providing heat through the heat exchanger;

상기 다단 증류탑의 상부측과 연결되어 이로부터 배출된 탑정 성분을 응축시키기 위한 제2열교환기; 및A second heat exchanger connected to the upper side of the multi-stage distillation column to condense the discharged column components; And

상기 다단 증류탑의 하부측과 연결되어 이로부터 배출된 탑저 성분 중 일부를 가열하기 위한 제3열교환기;를 포함하고,And a third heat exchanger connected to the lower side of the multi-stage distillation column and for heating a part of the column bottom components discharged therefrom,

상기 제1열교환기로부터 다단 증류탑에 유입되는 중합용액은 다단 증류탑의 단수 n의 0.11 내지 0.4의 위치에 공급되도록 상기 다단 증류탑의 중합용액 유입구를 배치하는 것을 특징으로 하는 용매 정제장치를 제공한다.Wherein the polymerization solution inlet of the multi-stage distillation column is arranged such that the polymerization solution flowing into the multi-stage distillation column from the first heat exchanger is supplied at a position of 0.11 to 0.4 of the number n of the multi-stage distillation column.

상기 다단 증류탑은 내부에 10≤n≤80를 만족하는 단수 n의 인터널을 갖는 연속 다단 증류탑인 것을 특징으로 한다.Wherein the multi-stage distillation column is a continuous multi-stage distillation column having a number n of internal numbers satisfying 10? N? 80 therein.

상기 다단 증류탑은 일측에 탑사이드 컷 성분을 배출하기 위한 제1배출구, 상부측에 탑정 성분을 배출을 배출하기 위한 제2배출구, 및 하부측에 탑저 성분을 배출하기 위한 제3배출구를 각각 구비하는 것을 특징으로 한다.The multi-stage distillation column has a first outlet for discharging the top side cut component to one side, a second outlet for discharging the exhaust gas from the top side, and a third outlet for discharging the bottom gas component from the bottom side .

상기 다단 증류탑은 제2열교환기로부터 분리된 용매를 다단 증류탑의 일측 상부에 유입하기 위한 제1유입구 및 제3열교환기로부터 분리된 용매를 다단 증류탑의 일측 하부에 유입하기 위한 제2유입구를 각각 구비하는 것을 특징으로 한다.The multi-stage distillation column has a first inlet for introducing the solvent separated from the second heat exchanger into one side of the multi-stage distillation column, and a second inlet for introducing the solvent separated from the third heat exchanger into the lower side of the multi- .

상기 중합용액은 제1열교환기 통과 전 및 통과 후의 온도 차이가 40 내지 60 ℃인 것을 특징으로 한다.The polymerization solution is characterized in that the temperature difference between before and after passing through the first heat exchanger is 40 to 60 ° C.

상기 탑사이드 컷 성분은 제1열교환기 통과 전 및 통과 후의 온도 차이가 -50 내지 -10 ℃인 것을 특징으로 한다.The top side cut component is characterized in that the temperature difference between before and after passing through the first heat exchanger is -50 to -10 ° C.

상기 제2열교환기는 탑정 성분의 일부를 냉각수와 열교환하여 응축시키는 콘덴서인 것을 특징으로 한다.And the second heat exchanger is a condenser that condenses a part of the overhead components by heat exchange with the cooling water.

상기 제2열교환기의 일측은 저비점 물질의 배출 및 다단 증류탑으로의 용매 환류를 위해 분지 연결된 배관 구조를 구비하는 것을 특징으로 한다.One side of the second heat exchanger is characterized by having a branched piping structure for discharging the low boiling point material and refluxing the solvent to the multi-stage distillation column.

상기 제3열교환기는 탑저 성분의 일부를 수증기와 열교환하여 가열하는 리보일러인 것을 특징으로 한다.And the third heat exchanger is a reboiler for heat-exchanging part of the column bottom component with water vapor.

상기 탑사이드 컷 성분은 액상 또는 액상/기상 혼합물인 것을 특징으로 한다.The top side cut component is characterized by being a liquid phase or a liquid / gas phase mixture.

상기 중합용액은 용액중합 공정에서 생성된 열가소성 탄성체를 스팀 스트리핑 등의 공정에 의해 제거한 이후의 원료 불순물, 반응 부산물 및 용매를 포함하는 것을 특징으로 한다.The polymerization solution is characterized in that the thermoplastic elastomer produced in the solution polymerization step is removed by a process such as steam stripping, and includes impurities of a raw material, reaction by-products and a solvent.

또한, 본 발명은 상기 용매 정제장치를 이용하여 열가소성 탄성체의 용액중합 공정에서 생성된 부산물을 용매에서 정제하기 위해,Further, in order to purify the by-product produced in the solution polymerization process of the thermoplastic elastomer in the solvent using the solvent refining apparatus,

중합용액 공급부로부터 중합용액을 제1열교환기를 통해 가열된 상태로 n 개의 단수를 갖는 다단 증류탑에 공급하는 단계;Supplying the polymerization solution from the polymerization solution supply unit to the multi-stage distillation column having n number of stages while being heated through the first heat exchanger;

상기 다단 증류탑의 분별 증류를 통해 용매는 탑사이드 컷 성분으로 배출되고, 저비점 물질은 탑정 성분으로 배출되고, 고비점 물질은 탑저 성분으로 각각 배출하는 단계;Discharging the solvent into the topside cut component through fractional distillation of the multi-stage distillation column, discharging the low boiling point substance to the top component, and discharging the high boiling point substance to the bottom component;

상기 탑사이드 컷 성분은 제1열교환기를 거치며 열교환을 통해 다단 증류탑에 공급되는 중합용액을 가열하는 단계; 및Heating the polymerization solution supplied to the multi-stage distillation column through heat exchange through the first heat exchanger; And

상기 탑정 성분은 제2열교환기를 거쳐 응축되어 저비점 물질 내 용매가 액상 상태로 다단 증류탑으로 환류되고, 상기 탑저 성분 중 일부는 제3열교환기를 거쳐 가열되어 고비점 물질 내 용매가 기상 상태로 다단 증류탑으로 유입되는 단계를 포함하되,The column top portion is condensed through the second heat exchanger to reflux the solvent in the low boiling point material to the multi-stage distillation column in a liquid state, and a part of the column bottom portion is heated through the third heat exchanger to heat the solvent in the high boiling point material to the multi- Comprising the steps of:

상기 제1열교환기로부터 공급되는 중합용액은 다단 증류탑의 단수 n의 0.11 내지 0.4의 위치에 공급되도록 상기 다단 증류탑의 중합용액 유입구를 배치하는 것을 특징으로 하는 용매 정제방법을 제공한다.Wherein a polymerization solution inlet of the multi-stage distillation column is disposed such that the polymerization solution supplied from the first heat exchanger is supplied at a position 0.11 to 0.4 of the number n of the number n of the multi-stage distillation column.

본 발명에 따른 용매의 정제장치는 다음과 같은 장점이 있다.The apparatus for purifying a solvent according to the present invention has the following advantages.

(1) 다단 증류탑으로 공급되는 중합용액 유입부를 다단 증류탑의 최상단이 아닌 중간 부분의 특정 위치로 조절함으로써 저비점 성분들에 대한 분리효율을 증가시키고, 이는 적은 환류 유량으로 원하는 분리 효율을 가능케 하여 공정시 소요되는 에너지 소모량을 줄일 수 있다.(1) By increasing the separation efficiency for the low-boiling components by controlling the inlet of the polymerization solution fed to the multi-stage distillation column to a specific position in the middle part of the multi-stage distillation column, The energy consumption can be reduced.

(2) 다단 증류탑에 유입되는 환류량을 제외한 중합용액만을 가열함으로써 탑사이드 컷 성분을 전량 액상으로 분리하여도 제1열교환기를 통한 열교환을 가능케 하여 특히 제3열교환기에서 소비되는 에너지량을 현저히 낮추고, 비용을 절감할 수 있어 공정의 경제성을 향상시킬 수 있다.(2) Even when the entire amount of the topside cut component is separated into the liquid phase by heating only the polymerization solution excluding the reflux amount flowing into the multi-stage distillation column, the heat exchange through the first heat exchanger is enabled and the amount of energy consumed in the third heat exchanger is remarkably lowered , The cost can be reduced and the economical efficiency of the process can be improved.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 용매의 정제장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1구현예에 따른 용매의 정제 공정을 보여주는 모식도이다.
도 3은 본 발명의 제2구현예에 따른 용매의 정제 공정을 보여주는 모식도이다.
도 4는 본 발명의 비교예 1에 따른 용매의 정제 공정을 보여주는 모식도이다.
도 5는 본 발명의 실시예 1 내지 6 및 비교예 1에서 중합용액 유입구의 위치 조절에 따른 제3열교환기의 에너지 소비량을 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시예 7 내지 11에서 중합용액 유입구의 위치 조절에 따른 제3열교환기의 에너지 소비량을 나타내는 그래프이다.
1 is a schematic view of an apparatus for purifying a solvent according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic diagram showing a process of purifying a solvent according to the first embodiment of the present invention.
3 is a schematic diagram showing a process for purifying a solvent according to a second embodiment of the present invention.
4 is a schematic diagram showing a process for purifying a solvent according to Comparative Example 1 of the present invention.
5 is a graph showing the energy consumption of the third heat exchanger according to the position adjustment of the polymerization solution inlet in Examples 1 to 6 and Comparative Example 1 of the present invention.
6 is a graph showing energy consumption of the third heat exchanger according to the position of the polymerization solution inlet in Examples 7 to 11 of the present invention.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 구현예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예에 한정되지 않는다. 또한, 도면에서 동일한 참조번호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, 본 발명의 설명의 편의를 위해 도면에 제시된 구성요소는 본 발명의 권리에 영향을 미치지 않는 한 단순화하여 도시하거나, 과장 또는 생략할 수 있다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can readily implement the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In the drawings, like reference numerals refer to like elements, and for the convenience of description of the present invention, elements shown in the drawings may be simplified, exaggerated, or omitted as long as they do not affect the rights of the present invention .

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 “연결”되어 있다고 할 때, 이는 “직접적으로 연결”되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 장치를 사이에 두고 “간접적으로 연결”되어 있는 경우도 포함한다. Throughout this specification, when an element is referred to as being "connected" to another element, it is intended to include not only "directly connected" but also "indirectly connected" do.

또한, 본원 명세서 전체에서 “배관 연결”은 연결 파이프(또는 관로)를 통해 연통된 것을 의미하며, 이때 상기 배관 연결의 파이프는 유량 조절을 위한 유량 센서, 믹싱 밸브, 솔레노이드 밸브 또는 유량 조절 밸브를 선택적으로 포함할 수 있다. 이들은 별도의 제어부(예, 컴퓨터, 미도시)와 연결되어 개폐 여부에 대한 제어가 가능하다.In this specification, the term " piping connection " means a connection through a connection pipe (or pipeline). In this case, the pipe for connection of the piping includes a flow sensor for controlling the flow rate, a mixing valve, a solenoid valve, As shown in FIG. They may be connected to a separate control unit (e.g., a computer, not shown) to control whether or not they are opened or closed.

본 발명은 열가소성 탄성체의 용액중합 공정의 원료 불순물 및 중합 부산물로부터 소모 에너지의 양을 절감하면서도 효율적으로 용매를 정제하기 위한 정제장치 및 정제방법에 관한 것이다.The present invention relates to a refining apparatus and a refining method for efficiently refining a solvent while reducing the amount of consumed energy from raw material impurities and polymerization by-products in a solution polymerization process of a thermoplastic elastomer.

용액중합을 통한 열가소성 탄성체의 제조방법은 다른 중합 방법에 비해 균일한 중합체를 얻을 수 있으며, 단량체의 함량, 분자량 또는 중합도의 조절이 용이하기 때문에 다양한 물성을 나타내는 중합체의 제조가 가능하다. 또한, 용매가 중합열을 흡수하며 중합계의 점도를 낮추기 때문에 발열이나 점도 증가로 인한 문제가 발생하지 않는 이점을 가진다. The method of preparing a thermoplastic elastomer through solution polymerization can produce a polymer having various properties because it can obtain a homogeneous polymer as compared with other polymerization methods and can easily control the monomer content, molecular weight or degree of polymerization. In addition, since the solvent absorbs the heat of polymerization and lowers the viscosity of the polymerization system, there is no problem caused by heat generation or viscosity increase.

그러나, 용액중합시 투입되는 단량체의 양에 4 내지 5 배 이상의 용매가 사용되기 때문에 반응 이후 용매 및 미반응 단량체를 회수하기 위한 공정에서 다량의 에너지가 소모되기 때문에 공정 효율성과 경제성 측면에서 결점을 가질 뿐만 아니라 냉각수나 증기의 사용량이 많아 환경에 주는 영향이 크다는 문제점이 있었다.However, since a solvent is used in an amount of 4 to 5 times or more as much as the amount of the monomers to be added during the solution polymerization, a large amount of energy is consumed in the process for recovering the solvent and unreacted monomers after the reaction, In addition, since the amount of cooling water or steam used is large, there is a problem that the influence on the environment is great.

이에 본 발명은 열가소성 탄성체의 용액중합 공정에서 얻어진 부산물 내에서 용매를 분리하기 위해 기존 용매 정제시, 중합용액과 환류(reflux)되는 성분 모두를 가열하여 증류탑의 최상부단인 1단에 투입하는 방법 대신 다단 증류탑의 중앙부에 위치하는 단에 중합용액만을 가열하여 공급함으로써 저비점 성분에 대한 분리효율을 증가시키고, 탑사이드 컷 성분을 전량 액상으로 분리하여 중합용액과 열교환함으로써, 전반적인 에너지 소비량을 감소시킬 수 있는 용매의 정제장치 및 정제방법을 제시한다.The present invention relates to a method for separating a solvent in a by-product obtained by a solution polymerization process of a thermoplastic elastomer, in which both the polymerization solution and reflux components are heated at the time of refining an existing solvent, It is possible to increase the separation efficiency with respect to the low boiling point component by supplying only the polymerization solution to the stage located at the center of the multi-stage distillation column, and to dissolve the entire amount of the topside cut component into the liquid phase and heat- A solvent refining apparatus and a refining method.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 용매의 정제장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.1 is a schematic view of an apparatus for purifying a solvent according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 구현예에 따른 용매의 정체장치는 열가소성 탄성체의 용액중합 공정에서 생성된 부산물 내 존재하는 용매를 정제하기 위해, 중합용액의 공급을 위한 중합용액 공급부(100); 상기 중합용액의 분별 증류를 통해 저비점 물질을 포함하는 탑정 성분, 용매를 포함하는 탑사이드 컷 성분, 고비점 물질을 포함하는 탑저 성분으로 분리하기 위해 n 개의 단수를 갖는 다단 증류탑(200); 상기 중합용액 공급부(100) 및 다단 증류탑(200) 사이에 위치하여 상기 중합용액 공급부(100)로부터 유입된 중합용액을 가열하여 다단 증류탑(200)에 연속적으로 공급하고, 이때 가열에 필요한 열량을 상기 다단 증류탑(200)으로부터 배출된 탑사이드 컷 성분과의 열교환을 통해 제공하기 위한 제1열교환기(300); 상기 다단 증류탑(200)의 상부측과 연결되어 이로부터 배출된 탑정 성분을 응축시키기 위한 제2열교환기(400); 및 상기 다단 증류탑(200)의 하부측과 연결되어 이로부터 배출된 탑저 성분 중 일부를 가열하기 위한 제3열교환기(500);를 포함한다.Referring to FIG. 1, the apparatus for stagnating a solvent according to an embodiment of the present invention includes a polymerization solution supply unit 100 for supplying a polymerization solution to purify a solvent present in a by-product produced in a solution polymerization process of a thermoplastic elastomer, ; A multi-stage distillation column (200) having n number of stages for separating into a column bottom component comprising a column top component comprising a low boiling point material, a top side cut component comprising a solvent, and a high boiling point material through fractional distillation of the polymerization solution; The polymerization solution introduced from the polymerization solution supply part 100 is heated and continuously supplied to the multi-stage distillation column 200, which is located between the polymerization solution supply part 100 and the multi-stage distillation column 200. At this time, A first heat exchanger (300) for providing heat exchange with a top side cut component discharged from the multi-stage distillation column (200); A second heat exchanger (400) connected to the upper side of the multi-stage distillation column (200) to condense the column components discharged therefrom; And a third heat exchanger 500 connected to the lower side of the multi-stage distillation column 200 and for heating a part of the column bottom components discharged therefrom.

본 발명에 있어서, 열가소성 탄성체는 열가소성 및 탄성체적 특성을 동시에 가지는 중합체 또는 중합체의 혼합물을 포함할 수 있다. 상기 열가소성 탄성체는 스티렌계 공중합체일 수 있다. 예를 들어, 상기 스티렌계 공중합체는 스티렌-부타디엔-스티렌(Styrene-Butadiene-Styrene; SBS) 블록 공중합체, 스티렌-이소프렌-스티렌(Styrene-Isoprene-Styrene; SIS) 블록 공중합체, 스티렌-이소프렌-부타디엔-스티렌(Styrene-Isoprene-Butadiene-Styrene; SIBS) 블록 공중합체, 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌(Styrene-Ethylene-Butadiene-Styrene; SEBS) 블록 공중합체, 스티렌-에틸렌-프로필렌-스티렌(Styrene-Ethylene-Propylene-Styrene; SEPS) 블록 공중합체 및 스티렌-에틸렌-에틸렌/프로필렌-스티렌(Styrene-Ethylene- Ethylene/Propylene-Styrene; SEEPS) 블록 공중합체으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.In the present invention, the thermoplastic elastomer may comprise a polymer or a mixture of polymers having both thermoplastic and elastomeric properties. The thermoplastic elastomer may be a styrene-based copolymer. For example, the styrenic copolymer may be a styrene-butadiene-styrene (SBS) block copolymer, a styrene-isoprene-styrene (SIS) block copolymer, a styrene-isoprene- Butadiene-styrene block copolymers, styrene-ethylene-butadiene-styrene (SEBS) block copolymers, styrene-ethylene-propylene-styrene -Ethylene-Propylene-Styrene (SEPS) block copolymers and styrene-ethylene-ethylene / propylene-styrene (SEEPS) block copolymers.

본 발명에 있어서, 용매는 일반적으로 열가소성 탄성체의 용액중합 반응에 사용되는 것으로, 특별히 한정하지 않는다. 예를 들어, 상기 용매는 프로판, 부탄, 펜탄, n-헥산, n-헵탄, 사이클로헥산, 메틸 사이클로헥산, 옥탄, 사이클로옥탄, 데칸, 도데칸, 벤젠, 자일렌, 1,3,5-트리메틸벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠, 클로로벤젠, 디클로로벤젠 및 트리클로로벤젠으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.In the present invention, the solvent is generally used in a solution polymerization reaction of a thermoplastic elastomer, and is not particularly limited. For example, the solvent may be selected from the group consisting of propane, butane, pentane, n-hexane, n-heptane, cyclohexane, methylcyclohexane, octane, cyclooctane, decane, dodecane, benzene, xylene, And may be at least one selected from the group consisting of benzene, toluene, ethylbenzene, chlorobenzene, dichlorobenzene, and trichlorobenzene.

중합용액 공급부(100)는 내부에 중합용액을 저장하기 위한 저장공간 및 상기 저장공간으로부터 중합용액을 배출시키기 위한 출구로 구성된다. The polymerization solution supply part 100 comprises a storage space for storing the polymerization solution therein and an outlet for discharging the polymerization solution from the storage space.

상기 중합용액은 용액중합을 통해 열가소성 탄성체를 제조한 후, 반응 생성물인 열가소성 탄성체의 분리 공정으로부터 회수된 것이다. 따라서, 상기 중합용액은 용액중합 반응에 의해 열가소성 탄성체의 합성시 생성된 부산물과 원료 불순물 및 상기 반응에 사용된 용매를 포함할 수 있다. 이때 상기 부산물 및 원료 불순물은 저비점 물질, 고비점 물질, 미반응 단량체 등을 포함할 수 있다.The polymerization solution is recovered from a thermoplastic elastomer separation process which is a reaction product after preparing a thermoplastic elastomer through solution polymerization. Accordingly, the polymerization solution may include by-products and raw material impurities produced in the synthesis of the thermoplastic elastomer by the solution polymerization reaction, and the solvent used in the reaction. The by-products and the raw material impurities may include a low boiling point material, a high boiling point material, an unreacted monomer, and the like.

또한, 상기 중합용액 공급부(100)는 중합체 용액으로부터 열가소성 탄성체를 분리시키기 위한 스팀 스트리핑(steam stripping) 공정이 수행되는 반응기와 직접 연결되어 있을 수 있다.In addition, the polymerization solution supply unit 100 may be directly connected to a reactor in which a steam stripping process for separating the thermoplastic elastomer from the polymer solution is performed.

다단 증류탑(200)은 상기 중합용액 공급부(100)로부터 유입된 중합용액의 분별 증류를 위해 고안된 장치이다. 상기 다단 증류탑(200)은 저비점 물질(B), 고비점 물질(C) 및 용매(A)를 포함하는 중합용액(F, F′)의 성분별 끓는점 차이를 이용하여 각각 탑정 성분(저비점 물질), 탑저 성분(고비점 물질) 및 탑사이드 컷 성분(용매)로 분리할 수 있다.The multi-stage distillation column 200 is a device designed for fractional distillation of the polymerization solution introduced from the polymerization solution supply unit 100. The multi-stage distillation column 200 is a column in which the top components (low-boiling point substances) are separated from each other using the boiling point difference of the components of the polymerization solution (F, F ') containing the low boiling point substance (B), the high boiling point substance (C) , A column bottom component (high boiling point material) and a top side cut component (solvent).

상기 다단 증류탑(200)의 구체적인 종류는 특별히 제한되지 않으며, 당업계에서 액체 혼합물을 끓는점 차이에 의해 분리해내는 일반적인 증류탑을 광범위하게 사용할 수 있다. 상기 다단 증류탑의 내부 형태나 내경 등은 특별히 제한되지 않으며, 정제 효율을 고려하여 변경 설계된 다단 증류탑의 사용도 가능하다. The specific type of the multi-stage distillation column 200 is not particularly limited, and a general distillation column which separates the liquid mixture by boiling point difference can be widely used in the art. The inner shape or inner diameter of the multi-stage distillation tower is not particularly limited, and it is also possible to use a multi-stage distillation tower modified in consideration of purification efficiency.

상기 다단 증류탑(200)은 내부에 유입된 중합용액의 기액 접촉이 수행되는 인터널을 포함할 수 있다. 이때 다단 증류탑(200)은 상기 인터널로서 충전물 및 트레이 모두를 포함하는 연속 다단 증류탑일 수 있다. 일례로, 상기 트레이는 버블 캡 트레이, 시브 트레이, 유니플럭스 트레이, 밸브 트레이, 나타(Natta) 밸브 트레이, 밸러스트 트레이, 벤츄리 트레이, 키터(Kitter) 트레이, 터보 그리드 트레이, 리플 트레이 등 모든 형식을 채용하는 것이 가능하다. 또한, 상기 충전물은 라시히(Rashig) 링, 레싱(Lessing) 링, 분할 링, 폴(Pall) 링 등의 링형, 바(bar) 새들, 인터록(interlock) 새들 등의 새들형, 굿로이(Goodroy) 패킹, 스테드먼(Stedman) 패킹, 딕슨(Dixon) 링, 맥마혼(Magmahon) 패킹, 헬릭스 패킹, 텔러렛(Tellerrette), 크로스 스파이럴 패킹 등 모든 형식을 채용하는 것이 가능하다.The multi-stage distillation column 200 may include an internal in which gas-liquid contact of the polymerized solution introduced therein is performed. At this time, the multi-stage distillation column 200 may be a continuous multi-stage distillation column including both the packing and the tray as the internal. For example, the tray may be any of a bubble cap tray, a sieve tray, a unflux tray, a valve tray, a Natta valve tray, a ballast tray, a venturi tray, a kitter tray, a turbo grid tray, It is possible to do. The filling material may be a ring type such as a Rashig ring, a Lessing ring, a split ring or a Pall ring, a saddle type such as bar saddle or interlock saddle, It is possible to employ any type of packing, Stedman packing, Dixon ring, Magmahon packing, Helix packing, Tellerrette, Cross spiral packing.

본 발명에 있어서, 다단 증류탑(200)은 n개의 단수를 가지며, 이때 단수 n은 인터널이 트레이인 경우 트레이의 수를 의미하고, 인터널이 충전물인 경우에는 이론 단수를 의미한다. 트레이와 충전물을 모두 포함하는 연속 다단 증류탑의 경우 n은 트레이수와 이론 단수의 합계이다.In the present invention, the multi-stage distillation column 200 has n stages, where the number n means the number of trays when the internal tray is a tray and the number of theoretical stages when the internal is a packing. For continuous multi-stage distillation columns containing both trays and packing, n is the sum of the number of trays and the theoretical number of stages.

본 발명에서 이용되는 다단 증류탑(200)은 내부에 10≤n≤80를 만족하는 단수 n의 인터널을 포함할 수 있다. 바람직하게는 15≤n≤60, 보다 바람직하게는 25≤n≤50일 수 있다. 상기 단수 n이 10 보다 작으면 반응율이 저하되기 때문에 분리 효율이 저하되고, 이와 반대로 상기 단수 n이 80 보다 크면 탑의 상하에 있어서의 압력차가 너무 커지기 때문에 운전시 안정성에 문제가 생길 뿐 아니라 탑 하부의 온도를 높게 해야하기 때문에 비용이 증가하게 된다.The multi-stage distillation column 200 used in the present invention may include internals having a number n satisfying 10? N? 80. Preferably 15? N? 60, more preferably 25? N? 50. If the number n of the number of stages is smaller than 10, the separation efficiency decreases. On the other hand, if the number of stages n is larger than 80, the pressure difference between the upper and lower portions of the column becomes too large, The temperature must be increased to increase the cost.

상기 다단 증류탑(200)의 내부는 도 1에서 점선으로 분할되어 있는 바와 같이, 탑정 영역(201), 중간 영역(202) 및 탑저 영역(203)으로 구분될 수 있다.The interior of the multi-stage distillation column 200 may be divided into a top region 201, an intermediate region 202 and a bottom region 203, as shown in FIG.

상기 탑정 영역(201)은 탑의 상부로, 저비점 물질(B)을 포함하는 탑정 성분이 배출되는 영역이다. 상기 중간 영역(202)은 중합용액(F, F′)이 유입되고 용매(A)를 포함하는 탑사이드 컷 성분이 배출되는 영역이다. 상기 탑저 영역(203)은 탑의 하부로, 고비점 물질(C)을 포함하는 탑저 성분이 배출되는 영역이다. 이때 상기 다단 증류탑(200)의 탑정은 상기 다단 증류탑(200)의 탑의 가장 꼭대기 부분을 의미하며, 전술한 다단 증류탑(200)의 탑정 영역(201)에 포함될 수 있다. 상기 다단 증류탑(200)의 탑저는 상기 다단 증류탑(200)의 가장 바닥 부분을 의미하며, 전술한 다단 증류탑(200)의 탑저 영역(203)에 포함될 수 있다.The overhead region 201 is a region through which the column top component including the low boiling point material B is discharged to the top of the tower. The middle region 202 is a region into which the polymerization solution (F, F ') flows and a top side cut component containing the solvent (A) is discharged. The column bottom portion 203 is a region where the column bottom component including the high boiling point material C is discharged to the lower portion of the column. The top of the multi-stage distillation column 200 refers to the top of the multi-stage distillation column 200 and may be included in the top region 201 of the multi-stage distillation column 200 described above. The top of the multi-stage distillation column 200 refers to the bottom of the multi-stage distillation column 200 and may be included in the column bottom region 203 of the multi-stage distillation column 200.

상기 다단 증류탑(200)은 일측에 상기 중합용액이 유입되는 중합용액 유입구(202b)를 구비한다. 본 발명에 있어서, 상기 중합용액 유입구(202b)는 다단 증류탑(200)의 단수 n의 0.11 내지 0.4의 위치에 구비된다. 바람직하게, 상기 중합용액 유입구(202b)는 단수 n의 0.15 내지 0.3의 위치일 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 다단 증류탑(200)은 탑의 중간 부분에 중합용액 유입구(202b)가 위치함으로써 증류탑의 최상단인 1단에 중합용액을 공급하는 기존의 용매 정제 공정에 비해 분리 효율성을 높일 수 있다. 이에 더해서, 상기 중합용액 유입구(202b)의 위치를 탑의 중간 부분으로 조절함에 따라 탑정 영역(201)으로의 기화량과 탑정 성분 중 다단 증류탑(200)으로 환류되는 성분의 유량이 감소하여 제2열교환기(400)에서 소모되는 에너지량을 줄일 수 있다.The multi-stage distillation column (200) has a polymerization solution inlet (202b) through which the polymerization solution flows into one side. In the present invention, the polymerization solution inlet 202b is provided at a position 0.11 to 0.4 of the number n of stages of the multi-stage distillation column 200. Preferably, the polymerization solution inlet 202b may be at a position 0.15 to 0.3 of the number n. Particularly, in the multi-stage distillation column 200 according to the present invention, since the polymerization solution inlet 202b is located in the middle part of the column, the separation efficiency can be improved compared to the conventional solvent purification process of supplying the polymerization solution to the first stage, have. In addition, as the position of the polymerization solution inlet 202b is adjusted to the middle portion of the column, the amount of vaporization into the overhead region 201 and the flow rate of the component refluxed to the multi-stage distillation column 200 among the column top components decrease, The amount of energy consumed in the heat exchanger 400 can be reduced.

상기 다단 증류탑(200)은 일측에 탑사이드 컷 성분을 배출하기 위한 제1배출구(202a), 상부측에 탑정 성분을 배출을 배출하기 위한 제2배출구(201a), 및 하부측에 탑저 성분을 배출하기 위한 제3배출구(203a)를 각각 구비한다.The multi-stage distillation column 200 includes a first outlet 202a for discharging the top side cut component to one side, a second outlet 201a for discharging the top component to the top side, And a third discharge port 203a for discharging.

또한, 상기 다단 증류탑(200)은 제2열교환기(400)로부터 분리된 용매의 다단 증류탑(200)으로 환류하여 다단 증류탑(200)의 일측 상부에 유입하기 위한 제1유입구(201b) 및 제3열교환기(500)로부터 분리된 기상의 용매를 다단 증류탑(200)의 일측 하부로 유입하기 위한 제2유입구(203b)를 각각 구비한다.The multi-stage distillation column 200 includes a first inlet 201b for reflux into the multi-stage distillation column 200 of the solvent separated from the second heat exchanger 400 and a first inlet 201b for flowing into one side of the multi- And a second inlet 203b for introducing the gaseous solvent separated from the heat exchanger 500 into the lower portion of one side of the multi-stage distillation column 200.

제1열교환기(300)는 전술한 중합용액 공급부(100) 및 다단 증류탑(200) 사이에 위치하며, 상기 제1열교환기(300)의 일측은 중합용액 공급부(100)와, 타측은 다단 증류탑(200)과 각각 배관 연결된다. The first heat exchanger 300 is located between the polymerization solution supply unit 100 and the multi-stage distillation column 200. One side of the first heat exchanger 300 is connected to the polymerization solution supply unit 100, (200).

상기 제1열교환기(300)는 상기 중합용액 공급부(100)로부터 유입된 중합용액(F)을 가열하여 다단 증류탑(200)에 연속적으로 공급한다. The first heat exchanger 300 heats the polymerized solution F introduced from the polymerization solution supply part 100 and continuously supplies the heated polymerization solution F to the multi-stage distillation column 200.

또한, 상기 제1열교환기(300)는 상기 다단 증류탑(200)으로부터 배출된 탑사이드 컷 성분과의 열교환을 통해 상기 중합용액을 가열시키는 역할을 한다. 상기 탑사이드 컷 성분은 다단 증류탑(200)의 제1배출구(202a)를 통해 배출되며 용매를 포함한다. 상기 탑사이드 컷 성분은 액상 또는 액상/기상 혼합물일 수 있다. 특히, 본 발명은 다단 증류탑(200)에 공급되는 중합용액만을 상기 제1열교환기(300)를 통해 가열하여 공급함으로써, 상기 탑사이드 컷 성분을 전량 액상으로 분리하여도 중합용액을 가열하기 위한 열교환이 가능하다. 이와 같이 상기 탑사이드 컷 성분을 모두 액상으로 분리함으로써 후술하는 제3열교환기(500)에서 소모되는 에너지량을 한층 더 줄일 수 있고 이후 용액중합 반응에 재사용시 별도의 처리 과정없이 직접 이용될 수 있다.The first heat exchanger 300 serves to heat the polymerization solution through heat exchange with the top side cut component discharged from the multi-stage distillation column 200. The topside cut component is discharged through the first outlet 202a of the multi-stage distillation column 200 and includes a solvent. The topside cut component can be a liquid or a liquid / gaseous mixture. Particularly, the present invention is characterized in that only the polymerization solution supplied to the multi-stage distillation column (200) is heated and supplied through the first heat exchanger (300) This is possible. The amount of energy consumed in the third heat exchanger 500, which will be described later, can be further reduced by separating all of the top side cut components into a liquid phase, and can be directly used without any additional treatment process when reused in a solution polymerization reaction .

상기 제1열교환기(300)는 상기 중합용액 공급부(100)로부터 공급되는 중합용액(F, F′)이 이송되는 내관; 및 상기 내관을 외부에서 둘러싸서 형성된 외관을 포함하는 이중관 구조일 수 있다. 이때 상기 제1열교환기(300)의 외관으로는 고온의 상기 탑사이드 컷 성분이 유입되며 내관과 외관 사이의 열교환을 통해 상기 중합용액은 가열되어 다단 증류탑(200)으로 공급되고, 상기 탑사이드 컷 성분, 즉 용매는 회수된다. 이때 회수된 용매는 열가소성 탄성체의 용액중합 반응이 수행되는 중합 반응기와 직접 연결되어 공급될 수 있다.The first heat exchanger 300 includes an inner pipe through which the polymerization solution F supplied from the polymerization solution supply unit 100 is transferred; And an outer tube enclosing the inner tube. At this time, the top side cut component at a high temperature flows into the outer surface of the first heat exchanger 300, and the polymerization solution is heated and supplied to the multi-stage distillation column 200 through heat exchange between the inner pipe and the outer pipe, The component, the solvent, is recovered. The recovered solvent may be supplied directly to the polymerization reactor in which the solution polymerization reaction of the thermoplastic elastomer is carried out.

이때 상기 중합용액은 제1열교환기(300)에 의해 통과하기 전의 중합용액 (F)과 통과한 후의 가열된 중합용액(F′) 간의 온도 차이가 40 내지 60 ℃일 수 있다. 또한, 상기 탑사이드 컷 성분도 제1열교환기(300) 통과 전 및 통과 후의 온도 차이가 -50 내지 -10 ℃일 수 있다.At this time, the temperature difference between the polymerization solution (F) before passing through the first heat exchanger (300) and the heated polymerization solution (F ') after passing may be 40 to 60 ° C. In addition, the temperature difference between the top side cut component before and after the first heat exchanger 300 may be -50 to -10 ° C.

제2열교환기(400)는 상기 다단 증류탑(200)의 상부측과 배관 연결되며, 제2배출구(201a)로부터 배출된 탑정 성분을 응축시키는 역할을 한다. 상기 제2열교환기(400)는 상기 다단 증류탑(200)으로부터 배출된 탑정 성분을 냉매 역할을 하는 냉각수와 접촉시키는 등의 방식으로 열교환하여 응축시키는 장치로, 콘덴서(condenser)이며 당업계에서 통상적으로 사용되는 콘덴서를 비제한적으로 사용할 수 있다. 이때 상기 냉각수는 별도의 장치(미도시)를 통해 외부에서 유입될 수 있다.The second heat exchanger (400) is connected to the upper side of the multi-stage distillation column (200) and serves to condense the column top components discharged from the second discharge port (201a). The second heat exchanger (400) is a device for heat-exchanging and condensing the top components discharged from the multi-stage distillation column (200) by a method of contacting the top components discharged from the multi-stage distillation column (200) with cooling water serving as a refrigerant. The capacitor used can be used without limitation. At this time, the cooling water may be introduced from the outside through a separate device (not shown).

상기 제2열교환기(400)로 유입된 탑정 성분 중 가스(D)는 외부로 배출되며, 상기 제2열교환기(400)를 통과한 탑정 성분은 저비점 물질과 용매를 포함한다. 따라서, 상기 제2열교환기(400)는 일측에 저비점 물질의 배출 및 다단 증류탑으로의 용매 환류를 위해 분지 연결된 배관 구조를 구비한다. 이때 환류되는 용매는 전술한 바와 같이 다단 증류탑(200)의 제1유입구(201b)를 통해 유입된다.Among the top components introduced into the second heat exchanger 400, the gas D is discharged to the outside, and the top component passing through the second heat exchanger 400 includes a low boiling point substance and a solvent. Accordingly, the second heat exchanger (400) is provided with a branched piping structure for discharging a low-boiling substance to one side and refluxing the solvent to the multi-stage distillation column. At this time, the refluxed solvent flows through the first inlet 201b of the multi-stage distillation column 200 as described above.

제3열교환기(500)는 상기 다단 증류탑(200)의 하부측과 배관 연결되며, 제3배출구(203a)로부터 배출된 탑저 성분 중 일부를 가열하는 역할을 한다. 상기 제3열교환기(500)는 상기 다단 증류탑(200)으로부터 배출된 액상의 탑저 성분을 열매(熱媒) 역할을 하는 수증기와 열교환하거나 가열 장치를 통해 다시 가열 및 증발시키기 위한 장치로, 리보일러(reboiler)이며, 당업계에서 통상적으로 사용되는 리보일러를 비제한적으로 사용할 수 있다.The third heat exchanger 500 is piped to the lower side of the multi-stage distillation column 200 and serves to heat a part of the column bottom components discharged from the third discharge port 203a. The third heat exchanger 500 is a device for heat-exchanging the liquid column bottom component discharged from the multi-stage distillation column 200 with water vapor serving as a heat medium or heating and evaporating the heat again through a heating device, and reboilers commonly used in the art can be used without limitation.

제3배출구(203a)로부터 배출된 탑저 성분은 고비점 물질과 용매를 포함한다. 이때 고비점 물질은 외부로 배출되고, 용매는 상기 제3열교환기(500)로 유입되어 가열된다. 상기 제3열교환기(500)를 통해 가열된 기상의 용매는 전술한 바와 같이 다단 증류탑(200)의 제2유입구(203b)를 통해 다단 증류탑(200)으로 유입된다.The column bottom component discharged from the third outlet 203a contains a high boiling point material and a solvent. At this time, the high boiling point material is discharged to the outside, and the solvent flows into the third heat exchanger 500 and is heated. The gaseous solvent heated through the third heat exchanger 500 flows into the multi-stage distillation column 200 through the second inlet 203b of the multi-stage distillation column 200 as described above.

또한, 본 발명은 전술한 용매의 정제장치를 이용한 용매의 정제방법을 제공할 수 있다.In addition, the present invention can provide a method for purifying a solvent using the apparatus for purifying a solvent described above.

본 발명의 일 구현예에 따른 용매의 정제방법은 A method for purifying a solvent according to an embodiment of the present invention comprises

중합용액 공급부로부터 중합용액을 제1열교환기를 통해 가열된 상태로 n 개의 단수를 갖는 다단 증류탑에 공급하는 단계; Supplying the polymerization solution from the polymerization solution supply unit to the multi-stage distillation column having n number of stages while being heated through the first heat exchanger;

상기 다단 증류탑의 분별 증류를 통해 용매는 탑사이드 컷 성분으로 배출되고, 저비점 물질은 탑정 성분으로 배출되고, 고비점 물질은 탑저 성분으로 각각 배출하는 단계; Discharging the solvent into the topside cut component through fractional distillation of the multi-stage distillation column, discharging the low boiling point substance to the top component, and discharging the high boiling point substance to the bottom component;

상기 탑사이드 컷 성분은 제1열교환기를 거치며 열교환을 통해 다단 증류탑에 공급되는 중합용액을 가열하는 단계; 및 Heating the polymerization solution supplied to the multi-stage distillation column through heat exchange through the first heat exchanger; And

상기 탑정 성분은 제2열교환기를 거쳐 응축되어 저비점 물질 내 용매가 액상 상태로 다단 증류탑으로 환류되고, 상기 탑저 성분 중 일부는 제3열교환기를 거쳐 가열되어 고비점 물질 내 용매가 기상 상태로 다단 증류탑으로 유입되는 단계를 거쳐 이루어진다.The column top portion is condensed through the second heat exchanger to reflux the solvent in the low boiling point material to the multi-stage distillation column in a liquid state, and a part of the column bottom portion is heated through the third heat exchanger to heat the solvent in the high boiling point material to the multi- Through the inflow step.

본 발명의 제1구현예에 따른 용매의 정제방법은 열가소성 탄성체의 용액중합 공정에서 생성된 부산물 내 존재하는 용매를 정제하기 위해 하기와 같이 수행된다.The method of purifying the solvent according to the first embodiment of the present invention is performed as follows to purify the solvent present in the by-product produced in the solution polymerization process of the thermoplastic elastomer.

도 2는 본 발명의 제1구현예에 따른 용매의 정제 공정을 보여주는 모식도이다. 도 2에서 실선은 액상 흐름을, 점선은 기상 흐름을 나타낸다.2 is a schematic diagram showing a process of purifying a solvent according to the first embodiment of the present invention. In Fig. 2, a solid line indicates a liquid phase flow, and a dotted line indicates a gas phase flow.

바람직한 이해를 위해 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체 고무의 용액중합 후 제조된 부산물을 원료로 사용하였다. 상기 중합용액 내에는 미반응 단량체인 스티렌과 1,3-부타디엔이 존재하고, 용매로서 사용된 n-헥산과 사이클로헥산이 포함되며, 이외에 반응원료 불순물인 1-부텐, 2-부텐과 중합 개시제, 분자량 조절제, 산화방지제, 중합 조절체 등의 첨가제가 미량 포함되어 있다. 이때 스티렌의 끓는점은 145 ℃, 1,3-부타디엔은 -4.4 ℃이고, n-헥산은 68 ℃, 사이클로헥산은 80.7 ℃이다.For better understanding, by-products prepared after solution polymerization of styrene-butadiene-styrene block copolymer rubber were used as raw materials. In the polymerization solution, styrene and 1,3-butadiene, which are unreacted monomers, are present, n-hexane and cyclohexane used as a solvent are contained, and in addition, 1-butene and 2-butene, Molecular weight regulators, antioxidants, polymerization regulators, and the like. At this time, the boiling point of styrene is 145 占 폚, 1,3-butadiene is -4.4 占 폚, 68 占 폚 for n-hexane and 80.7 占 폚 for cyclohexane.

도 2를 참조하면, 먼저 상기 조성을 갖는 중합용액(F)이 저장된 중합용액 공급부(100)로부터 45 ℃로 제1열교환기(300)으로 공급되고, 상기 제1열교환기(300)으로부터 배출되는 중합용액(F′)은 92 ℃로 가열된 상태로 중합용액 유입구(202b)를 통해 다단 증류탑(200)의 소정 위치에 공급된다.2, the polymerization solution (F) having the above composition is first supplied to the first heat exchanger (300) from the polymerization solution supply part (100) at 45 ° C, and the polymerization The solution (F ') is supplied to a predetermined position of the multi-stage distillation column (200) through the polymerization solution inlet (202b) while being heated to 92 ° C.

이때 상기 다단 증류탑(200)의 단수가 26 단일 경우, 5 단 위치에 중합용액 유입구(202b)가 위치하며, 여기를 통해 상기 중합용액을 공급한다.At this time, when the number of stages of the multi-stage distillation column 200 is 26, the polymerization solution inlet 202b is positioned at the 5th stage, and the polymerization solution is supplied through the inlet.

다음으로, 상기 다단 증류탑(200)에 공급된 중합용액을 가열을 통한 분별 증류를 통해 용매인 n-헥산과 사이클로헥산이 113 ℃의 온도로 액체 또는 액체/기체 상태로 탑사이드 컷 성분으로서 제1배출구(202a)를 통해 배출된다.Next, the polymerization solution supplied to the multi-stage distillation column 200 is subjected to fractional distillation by heating to separate the solvent n-hexane and cyclohexane into liquid or liquid / gaseous state at a temperature of 113 ° C as the first side cut component And is discharged through the discharge port 202a.

상기 제1배출구(202a)로부터 배출된 탑사이드 컷 성분은 상기 제1열교환기(300)로 투입되고, 113 ℃의 온도에서 상기 제1열교환기(300)를 거쳐 일부 기체 성분은 액화되어 전량 액상의 용매로 얻어진다(A).The top side cut components discharged from the first outlet 202a are introduced into the first heat exchanger 300 and some gaseous components are liquefied through the first heat exchanger 300 at a temperature of 113 ° C, (A). ≪ / RTI >

이때 상기 제1열교환기(300)의 에너지 소비량은 0.52 Gcal이다.At this time, the energy consumption of the first heat exchanger 300 is 0.52 Gcal.

이때 상기 다단 증류탑(200)의 분별 증류를 통해 1,3-부타디엔 등을 포함하는 저비점 물질은 탑정 성분으로서 탑상부로 이송되어 제2배출구(201a)를 통해 배출된다(B).At this time, low-boiling substances including 1,3-butadiene and the like are transferred to the upper portion of the tower as a column top component through fractional distillation of the multi-stage distillation column 200 and discharged through the second discharge port 201a (B).

상기 배출된 탑정 성분은 93 ℃ 온도로 가열된 상태로 저비점 물질과 함께 일부 용매를 포함하며, 기상으로 배출된다.The discharged top component contains some solvent together with the low-boiling substance in the state of being heated to the temperature of 93 캜, and is discharged to the vapor phase.

이때 상기 탑정 성분 내 함유된 용매를 회수하기 위해, 상기 탑정 성분은 제2열교환기(400)를 통과한다.At this time, in order to recover the solvent contained in the column top component, the column top component passes through the second heat exchanger (400).

상기 제2열교환기(400)를 통해 탑정 성분 중 기상 물질은 배출 가스(vent gas)로 제거된다(D). 또한, 상기 제2열교환기(400)는 콘덴서로 냉각수를 이용한 냉각을 통해 용매는 응축되어 액체 상태로 전환되며, 이때 상기 제2열교환기(400)의 에너지 소비량은 0.2 Gcal이다. The vapor phase of the top component is removed through the second heat exchanger 400 as a vent gas (D). In addition, the second heat exchanger (400) is cooled by using cooling water as a condenser, and the solvent is condensed and converted into a liquid state. At this time, the energy consumption of the second heat exchanger (400) is 0.2 Gcal.

상기 응축된 용매는 환류 라인을 거쳐 제1유입구(201b)로 주입되어 다단 증류탑(200)의 탑상부로 회수된다. 상기 회수된 용매는 연속적인 분별 증류 공정을 거쳐 탑사이드 컷 성분으로 회수될 수 있다.The condensed solvent is injected into the first inlet 201b through the reflux line and recovered to the upper portion of the tower of the multi-stage distillation column 200. The recovered solvent may be recovered as top side cut components via a continuous fractionation process.

한편, 상기 다단 증류탑(200)의 분별 증류를 통해 스티렌 등을 포함하는 고비점 물질은 탑저 성분으로 탑하부로 이송되어 제3배출구(203a)를 통해 배출된다(C).On the other hand, the high boiling point material including styrene and the like is transferred to the bottom of the column as the column bottom component through the fractional distillation of the multi-stage distillation column 200 and discharged through the third discharge port 203a (C).

상기 배출된 탑저 성분은 116 ℃ 온도로 가열된 상태로 고비점 물질과 함께 일부 용매를 포함하여 액상으로 배출된다. The discharged column bottom component is heated to a temperature of 116 DEG C and discharged as a liquid phase including some solvent together with the high boiling point material.

이때 탑저 성분 내 함유된 용매를 회수하기 위해, 상기 배출된 탑저 성분 중 일부는 제3열교환기(500)를 통과한다.At this time, in order to recover the solvent contained in the column bottom component, some of the discharged column bottom components pass through the third heat exchanger 500.

상기 제3열교환기(500)는 리보일러로 수증기와의 열교환을 통해 용매는 가열되어 기상의 상태로 회송되며, 이때 상기 제3열교환기(500)의 에너지 소비량은 0.77 Gcal이다.In the third heat exchanger 500, heat is exchanged with water vapor by the reboiler, and the solvent is heated and returned in a gaseous state, wherein the energy consumption of the third heat exchanger 500 is 0.77 Gcal.

상기 가열된 용매는 회송 라인을 거쳐 제2유입구(203b)로 주입되어 다단 증류탑(200)의 탑하부로 회수된다. 상기 회수된 용매는 연속적인 분별 증류 공정을 거쳐 탑사이드 컷 성분으로 회수될 수 있다.The heated solvent is injected into the second inlet 203b through the return line and recovered to the lower portion of the tower of the multi-stage distillation column 200. The recovered solvent may be recovered as top side cut components via a continuous fractionation process.

상기 단계를 거쳐 본 발명의 제1구현예에 따라 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체의 제조 이후 용매인 n-헥산과 사이클로헥산의 회수를 위해 총 1.49 Gcal가 필요하나, 제1교환기에서의 필요열량 0.52 Gcal의 경우 탑사이드 컷과의 열교환을 통해 공급되므로 절감이 가능하다. 따라서, 실질적으로 소모되는 열량은 0.97 Gcal이며, 이는 후속에서 설명되는 종래 기술인 비교예 1에서 실질적으로 소모되는 1.54 Gcal 대비 매우 낮은 에너지 소비를 보여준다.According to the first embodiment of the present invention, after the production of the styrene-butadiene-styrene block copolymer, a total of 1.49 Gcal is required for the recovery of n-hexane and cyclohexane as solvents, In case of 0.52 Gcal, it can be saved because it is supplied through heat exchange with the topside cut. Therefore, the amount of heat actually consumed is 0.97 Gcal, which shows a very low energy consumption as compared to the conventional 1.54 Gcal consumed in Comparative Example 1, which will be described later.

또한, 상기 에너지 소비는 상기 다단 증류탑(200)으로부터 배출되는 탑사이드 컷 성분을 전량 액상으로 분리함에 따라 상기 제3열교환기(500)에서 소모되는 에너지의 저감이 가능하다.In addition, the energy consumption can be reduced by consuming energy in the third heat exchanger 500 as the entire amount of the top side cut component discharged from the multi-stage distillation column 200 is separated into a liquid phase.

도 3은 본 발명의 제2구현예에 따른 용매의 정제 공정을 보여주는 모식도이다. 도 3에서 실선은 액상 흐름을, 점선은 기상 흐름을 나타낸다.3 is a schematic diagram showing a process for purifying a solvent according to a second embodiment of the present invention. In Fig. 3, a solid line represents a liquid phase flow and a dotted line represents a gas phase flow.

도 3을 참조하면, 탑사이드 컷 성분을 액상/기상 혼합물로 배출하여 제1열교환기(300)를 통과시키는 것이 아니라 액상으로만 배출하는 경우, 탑저 성분으로부터 회수되는 용매의 가열을 위한 제3열교환기(500)의 에너지 소모량을 0.77 Gcal에서 0.44 Gcal로 크게 줄일 수 있다.Referring to FIG. 3, when the topside cut component is discharged into a liquid phase rather than discharged through a liquid / gas mixture and passed through the first heat exchanger 300, a third heat exchange for heating the solvent recovered from the column bottom component The energy consumption of the unit 500 can be greatly reduced from 0.77 Gcal to 0.44 Gcal.

본 발명에 따른 용매의 정제장치 및 정제방법은 기존의 열가소성 탄성체의 용액중합 과정 이후 수행되는 용매의 정제공정과 비교하여 하기와 같은 이점을 가진다.The apparatus for refining and purifying the solvent according to the present invention has the following advantages in comparison with the purification process of the solvent which is performed after the solution polymerization of the conventional thermoplastic elastomer.

첫번째로, 다단 증류탑으로 공급되는 중합용액 유입부의 위치가 다단 증류탑의 최상단이 아닌 중간 부분의 특정 위치로 조절함으로써 저비점 성분에 대한 분리 효율성을 높일 수 있고, 이는 적은 환류유량으로 원하는 분리효율을 가능케 하여 전반적인 에너지 소모량을 줄일 수 있다.First, by adjusting the position of the inlet of the polymerization solution fed to the multi-stage distillation column to a specific position in the middle part rather than the top of the multi-stage distillation column, it is possible to increase the separation efficiency for the low boiling point component, It can reduce the overall energy consumption.

두번째로, 다단 증류탑에 유입되는 환류량을 제외한 중합용액만을 가열함으로써 탑사이드 컷 성분을 전량 액상으로 분리하여도 제1열교환기를 통한 열교환을 가능케 하여 제3열교환기에서 소비되는 에너지량을 현저히 낮출 수 있고 비용을 절감할 수 있어 공정의 경제성을 향상시킬 수 있다.Second, by heating only the polymerization solution excluding the amount of reflux flowing into the multi-stage distillation column, even when the entire amount of the top side cut component is separated into liquid phase, heat exchange through the first heat exchanger is enabled and the amount of energy consumed in the third heat exchanger is significantly reduced The cost can be reduced, and the economical efficiency of the process can be improved.

이하, 본 발명의 실시예 및 비교예를 예시한다. 하기의 실시예는 본 발명의 이해를 돕도록 하기 위해 예시적으로 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, examples and comparative examples of the present invention will be exemplified. The following examples are provided to illustrate the present invention in order to facilitate understanding of the present invention, and thus the technical scope of the present invention is not limited thereto.

실시예Example  And 비교예Comparative Example

[실시예 1][Example 1]

통상적인 용액 중합법에 의해 n-헥산과 사이클로헥산을 용매로 사용하여 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체를 제조하였다. 상기 중합체 용액에서 합성된 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체를 분리한 후, 부산물 및 용매를 포함하는 중합용액을 21 ton/hr 유량으로 이론단수가 26 단인 다단 증류탑의 3 단에 유입하여 용매의 정제 공정을 수행하였다. A styrene-butadiene-styrene block copolymer was prepared by a conventional solution polymerization method using n-hexane and cyclohexane as a solvent. After separating the styrene-butadiene-styrene block copolymer synthesized from the polymer solution, the polymerization solution containing the by-products and the solvent was introduced into the third stage of the multi-stage distillation column having a theoretical number of steps of 26 at a flow rate of 21 ton / hr, .

상기 중합용액은 하기 표 1에 기재된 조성을 가지며, 상기 제1열교환기를 통해 92 ℃로 가열하여 다단 증류탑에 공급하였다. 상기 정제 공정을 통해 상기 다단 증류탑으로부터 탑정 성분(저비점 물질), 탑사이드 컷 성분(용매) 및 탑저 성분(고비점 물질)으로 분리하였다. 이때 용매를 포함하는 탑사이드 컷 성분은 액상/기상 혼합물이었다.The polymer solution had the composition shown in Table 1 below and was fed to the multi-stage distillation column by heating to 92 ° C through the first heat exchanger. (Reflux point), top side cut component (solvent) and column bottom component (high boiling point substance) from the multi-stage distillation column through the purification process. Wherein the top side cut component comprising the solvent was a liquid / gaseous mixture.

이때 상기 다단 증류탑의 제1배출구 내지 제3배출구에서 얻어진 성분의 조성 및 제1열교환기 내지 제3열교환기의 에너지 소비량을 하기 표 1에 나타내었다.The composition of the components obtained from the first outlet to the third outlet of the multi-stage distillation tower and the energy consumption of the first to third heat exchangers are shown in Table 1 below.

[실시예 2][Example 2]

상기 중합용액 유입부를 3단에서 4단으로 변경한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 용매를 정제하여 회수하였다.The solvent was purified and recovered in the same manner as in Example 1 except that the polymerization solution inlet was changed from the third stage to the fourth stage.

[실시예 3][Example 3]

상기 중합용액 유입부를 3단에서 5단으로 변경한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 용매를 정제하여 회수하였다.The solvent was purified and recovered in the same manner as in Example 1 except that the polymerization solution inlet was changed from the third stage to the fifth stage.

[실시예 4][Example 4]

상기 중합용액 유입부를 3단에서 6단으로 변경한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 용매를 정제하여 회수하였다.The solvent was purified and recovered in the same manner as in Example 1, except that the polymerization solution inlet was changed from the third stage to the sixth stage.

[실시예 5][Example 5]

상기 중합용액 유입부를 3단에서 7단으로 변경한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 용매를 정제하여 회수하였다.The solvent was purified and recovered in the same manner as in Example 1, except that the polymerization solution inlet was changed from the third stage to the seventh stage.

[실시예 6][Example 6]

상기 중합용액 유입부를 3단에서 10단으로 변경한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 용매를 정제하여 회수하였다.The solvent was purified and recovered in the same manner as in Example 1 except that the polymerization solution inlet was changed from the third stage to the first stage.

[실시예 7][Example 7]

상기 탑사이드 컷 성분을 전량 액상으로 회수한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 용매를 정제하여 회수하였다.The solvent was purified and recovered in the same manner as in Example 1, except that all of the top side cut components were recovered in a liquid phase.

[실시예 8][Example 8]

상기 탑사이드 컷 성분을 전량 액상으로 회수하고 상기 중합용액 유입부를 3단에서 4단으로 변경한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 용매를 정제하여 회수하였다.The solvent was purified and recovered in the same manner as in Example 1, except that the entire amount of the top side cut component was recovered as a liquid phase and the polymerization solution inlet portion was changed from the third stage to the fourth stage.

[실시예 9][Example 9]

상기 탑사이드 컷 성분을 전량 액상으로 회수하고 상기 중합용액 유입부를 3단에서 5단으로 변경한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 용매를 정제하여 회수하였다.The solvent was purified and recovered in the same manner as in Example 1, except that all of the top side cut components were recovered as a liquid phase and the polymerization solution inlet was changed from the third stage to the fifth stage.

[실시예 10][Example 10]

상기 탑사이드 컷 성분을 전량 액상으로 회수하고 상기 중합용액 유입부를 3단에서 6단으로 변경한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 용매를 정제하여 회수하였다.The solvent was purified and recovered in the same manner as in Example 1, except that all of the top side cut components were recovered as a liquid phase and the polymerization solution inlet was changed from the third stage to the sixth stage.

[실시예 11][Example 11]

상기 탑사이드 컷 성분을 전량 액상으로 회수하고 상기 중합용액 유입부를 3단에서 7단으로 변경한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 용매를 정제하여 회수하였다.The solvent was purified and recovered in the same manner as in Example 1, except that the above-mentioned top side cut components were all recovered in a liquid phase and the polymerization solution inlet was changed from the third stage to the seventh stage.

[비교예 1][Comparative Example 1]

중합용액과 환류되는 성분 모두를 제1열교환기로 가열하여 다단 증류탑의 1단에 공급한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 용매를 정제하여 회수하였다 이때 비교예 1의 공정은 도 4에 나타내었다. 도 4에서 실선은 액상 흐름을, 점선은 기상 흐름을 나타낸다.The solvent was purified and recovered in the same manner as in Example 1 except that both the polymerization solution and the reflux component were heated to the first stage of the multi-stage distillation column by heating with a first heat exchanger. Respectively. In Fig. 4, the solid line represents the liquid phase flow and the dotted line represents the gas phase flow.

중합용액Polymerization solution 실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 실시예 3Example 3 실시예 4Example 4 실시예 5Example 5 실시예 6Example 6 실시예 7Example 7 실시예 8Example 8 실시예 9Example 9 실시예 10Example 10 실시예 11Example 11 비교예 1Comparative Example 1 조성(중량%)Composition (% by weight) 저비점 물질Low-boiling substance 0.0910.091 0.0240.024 0.0240.024 0.0240.024 0.0240.024 0.0240.024 0.0240.024 0.0230.023 0.0230.023 0.0230.023 0.0240.024 0.0240.024 0.0230.023 용매menstruum 99.70199.701 99.81699.816 99.81599.815 99.81599.815 99.81599.815 99.81699.816 99.81699.816 99.79999.799 99.79899.798 99.79899.798 99.79899.798 99.79999.799 99.79899.798 고비점 물질High boiling point material 0.1470.147 0.1110.111 0.1120.112 0.1120.112 0.1120.112 0.1120.112 0.1110.111 0.1260.126 0.1270.127 0.1270.127 0.1270.127 0.1270.127 0.1270.127 에너지 사용량(Gcal)Energy consumption (Gcal) 제1열교환기The first heat exchanger -- 0.530.53 0.530.53 0.530.53 0.530.53 0.530.53 0.530.53 0.530.53 0.530.53 0.530.53 0.530.53 0.530.53 0.640.64 제2열교환기The second heat exchanger -- 0.210.21 0.190.19 0.190.19 0.20.2 0.20.2 0.230.23 0.220.22 0.20.2 0.20.2 0.20.2 0.20.2 0.540.54 제3열교환기The third heat exchanger -- 0.790.79 0.770.77 0.760.76 0.770.77 0.770.77 0.80.8 0.470.47 0.440.44 0.440.44 0.440.44 0.450.45 1One 합계Sum -- 1.531.53 1.491.49 1.481.48 1.491.49 1.501.50 1.561.56 1.221.22 1.171.17 1.171.17 1.171.17 1.181.18 2.182.18

상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 기존의 용매 정제 공정을 이용한 비교예에 비해 본 발명에 따른 실시예의 경우 분리 효율은 향상되며, 정제 공정에서 사용된 에너지의 총량이 크게 낮아짐을 확인할 수 있다.As shown in Table 1, it can be seen that the separation efficiency is improved and the total amount of energy used in the purification process is lowered in comparison with the comparative example using the conventional solvent purification process.

상기 실시예 1 내지 6과 비교예 1을 비교해보면 중합용액 유입부의 위치를 변경함에 따라 분리 효율성은 상승하고 전반적인 에너지 소비량이 감소함을 확인할 수 있다. 특히, 용매를 포함하는 탑사이드 컷 성분 모두를 액상으로 분리한 실시예 7 내지 11의 경우 제3열교환기의 에너지 사용량이 비교예 1에 비해 약 45 %, 탑사이드 컷 성분을 액상/기상 혼합물로 회수한 실시예 1 내지 6에 비해서도 약 20 % 감소하였으며, 이를 통해 본 발명에 따른 용매의 정제장치 및 정제방법에 의해 용매를 분리하는 경우 분리 효율 개선과 함께 에너지 절감 효과를 얻을 수 있음을 확인할 수 있다.Comparing the above Examples 1 to 6 and Comparative Example 1, it can be seen that the efficiency of separation is increased and the overall energy consumption is reduced by changing the position of the inflow portion of the polymerization solution. In particular, in the case of Examples 7 to 11 in which all of the topside cut components including the solvent were separated into liquid phase, the energy consumption of the third heat exchanger was about 45% as compared with Comparative Example 1, and the topside cut component was used as the liquid / It was confirmed that the separation efficiency was improved and the energy saving effect was obtained when the solvent was separated by the purification apparatus and purification method of the solvent according to the present invention through 20% have.

본 발명의 용매의 정제장치 및 정제방법은 기존 방법에 비해 현저히 낮은 에너지를 소비하면서도 효과적인 용매의 정제 공정을 가능하게 한다.The apparatus and method for purifying a solvent of the present invention enable purification of an effective solvent while consuming a significantly lower energy than conventional methods.

100: 중합용액 유입부 200: 다단 증류탑
201: 탑정 영역 201a: 제2배출구
201b: 제1유입구 202: 중간 영역
202b: 중합용액 유입구 202a: 제1배출구
203: 탑저 영역 203a: 제3배출구
203b: 제2유입구 300: 제1열교환기
400: 제2열교환기 500: 제3열교환기
F, F′: 중합용액 A: 용매
B: 저비점 물질 C: 고비점 물질
D: 가스
100: polymerization solution inlet part 200: multi-stage distillation tower
201: top plate region 201a: second outlet
201b: first inlet 202: middle area
202b: polymerization solution inlet port 202a: first outlet port
203: a bottom region 203a: a third outlet
203b: second inlet port 300: first heat exchanger
400: second heat exchanger 500: third heat exchanger
F, F ': Polymerization solution A: Solvent
B: Low boiling point material C: High boiling point material
D: Gas

Claims (14)

열가소성 탄성체의 용액중합 공정에서 생성된 부산물 내 존재하는 용매를 정제하기 위해,
중합용액의 공급을 위한 중합용액 공급부;
상기 중합용액의 분별 증류를 통해 저비점 물질을 포함하는 탑정 성분, 용매를 포함하는 탑사이드 컷 성분, 고비점 물질을 포함하는 탑저 성분으로 분리하기 위해 n 개의 단수를 갖는 다단 증류탑;
상기 중합용액 공급부 및 다단 증류탑 사이에 위치하여 상기 중합용액 공급부로부터 유입된 중합용액을 가열하여 다단 증류탑에 연속적으로 공급하고, 이때 가열에 필요한 열량을 상기 다단 증류탑으로부터 배출된 탑사이드 컷 성분과의 열교환을 통해 제공하기 위한 제1열교환기;
상기 다단 증류탑의 상부측과 연결되어 이로부터 배출된 탑정 성분을 응축시키기 위한 제2열교환기; 및
상기 다단 증류탑의 하부측과 연결되어 이로부터 배출된 탑저 성분 중 일부를 가열하기 위한 제3열교환기;를 포함하고,
상기 제1열교환기로부터 다단 증류탑에 유입되는 중합용액은 다단 증류탑의 단수 n의 0.11 내지 0.4의 위치에 공급되도록 상기 다단 증류탑의 중합용액 유입구를 배치하는 것을 특징으로 하는 용매 정제장치.
In order to purify the solvent present in the byproducts produced in the solution polymerization process of the thermoplastic elastomer,
A polymerization solution supply part for supplying a polymerization solution;
A multi-stage distillation column having n number of stages for separating into a column bottom component comprising a column top component comprising a low boiling point material, a top side cut component comprising a solvent, and a high boiling point material through fractional distillation of the polymerization solution;
The polymerization solution supply unit is located between the polymerization solution supply unit and the multi-stage distillation column to continuously heat the polymerization solution introduced into the multi-stage distillation column, A first heat exchanger for providing heat through the heat exchanger;
A second heat exchanger connected to the upper side of the multi-stage distillation column to condense the discharged column components; And
And a third heat exchanger connected to the lower side of the multi-stage distillation column and for heating a part of the column bottom components discharged therefrom,
Wherein the polymerization solution inlet of the multi-stage distillation column is arranged such that the polymerization solution flowing into the multi-stage distillation column from the first heat exchanger is supplied at a position of 0.11 to 0.4 of the number n of the multi-stage distillation column.
제1항에 있어서,
상기 다단 증류탑은 내부에 10≤n≤80를 만족하는 단수 n의 인터널을 포함하는 연속 다단 증류탑인 것을 특징으로 하는 용매 정제장치.
The method according to claim 1,
Wherein the multi-stage distillation column is a continuous multi-stage distillation column having a number n of internals satisfying 10? N? 80 therein.
제1항에 있어서,
상기 다단 증류탑은 일측에 탑사이드 컷 성분을 배출하기 위한 제1배출구, 상부측에 탑정 성분을 배출을 배출하기 위한 제2배출구, 및 하부측에 탑저 성분을 배출하기 위한 제3배출구를 각각 구비하는 것을 특징으로 하는 용매 정제장치.
The method according to claim 1,
The multi-stage distillation column has a first outlet for discharging the top side cut component to one side, a second outlet for discharging the exhaust gas from the top side, and a third outlet for discharging the bottom gas component from the bottom side And a solvent.
제1항에 있어서,
상기 다단 증류탑은 제2열교환기로부터 분리된 용매를 다단 증류탑의 일측 상부에 유입하기 위한 제1유입구 및 제3열교환기로부터 분리된 용매를 다단 증류탑의 일측 하부에 유입하기 위한 제2유입구를 각각 구비하는 것을 특징으로 하는 용매 정제장치.
The method according to claim 1,
The multi-stage distillation column has a first inlet for introducing the solvent separated from the second heat exchanger into one side of the multi-stage distillation column, and a second inlet for introducing the solvent separated from the third heat exchanger into the lower side of the multi- And the solvent is refluxed.
제1항에 있어서,
상기 중합용액은 제1열교환기 통과 전 및 통과 후의 온도 차이가 40 내지 60 ℃인 것을 특징으로 하는 용매 정제장치.
The method according to claim 1,
Wherein the polymerization solution has a temperature difference between 40 DEG C and 60 DEG C before and after passing through the first heat exchanger.
제1항에 있어서,
상기 탑사이드 컷 성분은 제1열교환기 통과 전 및 통과 후의 온도 차이가 -50 내지 -10 ℃인 것을 특징으로 하는 용매 정제장치.
The method according to claim 1,
Wherein the topside cut component has a temperature difference between before and after passing through the first heat exchanger is from -50 to -10 占 폚.
제1항에 있어서,
상기 제2열교환기는 탑정 성분의 일부를 냉각수와 열교환하여 응축시키는 콘덴서인 것을 특징으로 하는 용매 정제장치.
The method according to claim 1,
Wherein the second heat exchanger is a condenser for condensing a part of the overhead components by heat exchange with the cooling water.
제1항에 있어서,
상기 제2열교환기의 일측은 저비점 물질의 배출 및 다단 증류탑으로의 용매 환류를 위해 분지 연결된 배관 구조를 구비하는 것을 특징으로 하는 용매 정제장치.
The method according to claim 1,
Wherein one side of the second heat exchanger has a branched piping structure for discharging the low boiling point material and refluxing the solvent to the multi-stage distillation column.
제1항에 있어서,
상기 제3열교환기는 탑저 성분의 일부를 수증기와 열교환하여 가열하는 리보일러인 것을 특징으로 하는 용매 정제장치.
The method according to claim 1,
Wherein the third heat exchanger is a reboiler for heating a part of the column bottom component by heat exchange with water vapor.
제1항에 있어서,
상기 탑사이드 컷 성분은 액상 또는 액상/기상 혼합물인 것을 특징으로 하는 용매 정제장치.
The method according to claim 1,
Wherein the topside cut component is a liquid or liquid / gaseous mixture.
제1항에 있어서,
상기 중합용액은 용액중합 공정에서 생성된 열가소성 탄성체를 스팀 스트리핑 등의 공정에 의해 제거한 이후의 원료 불순물, 반응 부산물 및 용매를 포함하는 것을 특징으로 하는 용매 정제장치.
The method according to claim 1,
Wherein the polymerization solution includes a raw material impurity, a reaction by-product, and a solvent after the thermoplastic elastomer produced in the solution polymerization step is removed by a process such as steam stripping.
제1항에 있어서,
상기 열가소성 탄성체는 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체, 스티렌-이소프렌-스티렌 블록 공중합체, 스티렌-이소프렌/부타디엔-스티렌 블록 공중합체, 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 블록 공중합체, 스티렌-에틸렌-프로필렌-스티렌 블록 공중합체 및 스티렌-에틸렌-에틸렌/프로필렌-스티렌 블록 공중합체으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 용매 정제장치.
The method according to claim 1,
The thermoplastic elastomer may be a styrene-butadiene-styrene block copolymer, a styrene-isoprene-styrene block copolymer, a styrene-isoprene / butadiene-styrene block copolymer, a styrene- - styrene block copolymer and styrene-ethylene-ethylene / propylene-styrene block copolymer.
제1항에 있어서,
상기 용매는 프로판, 부탄, 펜탄, n-헥산, n-헵탄, 사이클로헥산, 메틸 사이클로헥산, 옥탄, 사이클로옥탄, 데칸, 도데칸, 벤젠, 자일렌, 1,3,5-트리메틸벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠, 클로로벤젠, 디클로로벤젠 및 트리클로로벤젠으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 용매 정제장치.
The method according to claim 1,
The solvent is selected from the group consisting of propane, butane, pentane, n-hexane, n-heptane, cyclohexane, methylcyclohexane, octane, cyclooctane, decane, dodecane, benzene, xylene, Wherein the solvent is at least one selected from the group consisting of ethylbenzene, chlorobenzene, dichlorobenzene and trichlorobenzene.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 용매 정제장치를 이용하여 열가소성 탄성체의 용액중합 공정에서 생성된 부산물 내 존재하는 용매를 정제하기 위해,
중합용액 공급부로부터 중합용액을 제1열교환기를 통해 가열된 상태로 n 개의 단수를 갖는 다단 증류탑에 공급하는 단계;
상기 다단 증류탑의 분별 증류를 통해 용매는 탑사이드 컷 성분으로 배출되고, 저비점 물질은 탑정 성분으로 배출되고, 고비점 물질은 탑저 성분으로 각각 배출하는 단계;
상기 탑사이드 컷 성분은 제1열교환기를 거치며 열교환을 통해 다단 증류탑에 공급되는 중합용액을 가열하는 단계; 및
상기 탑정 성분은 제2열교환기를 거쳐 응축되어 저비점 물질 내 용매가 액상 상태로 다단 증류탑으로 환류되고, 상기 탑저 성분 중 일부는 제3열교환기를 거쳐 가열되어 고비점 물질 내 용매가 기상 상태로 다단 증류탑으로 유입되는 단계를 포함하되,
상기 제1열교환기로부터 공급되는 중합용액은 다단 증류탑의 단수 n의 0.11 내지 0.4의 위치에 공급되도록 상기 다단 증류탑의 중합용액 유입구를 배치하는 것을 특징으로 하는 용매 정제방법.
14. A process for the purification of a solvent present in a by-product formed in a solution polymerization process of a thermoplastic elastomer using a solvent refining apparatus according to any one of claims 1 to 13,
Supplying the polymerization solution from the polymerization solution supply unit to the multi-stage distillation column having n number of stages while being heated through the first heat exchanger;
Discharging the solvent into the topside cut component through fractional distillation of the multi-stage distillation column, discharging the low boiling point substance to the top component, and discharging the high boiling point substance to the bottom component;
Heating the polymerization solution supplied to the multi-stage distillation column through heat exchange through the first heat exchanger; And
The column top portion is condensed through the second heat exchanger to reflux the solvent in the low boiling point material to the multi-stage distillation column in a liquid state, and a part of the column bottom portion is heated through the third heat exchanger to heat the solvent in the high boiling point material to the multi- Comprising the steps of:
Wherein the polymerization solution inlet of the multi-stage distillation column is arranged such that the polymerization solution supplied from the first heat exchanger is supplied at a position 0.11 to 0.4 of the number n of the number n of the multi-stage distillation column.
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