KR20180127429A - 초흡수성 중합체의 제조를 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

초흡수성 중합체의 제조를 위한 시스템 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20180127429A
KR20180127429A KR1020187030295A KR20187030295A KR20180127429A KR 20180127429 A KR20180127429 A KR 20180127429A KR 1020187030295 A KR1020187030295 A KR 1020187030295A KR 20187030295 A KR20187030295 A KR 20187030295A KR 20180127429 A KR20180127429 A KR 20180127429A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
sodium
reactor
inlet
stream
containing component
Prior art date
Application number
KR1020187030295A
Other languages
English (en)
Inventor
사데시 에이치. 수크라지
Original Assignee
노보머, 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 노보머, 인코포레이티드 filed Critical 노보머, 인코포레이티드
Publication of KR20180127429A publication Critical patent/KR20180127429A/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G63/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G63/02—Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids or from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds
    • C08G63/06—Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids or from polycarboxylic acids and polyhydroxy compounds derived from hydroxycarboxylic acids
    • C08G63/08—Lactones or lactides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/009—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping in combination with chemical reactions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D305/00—Heterocyclic compounds containing four-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atoms
    • C07D305/02—Heterocyclic compounds containing four-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atoms not condensed with other rings
    • C07D305/10—Heterocyclic compounds containing four-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atoms not condensed with other rings having one or more double bonds between ring members or between ring members and non-ring members
    • C07D305/12—Beta-lactones
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/04—Acids; Metal salts or ammonium salts thereof
    • C08F220/06—Acrylic acid; Methacrylic acid; Metal salts or ammonium salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G63/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G63/78—Preparation processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G63/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G63/78—Preparation processes
    • C08G63/785—Preparation processes characterised by the apparatus used
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G63/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G63/88—Post-polymerisation treatment
    • C08G63/90—Purification; Drying
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/02—Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
    • B01D61/027—Nanofiltration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J19/2455—Stationary reactors without moving elements inside provoking a loop type movement of the reactants
    • B01J19/246—Stationary reactors without moving elements inside provoking a loop type movement of the reactants internally, i.e. the mixture circulating inside the vessel such that the upward stream is separated physically from the downward stream(s)
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J19/248—Reactors comprising multiple separated flow channels
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/0008—Organic ingredients according to more than one of the "one dot" groups of C08K5/01 - C08K5/59
    • C08K5/0025—Crosslinking or vulcanising agents; including accelerators
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/04—Oxygen-containing compounds
    • C08K5/09—Carboxylic acids; Metal salts thereof; Anhydrides thereof
    • C08K5/098—Metal salts of carboxylic acids
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10—Process efficiency

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Polyesters Or Polycarbonates (AREA)
  • Polyethers (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Abstract

본원에서는 에틸렌 옥사이드 및 일산화탄소로부터 초흡수성 중합체를 제조하기 위한 시스템, 및 이러한 시스템을 사용하는 방법이 제공된다. 제조 시스템은, 예를 들면, 에틸렌 옥사이드 및 일산화탄소로부터 β-프로피오락톤을 제조하도록 구성된 β-프로피오락톤 제조 시스템, 및 β-프로피오락톤 및/또는 아크릴산으로부터 초흡수성 중합체를 제조하도록 구성된 초흡수성 중합체 제조 시스템을 포함하는 다양한 단위 작업을 갖는다.

Description

초흡수성 중합체의 제조를 위한 시스템 및 방법
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2016년 3월 21일자로 출원된 미국 가특허원 제62/311,275호의 우선권을 주장하며, 당해 문헌의 전체 내용은 인용에 의해 본원에 포함된다.
기술분야
본 발명은 에틸렌 옥사이드("EO") 및 일산화탄소("CO")를 출발 물질로서 사용한 초흡수성 중합체의 제조에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 본 발명은 반응성 증류와 같은 단위 작업들을 사용한 β-프로피오락톤("BPL")으로부터의 초흡수성 중합체의 제조에 관한 것이다.
초흡수성 중합체(superabsorbent polymer)("SAP")는 자체 중량의 몇 배의 액체를 흡수할 수 있는 중합체이다. SAP는 다량의 액체를 흡수하여 보유할 수 있다는 주요 특징이 있기 때문에 기저귀 등과 같은 위생 제품에 주로 사용된다. 따라서 SAP는 일상 생활에서 중요한 역할을 한다.
SAP는 다양한 단량체들, 가장 일반적으로는 아크릴산으로부터 합성될 수 있다. 주요 제조업자들이 SAP를 제조하는 방법에는 상당한 차이가 있다. 이들 차이점은, 출발 아크릴산, 사용되는 개시제(들), 사용되는 가교결합제(들), 반응기 구성, 다양한 장비의 온도와 압력 뿐만 아니라 기타 많은 인자들을 포함하는, SAP 공정의 광범위한 변수들로부터 기인한다. 통상의 SAP 공정은 아크릴산, 나트륨 아크릴레이트 및 가교결합제의 공중합을 포함하여 카복실 및 나트륨 카복실레이트 그룹을 함유하는 최소한으로 가교결합된 중합체를 제공한다. 중합 과정에서의 가교결합은, 물에 불용성일 것이고 낮은 하중하에 물을 흡수하여 보유할 수 있는 네트워크 중합체를 산출한다.
증가되는 번영과 인구 고령화로 인해 위생 제품에 대한 수요가 계속됨에 따라 SAP에 대한 수요는 계속될 것이다. 추가로, 위생 제품의 개선은 향상된 SAP 성능과 더 얇은 제품을 목표로 하므로, 제품당 사용되는 SAP의 양은 감소하게 된다.
본원에서는 에틸렌 옥사이드 및 일산화탄소로부터 초흡수성 중합체를 제조하기 위한 시스템, 및 이러한 시스템을 사용하는 방법이 제공된다. 제조 시스템은, 예를 들면, 에틸렌 옥사이드 및 일산화탄소로부터 β-프로피오락톤을 제조하도록 구성된 β-프로피오락톤 제조 시스템, 및 β-프로피오락톤 및/또는 아크릴산으로부터 초흡수성 중합체를 제조하도록 구성된 초흡수성 중합체 제조 시스템을 포함하는 다양한 단위 작업(unit operation)을 갖는다.
일부 양태에서, 에틸렌 옥사이드 및 일산화탄소로부터의 초흡수성 중합체를 위한 제조 시스템은 일산화탄소, 에틸렌 옥사이드, 카보닐화 촉매, 및 용매를 수용하기 위한 적어도 하나의 유입구; 및 β-프로피오락톤, 용매, 및 카보닐화 촉매를 포함하는 제1 β-프로피오락톤 스트림을 위한 적어도 하나의 유출구를 포함하는 제1 반응기를 포함하는 β-프로피오락톤 제조 시스템을 포함한다. 또한 제조 시스템은 제1 β-프로피오락톤 스트림으로부터 카보닐화 촉매의 적어도 일부를 분리하여 제2 β-프로피오락톤 스트림을 제조하도록 구성된 카보닐화 촉매 재순환 시스템을 포함할 수 있다. 또한, 제조 시스템은 제2 β-프로피오락톤 스트림, 나트륨 함유 성분, 및 가교결합제를 수용하기 위한 적어도 하나의 유입구; 및 초흡수성 중합체를 포함하는 초흡수성 중합체 스트림을 위한 적어도 하나의 유출구를 포함하는 제2 반응기를 포함하는 초흡수성 중합체 제조 시스템을 포함할 수 있다. 제2 반응기는 증류 반응기, 루프 반응기(loop reactor), 또는 연속 교반-탱크 반응기(CSTR)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제2 반응기의 적어도 하나의 유입구는 또한 킬레이트제 및/또는 겔화제를 수용할 수 있다. 나트륨-함유 성분은 NaOH, 나트륨 아크릴레이트, 또는 나트륨 메타크릴레이트 및 이들의 염으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한 제조 시스템은, 제2 β-프로피오락톤 스트림으로부터 용매의 적어도 일부를 분리하여 제3 β-프로피오락톤 스트림을 제조하고 이를 제2 β-프로피오락톤 스트림 대신에 제2 반응기의 적어도 하나의 유입구에 의해 수용하도록 구성된 β-프로피오락톤 정제 시스템을, 카보닐화 촉매 재순환 시스템과 초흡수성 중합체 제조 시스템 사이에 포함할 수 있다.
일부 양태에서, 초흡수성 중합체를 위한 제조 시스템은 β-프로피오락톤, 나트륨-함유 성분, 및 가교결합제를 수용하기 위한 적어도 하나의 유입구; 및 초흡수성 중합체를 포함하는 초흡수성 중합체 스트림을 위한 적어도 하나의 유출구를 포함하는 증류 반응기를 포함한다. 증류 반응기의 적어도 하나의 유입구는 또한 킬레이트제 및/또는 겔화제를 수용할 수 있다. 나트륨-함유 성분은 또한 NaOH, 나트륨 아크릴레이트, 또는 나트륨 메타크릴레이트로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. β-프로피오락톤은 용매를 포함할 수 있다. β-프로피오락톤 및 나트륨-함유 성분은 증류 반응기에 도입하기 전에 합할 수 있다. 나트륨-함유 성분 및 가교결합제는 증류 반응기에 도입하기 전에 합할 수 있다. 증류 반응기는 촉매 물질을 포함할 수 있다. 증류 반응기는 β-프로피오락톤, 나트륨-함유 성분, 및 가교결합제를 수용하기 위한 별도의 유입구를 포함할 수 있다.
일부 양태에서, 초흡수성 중합체를 위한 제조 시스템은 아크릴산, 나트륨-함유 성분, 및 가교결합제를 수용하기 위한 적어도 하나의 유입구; 및 초흡수성 중합체를 포함하는 초흡수성 중합체 스트림을 위한 적어도 하나의 유출구를 포함하는 증류 반응기를 포함한다. 증류 반응기의 적어도 하나의 유입구는 또한 킬레이트제 및/또는 겔화제를 수용할 수 있다. 나트륨-함유 성분은 또한 NaOH, 나트륨 아크릴레이트, 또는 나트륨 메타크릴레이트로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 아크릴산 및 나트륨-함유 성분은 증류 반응기에 도입하기 전에 합할 수 있다. 가교결합제 및 나트륨-함유 성분은 증류 반응기에 도입하기 전에 합할 수 있다. 증류 반응기는 촉매 물질을 함유할 수 있다. 증류 반응기는 아크릴산, 나트륨-함유 성분, 및 가교결합제를 수용하기 위한 별도의 유입구를 포함할 수 있다.
일부 양태에서, 초흡수성 중합체를 위한 제조 시스템은 β-프로피오락톤, 나트륨-함유 성분, 및 가교결합제를 수용하기 위한 적어도 하나의 유입구; 및 초흡수성 중합체를 포함하는 초흡수성 중합체 스트림을 위한 적어도 하나의 유출구를 포함하는 루프 반응기를 포함한다. 루프 반응기의 적어도 하나의 유입구는 또한 킬레이트제 및/또는 겔화제를 수용할 수 있다. 나트륨-함유 성분은 수산화나트륨, 나트륨 아크릴레이트, 또는 나트륨 메타크릴레이트, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. β-프로피오락톤은 용매를 포함할 수 있다. β-프로피오락톤 및 나트륨-함유 성분은 루프 반응기에 도입하기 전에 합할 수 있다. 나트륨-함유 성분 및 가교결합제는 루프 반응기에 도입하기 전에 합할 수 있다. 루프 반응기의 적어도 하나의 유입구는 촉매 물질을 수용할 수 있다. 루프 반응기의 적어도 하나의 유입구는 또한 희석제를 수용할 수 있다. 루프 반응기는 β-프로피오락톤, 가교결합제, 및 나트륨-함유 성분을 수용하기 위한 별도의 유입구를 포함할 수 있다.
일부 양태에서, 초흡수성 중합체를 위한 제조 시스템은 아크릴산, 나트륨-함유 성분, 및 가교결합제를 수용하기 위한 적어도 하나의 유입구; 및 초흡수성 중합체를 포함하는 초흡수성 중합체 스트림을 위한 적어도 하나의 유출구를 포함하는 루프 반응기를 포함한다. 루프 반응기의 적어도 하나의 유입구는 킬레이트제 및/또는 겔화제를 수용할 수 있다. 나트륨-함유 성분은 수산화나트륨, 나트륨 아크릴레이트, 또는 나트륨 메타크릴레이트, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 아크릴산 및 나트륨-함유 성분은 루프 반응기에 도입하기 전에 합할 수 있다. 나트륨-함유 성분 및 가교결합제는 루프 반응기에 도입하기 전에 합할 수 있다. 루프 반응기의 적어도 하나의 유입구는 촉매 물질을 수용할 수 있다. 루프 반응기의 적어도 하나의 유입구는 또한 희석제를 수용할 수 있다. 루프 반응기는 아크릴산, 가교결합제, 및 나트륨-함유 성분을 수용하기 위한 별도의 유입구를 포함할 수 있다.
일부 양태에서, 에틸렌 옥사이드 및 일산화탄소로부터의 초흡수성 중합체를 위한 제조 시스템은 일산화탄소, 에틸렌 옥사이드, 카보닐화 촉매, 및 용매를 수용하기 위한 적어도 하나의 유입구; 및 β-프로피오락톤, 용매, 및 카보닐화 촉매를 포함하는 제1 β-프로피오락톤 스트림을 위한 적어도 하나의 유출구를 포함하는 제1 반응기를 포함하는 β-프로피오락톤 제조 시스템을 포함한다. 또한 제조 시스템은 제1 β-프로피오락톤 스트림으로부터 카보닐화 촉매의 적어도 일부를 분리하여 제2 β-프로피오락톤 스트림을 제조하도록 구성된 카보닐화 촉매 재순환 시스템을 포함할 수 있다. 추가로, 제조 시스템은 제2 β-프로피오락톤 스트림을 수용하기 위한 적어도 하나의 유입구 및 아크릴산을 포함하는 아크릴산 스트림을 위한 적어도 하나의 유출구를 포함하는 아크릴산 제조 시스템을 포함할 수 있다. 또한, 제조 시스템은 아크릴산 스트림, 나트륨-함유 성분, 및 가교결합제를 수용하기 위한 적어도 하나의 유입구; 및 초흡수성 중합체를 포함하는 초흡수성 중합체 스트림을 위한 적어도 하나의 유출구를 포함하는 제2 반응기를 포함하는 초흡수성 중합체 제조 시스템을 포함할 수 있다. 제2 반응기는 증류 반응기, 루프 반응기, 또는 연속 교반-탱크 반응기로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제2 반응기의 적어도 하나의 유입구는 또한 킬레이트제 및/또는 겔화제를 수용할 수 있다. 나트륨-함유 성분은 수산화나트륨, 나트륨 아크릴레이트, 또는 나트륨 메타크릴레이트로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 나트륨-함유 성분은 수산화나트륨일 수 있고 수산화나트륨은 다양한 양의 물을 포함할 수 있다. 제조 시스템은, 제2 β-프로피오락톤 스트림으로부터 용매의 적어도 일부를 분리하여 제3 β-프로피오락톤 스트림을 제조하고 이를 제2 β-프로피오락톤 스트림 대신에 아크릴산 제조 시스템의 적어도 하나의 유입구에 의해 수용하도록 구성된 β-프로피오락톤 정제 시스템을, 카보닐화 촉매 재순환 시스템과 아크릴산 제조 시스템 사이에 포함할 수 있다. 초흡수성 중합체 스트림은 용매를 포함할 수 있다. 또한 제조 시스템은 초흡수성 중합체 스트림으로부터 용매의 적어도 일부를 분리하여 제2 초흡수성 중합체 스트림을 제조하도록 구성된 초흡수성 중합체 정제 시스템을 포함할 수 있다. 또한 초흡수성 중합체 스트림은 물을 포함할 수 있다. 제조 시스템은 또한 초흡수성 중합체 스트림으로부터 물과 용매의 적어도 일부를 분리하여 제2 초흡수성 중합체 스트림을 제조하도록 구성된 초흡수성 중합체 정제 시스템을 포함할 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면과 관련하여 취해진 하기 설명을 참조함으로써 가장 잘 이해될 수 있으며, 동일한 부분은 동일한 참조 번호로 나타낼 수 있다.
도 1은 일산화탄소 및 에틸렌 옥사이드로부터 초흡수성 중합체를 제조하기 위한 시스템의 예시적인 개략도이다.
도 2는 본원에 개시된 예시적인 증류 반응기이다.
도 3은 본원에 개시된 예시적인 루프 반응기이다.
도 4a는 수산화나트륨을 사용하여 초흡수성 중합체를 제조하기 위한 시스템의 예시적인 개략도이다.
도 4b는 함수량이 다양한 수산화나트륨을 사용하여 초흡수성 중합체를 제조하기 위한 시스템의 예시적인 개략도이다.
도 4c는 나트륨 아크릴레이트, 나트륨 메타크릴레이트 및/또는 수산화나트륨을 사용하여 초흡수성 중합체를 제조하기 위한 시스템의 예시적인 개략도이다.
하기 설명은 예시적인 방법, 파라미터 등을 설명한다. 그러나, 이러한 설명은 본 발명의 범위에 대한 제한으로서 의도되지 않으며 예시적인 양태에 대한 설명으로서 제공되는 것으로 인식되어야 한다.
본원에서는 β-프로피오락톤("BPL")으로부터 초흡수성 중합체("SAP")를 제조하기 위한 시스템 및 방법이 제공된다. 예를 들면, 에틸렌 옥사이드("EO")는 카보닐화 촉매의 존재하에 예를 들면 일산화탄소("CO")와 카보닐화 반응시켜 BPL을 제조할 수 있다. BPL은 중합 촉매의 존재하에 중합시켜 폴리프로피오락톤("PPL")을 제조할 수 있다. 또한, PPL은 열분해시켜 예를 들면 빙아크릴산(glacial acrylic acid) "GAA"를 포함하는 아크릴산 "AA"를 제조할 수 있다. BPL, PPL, AA, 또는 이들의 조합을 사용하여 SAP를 제조할 수 있다.
도 1을 참조하면, 일산화탄소 및 에틸렌 옥사이드로부터 SAP를 제조하기 위한 예시적인 시스템이 도시되어 있다. 일산화탄소("CO") 공급원 104, 카보닐화 촉매 공급원 103, 에틸렌 옥사이드("EO") 공급원 101, 및 용매 공급원 102을 도 1에 반응기 105로 도시되어 있는 BPL 제조 시스템으로 공급할 수 있다. 반응기 105는 적어도 하나의 연속 교반-탱크 반응기, 적어도 하나의 루프 반응기, 적어도 하나의 플러그 유동(plug flow) 반응기, 또는 이들의 직렬 또는 병렬 조합일 수 있다. 이와 같은 β-프로피오락톤 제조 시스템은 통상적으로 β-프로피오락톤의 액체 생성물 스트림을 제조하도록 구성될 수 있다. 이러한 액체 스트림은 적어도 약 10중량%의 BPL, 적어도 15중량%의 BPL, 적어도 20중량%의 BPL, 적어도 25중량%의 BPL, 또는 적어도 약 30중량%의 BPL을 함유할 수 있다. 일부 양태에서, 이러한 액체 스트림은 10 내지 40중량%의 BPL, 15 내지 30중량%의 BPL, 또는 약 20중량%의 BPL을 포함할 수 있다. 이어서 BPL 생성물 스트림을 도 1에 나노필터 106로 도시되어 있는 카보닐화 촉매 재순환 시스템으로 공급할 수 있다. 카보닐화 촉매 재순환 시스템은 β-프로피오락톤 생성물 스트림에 존재하는 잔여 카보닐화 촉매를 분리하도록 구성될 수 있으며, 이와 같이 분리된 카보닐화 촉매는 반응기 105에서 사용하기 위해 재순환시킬 수 있다. 도 1에 도시된 나노필터 106은 중합체성 멤브레인 또는 세라믹 멤브레인과 같은 임의의 적합한 멤브레인일 수 있으며, 통상적으로 β-프로피오락톤, 용매 및 잔여 카보닐화 촉매로 이루어진 잔류성 스트림, 및 통상적으로 β-프로피오락톤, 용매, 소량의 에틸렌 옥사이드, 일산화탄소, 부산물(예를 들면 아세트알데히드 및 석신산 무수물) 및 미량의 카보닐화 촉매로 이루어진 침투성 스트림을 생성시킨다.
침투성 스트림을, 도 1에 선택적 증류 컬럼 107로 도시되어 있으며 침투성 스트림으로부터 EO, CO, 부산물, 및 용매를 분리하도록 구성될 수 있는 BPL 정제 시스템으로 공급할 수 있다. 증류 컬럼 107은 선택적이지만 필수적이지는 않다. 따라서, 증류 컬럼 107이 사용되면, BPL 정제 시스템으로부터의 정제된 BPL 스트림을 증류 반응기 108(즉, 초흡수성 중합체 제조 시스템)로 공급한다. 그러나, 증류 컬럼 107이 사용되지 않으면, 용매를 갖는 BPL 스트림을 반응성 증류 반응기 108로 공급할 수 있다. 용매를 갖는 이러한 BPL 스트림은 약 5 내지 90중량%의 BPL 또는 약 10 내지 80중량%의 BPL을 포함할 수 있다.
또한, BPL 스트림을 아크릴산 제조 시스템으로 공급할 수 있다. 따라서, 아크릴산 스트림을 BPL 스트림 대신 증류 반응기 108로 공급할 수 있다.
증류 반응기 108로, 가교결합제 공급원 109로부터의 가교결합제를 공급할 수 있고/있거나 나트륨-함유 성분 공급원 110으로부터의 나트륨-함유 성분을 공급할 수 있고/있거나 킬레이트제 공급원 111로부터의 킬레이트제를 공급할 수 있고/있거나 겔화제 공급원 112로부터의 겔화제를 공급할 수 있다. 일부 양태에서, BPL 스트림(또는 아크릴산 스트림), 가교결합제, 나트륨-함유 성분, 킬레이트제, 및/또는 겔화제를 증류 반응기로 공급하기 전에 혼합할 수 있다. 예를 들면, 증류 반응기 108에 앞서, BPL 스트림(또는 아크릴산 스트림) 및 나트륨-함유 성분을 합하여 이들을 스크류 공급물(screw feed)로서 증류 반응기로 혼입할 수 있다. 또 다른 양태에서, 나트륨-함유 성분 및 가교결합제를 증류 반응기로 공급하기 전에 합할 수 있다. 반응성 증류 후에, SAP 스트림이 형성될 수 있다.
에틸렌 옥사이드 공급원
에틸렌 옥사이드(EO)를 카보닐화 반응 시스템의 유입구(들)로 공급할 수 있다. EO는 펌프 또는 당업자에게 알려진 임의의 다른 수단을 사용하여 액체로서 공급할 수 있다. 또한, EO 공급원을 불활성 분위기하에 유지할 수 있다. 일부 양태에서, EO는 석유계일 수 있다. 석유계 EO는 에틸렌의 산화를 통해 얻을 수 있다. 추가로, EO는 바이오계일 수 있다. 바이오계 EO는 에탄올로부터 얻을 수 있다.
용매 공급원
용매는 본원에 개시된 임의의 용매 및 이러한 용매들의 혼합물로부터 선택될 수 있다. 일부 변형태에서, 용매는 유기 용매이다. 특정 변형태에서, 용매는 비양성자성(aprotic) 용매이다.
일부 양태에서, 용매는 디메틸포름아미드, N-메틸 피롤리돈, 테트라하이드로푸란, 톨루엔, 크실렌, 디에틸 에테르, 메틸-3급-부틸 에테르, 아세톤, 메틸에틸 케톤, 메틸-이소-부틸 케톤, 부틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 디클로로메탄, 및 헥산, 및 이들 중 임의의 둘 이상의 혼합물을 포함한다. 일반적으로, 극성 비양성자성 용매 또는 탄화수소가 이러한 단계에 적합하다.
또한, 일 변형태에서, β-락톤은 공용매로서 이용될 수 있다. 다른 변형태에서, 용매는 에테르, 탄화수소 및 비양성자성(non protic) 극성 용매를 포함할 수 있다. 일부 양태에서, 용매는 테트라하이드로푸란("THF"), 설포란, N-메틸 피롤리돈, 1,3 디메틸-2-이미다졸리디논, 디글라임, 트리글라임, 테트라글라임, 디에틸렌 글리콜 디부틸 에테르, 이소소르바이드 에테르, 메틸 3급부틸 에테르, 디에틸에테르, 디페닐 에테르, 1,4-디옥산, 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트, 부틸렌 카보네이트, 이염기성 에스테르, 디에틸 에테르, 아세토니트릴, 에틸 아세테이트, 디메톡시 에탄, 아세톤, 및 메틸에틸 케톤을 포함한다. 다른 양태에서, 용매는 테트라하이드로푸란, 테트라하이드로피란, 2,5-디메틸 테트라하이드로푸란, 설포란, N-메틸 피롤리돈, 1,3 디메틸-2-이미다졸리디논, 디글라임, 트리글라임, 테트라글라임, 디에틸렌 글리콜 디부틸 에테르, 이소소르바이드 에테르, 메틸 3급부틸 에테르, 디에틸에테르, 디페닐 에테르, 1,4-디옥산, 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트, 부틸렌 카보네이트, 이염기성 에스테르, 디에틸 에테르, 아세토니트릴, 에틸 아세테이트, 프로필 아세테이트, 부틸 아세테이트, 2-부탄온, 사이클로헥산온, 톨루엔, 디플루오로벤젠, 디메톡시 에탄, 아세톤, 및 메틸에틸 케톤을 포함한다. 특정 변형태에서, 용매는 극성 공여 용매이다. 일 변형태에서, 용매는 THF이다.
중합을 방해하지 않는 저비점 용매, 예를 들면 THF를 도입하면 SAP 제조 공정에 추가의 이점을 제공할 수 있다. 첫 번째로, 저비점 용매는 중합 공정 동안 발생되는 열을 효과적으로 관리하는 것을 도울 수 있다. 균일한 열 분포는 더 우수한(즉, 더 균일한 입자 크기 분포, 등) 중합체의 제조를 허용할 수 있다. 두 번째로, 저비점 용매는 SAP의 가공을 용이하게 할 수 있다. 마지막으로, 저비점 용매는 SAP 건조와 관련된 비용을 줄일 수 있다(즉, 물에 비해 용매 증발 비용이 더 낮다).
펌프를 사용하여 용매를 카보닐화 반응 시스템으로 공급할 수 있다. 또한, 용매 스트림, 공급원, 및 저장 탱크를 불활성 또는 CO 분위기하에 유지할 수 있다. 일부 양태에서, 용매를 카보닐화 반응 시스템으로 공급하는 용매 공급물은 새로운 용매 공급원으로부터의 용매, BPL 정제 시스템으로부터의 재순환된 용매, 및/또는 카보닐화 촉매 단리 시스템으로부터의 재순환된 카보닐화 촉매 스트림 중의 용매를 포함할 수 있다. 일부 양태에서, BPL 정제 시스템으로부터의 재순환된 용매는 보급용 용매 저장소(make-up solvent reservoir)에 저장할 수 있다. 일부 양태에서, 용매를 카보닐화 반응 시스템으로 공급하는 용매 공급물은 보급용 용매 저장소로부터의 용매를 포함할 수 있다. 일부 양태에서, 용매는 시스템으로부터 퍼징될 수 있다. 일부 양태에서, 퍼징된 용매는 BPL 정제 시스템의 재순환된 용매로부터의 용매일 수 있다. 일부 양태에서, 새로운 용매 공급원으로부터의 용매는 또한 보급용 용매 저장소에 저장하여 BPL 정제 시스템으로부터의 재순환된 용매를 새로운 용매로 희석한다. 일부 양태에서, 새로운 용매는, 카보닐화 반응 시스템으로 도입하기 전에, 새로운 용매 공급원으로부터 보급용 용매 저장소로 공급한다. 일부 양태에서, 새로운 용매 공급원, BPL 정제 시스템, 및 카보닐화 촉매 단리 시스템으로부터의 용매를 카보닐화 촉매 흡착과 같은 작업에 의해 정제하여, 카보닐화 촉매를 억제할 수 있는 산소 및 물을 제거할 수 있다.
카보닐화 촉매 공급원
당해 기술 분야에 공지된 다수의 카보닐화 촉매가 본 발명의 방법에 적합하다(또는 본 발명의 방법에 맞추어질 수 있다). 예를 들면, 일부 양태에서, 카보닐화 방법은 금속 카보닐-루이스산 촉매, 예를 들면 미국 특허 제6,852,865호에 개시된 촉매를 이용한다. 다른 양태에서, 카보닐화 단계는 미국 특허출원 제10/820,958호 및 제10/586,826호에 개시된 카보닐화 촉매 중 하나 이상으로 실시된다. 다른 양태에서, 카보닐화 단계는 미국 특허 제5,310,948호, 제7,420,064호, 및 제5,359,081호에 개시된 촉매들 중 하나 이상으로 실시된다. 에폭사이드의 카보닐화를 위한 추가의 촉매는 문헌[Chem. Commun., 2007, 657-674]의 리뷰에 개시되어 있다.
일부 양태에서, 카보닐화 촉매는 금속 카보닐 화합물을 포함한다. 통상, 단일 금속 카보닐 화합물이 제공되지만, 특정 양태에서는 2개 이상의 금속 카보닐 화합물들의 혼합물이 제공된다. 따라서, 제공된 금속 카보닐 화합물이 예를 들면 중성 금속 카보닐 화합물을 "포함"하는 경우, 상기 제공된 금속 카보닐 화합물은 단일의 중성 금속 카보닐 화합물일 수 있거나, 하나 이상의 추가의 금속 카보닐 화합물과 조합된 중성 금속 카보닐 화합물일 수 있는 것으로 이해된다. 바람직하게는, 상기 제공된 금속 카보닐 화합물은 에폭사이드의 개환을 가능하게 하고, 생성된 금속 탄소 결합으로의 CO의 삽입을 가능하게 할 수 있다. 이러한 반응성을 갖는 금속 카보닐 화합물은 당해 분야에 널리 공지되어 있으며 실험실 실험에서 뿐만 아니라 하이드로포밀화와 같은 산업 공정에서 사용된다.
일부 양태에서, 제공된 금속 카보닐 화합물은 음이온성 금속 카보닐 모이어티(moiety)를 포함한다. 다른 양태에서, 제공된 금속 카보닐 화합물은 중성 금속 카보닐 화합물을 포함한다. 일부 양태에서, 제공된 금속 카보닐 화합물은 금속 카보닐 수소화물 또는 하이드리도(hydrido) 금속 카보닐 화합물을 포함한다. 일부 양태에서, 제공된 금속 카보닐 화합물은 최초 제공된 화합물과는 상이한 활성 화학종을 제공하기 위해 하나 이상의 반응 성분과 동일 반응계에서(in situ) 반응하는 전촉매(pre-catalyst)로서 작용한다. 이러한 전촉매는 본원에 명확하게 포함되는데, 그 이유는, 제공된 반응에서 상기 활성 화학종은 확실하게 공지되지 않을 수 있는 것으로 인식되기 때문이며, 따라서 이러한 반응성 화학종을 동일 반응계에서 확인하는 것 자체는 본원의 취지 또는 교시를 벗어나지 않는다.
일부 양태에서, 금속 카보닐 화합물은 음이온성 금속 카보닐 화학종을 포함한다. 일부 양태에서, 이러한 음이온성 금속 카보닐 화학종은 화학식 [QdM'e(CO)w]y-를 갖고, 여기서 Q는 임의의 리간드이며 존재할 필요는 없고, M'는 금속 원자이고, d는 0 내지 8의 정수(0과 8 포함)이고, e는 0 내지 6의 정수(1과 6 포함)이고, w는 안정한 음이온성 금속 카보닐 착물을 제공하기 위한 수이고, y는 음이온성 금속 카보닐 화학종의 전하(charge)이다. 일부 양태에서, 상기 음이온성 금속 카보닐은 화학식 [QM'(CO)w]y-를 갖고, 여기서 Q는 임의의 리간드이며 존재할 필요는 없고, M'는 금속 원자이고, w는 안정한 음이온성 금속 카보닐을 제공하기 위한 수이고, y는 음이온성 금속 카보닐의 전하이다.
일부 양태에서, 상기 음이온성 금속 카보닐 화학종은 주기율표의 5족, 7족 또는 9족으로부터의 금속의 일음이온성 카보닐 착물 또는 주기율표의 4족 또는 8족으로부터의 금속의 이음이온성 카보닐 착물을 포함한다. 일부 양태에서, 상기 음이온성 금속 카보닐 화합물은 코발트 또는 망간을 함유한다. 일부 양태에서, 상기 음이온성 금속 카보닐 화합물은 로듐을 함유한다. 적합한 음이온성 금속 카보닐 화합물은 [Co(CO)4]-, [Ti(CO)6]2-, [V(CO)6]-, [Rh(CO)4]-, [Fe(CO)4]2-, [Ru(CO)4]2-, [Os(CO)4]2-, [Cr2(CO)10]2-, [Fe2(CO)8]2-, [Tc(CO)5]-, [Re(CO)5]- 및 [Mn(CO)5]-를 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 일부 양태에서, 음이온성 금속 카보닐은 [Co(CO)4]-를 포함한다. 일부 양태에서, 2개 이상의 음이온성 금속 카보닐 착물들의 혼합물이 본원 방법에서 사용되는 카보닐화 촉매에 존재할 수 있다.
일산화탄소 공급원
일산화탄소를, EO를 카보닐화하여 BPL을 제조하기에 충분한 양으로 BPL 제조 시스템으로 공급할 수 있다. 일부 변형태에서, 이는 초대기압의 일산화탄소하에 카보닐화 반응을 수행하여 달성될 수 있다. 일부 양태에서, 일산화탄소는 석유계이다. 석유계 일산화탄소는 가스화와 같은 다양한 공정으로부터 얻을 수 있다. 일부 양태에서, 일산화탄소는 재생 가능할 수 있다. 재생 가능한 일산화탄소는 MSW/바이오매스 가스화 또는 CO2를 CO로 전환시키는 다른 기술(예를 들면, Praxair/Haldo-Topsoe)로부터 얻을 수 있다.
일부 양태에서, 카보닐화 반응 시스템에 일산화탄소를 공급할 수 있는 일산화탄소 공급원은 새로운 일산화탄소 공급원(즉, 주요 CO 공급) 및 카보닐화 반응 시스템으로부터의 재순환된 일산화탄소 스트림을 포함할 수 있다. 일부 양태에서, 일산화탄소 공급원은 새로운 일산화탄소 공급원만 있을 수 있다. 일부 양태에서, 일산화탄소 공급원은 재순환된 일산화탄소 공급원만 있을 수 있다. 일부 양태에서, 새로운 일산화탄소 스트림 및/또는 재순환된 일산화탄소 스트림은, 카보닐화 반응 시스템 내로 공급되는 일산화탄소 압축기로부터 생성되는 스트림(즉, 반응기 일산화탄소 유입구 스트림)에 앞서 일산화탄소 압축기 내로 공급할 수 있다. 일부 양태에서, 일산화탄소 압축기로부터 생성된 스트림(즉, 반응 시스템 일산화탄소 유입구 스트림)은 일산화탄소 공급원일 수 있다. 일산화탄소 공급원은 카보닐화 반응 시스템 압력 또는 그 이상의 압력으로 압축하고 이어서 카보닐화 시스템으로 공급할 수 있다. 일부 양태에서, 새로운 일산화탄소 공급원(즉, 주요 CO 공급원) 및 재순환된 일산화탄소는 별도의 압축기에서 압축될 수 있다. 재순환된 일산화탄소가 새로운 일산화탄소 공급물(즉, 주요 CO 공급물)로부터 반응 시스템 압력으로 별도로 압축될 수 있는 한 가지 이유는, 주요 압축기(즉, 새로운 공급 압축기)가, 일산화탄소 재순환 스트림에 존재할 수 있는 BPL 및 에틸렌 옥사이드와 같은 위험한 성분들로 오염되는 것을 방지하는 것이다. 이들 잠재적으로 위험한 성분의 일부는 압축기로부터 부분적으로 액화된 성분으로서 폐기물로서 제거할 수 있다. 일부 양태에서, 이들 잠재적으로 위험한 성분을 카보닐화 반응 시스템으로 재순환시킬 수 있다. 일부 양태에서, 2개 압축기들로부터의 압축된 일산화탄소를 반응 시스템 일산화탄소 유입구 스트림으로서 카보닐화 반응 시스템으로 공급할 수 있다.
가교결합제 공급원
본원에 개시된 가교결합제 공급원은 SAP 제조에 사용하기 적합한 것일 수 있다. 적합한 가교결합제는, 예를 들면, 트리메틸롤프로판 트리아크릴레이트, 테트라알릴옥시에탄, 알릴메타크릴레이트, 트리알릴아민, 에틸렌 글리콜 디글리시딜 에테르, N,N'-메틸렌비스아크릴아미드, N,N'-메틸렌비스메타크릴아미드, 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 디에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 및 트리메틸롤프로판 트리아크릴레이트를 포함할 수 있다. 본원에 개시된 가교결합제들의 임의의 조합이 사용될 수 있다. 가교결합제는 또한 다양한 양과 농도로 사용될 수 있다.
나트륨-함유 성분 공급원
본원에 개시된 나트륨-함유 성분 공급원은 SAP 제조에 사용하기 적합한 것일 수 있다. 구체적으로는, 나트륨-함유 성분은 수산화나트륨, 나트륨 아크릴레이트, 나트륨 메타크릴레이트, 이들의 염, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 또한, 나트륨-함유 성분은 당업계에 알려진 SAP 개시제를 포함할 수 있다. 나트륨-함유 성분은 BPL의 개환을 위한 개시제로서 작용할 수 있다. 또한, 나트륨-함유 성분은 과량의 나트륨 이온을 제공할 수 있으며 이는 최종 SAP의 흡수 특성에 유리하다. 추가로, 나트륨-함유 성분은 SAP 제조시 SAP 중합체 및/또는 아크릴산을 위한 중화제로서 작용할 수 있다. 나트륨-함유 성분은 다양한 양과 농도로 사용될 수 있다.
킬레이트제 공급원
본원에 개시된 킬레이트제 공급원은 SAP 제조에 사용하기 적합한 것일 수 있다. 킬레이트제는 다양한 양과 농도로 사용될 수 있다.
겔화제 공급원
본원에 개시된 겔화제 공급원은 SAP 제조에 사용하기 적합한 것일 수 있다. 겔화제는 다양한 양과 농도로 사용될 수 있다.
반응성 증류
도 2를 참조하면, BPL(또는 아크릴산)로부터 SAP를 제조하기 위한 예시적인 증류 반응기 208(즉, 예시적인 초흡수성 중합체 제조 시스템)이 도시되어 있다. 증류 반응기는 당업계에 알려진 다양한 증류 컬럼 및 물질 전달 반응기들 중 임의의 것의 형상을 따를 수 있는 반응 용기를 포함할 수 있다. 반응기 208의 내부에는 복수의 반응 챔버들(216, 217, 218)의 하부 경계 또는 단일 반응 챔버의 하부 경계를 규정할 수 있는 단일 트레이(도시되지 않음) 또는 복수의 트레이들(213, 214, 215)이 존재할 수 있다. 증류 공정을 돕는 증류 컬럼에서 통상 사용되는 물질을 공학적 설계 선택 및 최적화에 따라 반응기 208에서 사용할 수 있다.
트레이 또는 트레이들 위에는 촉매 물질(219, 220, 221)이 존재할 수 있다. 촉매 물질은 SAP 합성 촉매 또는 촉매 시스템의 필요한 성분들을 모두 포함할 수 있다. 따라서, SAP 합성을 위한 촉매적으로 활성인 금속 및 이의 전구체와 같은 활성 촉매 성분 및 유도체 화합물이 SAP 합성 촉매 또는 촉매 시스템에 포함될 수 있다. 당업계에 잘 알려진 바와 같은 촉매 지지 물질이 촉매 물질 내에 포함될 수 있다. 촉진제, 활성제, 및 기타 물질이 또한 촉매 물질에 포함될 수 있다. 또한, 비(non)-촉매성 증류 패킹 등을 촉매 물질과 함께 사용할 수 있다. 일부 양태에서, 하나 이상의 반응 챔버는 촉매 물질을 갖지 않을 수 있다. 촉매 물질은 각각의 반응 챔버 내에 상이한 양, 농도, 형태, 및 구성으로 존재할 수 있다. 증류 반응기는 바람직하게는 SAP 합성에 활성인 촉매를 사용한다. 그러나, 반응기에서 사용되어야 하는 특별한 촉매 유형은 없다. 일 양태에서, 촉매 물질 내의 활성 촉매 성분은 SAP 제조에 활성인 것으로 알려진 임의의 금속을 포함할 수 있다. 특정 형태의 목적하는 촉매 물질을 당업자에게 알려진 방법들 중 임의의 것에 의해 제조할 수 있다. 촉매 물질, 이의 물리적 형태, 및 이의 내용물의 농도는 목적하는 반응 계획을 초래하도록 각각의 반응 챔버에서 최적화될 수 있다. 사실상, 촉매 물질은 상기 반응 챔버에서 발생하는 반응을 최적화시키도록 각각의 반응 챔버에 대해 선택될 수 있다. 예를 들면, 증류 반응기에 포함된 촉매 물질은 BPL → PPL; PPL → AA; 및/또는 AA → SAP의 반응을 촉매할 수 있는 촉매를 포함할 수 있다.
목적하는 반응물을 반응기 208로 도입하기 위해 복수의 공급 라인들을 사용할 수 있다. 3개 공급 라인들이 도시되어 있지만, 3개 보다 많거나 적은 임의 개수의 공급 라인들을 사용할 수 있다. 추가로, 반응기에 도입하기 전에 이들 공급 라인들 중 일부를 서로 합할 수 있다. 또한, 각각의 공급 라인은 도 2에 도시된 바와 같이 반응 챔버 내의 반응기에 도입할 수 있다. 다른 양태에서, 공급 라인은 특정의 원하는 효과를 달성하도록 다양한 구성에 따라 위치할 수 있다. 예를 들면, 모든 공급 라인들은 하나의 반응 챔버 내의 반응기에 도입할 수 있다. 공급 물질을 필요한 경우 예열, 냉각, 및 가압할 수 있도록 압축기, 가열기 등을 공급 라인들 상에 제공할 수 있다. 예를 들면, 공급 물질을 예열 및 가압하여, 이의 도입 지점에서 반응기의 조건과 유사한 조건에서 반응기에 도입되도록 하는 것이 요망될 수 있다.
작동시, 반응물 및 기타 가공 물질을, 필요한 경우, 공급 라인을 통해 반응기 208에 도입할 수 있다. 일 양태에서, BPL 공급 라인(또는 AA 공급 라인) 222, 제제 공급 라인 223, 및 나트륨-함유 성분 공급 라인 224를 반응기 208에 도입할 수 있다. 또한, 하나 이상의 BPL 공급 라인, 하나 이상의 제제 공급 라인, 하나 이상의 나트륨-함유 성분 공급 라인이 있을 수 있으며 이들 상이한 공급 라인 각각을 반응기의 다양한 반응 챔버에 도입할 수 있다. 전술된 바와 같이, 이들 공급 라인은 동일하거나 상이한 반응 챔버들에 도입할 수 있다. BPL 공급 라인(또는 AA 공급 라인) 222는 전술된 BPL 제조 시스템(또는 AA 제조 시스템)으로부터 유래할 수 있다. 제제 공급 라인은 가교결합제 공급원, 킬레이트제 공급원, 겔화제 공급원, 또는 이들의 조합으로부터 유래할 수 있다. 또한, 다수의 제제 공급 라인들(예를 들면, 각각의 제제를 위한 공급 라인)이 있을 수 있다. 나트륨-함유 성분 공급 라인은 나트륨-함유 성분 공급원으로부터 유래할 수 있다. BPL 공급 라인은 정제된 BPL을 포함할 수 있거나 용매 중의 BPL을 포함할 수 있다. 일부 양태에서, 증류 반응기에 앞서 BPL 공급 라인(또는 AA 공급 라인) 및 나트륨-함유 공급 라인을 스크류 공급물 구획으로서 혼입할 수 있다. 예를 들면, 반응기에 도입하기 전에, 나트륨 아크릴레이트(또는 기타 나트륨 염)를 포함하는 나트륨-함유 성분 공급 라인과 BPL 공급 라인을 합할 수 있다. 또한, 하나 이상의 BPL 공급 라인(또는 AA 공급 라인), 하나 이상의 제제 공급 라인, 하나 이상의 나트륨-함유 성분 공급 라인, 하나 이상의 희석제 공급 라인, 및 하나 이상의 촉매 공급 라인이 있을 수 있으며 이들 상이한 공급 라인 각각을 반응기의 다양한 또는 동일한 지점들로 도입할 수 있다.
일 양태에서, (합해져 있거나 개별적인) BPL 공급 라인(또는 AA 공급 라인) 및 나트륨-함유 공급 라인은 증류 반응기 위치(예를 들면, 증류 반응기의 바닥부)에서 도입할 수 있고, 제제 공급 라인은 BPL 공급 라인(또는 AA 공급 라인) 및 나트륨-함유 공급 라인 위치와는 상이한 위치에 (예를 들면, BPL(또는 AA 공급 라인) 및 나트륨-함유 입구 위에) 도입할 수 있고, 또 다른 나트륨-함유 성분 공급 라인은 제제 공급 라인과는 상이한 위치에서 (예를 들면, 제제 공급 라인 입구 위에서) 도입할 수 있다. 일부 양태에서, 나트륨-함유 공급 라인 및 제제 공급 라인은 반응기에 도입하기 전에 합할 수 있다. 예를 들면, (합해져 있거나 개별적인) BPL 공급 라인(또는 AA 공급 라인) 및 나트륨-함유 공급 라인은 증류 반응기 위치에 도입할 수 있으며 합한 제제 및 나트륨-함유 성분 공급 라인은 BPL(또는 AA 공급 라인) 및 나트륨-함유 공급 라인 위치와는 상이한 위치에 도입할 수 있다. 일부 양태에서, 제제 공급 라인은 각각의 개별 제제를 위한 별도의 공급 라인들(즉, 가교결합 공급 라인, 킬레이트 공급 라인, 및 겔화 공급 라인 등)로 나누어질 수 있다.
공급 물질 농도 및 이의 주입 지점, 반응 온도, 및 압력, 및 촉매 유형 및 (필요한 경우) 증류 반응기 내 반응 챔버에서의 촉매 사용량은, 제조 분포, 전환 및 선택도를 제어하기 위해 본 발명에 따라 모두 달라질 수 있다. 일 양태에서, 증류 컬럼의 성분들은, SAP가 증류 컬럼으로부터 제조되도록 구성된다.
고품질 SAP 제조시의 한 가지 중요한 측면은 효율적인 열 관리 시스템이다. 따라서, 반응기 208는 효율적인 냉각을 위한 열교환기를 포함할 수 있다. 종래의 SAP 제조업자는 열 방출 관리를 위해 수성 수산화나트륨을 사용한다. 그러나, 이는 공정 말미에 물을 제거하는 문제를 제조업자에게 남길 수 있다. 예를 들면, 통상적으로 중량의 50%는 물이며, 무수 SAP를 얻기 위해 물을 제거하는 것은 매우 고가일 수 있다. 본 출원은 가교결합제 및 기타 제제(예를 들면, 킬레이트제 및/또는 겔화제)를 다양한 농도, 나트륨-함유 성분에서 사용할 수 있으며, 효율적인 냉각을 통해 그리고 예를 들면 THF와 같은 저비점 용매를 통해 열을 관리할 수 있다.
기타 반응기
단일 증류 반응기만이 도 2에 예시되어 있지만, (직렬 또는 병렬의) 다수의 증류 반응기들을 사용하여 SAP 합성을 수행할 수 있다. 증류 반응기 이외에도, 루프 반응기, 연속 교반-탱크 반응기(CSTR), 또는 플러그 유동 반응기와 같은 다른 반응기들을 사용하여 SAP 합성을 수행할 수 있다.
예를 들면, 도 3은 BPL(또는 AA)로부터 SAP를 제조하기 위한 예시적인 루프 반응기 308(즉, 또 다른 예시적인 초흡수성 중합체 제조 시스템)을 도시한다. 증류 반응기와 유사하게, 복수의 공급 라인들이 루프 반응기에 도입될 수 있다. 목적하는 반응물을 반응기 308로 도입하기 위해 복수의 공급 라인들을 사용할 수 있다. 5개의 공급 라인들이 도시되어 있지만, 5개 보다 많거나 적은 임의 개수의 공급 라인들을 사용할 수 있다. 추가로, 이들 공급 라인들 중 일부는 반응기에 도입하기 전에 서로 합할 수 있다. 다른 양태에서, 공급 라인들은 특정의 원하는 효과를 달성하도록 다양한 구성에 따라 위치할 수 있다. 공급 물질을 필요한 경우 예열, 냉각, 및 가압할 수 있도록 압축기, 가열기 등을 공급 라인들 상에 제공할 수 있다. 예를 들면, 공급 물질을 예열 및 가압하여 이의 도입 지점에서 반응기의 조건과 유사한 조건에서 반응기에 도입되도록 하는 것이 요망될 수 있다.
작동시, 반응물들 및 기타 가공 물질을, 필요한 경우, 공급 라인들을 통해 반응기 308에 도입할 수 있다. 일 양태에서, BPL 공급 라인(또는 AA 공급 라인) 322, 제제 공급 라인 323, 나트륨-함유 성분 공급 라인 324, 희석제 공급 라인 325, 및/또는 촉매 공급 라인 326을 반응기 308에 도입할 수 있다. 반응물(및 생성물)을 희석시키고 이들을 루프 반응기를 통해 수송하는 희석제는 액체일 수 있다. 바람직하게는, 반응물 및/또는 생성물은 희석제에 용해되지 않는다. 일부 양태에서는 희석제가 불필요하다. 또한, 하나 이상의 BPL 공급 라인(또는 AA 공급 라인), 하나 이상의 제제 공급 라인, 하나 이상의 나트륨-함유 성분 공급 라인, 하나 이상의 희석제 공급 라인, 및 하나 이상의 촉매 공급 라인이 있을 수 있으며 이들 상이한 공급 라인 각각을 반응기의 다양한 또는 동일한 지점들로 도입할 수 있다. BPL 공급 라인 222(또는 AA 공급 라인)는 전술된 BPL 제조 시스템(또는 AA 제조 시스템)으로부터 유래할 수 있다. 제제 공급 라인은 가교결합제 공급원, 킬레이트제 공급원, 겔화제 공급원, 또는 이들의 조합으로부터 유래할 수 있다. 나트륨-함유 성분 공급 라인은 나트륨-함유 성분 공급원으로부터 유래할 수 있다. 희석제 공급 라인은 희석제 공급원으로부터 유래할 수 있다. 촉매 공급 라인은 촉매 물질 공급원으로부터 유래할 수 있다. 전술된 바와 같이, 촉매 물질은 SAP 합성 촉매 또는 촉매 시스템의 필요한 성분들을 모두 포함할 수 있다. 따라서, SAP 합성을 위한 촉매적으로 활성인 금속 및 이의 전구체와 같은 활성 촉매 성분 및 유도체 화합물이 SAP 합성 촉매 또는 촉매 시스템에 포함될 수 있다. 당업계에 잘 알려진 바와 같은 촉매 지지 물질이 또한 촉매 물질 내에 포함될 수 있다. 촉진제, 활성제, 및 기타 물질들이 또한 촉매 물질에 포함될 수 있다. 일부 양태에서, 루프 반응기는 촉매를 갖지 않는다. 촉매 물질은 상이한 양, 농도, 형태, 및 구성으로 루프 반응기에 존재할 수 있다. 루프 반응기는 바람직하게는 SAP 합성에 활성인 촉매를 사용한다. 예를 들면, 루프 반응기에 포함된 촉매 물질은 BPL → PPL; PPL → AA; 및/또는 AA → SAP의 반응을 촉매할 수 있는 촉매를 포함할 수 있다. 그러나, 임의의 적합한 촉매 유형을 반응기에서 사용할 수 있다. 일 양태에서, 촉매 물질 내의 활성 촉매 성분은 SAP 제조에 활성인 것으로 알려진 임의의 금속을 포함할 수 있다. 특정 형태의 목적하는 촉매 물질을 당업자에게 알려진 방법들 중 임의의 것에 의해 제조할 수 있다. 촉매 물질, 이의 물리적 형태, 및 이의 내용물의 농도는 목적하는 반응 계획을 초래하도록 최적화될 수 있다. 사실상, 촉매 물질은 상기 루프 반응기에서 발생하는 반응을 최적화시키도록 선택될 수 있다.
BPL 공급 라인은 정제된 BPL을 포함할 수 있거나 용매 중에 BPL을 포함할 수 있다. 일부 양태에서, BPL 공급 라인(또는 AA 공급 라인) 및 나트륨-함유 공급 라인은 루프 반응기에 앞서 합할 수 있다. 일부 양태에서, 나트륨-함유 공급 라인 및 제제 공급 라인은 루프 반응기에 도입하기 전에 합할 수 있다.
공급 물질 농도 및 이의 주입 지점, 반응 온도, 및 압력, 및 촉매 유형 및 (필요한 경우) 루프 반응기에서의 촉매 사용량은, 제조 분포, 전환 및 선택도를 제어하기 위해 본 발명에 따라 모두 달라질 수 있다. 일 양태에서, 루프 반응기의 성분들은, SAP가 루프 반응기로부터 제조되도록 구성된다.
또한, 루프 반응기는 열을 관리하기 위해 냉각 재킷 327을 포함할 수 있다. 또한, 루프 반응기는 루프 반응기의 다른 성분들로부터 생성물 SAP를 분리하기 위해 분리기 328을 포함할 수 있다.
EO & CO → BPL → AA → SAP
상기 모든 도면들은 반응기에 도입되는 BPL 공급 라인을 보여주고 있지만, 이러한 BPL 공급 라인은 전술된 아크릴산 공급 라인으로 교체될 수 있다. 따라서, BPL 공급 라인이 증류 반응기, 루프 반응기 등으로 도입되는 이전의 모든 양태에서, 이러한 공급 라인은 아크릴산 공급 라인을 대신할 수 있다. 아크릴산 제조를 위한 이러한 공정은 증류 반응기, 루프 반응기, 또는 SAP 제조를 위한 본원에 개시된 기타 반응기들 중 임의의 것을 사용할 수 있다.
도 4a 내지 도 4c를 참조하면, CO 및 EO로부터 SAP를 제조하기 위한 예시적인 시스템이 도시되어 있다. 도 1에 대해 전술된 바와 같이, 도 4a 내지 도 4c는 동일하거나 유사한 CO 공급원 404, 촉매 공급원 403, EO 공급원 401, 용매 공급원 402, 반응기 405(BPL 제조 시스템), 촉매 재순환 스트림, 및 나노필터 406을 포함할 수 있다. 또한, 도 4a는 선택적 증류 컬럼 407(즉, 도 1의 선택적 증류 컬럼과 유사함)으로서 도시된 BPL 정제 시스템을 포함할 수도 있다.
도 4a 내지 도 4c는 또한 반응기 413(아크릴산 (AA) 제조 시스템)을 포함한다. 반응기 413에서, BPL의 AA로의 전환이 발생할 수 있다. 반응기 413은 단일 반응기 또는 직렬 또는 병렬의 다수의 반응기들일 수 있다. 예를 들면, 반응기 413은 중합 촉매를 갖는 폴리프로피오락톤("PPL") 제조 시스템(예를 들면, 플러그 유동 반응기) 및 아크릴산 제조를 위한 열분해 반응기를 포함할 수 있다. BPL의 AA로의 반응의 촉진을 돕기 위해 반응기 413은 제올라이트 또는 기타 불균질 촉매와 같은 촉매를 포함할 수 있다. 또한, 반응기 413은 플러그 유동 반응기(들), 루프 반응기(들), CSTR(들), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
도 4a를 참조하면, 아크릴산 스트림, 가교결합제 공급원 409로부터의 가교결합제, 나트륨-함유 성분 공급원 410으로부터의 수산화나트륨, 킬레이트제 공급원 411으로부터의 킬레이트제, 및/또는 겔화제 공급원 412로부터의 겔화제를 반응기 408(즉, 초흡수성 중합체 제조 시스템)로 공급할 수 있다. 반응기 408은 증류 반응기(들), 루프 반응기(들), CSTR(들) 또는 이들의 조합일 수 있다. 또한, 반응기 408은 전술된 반응기 108 또는 208 또는 308 중 임의의 것일 수 있다. 반응기 408에서, SAP는 AA로부터 제조할 수 있다. 일부 양태에서, AA 스트림, 가교결합제, 나트륨-함유 성분, 킬레이트제, 및/또는 겔화제는 증류 반응기로 공급하기 전에 혼합할 수 있다. 예를 들면, 반응기 408에 앞서, AA 스트림 및 나트륨-함유 성분을 합하여 이들을 스크류 공급물로서 증류 반응기로 혼입할 수 있다. 또 다른 양태에서, 나트륨-함유 성분 및 가교결합제는 증류 반응기로 공급하기 전에 합할 수 있다. 도 4a에서 반응기 408 이후에, SAP 스트림이 형성될 수 있다.
도 4b를 참조하면, 아크릴산 스트림, 가교결합제 공급원 409으로부터의 가교결합제, 나트륨-함유 성분 공급원 410으로부터의 수산화나트륨, 킬레이트제 공급원 411로부터의 킬레이트제, 및/또는 겔화제 공급원 412로부터의 겔화제를 반응기 408로 공급할 수 있다. 수산화나트륨은 다양한 함수량을 가질 수 있다. 반응기 408은 증류 반응기(들), 루프 반응기(들), CSTR(들) 또는 이들의 조합일 수 있다. 또한, 반응기 408은 전술된 반응기 108 또는 208 또는 308 중 임의의 것일 수 있다. 반응기 408에서, SAP는 AA로부터 제조할 수 있다. 일부 양태에서, AA 스트림, 가교결합제, 나트륨-함유 성분, 킬레이트제, 및/또는 겔화제는 증류 반응기로 공급하기 전에 혼합할 수 있다. 예를 들면, 반응기 408에 앞서, AA 스트림 및 나트륨-함유 성분을 합하여 이들을 스크류 공급물로서 증류 반응기로 혼입할 수 있다. 또 다른 양태에서, 나트륨-함유 성분 및 가교결합제는 증류 반응기로 공급하기 전에 합할 수 있다. 도 4b는 선택적 증류 컬럼 407을 포함하지 않기 때문에, 반응기 408 이후의 SAP 스트림은 (수산화나트륨 공급물로부터의) 용매 및 물을 포함할 수 있다. 무수 SAP를 형성하기 위해 SAP 스트림으로부터의 용매 및 물을 당업계에 알려진 방법(예를 들면, 증류)에 의해 SAP로부터 분리할 수 있다.
도 4c를 참조하면, 아크릴산 스트림; 가교결합제 공급원 409로부터의 가교결합제; 나트륨-함유 성분 공급원 410으로부터의 나트륨 아크릴레이트, 나트륨 메타크릴레이트, 및/또는 수산화나트륨; 킬레이트제 공급원 411으로부터의 킬레이트제; 및/또는 겔화제 공급원 412로부터의 겔화제를 반응기 408로 공급할 수 있다. 반응기 408은 증류 반응기(들), 루프 반응기(들), CSTR(들) 또는 이들의 조합일 수 있다. 또한, 반응기 408은 전술된 반응기 108 또는 208 또는 308 중 임의의 것일 수 있다. 반응기 408에서, SAP는 AA로부터 제조할 수 있다. 일부 양태에서, AA 스트림, 가교결합제, 나트륨-함유 성분, 킬레이트제, 및/또는 겔화제는 증류 반응기로 공급하기 전에 혼합할 수 있다. 예를 들면, 반응기 408에 앞서, AA 스트림 및 나트륨-함유 성분을 합하여 이들을 스크류 공급물로서 증류 반응기로 혼입할 수 있다. 또 다른 양태에서, 나트륨-함유 성분 및 가교결합제는 증류 반응기로 공급하기 전에 합할 수 있다. 도 4c는 선택적 증류 컬럼 407을 포함하지 않기 때문에, 반응기 408 이후의 SAP 스트림은 용매를 포함할 수 있다. 무수 SAP를 형성하기 위해 SAP 스트림으로부터의 용매 및 물을 당업계에 알려진 방법(예를 들면, 증류)에 의해 SAP로부터 분리할 수 있다. 도 4a 내지 도 4c에서 반응기 408은 효율적인 냉각을 위해 열교환기를 포함할 수 있다.
다른 변형태에서, 본원에 제공된 시스템은 또한 생성된 열을 관리 및 통합하도록 구성된다. 예를 들면, 본원에 제공된 시스템 및 방법의 몇 가지 변형태에서, 열 전달 장비(예를 들면, 쉘 및 튜브 열교환기 및 반응기 냉각 재킷)에서 스팀이 공정 유체와 물/스팀 사이에서 온도 구배를 통해 생성될 수 있다. 스팀을 발열 및 흡열 단위 작업 사이에서의 열 통합에 사용할 수 있다. 본원에 제공된 시스템 및 방법의 다른 변형태에서, 다른 적합한 열 전달 유체를 사용할 수 있다. 예를 들면, SAP 제조 공정에서 저압 스트림을 생성시키고 해당 스트림을 증류 컬럼에서 사용할 수 있다. 구체적으로는, 생성된 저압 스트림을 사용하여 BPL 또는 SAP 스트림으로부터 저비점 용매를 제거할 수 있다.

Claims (54)

  1. 에틸렌 옥사이드 및 일산화탄소로부터의 초흡수성 중합체를 위한 제조 시스템으로서,
    일산화탄소, 에틸렌 옥사이드, 카보닐화 촉매, 및 용매를 수용하기 위한 적어도 하나의 유입구; 및
    β-프로피오락톤, 용매, 및 카보닐화 촉매를 포함하는 제1 β-프로피오락톤 스트림을 위한 적어도 하나의 유출구
    를 포함하는 제1 반응기
    를 포함하는 β-프로피오락톤 제조 시스템;
    상기 제1 β-프로피오락톤 스트림으로부터 상기 카보닐화 촉매의 적어도 일부를 분리하여 제2 β-프로피오락톤 스트림을 제조하도록 구성된 카보닐화 촉매 재순환 시스템; 및
    상기 제2 β-프로피오락톤 스트림, 가교결합제, 및 나트륨-함유 성분을 수용하기 위한 적어도 하나의 유입구; 및
    초흡수성 중합체를 포함하는 초흡수성 중합체 스트림을 위한 적어도 하나의 유출구
    를 포함하는 제2 반응기
    를 포함하는 초흡수성 중합체 제조 시스템
    을 포함하는, 초흡수성 중합체를 위한 제조 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2 반응기가 증류 반응기, 루프 반응기, 또는 연속 교반-탱크 반응기로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는, 제조 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2 반응기의 상기 적어도 하나의 유입구가 킬레이트제를 수용하도록 추가로 구성되는, 제조 시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 반응기의 상기 적어도 하나의 유입구가 겔화제를 수용하도록 추가로 구성되는, 제조 시스템.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 나트륨-함유 성분이 수산화나트륨, 나트륨 아크릴레이트, 또는 나트륨 메타크릴레이트, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 제조 시스템.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 β-프로피오락톤 스트림으로부터 상기 용매의 적어도 일부를 분리하여 제3 β-프로피오락톤 스트림을 제조하고 이를 상기 제2 β-프로피오락톤 스트림 대신에 상기 제2 반응기의 상기 적어도 하나의 유입구에 의해 수용하도록 구성된 β-프로피오락톤 정제 시스템을, 상기 카보닐화 촉매 재순환 시스템과 상기 초흡수성 중합체 제조 시스템 사이에 추가로 포함하는, 제조 시스템.
  7. 초흡수성 중합체를 위한 제조 시스템으로서,
    β-프로피오락톤, 가교결합제, 및 나트륨-함유 성분을 수용하기 위한 적어도 하나의 유입구; 및
    초흡수성 중합체를 포함하는 초흡수성 중합체 스트림을 위한 적어도 하나의 유출구
    를 포함하는 증류 반응기
    를 포함하는, 제조 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 증류 반응기의 상기 적어도 하나의 유입구가 킬레이트제를 수용하도록 추가로 구성되는, 제조 시스템.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 증류 반응기의 상기 적어도 하나의 유입구가 겔화제를 수용하도록 추가로 구성되는, 제조 시스템.
  10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 나트륨-함유 성분이 수산화나트륨, 나트륨 아크릴레이트, 또는 나트륨 메타크릴레이트, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 제조 시스템.
  11. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 β-프로피오락톤이 용매를 포함하는, 제조 시스템.
  12. 제7항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 β-프로피오락톤과 상기 나트륨-함유 성분을 상기 증류 반응기에 도입하기 전에 합하는, 제조 시스템.
  13. 제7항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가교결합제와 상기 나트륨-함유 성분을 상기 증류 반응기에 도입하기 전에 합하는, 제조 시스템.
  14. 제7항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 증류 반응기가 촉매 물질을 추가로 포함하는, 제조 시스템.
  15. 제7항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 증류 반응기가 상기 β-프로피오락톤, 상기 가교결합제, 및 상기 나트륨-함유 성분을 수용하기 위한 별도의 유입구를 포함하는, 제조 시스템.
  16. 초흡수성 중합체를 위한 제조 시스템으로서,
    아크릴산, 가교결합제, 및 나트륨-함유 성분을 수용하기 위한 적어도 하나의 유입구; 및
    초흡수성 중합체를 포함하는 초흡수성 중합체 스트림을 위한 적어도 하나의 유출구
    를 포함하는 증류 반응기
    를 포함하는, 제조 시스템.
  17. 제16항에 있어서, 상기 증류 반응기의 상기 적어도 하나의 유입구가 킬레이트제를 수용하도록 추가로 구성되는, 제조 시스템.
  18. 제16항 또는 제17항에 있어서, 상기 증류 반응기의 상기 적어도 하나의 유입구가 겔화제를 수용하도록 추가로 구성되는, 제조 시스템.
  19. 제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 나트륨-함유 성분이 수산화나트륨, 나트륨 아크릴레이트, 또는 나트륨 메타크릴레이트, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 제조 시스템.
  20. 제16항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 아크릴산과 상기 나트륨-함유 성분을 상기 증류 반응기에 도입하기 전에 합하는, 제조 시스템.
  21. 제16항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가교결합제와 상기 나트륨-함유 성분을 상기 증류 반응기에 도입하기 전에 합하는, 제조 시스템.
  22. 제16항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 증류 반응기의 상기 적어도 하나의 유입구가 촉매 물질을 수용하도록 추가로 구성되는, 제조 시스템.
  23. 제16항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 증류 반응기가 상기 아크릴산, 상기 가교결합제, 및 상기 나트륨-함유 성분을 수용하기 위한 별도의 유입구를 포함하는, 제조 시스템.
  24. 초흡수성 중합체를 위한 제조 시스템으로서,
    β-프로피오락톤, 가교결합제, 및 나트륨-함유 성분을 수용하기 위한 적어도 하나의 유입구; 및
    초흡수성 중합체를 포함하는 초흡수성 중합체 스트림을 위한 적어도 하나의 유출구
    를 포함하는 루프 반응기
    를 포함하는, 제조 시스템.
  25. 제24항에 있어서, 상기 루프 반응기의 상기 적어도 하나의 유입구가 킬레이트제를 수용하도록 추가로 구성되는, 제조 시스템.
  26. 제24항 또는 제25항에 있어서, 상기 루프 반응기의 상기 적어도 하나의 유입구가 겔화제를 수용하도록 추가로 구성되는, 제조 시스템.
  27. 제24항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 나트륨-함유 성분이 수산화나트륨, 나트륨 아크릴레이트, 또는 나트륨 메타크릴레이트, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 제조 시스템.
  28. 제24항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 β-프로피오락톤이 용매를 포함하는, 제조 시스템.
  29. 제24항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 β-프로피오락톤과 상기 나트륨-함유 성분을 상기 루프 반응기에 도입하기 전에 합하는, 제조 시스템.
  30. 제24항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가교결합제와 상기 나트륨-함유 성분을 상기 루프 반응기에 도입하기 전에 합하는, 제조 시스템.
  31. 제24항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 루프 반응기의 적어도 하나의 유입구가 촉매 물질을 수용하도록 추가로 구성되는, 제조 시스템.
  32. 제24항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 루프 반응기의 상기 적어도 하나의 유입구가 희석제를 수용하도록 추가로 구성되는, 제조 시스템.
  33. 제24항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 루프 반응기가 상기 β-프로피오락톤, 상기 가교결합제, 및 상기 나트륨-함유 성분을 수용하기 위한 별도의 유입구를 포함하는, 제조 시스템.
  34. 초흡수성 중합체를 위한 제조 시스템으로서,
    아크릴산, 가교결합제, 및 나트륨-함유 성분을 수용하기 위한 적어도 하나의 유입구; 및
    초흡수성 중합체를 포함하는 초흡수성 중합체 스트림을 위한 적어도 하나의 유출구
    를 포함하는 루프 반응기
    를 포함하는, 제조 시스템.
  35. 제34항에 있어서, 상기 루프 반응기의 적어도 하나의 유입구가 킬레이트제를 수용하도록 추가로 구성되는, 제조 시스템.
  36. 제34항 또는 제35항에 있어서, 상기 루프 반응기의 적어도 하나의 유입구가 겔화제를 수용하도록 추가로 구성되는, 제조 시스템.
  37. 제34항 내지 제36항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 나트륨-함유 성분이 수산화나트륨, 나트륨 아크릴레이트, 또는 나트륨 메타크릴레이트, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 제조 시스템.
  38. 제34항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 아크릴산과 상기 나트륨-함유 성분을 상기 루프 반응기에 도입하기 전에 합하는, 제조 시스템.
  39. 제34항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가교결합제와 상기 나트륨-함유 성분을 상기 루프 반응기에 도입하기 전에 합하는, 제조 시스템.
  40. 제34항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 루프 반응기의 상기 적어도 하나의 유입구가 촉매 물질을 수용하도록 추가로 구성되는, 제조 시스템.
  41. 제34항 내지 제40항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 루프 반응기의 상기 적어도 하나의 유입구가 희석제를 수용하도록 추가로 구성되는, 제조 시스템.
  42. 제34항 내지 제41항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 증류 반응기가 상기 아크릴산, 상기 가교결합제, 및 상기 나트륨-함유 성분을 수용하기 위한 별도의 유입구를 포함하는, 제조 시스템.
  43. 에틸렌 옥사이드 및 일산화탄소로부터의 초흡수성 중합체를 위한 제조 시스템으로서,
    일산화탄소, 에틸렌 옥사이드, 카보닐화 촉매, 및 용매를 수용하기 위한 적어도 하나의 유입구; 및
    β-프로피오락톤, 용매, 및 카보닐화 촉매를 포함하는 제1 β-프로피오락톤 스트림을 위한 적어도 하나의 유출구
    를 포함하는 제1 반응기
    를 포함하는 β-프로피오락톤 제조 시스템;
    상기 제1 β-프로피오락톤 스트림으로부터 상기 카보닐화 촉매의 적어도 일부를 분리하여 제2 β-프로피오락톤 스트림을 제조하도록 구성된 카보닐화 촉매 재순환 시스템;
    상기 제2 β-프로피오락톤 스트림을 수용하기 위한 적어도 하나의 유입구; 및
    아크릴산을 포함하는 아크릴산 스트림을 위한 적어도 하나의 유출구
    를 포함하는 아크릴산 제조 시스템; 및
    상기 아크릴산 스트림, 가교결합제, 및 나트륨-함유 성분을 수용하기 위한 적어도 하나의 유입구; 및
    초흡수성 중합체를 포함하는 초흡수성 중합체 스트림을 위한 적어도 하나의 유출구
    를 포함하는 제2 반응기
    를 포함하는 초흡수성 중합체 제조 시스템
    을 포함하는, 초흡수성 중합체를 위한 제조 시스템.
  44. 제43항에 있어서, 상기 제2 반응기가 증류 반응기, 루프 반응기, 또는 연속 교반-탱크 반응기로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는, 제조 시스템.
  45. 제43항 또는 제44항에 있어서, 상기 제2 반응기의 상기 적어도 하나의 유입구가 킬레이트제를 수용하도록 추가로 구성되는, 제조 시스템.
  46. 제43항 내지 제45항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 반응기의 상기 적어도 하나의 유입구가 겔화제를 수용하도록 추가로 구성되는, 제조 시스템.
  47. 제43항 내지 제46항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 나트륨-함유 성분이 수산화나트륨, 나트륨 아크릴레이트, 또는 나트륨 메타크릴레이트, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 제조 시스템.
  48. 제47항에 있어서, 상기 나트륨-함유 성분이 수산화나트륨을 포함하는, 제조 시스템.
  49. 제48항에 있어서, 상기 나트륨-함유 성분이 물을 추가로 포함하는, 제조 시스템.
  50. 제43항 내지 제49항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 β-프로피오락톤 스트림으로부터 상기 용매의 적어도 일부를 분리하여 제3 β-프로피오락톤 스트림을 제조하고 이를 상기 제2 β-프로피오락톤 스트림 대신에 상기 아크릴산 제조 시스템의 상기 적어도 하나의 유입구에 의해 수용하도록 구성된 β-프로피오락톤 정제 시스템을, 상기 카보닐화 촉매 재순환 시스템과 상기 아크릴산 제조 시스템 사이에 추가로 포함하는, 제조 시스템.
  51. 제43항 내지 제50항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 초흡수성 중합체 스트림이 용매를 추가로 포함하는, 제조 시스템.
  52. 제51항에 있어서, 상기 초흡수성 중합체 스트림으로부터 상기 용매의 적어도 일부를 분리하여 제2 초흡수성 중합체 스트림을 제조하도록 구성된 초흡수성 중합체 정제 시스템을 추가로 포함하는, 제조 시스템.
  53. 제43항 내지 제52항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 초흡수성 중합체 스트림이 물을 추가로 포함하는, 제조 시스템.
  54. 제53항에 있어서, 상기 초흡수성 중합체 스트림으로부터 물과 상기 용매의 적어도 일부를 분리하여 제2 초흡수성 중합체 스트림을 제조하도록 구성된 초흡수성 중합체 정제 시스템을 추가로 포함하는, 제조 시스템.
KR1020187030295A 2016-03-21 2017-03-21 초흡수성 중합체의 제조를 위한 시스템 및 방법 KR20180127429A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201662311275P 2016-03-21 2016-03-21
US62/311,275 2016-03-21
PCT/US2017/023303 WO2017165345A1 (en) 2016-03-21 2017-03-21 Systems and methods for producing superabsorbent polymers

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20180127429A true KR20180127429A (ko) 2018-11-28

Family

ID=59900725

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020187030295A KR20180127429A (ko) 2016-03-21 2017-03-21 초흡수성 중합체의 제조를 위한 시스템 및 방법

Country Status (12)

Country Link
US (1) US10711095B2 (ko)
EP (1) EP3433227A1 (ko)
JP (1) JP2019512585A (ko)
KR (1) KR20180127429A (ko)
CN (1) CN108884009A (ko)
AU (1) AU2017238019A1 (ko)
BR (1) BR112018069321A2 (ko)
CA (1) CA3018135A1 (ko)
CO (1) CO2018010870A2 (ko)
MX (1) MX2018011140A (ko)
TW (1) TW201802062A (ko)
WO (1) WO2017165345A1 (ko)

Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140028072A (ko) 2011-05-13 2014-03-07 노보머, 인코포레이티드 촉매적 카르보닐화 촉매 및 방법
CN106170334B (zh) 2013-12-07 2019-07-09 诺沃梅尔公司 纳米过滤膜和使用方法
US10858329B2 (en) 2014-05-05 2020-12-08 Novomer, Inc. Catalyst recycle methods
US10597294B2 (en) 2014-05-30 2020-03-24 Novomer, Inc. Integrated methods for chemical synthesis
JP6670011B2 (ja) 2014-07-25 2020-03-18 ノボマー， インコーポレイテッド 金属錯体の合成およびその使用
CN107428921B (zh) 2015-02-13 2020-09-08 诺沃梅尔公司 聚丙内酯生产方法和系统
MA41508A (fr) 2015-02-13 2017-12-19 Novomer Inc Systèmes et procédés de production d'acide polyacrylique
MA41514A (fr) 2015-02-13 2017-12-19 Novomer Inc Procédés intégrés de synthèse chimique
MA41507A (fr) 2015-02-13 2017-12-19 Novomer Inc Systèmes et procédés de production de polymères
MX2017010411A (es) 2015-02-13 2018-02-23 Novomer Inc Plataforma de produccion quimica flexible.
MA41513A (fr) 2015-02-13 2017-12-19 Novomer Inc Procédé de distillation pour la production d'acide acrylique
MA41510A (fr) 2015-02-13 2017-12-19 Novomer Inc Procédé de production d'acide acrylique
WO2016130998A1 (en) 2015-02-13 2016-08-18 Novomer, Inc. Continuous carbonylation processes
WO2017023777A1 (en) 2015-07-31 2017-02-09 Novomer, Inc. Production system/production process for acrylic acid and precursors thereof
MX2018011485A (es) 2016-03-21 2019-03-14 Novomer Inc Proceso mejorado de produccion de acido acrilico.
US10711095B2 (en) 2016-03-21 2020-07-14 Novomer, Inc. Systems and methods for producing superabsorbent polymers
CA3042253A1 (en) * 2016-11-02 2018-05-11 Han Lee Absorbent polymers, and methods and systems of producing thereof and uses thereof
JP2019535848A (ja) * 2016-11-02 2019-12-12 ノボマー， インコーポレイテッド 吸収性ポリマー、ならびにそれを生成する方法およびその使用
US10144802B2 (en) 2016-12-05 2018-12-04 Novomer, Inc. Beta-propiolactone based copolymers containing biogenic carbon, methods for their production and uses thereof
US10500104B2 (en) 2016-12-06 2019-12-10 Novomer, Inc. Biodegradable sanitary articles with higher biobased content
US10065914B1 (en) 2017-04-24 2018-09-04 Novomer, Inc. Thermolysis of polypropiolactone to produce acrylic acid
US10676426B2 (en) 2017-06-30 2020-06-09 Novomer, Inc. Acrylonitrile derivatives from epoxide and carbon monoxide reagents
US10590099B1 (en) 2017-08-10 2020-03-17 Novomer, Inc. Processes for producing beta-lactone with heterogenous catalysts
EP3820665A4 (en) 2018-07-13 2022-02-23 Novomer, Inc. POLYLACTONE FOAMS AND METHODS FOR THEIR PRODUCTION
US11498894B2 (en) 2019-03-08 2022-11-15 Novomer, Inc. Integrated methods and systems for producing amide and nitrile compounds
MX2022003329A (es) * 2019-09-24 2022-04-07 Nova Chem Int Sa Generacion de vapor en deshidrogenacion oxidativa (odh).
JP2023542612A (ja) 2020-08-17 2023-10-11 ノボマー， インコーポレイテッド ベータプロピオラクトン及び官能化ベータプロピオラクトンベースのポリマー系
CN114656426B (zh) * 2021-12-13 2023-02-10 上海中化科技有限公司 一种环氧化合物连续羰基化制备β-内酯的方法
CN116531176B (zh) * 2023-05-18 2023-10-24 佛山市中柔日用品有限公司 一种吸收制品及其制备方法

Family Cites Families (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004505120A (ja) * 2000-07-28 2004-02-19 ダウ　グローバル　テクノロジーズ　インコーポレイティド スルホン化した実質的にランダムなインターポリマーをベースとした吸収性材料
DE10221176A1 (de) 2002-05-13 2003-11-27 Basf Ag Verfahren zur Herstellung geruchsarmer Hydrogelbildender Polymerisate
DE102005039156B4 (de) 2005-08-17 2014-12-24 Evonik Degussa Gmbh Verfahren zur Herstellung von (Meth)Acrylsäure mit Schwersiedeaufarbeitung durch Kristallisation
EP2134772B1 (en) * 2007-03-12 2013-06-05 Basf Se Process for producing re-moisturised surface-crosslinked superabsorbents
SG175132A1 (en) 2009-04-08 2011-11-28 Novomer Inc Process for beta-lactone production
CN102481542B (zh) 2009-07-03 2015-01-14 Lg化学株式会社 用于制备高吸水性聚合物的聚合反应器及使用该聚合反应器制备高吸水性聚合物的方法
US10294315B2 (en) * 2009-09-30 2019-05-21 Nippon Shokubai Co., Ltd. Polyacrylic acid (salt)-based water absorbent resin and method for producing same
EP2371869A1 (en) 2010-03-30 2011-10-05 Evonik Stockhausen GmbH A process for the production of a superabsorbent polymer
JP5632635B2 (ja) * 2010-03-31 2014-11-26 株式会社日本触媒 吸水性樹脂およびその製造方法
CN103140482B (zh) 2010-08-28 2017-03-29 诺沃梅尔公司 由环氧乙烷制备的丁二酸酐
KR20140028072A (ko) 2011-05-13 2014-03-07 노보머, 인코포레이티드 촉매적 카르보닐화 촉매 및 방법
PL2771307T3 (pl) * 2011-10-26 2019-06-28 Novomer, Inc. Proces produkcji akrylanów z epoksydów
US8420567B1 (en) * 2011-12-30 2013-04-16 Evonik Stockhausen, Llc Process for superabsorbent polymer and crosslinker composition
WO2013122905A1 (en) 2012-02-13 2013-08-22 Novomer, Inc. Process for the production of acid anhydrides from epoxides
CA2864750A1 (en) 2012-02-22 2013-08-29 Novomer, Inc. Acrylic acid production methods
US10106484B2 (en) * 2012-04-11 2018-10-23 The Procter & Gamble Company Catalysts for the conversion of hydroxypropionic acid or its derivatives to acrylic acid or its derivatives
JP2012232301A (ja) * 2012-06-25 2012-11-29 Daicel Corp 反応制御方法および制御装置
JP2015522091A (ja) 2012-06-27 2015-08-03 ノボマー， インコーポレイテッド ポリエステル生成のための触媒および方法
JP2015523363A (ja) 2012-07-02 2015-08-13 ノボマー， インコーポレイテッド アクリレート生成のための過程
DE102012212437A1 (de) * 2012-07-16 2014-01-16 Basf Se Verfahren zur Herstellung von Acrylsäure aus Ethylenoxid und Kohlenmonoxid
CN106170334B (zh) 2013-12-07 2019-07-09 诺沃梅尔公司 纳米过滤膜和使用方法
US9914112B2 (en) * 2014-01-24 2018-03-13 Basf Se Process for producing water-absorbent polymer particles by polymerizing droplets of a monomer solution
AU2015229061A1 (en) 2014-03-14 2016-09-22 Novomer, Inc. Catalysts for epoxide carbonylation
US10858329B2 (en) 2014-05-05 2020-12-08 Novomer, Inc. Catalyst recycle methods
US10597294B2 (en) 2014-05-30 2020-03-24 Novomer, Inc. Integrated methods for chemical synthesis
JP6670011B2 (ja) 2014-07-25 2020-03-18 ノボマー， インコーポレイテッド 金属錯体の合成およびその使用
CN107428921B (zh) 2015-02-13 2020-09-08 诺沃梅尔公司 聚丙内酯生产方法和系统
MA41514A (fr) 2015-02-13 2017-12-19 Novomer Inc Procédés intégrés de synthèse chimique
MA41513A (fr) 2015-02-13 2017-12-19 Novomer Inc Procédé de distillation pour la production d'acide acrylique
MX2017010411A (es) 2015-02-13 2018-02-23 Novomer Inc Plataforma de produccion quimica flexible.
WO2016130998A1 (en) 2015-02-13 2016-08-18 Novomer, Inc. Continuous carbonylation processes
MA41507A (fr) 2015-02-13 2017-12-19 Novomer Inc Systèmes et procédés de production de polymères
MA41510A (fr) 2015-02-13 2017-12-19 Novomer Inc Procédé de production d'acide acrylique
MA41508A (fr) 2015-02-13 2017-12-19 Novomer Inc Systèmes et procédés de production d'acide polyacrylique
WO2017023777A1 (en) 2015-07-31 2017-02-09 Novomer, Inc. Production system/production process for acrylic acid and precursors thereof
MX2018011485A (es) 2016-03-21 2019-03-14 Novomer Inc Proceso mejorado de produccion de acido acrilico.
US10711095B2 (en) 2016-03-21 2020-07-14 Novomer, Inc. Systems and methods for producing superabsorbent polymers
CA3042253A1 (en) 2016-11-02 2018-05-11 Han Lee Absorbent polymers, and methods and systems of producing thereof and uses thereof
JP2019535848A (ja) 2016-11-02 2019-12-12 ノボマー， インコーポレイテッド 吸収性ポリマー、ならびにそれを生成する方法およびその使用
AR110833A1 (es) 2017-01-19 2019-05-08 Novomer Inc Métodos y sistemas para el tratamiento de óxido de etileno
US11718714B2 (en) 2017-03-17 2023-08-08 Novomer, Inc. Polyamides, and methods of producing thereof

Also Published As

Publication number Publication date
WO2017165345A1 (en) 2017-09-28
TW201802062A (zh) 2018-01-16
EP3433227A1 (en) 2019-01-30
MX2018011140A (es) 2018-11-21
JP2019512585A (ja) 2019-05-16
CN108884009A (zh) 2018-11-23
AU2017238019A1 (en) 2018-11-08
BR112018069321A2 (pt) 2019-01-22
CA3018135A1 (en) 2017-09-28
US10711095B2 (en) 2020-07-14
US20190106532A1 (en) 2019-04-11
CO2018010870A2 (es) 2018-10-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20180127429A (ko) 초흡수성 중합체의 제조를 위한 시스템 및 방법
US11420177B2 (en) Flexible chemical production method
CN107428657B (zh) 聚丙烯酸生产系统和方法
EP3256510B1 (en) Process and system for production of polypropiolactone
JP2021176912A (ja) 化学合成のための統合された方法
CN105272851B (zh) 一种(甲基)丙烯酸羟乙酯的制备方法
EP3833476B1 (en) Metal-organic framework catalysts, and uses thereof
CN100420675C (zh) 酯交换制备（甲基）丙烯酸酯单体的方法
KR20220038093A (ko) 불균일 촉매 및 그의 용도
CN101735182B (zh) 顺酐加氢连续生产丁二酸酐的工艺
CN114656426A (zh) 一种环氧化合物连续羰基化制备β-内酯的方法
CN101384362A (zh) 甲醇合成用催化剂、该催化剂的制造方法以及甲醇的制造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
WITB Written withdrawal of application