KR20210033324A - 중합 반응기 - Google Patents

중합 반응기 Download PDF

Info

Publication number
KR20210033324A
KR20210033324A KR1020190114913A KR20190114913A KR20210033324A KR 20210033324 A KR20210033324 A KR 20210033324A KR 1020190114913 A KR1020190114913 A KR 1020190114913A KR 20190114913 A KR20190114913 A KR 20190114913A KR 20210033324 A KR20210033324 A KR 20210033324A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
vessel
raw material
polymerization reactor
main vessel
inlet
Prior art date
Application number
KR1020190114913A
Other languages
English (en)
Inventor
김희용
최선혁
장용희
Original Assignee
주식회사 엘지화학
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 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR1020190114913A priority Critical patent/KR20210033324A/ko
Publication of KR20210033324A publication Critical patent/KR20210033324A/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • B01J19/0046—Sequential or parallel reactions, e.g. for the synthesis of polypeptides or polynucleotides; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making molecular arrays
    • 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
    • B01J19/18—Stationary reactors having moving elements inside
    • B01J19/1812—Tubular reactors
    • 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
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00277—Apparatus
    • B01J2219/00279—Features relating to reactor vessels
    • B01J2219/00306—Reactor vessels in a multiple arrangement
    • 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
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00277—Apparatus
    • B01J2219/00351—Means for dispensing and evacuation of reagents
    • B01J2219/00353—Pumps
    • 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
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/0068—Means for controlling the apparatus of the process
    • B01J2219/00698—Measurement and control of process parameters
    • 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
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00718—Type of compounds synthesised
    • B01J2219/0072—Organic compounds
    • B01J2219/00736—Non-biologic macromolecules, e.g. polymeric compounds

Abstract

본 발명의 일 실시예는, 단량체를 포함하는 액상 원료를 공급하는 원료 공급 유닛과, 상기 원료 공급 유닛을 통해 공급되는 원료를 중합하여 중합물을 형성하는 메인 베슬을 포함하는 중합 반응기로서, 상기 메인 베슬은, 상기 원료가 투입되는 투입구와 상기 중합물이 배출되는 배출구가 상하로 이격되어 형성되며, 상기 중합반응기는, 상기 원료 공급 유닛과 상기 메인 베슬 사이에 배치되되 상기 투입구보다 상방에 위치하는 보조 베슬을 포함하며, 상기 원료 공급 유닛으로부터 공급되는 원료는 상기 보조 베슬을 경유하여 상기 투입구를 통해 상기 메인 베슬에 투입되어 상기 메인 베슬에서 만액 상태로 중합되는, 중합 반응기를 제공한다.

Description

중합 반응기{POLYMERIZATION REACTOR}
본 발명은 중합 반응기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 베슬 내에 만액 상태로 고분자 중합물을 연속적으로 중합할 수 있는 중합 반응기에 관한 것이다.
단량체(monomer) 및 용매(solvent)를 포함하는 액상 원료를 베슬 내에 공급하여 베슬 내를 만액 상태로 하여 고분자 중합물을 연속적으로 중합할 수 있는 중합 반응기를 만액식 중합 반응기라고 한다.
이러한 만액식 중합 반응기를 이용하여 고분자 중합물을 연속적으로 중합하는 경우에는 다음이 요구된다.
1. 베슬 내에 일정한 유량으로 액상 원료의 투입이 가능해야 하고, 베슬로부터 일정한 유량으로 중합물의 배출이 가능해야 한다.
2. 기상과 액상의 계면에는 겔(gel)이 생길 수 있으므로 이를 억제하기 위해 베슬 내부에는 기상이 없도록 운전해야 한다.
도 1은 통상적인 만액식 중합 반응기의 일 예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
통상적인 만액식 중합 반응기(1)는 베슬(2)의 상부에서 액상 원료를 투입하고 베슬(2) 내에서 교반 및 열교환을 통해 중합물을 형성한 후, 펌프를 통해 베슬(2)로부터 중합물이 배출될 수 있도록 하여 연속적으로 중합물을 형성한다.
한편, 액상 원료를 베슬(2) 내에 일정 유량으로 투입하는 것은 유량계(Flowmeter) 등을 사용하면 용이하게 관리할 수 있으나, 베슬(2) 내에서 중합물을 일정 유량으로 배출하는 것은 베슬(2) 내를 만액 상태로 액위를 유지하기가 어렵고 또한 중합물의 고점도 특성과 중합물 반응시 생성된 기체가 포함되어 있어 유량 측정이나 액위 측정이 어려워 용이하게 관리하기가 어려운 측면이 있다.
아울러, 베슬(2)로부터 중합물 배출 유량이 불안정하기 때문에 베슬(2) 내부에는 기상이 생겨 겔이 기상과 액상의 계면에 형성될 수 있으며, 이러한 기상 제거를 위해 벤트 노즐(vent nozzle)을 구비하는 벤트 라인(vent line) 등을 설치하는 경우에는 벤트 노즐에 겔이 생성되어 쌓이는 문제가 있을 수 있다.
전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 실시예들의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 실시예들의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.
본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 베슬 내에 만액 상태로 고분자 중합물을 연속적으로 중합하되 겔 생성을 억제하며 일정한 유량으로 중합물 배출을 가능하게 하는 중합물 반응기를 제공하고자 한다.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 하기의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예는, 단량체를 포함하는 액상 원료를 공급하는 원료 공급 유닛과, 상기 원료 공급 유닛을 통해 공급되는 원료를 중합하여 중합물을 형성하는 메인 베슬을 포함하는 중합 반응기로서, 상기 메인 베슬은, 상기 원료가 투입되는 투입구와 상기 중합물이 배출되는 배출구가 상하로 이격되어 형성되며, 상기 중합반응기는, 상기 원료 공급 유닛과 상기 메인 베슬 사이에 배치되되 상기 투입구보다 상방에 위치하는 보조 베슬을 포함하며, 상기 원료 공급 유닛으로부터 공급되는 원료는 상기 보조 베슬을 경유하여 상기 투입구를 통해 상기 메인 베슬에 투입되어 상기 메인 베슬에서 만액 상태로 중합되는, 중합 반응기를 제공한다.
본 실시예에 있어서, 상기 투입구는 상기 메인 베슬의 최상부에 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 보조 베슬과 상기 메인 베슬의 투입구 사이에는 상기 원료가 이동하는 유로가 배치될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 유로는 상하 방향을 따라 좌 또는 우측으로 경사질 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 중합반응기는, 상기 메인 베슬의 배출구와 연통되는 배출유로에 상기 중합물의 배출 정도를 조절하는 펌프가 제공되며, 상기 보조 베슬의 액위를 감지하는 액위 감지 센서 및 상기 액위 감지 센서에 의해 감지된 액위 정보를 기초로 상기 펌프의 출력을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제어부는, 상기 보조 베슬의 액위가 미리 정한 위치를 유지할 수 있도록 상기 펌프의 출력을 제어할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 중합 반응기는 원료 공급 유닛으로부터 공급되는 액상 원료가 메인 베슬에 직접 투입되지 않고 보조 베슬을 경유하여 투입되도록 하고 보조 베슬은 소정 수준의 액위를 유지하도록 하므로, 메인 베슬을 만액 상태로 운전하는 것이 용이하다.
또한, 밀도차에 의해 메인 베슬 내의 기체 생성물 또한 보조 베슬로 자연적으로 배출될 수 있으므로, 겔 생성을 억제할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 통상적인 만액식 중합 반응기의 일 예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 중합 반응기를 개략적으로 나타낸 도면이다.
본 발명은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 중합 반응기를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 중합 반응기(100)는 단량체(monomer) 및 용매(solvent)를 포함하는 액상 원료를 중합하여 중합물을 형성하는 장치에 관한 것으로, 원료 공급 유닛(10), 메인 베슬(20) 및 보조 베슬(30)을 포함할 수 있다.
원료 공급 유닛(10)은 메인 베슬(20) 상부에 위치하여 액상 원료를 하부로 이동시켜 공급할 수 있다.
메인 베슬(20)은 원형 단면이 상하로 길게 연장된 원통형 조로서, 원료 공급 유닛(10)을 통해 공급되는 원료가 그 내부에서 교반 및/또는 열교환을 통해 중합되어 중합물이 형성될 수 있다. 메인 베슬(20)에는 액상 원료가 투입되는 투입구(21)와 중합물이 배출되는 배출구(22)가 상하로 이격되어 형성될 수 있다.
보조 베슬(30)은 원료 공급 유닛(10)과 메인 베슬(20) 사이에 배치되되 메인 베슬(20)의 투입구(21)보다 상방에 위치할 수 있다. 이러한 보조 베슬(30)은 원형 단면이 상하로 길게 연장된 원통형 조일 수 있으며, 메인 베슬(20) 보다는 그 크기가 작을 수 있다.
원료 공급 유닛(10)으로부터 공급되는 액상 원료는 보조 베슬(30)을 경유하여 메인 베슬(20)의 투입구(21)를 통해 메인 베슬(20)에 투입되어 메인 베슬(20)에서 만액 상태로 중합될 수 있다.
여기서, 메인 베슬(20)에서 중합되는 중합물이 기상에 노출되지 않도록, 원료 공급 유닛(10)은 메인 베슬(20)의 투입구(21)에 연결된 보조 베슬(30) 내부에 액상 원료의 액위가 소정 수준을 유지하도록 공급함으로써, 메인 베슬(20) 내부가 만액 상태로 운전될 수 있도록 할 수 있다. 이로써, 메인 베슬(20)에서 중합되는 중합물은 기상에 노출되지 않기 때문에, 중합물이 기상에 노출될 때 형성되는 겔의 형성을 억제할 수 있다.
메인 베슬(20)의 투입구(21)는 메인 베슬(20)의 최상부에 형성될 수 있다. 메인 베슬(20)의 최상부를 통해 중합물의 최상부에 액상 원료가 투입되게 함으로써, 액상 원료의 투입압이 메인 베슬(20) 내에서 한창 진행되고 있는 중합 반응에 영향을 주는 것을 최소화하기 위함이다.
보조 베슬(30)과 메인 베슬(20)의 투입구(21) 사이에는 액상 원료가 이동하는 유로(40)가 배치될 수 있다. 이러한 유로(40)는 메인 베슬(20) 및 보조 베슬(30)의 원통형 단면적 직경보다 상대적으로 작은 직경을 가지므로, 보조 베슬(30)로부터 메인 베슬(20)로의 액상 원료의 이동이 중력 효과에 의해 원활히 이루어질 수 있도록 할 수 있다. 그리고, 메인 베슬(20) 내에 기포 형태로 기체 생성물이 생성되더라도 이러한 기체 생성물은 액상 및 중합물과의 밀도차에 의해 유로(40)를 통해 보조 베슬(30)로 배출될 수 있으므로, 기체 생성물의 축적 및 겔 생성을 억제할 수 있다.
이러한 유로(40)는 상하 방향을 따라 좌 또는 우측으로 경사질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 중합 반응기(100)는 메인 베슬(20)의 배출구(22)와 연통되는 배출유로(50)에 중합물의 배출 정도를 조절하는 펌프(60)가 제공될 수 있다.
또한, 중합 반응기(100)는 보조 베슬(30)의 액위를 감지하는 액위 감지 센서(70)와, 액위 감지 센서(70)에 의해 감지된 액위 정보를 기초로 펌프(60)의 출력을 제어하는 제어부(미도시)를 포함할 수 있다.
제어부는 실시예에 따라 펌프(60)를 제어하는 회로기판, 집적회로칩, 하드웨어에 탑재된 일련의 컴퓨터 프로그램, 펌웨어, 소트웨어 등의 다양한 모습으로 구현될 수 있다.
제어부는, 보조 베슬(30)의 액위가 미리 정한 위치를 유지할 수 있도록 펌프(60)의 출력을 제어할 수 있다. 메인 베슬(20) 내는 만액 상태로 운전되며 중합물은 점도가 높아 메인 베슬(20) 및/또는 중합물 상태를 감지하여 중합물 자체의 배출 유량을 일정하게 조절하기는 매우 어려운 실정이다. 반면, 본 발명의 실시예에서는 점도가 상대적으로 낮은 보조 베슬(30) 내의 액상 원료의 액위를 감지하여, 보조 베슬(30) 내의 액상 원료의 액위가 일정한 수준으로 유지될 수 있도록 펌프(60)의 출력을 제어하므로, 메인 베슬(20)로부터의 중합물 배출 유량을 일정하게 조절하는 것이 용이하다.
본 발명의 실시예에 따른 중합 반응기는 원료 공급 유닛(10)으로부터 공급되는 액상 원료가 메인 베슬(20)에 직접 투입되지 않고 보조 베슬(30)을 경유하여 투입되도록 하고 보조 베슬(30)은 소정 수준의 액위를 유지하도록 하므로, 메인 베슬(20)을 만액 상태로 운전하는 것이 용이하다.
또한, 밀도차에 의해 메인 베슬(20) 내의 기체 생성물 또한 보조 베슬(30)로 자연적으로 배출될 수 있으므로, 겔 생성을 억제할 수 있는 장점이 있다.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위에는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.
100 : 중합 반응기
10 : 원료 공급 유닛
20 : 메인 베슬
21 : 투입구
22 : 배출구
30 : 보조 베슬
40 : 유로
50 : 배출유로
60 : 펌프
70 : 액위 감지 센서

Claims (6)

  1. 단량체를 포함하는 액상 원료를 공급하는 원료 공급 유닛과, 상기 원료 공급 유닛을 통해 공급되는 원료를 중합하여 중합물을 형성하는 메인 베슬을 포함하는 중합 반응기로서,
    상기 메인 베슬은, 상기 원료가 투입되는 투입구와 상기 중합물이 배출되는 배출구가 상하로 이격되어 형성되며,
    상기 중합 반응기는,
    상기 원료 공급 유닛과 상기 메인 베슬 사이에 배치되되 상기 투입구보다 상방에 위치하는 보조 베슬을 포함하며,
    상기 원료 공급 유닛으로부터 공급되는 원료는 상기 보조 베슬을 경유하여 상기 투입구를 통해 상기 메인 베슬에 투입되어 상기 메인 베슬에서 만액 상태로 중합되는, 중합 반응기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 투입구는 상기 메인 베슬의 최상부에 형성되는, 중합 반응기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 보조 베슬과 상기 메인 베슬의 투입구 사이에는 상기 원료가 이동하는 유로가 배치되는, 중합 반응기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 유로는 상하 방향을 따라 좌 또는 우측으로 경사진, 중합 반응기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 중합반응기는,
    상기 메인 베슬의 배출구와 연통되는 배출유로에 상기 중합물의 배출 정도를 조절하는 펌프가 제공되며,
    상기 보조 베슬의 액위를 감지하는 액위 감지 센서 및
    상기 액위 감지 센서에 의해 감지된 액위 정보를 기초로 상기 펌프의 출력을 제어하는 제어부를 포함하는, 중합 반응기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 보조 베슬의 액위가 미리 정한 위치를 유지할 수 있도록 상기 펌프의 출력을 제어하는, 중합 반응기.
KR1020190114913A 2019-09-18 2019-09-18 중합 반응기 KR20210033324A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190114913A KR20210033324A (ko) 2019-09-18 2019-09-18 중합 반응기

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190114913A KR20210033324A (ko) 2019-09-18 2019-09-18 중합 반응기

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20210033324A true KR20210033324A (ko) 2021-03-26

Family

ID=75259389

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190114913A KR20210033324A (ko) 2019-09-18 2019-09-18 중합 반응기

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20210033324A (ko)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102056948B (zh) 淤浆催化剂流量分流器及其使用方法
EP3606656B1 (en) Polymerization catalyst delivery
KR20120099294A (ko) 원심 분리기를 포함하는 시스템 및 이런 시스템의 제어 방법
US7605214B2 (en) Process for stopping continuous polymerization
KR20210033324A (ko) 중합 반응기
KR20080110778A (ko) 중합 루프 반응기에서 에틸렌 및 하나 이상의 선택적인 공단량체(들)의 중합을 향상시키는 공정
US7696288B2 (en) Olefin polymerization process with sequential discharging
JP4565165B2 (ja) 開始剤の配量を含む重合方法
DE60135525D1 (de) Polymerisationsreaktion und -Vorrichtung
JP6705949B2 (ja) マルチゾーン循環反応器の起動方法
JP5307336B2 (ja) 高いオレフィン濃度でポリオレフィンを製造する方法
US9434833B2 (en) Bulk PVC composition, bulk PVC polymerization method and apparatus
JP2005248014A (ja) 重合方法及び重合装置
RU2418006C2 (ru) Способ и устройство для полимеризации виниловых мономеров
CN213506694U (zh) 一种基于本体法制备聚乙烯的智能强化系统
KR101010643B1 (ko) 수처리용 약품 혼합공급장치
JP2013194177A (ja) 連続重合の停止方法
EP3805280A1 (en) Method for producing ethylene-vinyl acetate copolymer
US10849347B2 (en) Soy sauce tank with circulation detection for amino acid nitrogen value control for soy sauce
JPH11255809A (ja) 重合開始剤の濃度制御方法および濃度制御装置
US20230295352A1 (en) Apparatus for removing residual monomers
JP2007238671A (ja) 塩化ビニル系樹脂の製造方法
JP2006051458A (ja) 汚泥凝集装置及び方法、薬品供給位置制御装置
CN114729069A (zh) 后处理设备
KR20210110079A (ko) 고분자 중합 장치 및 고분자 중합 공정

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination