KR20220026727A - Method for preparing polymer - Google Patents
Method for preparing polymer Download PDFInfo
- Publication number
- KR20220026727A KR20220026727A KR1020200107601A KR20200107601A KR20220026727A KR 20220026727 A KR20220026727 A KR 20220026727A KR 1020200107601 A KR1020200107601 A KR 1020200107601A KR 20200107601 A KR20200107601 A KR 20200107601A KR 20220026727 A KR20220026727 A KR 20220026727A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- stream
- solvent
- polymer
- reactor
- stripper
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- 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
- C08F2/00—Processes of polymerisation
- C08F2/001—Multistage polymerisation processes characterised by a change in reactor conditions without deactivating the intermediate polymer
-
- 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
- C08F2/00—Processes of polymerisation
- C08F2/01—Processes of polymerisation characterised by special features of the polymerisation apparatus used
-
- 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
- C08F2/00—Processes of polymerisation
- C08F2/04—Polymerisation in solution
-
- 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
- C08F6/00—Post-polymerisation treatments
- C08F6/001—Removal of residual monomers by physical means
- C08F6/003—Removal of residual monomers by physical means from polymer solutions, suspensions, dispersions or emulsions without recovery of the polymer therefrom
Abstract
Description
본 발명은 중합체 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 중합체를 포함하는 반응 생성물을 제조하고, 상기 반응 생성물로부터 용매를 효과적으로 분리하여 재사용하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a polymer, and more particularly, to a method for preparing a reaction product including a polymer, and effectively separating and reusing a solvent from the reaction product.
중합체를 중합하는 방법은, 현탁중합, 유화중합, 피상중합, 용액중합 등의 방법이 사용된다. 그런데, 상기 각각의 중합 방법은, 각각 하기와 같은 문제점을 가지고 있다.As a method of polymerizing the polymer, methods such as suspension polymerization, emulsion polymerization, superficial polymerization, and solution polymerization are used. However, each of the above polymerization methods has the following problems, respectively.
예를 들면, 괴상 중합에 의해 제조할 경우, 반응 진행에 따라 반응물의 점도가 급격히 상승하여, 기계적인 부하 상승을 유발하고, 추가로 중합 시 반응 온도를 조절하기 어렵기 때문에 상업적 대량 생산이 어렵다는 단점이 있다.For example, in the case of manufacturing by bulk polymerization, the viscosity of the reactant rapidly rises as the reaction proceeds, causing an increase in mechanical load, and furthermore, it is difficult to control the reaction temperature during polymerization, so commercial mass production is difficult. There is this.
또한, 현탁 중합의 경우, 개시제(촉매)를 단량체에 용해시키고 단량체를 물에 분산시킨 다음 분산제를 혼입시켜 형성된 현탁액을 안정화시킨다. 현탁 중합 방법에는 모두 반응시 중합체가 융합 및 응집되지 않도록 단량체 입자를 분산시키는 계면활성제가 사용되고, 중합시킬 단량체에 따라 수불용성의 미립 무기 물질 및 유기 물질과 같은 각종 분산제가 사용되어, 최종 제품의 순도가 저하된다는 단점이 있다.Further, in the case of suspension polymerization, an initiator (catalyst) is dissolved in a monomer, the monomer is dispersed in water, and then a dispersant is incorporated to stabilize the suspension formed. In all suspension polymerization methods, a surfactant is used to disperse the monomer particles so that the polymer does not fuse and agglomerate during the reaction, and various dispersants such as water-insoluble particulate inorganic materials and organic materials are used depending on the monomer to be polymerized. It has the disadvantage of being lowered.
따라서, 중합체를 대량 생산하기 위해서는 연속 중합 반응기를 이용한 용액 중합 방법이 주로 이용되었다.Therefore, in order to mass-produce a polymer, a solution polymerization method using a continuous polymerization reactor has been mainly used.
이와 같이, 용액 중합 방법을 통해 중합체를 포함하는 반응 생성물 제조 시, 원료 대비 용매의 사용량이 많아, 상기 반응 생성물로부터 용매를 회수하여 재사용하는 것이 원가 절감 측면에서 중요하다.As such, when a reaction product including a polymer is manufactured through a solution polymerization method, the amount of solvent compared to the raw material is large, so it is important in terms of cost reduction to recover and reuse the solvent from the reaction product.
이에 대해, 종래에는 반응 생성물로부터 용매를 회수하기 위하여 스팀 스트리핑(steam stripping) 방법 및 직접 휘발 방법이 이용되었다.In contrast, conventionally, a steam stripping method and a direct volatilization method have been used to recover the solvent from the reaction product.
구체적으로, 상기 스팀 스트리핑 방법이란, 반응 생성물에 고온의 물과 혼합하고, 다량의 스팀을 공급하여 수증기와 함께 용매를 휘발시켜 용매를 회수하고, 중합체 크럼(crumb)을 분리하여 압출 공정을 통해 물과 잔류 용매를 제거한 후 최종적으로 중합체를 얻는 방법일 수 있다. 이 경우, 다량의 스팀 사용으로 에너지 소모량이 매우 높은 문제가 있고, 회수된 용매는 물을 포함하고 있기 때문에 별도의 정제 과정이 필요한 문제가 있으며, 반응 생성물 내 중합체의 함량이 너무 높을 시에는 운전이 불가능한 문제가 있었다.Specifically, in the steam stripping method, the reaction product is mixed with hot water, a large amount of steam is supplied to volatilize the solvent together with water vapor to recover the solvent, and the polymer crumb is separated and water is passed through the extrusion process. It may be a method of finally obtaining a polymer after removing and residual solvent. In this case, there is a problem in that energy consumption is very high due to the use of a large amount of steam, and since the recovered solvent contains water, there is a problem that a separate purification process is required. There was an impossible problem.
또한, 상기 직접 휘발 방법은 반응 생성물을 열교환기를 통한 간접 열교환을 통해 용매의 증발에 필요한 열을 공급하여 용매를 회수하는 방법과, 기계적 에너지를 마찰열의 형태로 직접 전달하여 용매를 회수하는 방법이 있다. 상기 열교환기를 이용한 직접 휘발 방법은 반응 생성물 용액의 점도가 증가함에 따라 열교환 효율이 떨어져 용매 회수가 어려우며, 기계적 에너지의 열에너지 전환을 이용한 방법은 중합체 내 불순물 제거가 어려워 중합체의 품질 관리가 어려운 문제가 있다.In addition, the direct volatilization method includes a method of recovering the solvent by supplying heat required for evaporation of the solvent through indirect heat exchange of the reaction product through a heat exchanger, and a method of recovering the solvent by directly transferring mechanical energy in the form of frictional heat. . In the direct volatilization method using the heat exchanger, as the viscosity of the reaction product solution increases, the heat exchange efficiency decreases, making it difficult to recover the solvent. .
본 발명에서 해결하고자 하는 과제는, 상기 발명의 배경이 되는 기술에서 언급한 문제들을 해결하기 위하여, 용매를 효과적으로 회수 및 재사용하는데 있어, 불순물의 함량이 낮은 고순도의 중합체를 제조하고, 에너지 소모량을 절감하는 방법을 제공하는 것이다.The problem to be solved in the present invention is to prepare a high-purity polymer with a low content of impurities in effectively recovering and reusing a solvent in order to solve the problems mentioned in the technology that is the background of the invention, and to reduce energy consumption to provide a way to
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명은 반응기에 원료 스트림 및 용매 스트림을 공급하여 반응 생성물을 제조하는 단계; 상기 반응기 배출 스트림의 제1 스트림을 탈휘발화 장치로 공급하여, 용매를 포함하는 상부 배출 스트림 및 중합체를 포함하는 하부 배출 스트림을 분리하는 단계; 상기 반응기 배출 스트림의 제2 스트림 및 탈휘발화 장치 하부 배출 스트림의 혼합 스트림을 스트리퍼로 공급하는 단계; 및 상기 스트리퍼에서 용매를 포함하는 상부 배출 스트림을 분리하고, 중합체를 포함하는 하부 배출 스트림을 분리하는 단계를 포함하는 중합체 제조방법을 제공한다.According to an embodiment of the present invention for solving the above problems, the present invention comprises the steps of supplying a raw material stream and a solvent stream to a reactor to prepare a reaction product; feeding a first stream of the reactor effluent stream to a devolatilizer to separate a top effluent stream comprising solvent and a bottoms effluent stream comprising polymer; feeding a second stream of the reactor effluent stream and a mixed stream of the devolatilizer bottoms effluent stream to a stripper; and separating an overhead effluent stream comprising solvent in the stripper and separating a bottom effluent stream comprising polymer.
본 발명의 중합체 제조방법에 따르면, 중합체를 포함하는 반응 생성물을 제조하고, 상기 반응 생성물로부터 용매를 회수하여 재사용하는데 있어, 에너지 소모량을 절감시킴과 동시에 불순물 함량을 낮춘 고순도의 중합체를 생산할 수 있다.According to the method for producing a polymer of the present invention, a high-purity polymer with reduced impurity content can be produced while reducing energy consumption in preparing a reaction product including a polymer, recovering a solvent from the reaction product and reusing it.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 중합체 제조방법의 공정 흐름도이다.
도 2는 비교예에 따른 중합체 제조방법의 공정 흐름도이다.1 is a process flow diagram of a polymer manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
2 is a process flow diagram of a method for preparing a polymer according to a comparative example.
본 발명의 설명 및 청구범위에서 사용된 용어나 단어는, 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선을 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms or words used in the description and claims of the present invention should not be construed as being limited to their ordinary or dictionary meanings, and the inventor must properly understand the concept of the term in order to best describe his invention. Based on the principle that can be defined, it should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.
본 발명에서 용어 '스트림(stream)'은 공정 내 유체(fluid)의 흐름을 의미하는 것일 수 있고, 또한, 배관 내에서 흐르는 유체 자체를 의미하는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 '스트림'은 각 장치를 연결하는 배관 내에서 흐르는 유체 자체 및 유체의 흐름을 동시에 의미하는 것일 수 있다. 또한, 상기 유체는 기체(gas) 또는 액체(liquid)를 의미할 수 있다.In the present invention, the term 'stream' may mean a flow of a fluid in a process, and may also mean a fluid itself flowing in a pipe. Specifically, the 'stream' may mean both the fluid itself and the flow of the fluid flowing within a pipe connecting each device. In addition, the fluid may refer to a gas or a liquid.
본 발명에서 용어 '크럼(crumb)'은 스팀 스트리핑 공정에서 생성되며, 반응 생성물로부터 용매 및 불순물을 스팀(수증기)와 함께 휘발시켜 제거한 액적(droplet) 형태의 중합체를 의미할 수 있다.In the present invention, the term 'crumb' is generated in the steam stripping process, and may refer to a polymer in the form of droplets removed by volatilizing a solvent and impurities together with steam (water vapor) from the reaction product.
이하, 본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 도 1을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to FIG. 1 to help the understanding of the present invention.
본 발명에 따르면, 중합체 제조방법이 제공된다. 상기 중합체 제조방법으로, 반응기(100)에 원료 스트림 및 용매 스트림을 공급하여 반응 생성물을 제조하는 단계; 상기 반응기(100) 배출 스트림의 제1 스트림을 탈휘발화 장치(200)로 공급하여, 용매를 포함하는 상부 배출 스트림 및 중합체를 포함하는 하부 배출 스트림을 분리하는 단계; 상기 반응기(100) 배출 스트림의 제2 스트림 및 탈휘발화 장치(200) 하부 배출 스트림의 혼합 스트림을 스트리퍼(300)로 공급하는 단계; 및 상기 스트리퍼(300)에서 용매를 포함하는 상부 배출 스트림을 분리하고, 중합체를 포함하는 하부 배출 스트림을 분리하는 단계를 포함하는 중합체 제조방법을 제공할 수 있다.According to the present invention, a method for preparing a polymer is provided. In the method for preparing the polymer, supplying a raw material stream and a solvent stream to the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 반응 생성물은 단량체 스트림 및 용매 스트림을 반응기(100)에 공급하여 중합 반응시켜 생성된 것으로, 상기 반응 생성물은 중합체 및 용매를 포함할 수 있다. 또한, 상기 반응 생성물은 미반응 단량체와 같은 불순물을 더 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the reaction product is generated by supplying a monomer stream and a solvent stream to the
예를 들어, 상기 반응 생성물은 반응기(100)에 용매 스트림, 방향족 비닐계 단량체를 포함하는 스트림 및 공액디엔계 단량체를 포함하는 스트림을 공급하여 중합 반응시켜 생성된 것으로서, 방향족 비닐계 단량체 유래단위와 공액디엔계 단량체 유래단위를 포함하는 공중합체 및 용매를 포함할 수 있다. 더불어, 상기 반응 생성물은 불순물로서, 미반응 방향족 비닐계 단량체, 미반응 공액디엔계 단량체를 더 포함할 수 있다.For example, the reaction product is produced by a polymerization reaction by supplying a solvent stream, a stream containing an aromatic vinylic monomer, and a stream containing a conjugated diene-based monomer to the
상기 중합체는 방향족 비닐계 단량체 유래단위 및 공액디엔계 단량체 유래단위를 포함하는 것이라면 특별히 한정하지 않는다. 예를 들어, 상기 중합체는 스티렌-부타디엔 고무(Styrene-Butadiene Rubber, SBR) 및 솔루션 스티렌-부타디엔 고무(Solution Styrene-Butadiene Rubber, SSBR)로 이루어진 군으로부터 선택된 1 종 이상을 포함하는 합성 고무일 수 있다.The polymer is not particularly limited as long as it includes an aromatic vinyl-based monomer-derived unit and a conjugated diene-based monomer-derived unit. For example, the polymer may be a synthetic rubber comprising at least one selected from the group consisting of Styrene-Butadiene Rubber (SBR) and Solution Styrene-Butadiene Rubber (SSBR). .
상기 공액디엔계 단량체는 예를 들어, 1,3-부타디엔, 2,3-디메틸-1,3-부타디엔, 피페릴렌, 3-부틸-1,3-옥타디엔, 이소프렌, 2-페닐-1,3-부타디엔 및 2-할로-1,3-부타디엔(할로는 할로겐 원자를 의미한다)으로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 본 발명에 있어서, 공액디엔계 단량체는 1,3-부타디엔을 포함할 수 있다.The conjugated diene-based monomer is, for example, 1,3-butadiene, 2,3-dimethyl-1,3-butadiene, piperylene, 3-butyl-1,3-octadiene, isoprene, 2-phenyl-1, It may include one or more selected from the group consisting of 3-butadiene and 2-halo-1,3-butadiene (halo means a halogen atom). More specifically, in the present invention, the conjugated diene-based monomer may include 1,3-butadiene.
또한, 상기 방향족 비닐계 단량체는 예를 들어, 스티렌, α-메틸스티렌, 3-메틸스티렌, 4-메틸스티렌, 4-프로필스티렌, 1-비닐나프탈렌, 4-사이클로헥실스티렌, 4-(p-메틸페닐)스티렌 및 1-비닐-5-헥실나프탈렌으로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 본 발명에 있어서, 방향족 비닐계 단량체는 스티렌을 포함할 수 있다.In addition, the aromatic vinyl-based monomer is, for example, styrene, α-methylstyrene, 3-methylstyrene, 4-methylstyrene, 4-propylstyrene, 1-vinylnaphthalene, 4-cyclohexylstyrene, 4-(p- It may include at least one selected from the group consisting of methylphenyl)styrene and 1-vinyl-5-hexylnaphthalene. More specifically, in the present invention, the aromatic vinyl-based monomer may include styrene.
또한, 상기 용매는 탄화수소계 용매를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 탄화수소계 용매는 지방족 탄화수소계 용매 및 지환족 탄화수소를 포함할 수 있으며, 상기 지방족 탄화수소계 용매는 부탄, 펜탄, 헥산, 이소펜탄, 헵탄, 옥탄 및 이소옥탄으로 이루어진 군으로부터 선택된 1 종 이상을 포함할 수 있고, 상기 지환족 탄화수소계 용매는 시클로펜탄, 메틸시클로펜탄, 시클로헥산, 메틸시클로헥산 및 에틸시클로헥산으로 이루어진 군으로부터 선택된 1 종 이상을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 본 발명에 있어서, 용매는 n-헥산을 포함할 수 있다.In addition, the solvent may include a hydrocarbon-based solvent. For example, the hydrocarbon-based solvent may include an aliphatic hydrocarbon-based solvent and an alicyclic hydrocarbon, and the aliphatic hydrocarbon-based solvent is one selected from the group consisting of butane, pentane, hexane, isopentane, heptane, octane and isooctane. The above may be included, and the alicyclic hydrocarbon-based solvent may include at least one selected from the group consisting of cyclopentane, methylcyclopentane, cyclohexane, methylcyclohexane, and ethylcyclohexane. More specifically, in the present invention, the solvent may include n-hexane.
상기 스티렌-부타디엔 고무(Styrene-Butadiene Rubber, SBR) 및 솔루션 스티렌-부타디엔 고무(Solution Styrene-Butadiene Rubber, SSBR)로 이루어진 군으로부터 선택된 1 종 이상의 합성 고무는 용액 중합법(Solution Polymerization) 또는 유화중합법(Emulsion Polymerization)의 방법으로 연속 중합하여 생산할 수 있다.The at least one synthetic rubber selected from the group consisting of Styrene-Butadiene Rubber (SBR) and Solution Styrene-Butadiene Rubber (SSBR) is prepared by solution polymerization or emulsion polymerization. (Emulsion Polymerization) can be produced by continuous polymerization.
이와 같이, 용액 중합 반응을 통해 중합체를 생산하는 과정에서 생성되는 반응 생성물에는 중합체와 더불어 용매 및 불순물이 포함되어 있는데, 본 발명에서는 상기 반응 생성물로부터 용매를 효과적으로 회수하여 재사용함과 동시에 중합체 내 불순물 함량을 최소화하기 위한 방법을 제공하고자 한다.As described above, the reaction product generated in the process of producing a polymer through the solution polymerization reaction contains a solvent and impurities along with the polymer. In the present invention, the solvent is effectively recovered and reused from the reaction product, and the content of impurities in the polymer To provide a method to minimize
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 반응 생성물로부터 용매를 분리하기 위하여 정제 단계를 거칠 수 있다. 예를 들어, 상기 반응 생성물을 포함하는 반응기(100) 배출 스트림은 탈휘발화 장치(200) 및 스트리퍼(300)를 거치면서 용매를 포함하는 스트림과, 중합체를 포함하는 스트림으로 분리될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, a purification step may be performed to separate the solvent from the reaction product. For example, the
상기 반응기(100) 배출 스트림은 제1 스트림 및 제2 스트림으로 분기되고, 상기 제1 스트림이 탈휘발화 장치(200)로 공급되며, 제2 스트림은 후술하는 스트리퍼(300)로 공급될 수 있다. 이 때, 상기 분기된 반응기(100) 배출 스트림의 제1 스트림 및 제2 스트림의 유량비는 20:80 내지 80:20, 50:50 내지 80:20 또는 70:30 내지 80:20일 수 있다. 상기 반응기(100) 배출 스트림의 제1 스트림 및 제2 스트림을 상기 비율로 분기시켜, 제1 스트림은 탈휘발화 장치(200)로 공급하고, 상기 제2 스트림은 탈휘발화 장치(200) 하부 배출 스트림과 혼합하여 스트리퍼(300)로 공급함으로써, 상기 혼합 스트림 내 중합체의 함량을 제어하여 탈휘발화 장치를 통한 용매 회수와 스트리퍼를 통한 에너지 비용 절감 효과를 동시에 얻을 수 있다.The
상기 반응기(100) 배출 스트림은 제1 스트림 및 제2 스트림으로 분기되기 전에 반응 생성물 보관 탱크에서 보관될 수 있다. 상기 보관 탱크에 보관되어 있는 반응기(100) 배출 스트림은 보관 탱크에서 유량을 제어하며 배출되고, 상기 보관 탱크에서 배출되는 반응기(100) 배출 스트림은 제1 스트림 및 제2 스트림으로 분기될 수 있다.The
상기 반응기(100) 배출 스트림 내 중합체의 함량은 15 중량% 내지 30 중량%, 15 중량% 내지 25 중량% 또는 20 중량% 내지 25 중량%이고, 용매의 함량은 70 중량% 내지 85 중량%, 70 중량% 내지 80 중량% 또는 75 중량% 내지 80 중량%일 수 있다. 상기 범위 내의 함량으로 중합체와 용매를 포함하는 반응기(100) 배출 스트림의 제1 스트림은 탈휘발화 장치(200)로 공급되고, 상기 탈휘발화 장치(200)에서 반응기(100) 배출 스트림의 제1 스트림으로부터 용매를 포함하는 상부 배출 스트림과 중합체를 포함하는 하부 배출 스트림으로 분리할 수 있다. The content of the polymer in the
상기 탈휘발화 장치(200)는 용매와 중합체를 효과적으로 분리하기 위하여 운전 온도 및 운전 압력이 제어될 수 있다. 예를 들어, 상기 탈휘발화 장치(200)의 운전 온도는 70 ℃ 내지 130 ℃, 90 ℃ 내지 130 ℃ 또는 90 ℃ 내지 110 ℃일 수 있다. 상기 범위 내로 탈휘발화 장치(200)를 운전함으로써, 탈휘발화 장치(200) 상부 배출 스트림 내 중합체가 존재하지 않을 수 있고, 하부 배출 스트림 내 용매 및 불순물의 함량을 최소화할 수 있다.The operating temperature and operating pressure of the
상기 탈휘발화 장치(200)에서는 기계적 에너지를 마찰열의 형태로 전달하여 반응기(100) 배출 스트림의 제1 스트림 내 용매를 휘발시킬 수 있다. 구체적으로, 상기 탈휘발화 장치(200)는 압출기 타입의 장치로서, 원통형의 본체 및 기계적인 회전 에너지를 탈휘발화 장치(200) 내 용액에 마찰에 의한 열의 형태로 전달하는 스크류 교반 시스템을 구비할 수 있다. In the
종래에는 반응 생성물로부터 용매를 회수하기 위하여 스팀 스트리핑(steam stripping) 방법 및 직접 휘발 방법이 이용되었다.Conventionally, a steam stripping method and a direct volatilization method have been used to recover the solvent from the reaction product.
구체적으로, 상기 스팀 스트리핑 방법이란, 반응 생성물에 고온의 물과 혼합하고, 다량의 스팀을 공급하여 수증기와 함께 용매를 휘발시켜 용매를 회수하고, 중합체 크럼(crumb)을 분리하여 압출 공정을 통해 물과 잔류 용매를 제거한 후 최종적으로 중합체를 얻는 방법일 수 있다. 이 경우, 다량의 스팀 사용으로 에너지 소모량이 매우 높은 문제가 있고, 회수된 용매는 물을 포함하고 있기 때문에 별도의 정제 과정이 필요한 문제가 있으며, 반응 생성물 내 중합체의 함량이 너무 높을 시에는 높은 농도와 점도로 인해 크럼의 크기 조절이 어렵고, 이로 인해 크럼 내 잔류하는 용매 및 불순물이 잘 증발하지 않아, 상기 크럼 내 잔류 용매량이 증가하는 문제가 있었다. 이 경우, 후술하는 탈수 단계에서 상기 크럼 내 잔류하는 용매 및 불순물이 수증기와 함께 대기로 방출될 수 있는데, 작업자의 건강과 환경 독성의 문제가 있었다.Specifically, in the steam stripping method, the reaction product is mixed with hot water, a large amount of steam is supplied to volatilize the solvent together with water vapor to recover the solvent, and the polymer crumb is separated and water is passed through the extrusion process. It may be a method of finally obtaining a polymer after removing and residual solvent. In this case, there is a problem in that energy consumption is very high due to the use of a large amount of steam, a separate purification process is required because the recovered solvent contains water, and when the content of the polymer in the reaction product is too high, high concentration It is difficult to control the size of the crumb due to the viscosity of the crumb, and as a result, the solvent and impurities remaining in the crumb are not easily evaporated, thereby increasing the amount of the remaining solvent in the crumb. In this case, the solvent and impurities remaining in the crumb may be discharged to the atmosphere together with water vapor in the dehydration step to be described later, which has problems in health and environmental toxicity of workers.
또한, 상기 직접 휘발 방법은 반응 생성물을 열교환기를 통한 간접 열교환을 통해 용매의 증발에 필요한 열을 공급하여 용매를 회수하는 방법과, 기계적 에너지를 마찰열의 형태로 직접 전달하여 용매를 회수하는 방법이 있다. 상기 열교환기를 이용한 직접 휘발 방법은 반응 생성물 용액의 점도가 증가함에 따라 열교환 효율이 떨어져 용매 회수가 어려우며, 기계적 에너지의 열에너지 전환을 이용한 방법은 중합체 내 불순물 제거가 어려워 중합체의 품질 관리가 어려운 문제가 있다. In addition, the direct volatilization method includes a method of recovering the solvent by supplying heat required for evaporation of the solvent through indirect heat exchange of the reaction product through a heat exchanger, and a method of recovering the solvent by directly transferring mechanical energy in the form of frictional heat. . In the direct volatilization method using the heat exchanger, as the viscosity of the reaction product solution increases, the heat exchange efficiency decreases, making it difficult to recover the solvent. .
이에 대해, 본 발명에서는 기계적 에너지를 마찰열의 형태로 전달하여 반응기(100) 배출 스트림의 제1 스트림 내 용매를 휘발키고, 탈휘발화 장치(200)에서 분리되지 못한 용매는 후술하는 스트리퍼(300)를 이용하여 추가로 분리함으로써, 에너지 사용을 최소화함과 동시에, 용매의 분리 효율을 높이고, 고순도의 중합체를 수득할 수 있었다.In contrast, in the present invention, the solvent in the first stream of the
상기 탈휘발화 장치(200) 상부 배출 스트림은 제1 응축기(400)를 통과하여 응축 용매 탱크(500)로 공급되고, 상기 응축 용매 탱크(500)에서 액상의 용매를 포함하는 하부 배출 스트림은 반응기(100)로 환류될 수 있다. 구체적으로, 상기 탈휘발화 장치(200)는 스팀 스트리핑 방법과 달리, 반응 생성물과 물을 혼합하고, 스팀 공급을 통한 용매 증발 시스템이 아니기 때문에, 상기 탈휘발화 장치(200) 상부 배출 스트림 내에는 물이 포함되지 않을 수 있다. 따라서, 상기 탈휘발화 장치(200) 상부 배출 스트림을 제1 응축기(400)를 이용하여 응축시키고, 응축 용매 탱크(500)로 공급하여 기상과 액상으로 분리할 수 있고, 상기 액상은 불순물을 포함하지 않는 용매로서, 별도의 정제 과정 없이 상기 응축 용매 탱크(500) 하부 배출 스트림으로서 배출하여 반응기(100)에 바로 공급하여 재사용할 수 있다. 이 때, 상기 제1 응축기(400)는 공급되는 탈휘발화 장치(200) 상부 배출 스트림의 80% 내지 95%를 응축시킬 수 있다. 이로 인해, 탈휘발화 장치(200) 후단의 스트리퍼(300) 및 정제 컬럼(600)으로 공급되는 유량이 감소함에 따라서 에너지 사용량이 감소할 수 있다.The
상기 용매를 포함하는 응축 용매 탱크(500) 하부 배출 스트림은 용매 탱크로 공급되어 보관될 수 있고, 상기 용매 탱크에서 유량을 제어하면서 반응기(100)로 용매를 공급할 수 있다.The discharge stream from the bottom of the condensed
상기 제1 응축기(400)에서 응축되지 않은 불순물은 응축 용매 탱크(500)에서 기상의 상부 배출 스트림으로서 제2 응축기(410)를 거쳐 정제 컬럼(600)으로 공급될 수 있다. 구체적으로, 상기 응축 용매 탱크(500)에서 분리된 기상은 불순물을 다량 포함하는 것으로서, 제2 응축기(410)를 이용하여 응축시키고, 정제 컬럼(600)으로 공급하여 용매와 불순물을 분리할 수 있다.Impurities not condensed in the
상기 탈휘발화 장치(200) 하부 배출 스트림 내 중합체의 함량은 80 중량% 이상, 80 중량% 내지 95 중량% 또는 85 중량% 내지 95 중량%일 수 있다. 이와 같이, 상기 탈휘발화 장치(200)는 기계적 열에너지를 마찰열의 형태로 전달하여 반응기(100) 배출 스트림의 제1 스트림 내 용매를 휘발시키기 위하여, 하부 배출 스트림 내 중합체의 함량이 80 중량% 내지 95 중량% 포함되는 정도로 운전됨으로써, 상부 배출 스트림으로 중합체가 유출되지 않으면서, 적은 에너지로 반응 생성물 내 용매를 다량 분리할 수 있다. The content of the polymer in the
상기 탈휘발화 장치(200)의 운전은 공급되는 스트림의 점도 및 전달면적 등의 변수에 영향을 받는다. 구체적으로, 상기 탈휘발화 장치(200)에서 중합체의 농축 농도를 낮출 경우 용액의 점도가 낮아지게 되고, 이에 따라 장치의 크기가 커져 장치 비용이 증가하게 되는 문제가 있다. 이에 따라, 본 발명에서는 탈휘발화 장치(200)에서 중합체의 농축 농도, 즉, 탈휘발화 장치(200) 하부 배출 스트림 내 중합체의 함량을 80 중량% 이상으로 제어함으로써, 상기 문제를 해결하였다. 또한, 상기 탈휘발화 장치(200)에서 중합체의 농축 농도를 상기 범위로 높이더라도, 후단의 스트리퍼(300)로 공급 전에 반응기(100) 배출 스트림의 제2 스트림과 혼합하여 혼합 스트림을 형성함으로써 중합체의 농축 농도를 낮춤으로써 스트리퍼(300)에서의 운전이 용이하게 하였다.The operation of the
그러나, 종래에는 본 발명과 같이, 탈휘발화 장치(200)와 스트리퍼(300)를 사용하여 반응 생성물 내 용매 및 불순물을 분리하는 경우, 스트리퍼(300)에서 운전이 가능하게 하기 위하여, 탈휘발화 장치(200)에서 농축 농도를 낮춰야 했으며, 이 경우, 탈휘발화 장치(200)의 크기가 커져 장치 비용이 증가함과 동시에, 스트리퍼(300)로 공급되는 스트림의 유량과 후단의 정제 컬럼(600)으로 유입되는 유량 증가로 인해 에너지 사용량이 증가하는 문제가 있다.However, in the prior art, as in the present invention, when using the
상기 탈휘발화 장치(200) 하부 배출 스트림은 중합체를 80 중량% 내지 95 중량%의 함량으로 포함하는 스트림으로서, 스트리퍼(300)로 공급하여 스팀 스트리핑 방법으로 용매를 분리할 시, 상술한 바와 같이 높은 농도와 점도로 인해 크럼의 크기 조절이 어렵고, 이로 인해 크럼 내 잔류하는 용매를 제거하기 어려운 문제로 운전이 어려울 수 있다. 이에 대해, 본 발명에서는 상기 탈휘발화 장치(200) 하부 배출 스트림과 반응기(100) 배출 스트림으로부터 분기된 제2 스트림을 혼합하여 혼합 스트림을 형성하고, 상기 혼합 스트림을 스트리퍼(300)로 공급할 수 있다. 구체적으로, 중합체의 함량이 80 중량% 내지 95 중량%인 탈휘발화 장치(200) 하부 배출 스트림과, 중합체의 함량이 15 중량% 내지 30 중량%인 반응기(100) 배출 스트림의 제2 스트림을 혼합하여 혼합 스트림 내 중합체의 함량을 스트리퍼(300)의 운전이 가능한 범위로 낮출 수 있다. 예를 들어, 상기 혼합 스트림 내 중합체의 함량은 30 중량% 내지 60 중량%, 40 중량% 내지 60 중량% 또는 50 중량% 내지 60 중량%일 수 있다. 이를 통해, 중합체의 함량이 높아 고점도인 상기 탈휘발화 장치(200) 하부 배출 스트림을 스트리퍼(300)로 이송하는데 흐름성을 개선할 수 있고, 동시에 스트리퍼(300)의 운전이 가능하게 하여 중합체를 고순도로 분리할 수 있다.The
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 혼합 스트림은 스트리퍼(300)로 공급되고, 상기 스트리퍼(300)에서 혼합 스트림 내 용매 및 불순물 등을 효과적으로 분리함으로써, 고순도의 중합체를 얻을 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the mixed stream is supplied to the
상기 혼합 스트림은 스트리퍼(300)로 공급되기 전에 물과 혼합될 수 있다. 상기 혼합 스트림 및 물의 유량비는 1:1 내지 1:4, 1:1.5 내지 1:3 또는 1:1.5 내지 1:2.5일 수 있다. 상기 범위 내로 혼합 스트림과 물을 혼합한 후 스트리퍼(300)로 공급함으로써, 상기 혼합 스트림 내 크럼 간 분산을 통해 크럼이 응집하는 것을 방지함으로써 크럼의 크기를 조절할 수 있고, 이를 통해 상기 혼합 스트림 내 포함된 미반응 단량체 및 용매가 용이하게 증발될 수 있도록 하여, 스트리핑 효과를 유지하면서 용매 회수를 위해 소모되는 에너지를 절감하는 효과를 얻을 수 있다.The mixed stream may be mixed with water before being fed to the
상기 반응 생성물과 혼합되는 물은 고온일 수 있다. 예를 들어, 상기 물의 온도는 60 ℃ 내지 95 ℃, 70 ℃ 내지 95 ℃ 또는 85 ℃ 내지 95 ℃일 수 있다. 상기 범위 내의 온도를 갖는 물을 혼합 스트림과 혼합하여 스트리퍼(300)로 공급함으로써, 스트리퍼에서의 용매 회수 성능을 향상시키는 효과가 있다.The water mixed with the reaction product may be at a high temperature. For example, the temperature of the water may be 60 °C to 95 °C, 70 °C to 95 °C, or 85 °C to 95 °C. By supplying the
상기 스트리퍼(300)는 상기 혼합 스트림으로부터 중합체와 중합체 이외의 성분, 예를 들어, 탈휘발화 장치(200)에서 분리되지 못한 용매 및 불순물을 효과적으로 분리하기 위하여, 운전 온도 및 운전 압력이 제어될 수 있다. 예를 들어, 상기 스트리퍼(300)의 운전 온도는 95 ℃ 내지 110 ℃, 95 ℃ 내지 105 ℃ 또는 100 ℃ 내지 105 ℃일 수 있다. 또한, 상기 스트리퍼(300)의 운전 압력은 0.1 barg 내지 1 barg, 0.3 barg 내지 0.8 barg 또는 0.5 barg 내지 0.8 barg일 수 있다.In the
상기 스트리퍼(300) 하부에는 스팀이 공급될 수 있으며, 상기 스트리퍼(300)에 공급되는 물과 혼합된 혼합 스트림에 스팀을 공급하여 용매 및 불순물을 수증기와 함께 휘발시키는 방법으로 분리하여 상부 배출 스트림으로서 배출할 수 있다. Steam may be supplied to the lower portion of the
상기 스트리퍼(300) 상부 배출 스트림은 용매, 불순물과 더불어 물을 포함하고 있기 때문에, 정제 컬럼(600)으로 보내져 정제 과정을 거칠 수 있다.Since the
상기 스트리퍼(300) 하부 배출 스트림은 물과 높은 함량의 중합체를 포함하는 중합체 크럼(crumb) 형태로서 배출될 수 있다. 이 때, 상기 스트리퍼(300) 하부 배출 스트림 내 용매 및 불순물의 함량은 1 중량% 이하, 0.01 중량% 내지 1 중량% 또는 0.1 중량% 내지 1 중량%일 수 있다. The
상기 스트리퍼(300) 하부 배출 스트림은 물과 높은 함량의 중합체를 포함하여 배출되는 것으로, 상기 스트리퍼(300) 하부 배출 스트림을 탈수하는 단계를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 스트리퍼(300) 하부 배출 스트림은 가열을 통한 탈수 단계를 거쳐 물을 수증기로 증발시켜 제거하고, 고순도의 중합체를 수득할 수 있다. The
상기 탈수 단계에서, 상기 중합체 크럼 내 잔류하는 용매 및 불순물이 수증기와 함께 대기로 방출될 수 있다. 이 경우, 작업자의 건강과 환경 독성의 문제가 있었다. 이에 대해, 본 발명에서는 탈휘발화 장치(200) 및 스트리퍼(300)를 이용하여 중합체 크럼 즉, 스트리퍼(300) 하부 배출 스트림 내 용매 및 불순물의 함량을 최소화함으로써, 탈수 단계에서 수증기와 함께 배출되는 용매 및 불순물의 함량을 최소화하였으며, 이를 통해 작업 환경을 개선할 수 있었다.In the dehydration step, the solvent and impurities remaining in the polymer crumb may be discharged to the atmosphere together with water vapor. In this case, there were problems of worker health and environmental toxicity. In contrast, in the present invention, by using the
상기 응축 용매 탱크(500) 상부 배출 스트림과 스트리퍼(300) 상부 배출 스트림은 정제 컬럼(600)으로 공급되어 정제 과정을 거칠 수 있다. 예를 들어, 상기 응축 용매 탱크(500) 상부 배출 스트림과 스트리퍼(300) 상부 배출 스트림은 하나의 라인으로 합류되거나, 각각의 라인으로 스트리퍼(300)에 공급될 수 있다.The condensing
상기 정제 컬럼(600)은 용매와 불순물 및 물을 분리하기 위하여 운전 온도 및 운전 압력이 제어될 수 있다. 예를 들어, 상기 정제 컬럼(600)의 운전 온도는 40 ℃ 내지 140 ℃, 45 ℃ 내지 130 ℃ 또는 45 ℃ 내지 120 ℃일 수 있다. 또한, 상기 정제 컬럼(600)의 운전 압력은 3 barg 내지 4.5 barg, 3 barg 내지 4 barg 또는 3.5 barg 내지 4 barg일 수 있다.In the
상기 정제 컬럼(600)에서는 공급되는 스트림으로부터 용매를 포함하는 하부 배출 스트림과 불순물 및 물을 포함하는 상부 배출 스트림으로 분리할 수 있다. 이 때, 상기 용매를 포함하는 정제 컬럼(600) 하부 배출 스트림은 반응기(100)로 공급되어 재사용될 수 있다. 또한, 상기 정제 컬럼(600) 하부 배출 스트림은 용매 탱크로 공급되어 보관될 수 있고, 상기 용매 탱크에서 유량을 제어하면서 반응기(100)로 용매를 공급할 수 있다.The
본 발명의 일 실시예에 따르면, 중합체 제조방법에서는 필요한 경우, 분리 컬럼, 응축기, 재비기, 펌프, 압축기, 혼합 장치 및 분리 장치 등의 설비를 추가적으로 더 설치할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, in the polymer manufacturing method, if necessary, equipment such as a separation column, a condenser, a reboiler, a pump, a compressor, a mixing device and a separation device may be additionally installed.
이상, 본 발명에 따른 중합체 제조방법을 기재 및 도면에 도시하였으나, 상기의 기재 및 도면의 도시는 본 발명을 이해하기 위한 핵심적인 구성만을 기재 및 도시한 것으로, 상기 기재 및 도면에 도시한 공정 및 장치 이외에, 별도로 기재 및 도시하지 않은 공정 및 장치는 본 발명에 따른 중합체 제조방법을 실시하기 위해 적절히 응용되어 이용될 수 있다.As mentioned above, although the method for producing a polymer according to the present invention has been shown in the description and drawings, the drawings and the description above describe and show only the essential components for understanding the present invention, and the process shown in the description and drawings and In addition to the apparatus, processes and apparatus not separately described and not shown may be appropriately applied and used for carrying out the polymer production method according to the present invention.
이하, 실시예에 의하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 통상의 기술자에게 있어서 명백한 것이며, 이들 만으로 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of Examples. However, the following examples are intended to illustrate the present invention, and it is apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope and spirit of the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.
실시예Example
실시예 1Example 1
도 1에 도시된 공정 흐름도에 대하여 아스펜 테크사의 아스펜 플러스 시뮬레이터를 이용하여, 공정을 시뮬레이션 하였다. With respect to the process flow diagram shown in FIG. 1, the process was simulated using Aspen Plus Simulator of Aspen Tech.
구체적으로, 반응기(100)에 단량체로서 스티렌 단량체 및 1,3-부타디엔 단량체를 공급하고, 용매로서 n-헥산을 공급하여 중합 반응시켜 중합체로서, 스티렌-부타디엔 공중합체를 포함하는 반응 생성물을 제조하였다. Specifically, a reaction product including a styrene-butadiene copolymer as a polymer was prepared by supplying a styrene monomer and a 1,3-butadiene monomer as a monomer to the
상기 반응기(100) 배출 스트림은 제1 스트림과 제2 스트림으로 분기하였고, 상기 제1 스트림은 탈휘발화 장치(200)로 공급하였다. 이 때, 상기 반응기(100) 배출 스트림 내 중합체의 함량은 25 중량%로 확인하였다.The
상기 탈휘발화 장치(200)에서 기계적 에너지를 마찰열의 형태로 전달하여 반응기(100) 배출 스트림의 제1 스트림 내 용매를 휘발시켜 상부 배출 스트림으로서 배출하였고, 하부 배출 스트림은 상기 반응기(100) 배출 스트림의 제2 스트림과 혼합하여 혼합 스트림을 형성한 후 스트리퍼(300)로 공급하였다. 이 때, 상기 탈휘발화 장치(200)는 90 ℃의 온도로 운전하였으며, 상기 탈휘발화 장치(200) 하부 배출 스트림 내 중합체의 함량은 90 중량%로 확인하였다. 또한, 상기 반응기(100) 배출 스트림의 제1 스트림과 제2 스트림을 20:80의 유량비로 분리하고, 상기 반응기(100) 배출 스트림의 제2 스트림을 상기 탈휘발화 장치(200) 하부 배출 스트림과 혼합하여, 상기 혼합 스트림 내 중합체의 함량을 30 중량%로 제어하였다.In the
상기 탈휘발화 장치(200) 상부 배출 스트림은 제1 응축기(400)를 거쳐 95% 응축된 후 응축 용매 탱크(500)로 공급되고, 상기 응축 용매 탱크(500)에서 기상 및 액상으로 분리시켰다.The
상기 응축 용매 탱크(500)에서, 액상은 용매를 포함하는 것으로, 하부 배출 스트림으로서 배출되어 반응기(100)로 환류시켜 바로 재사용하였고, 기상을 포함하는 상부 배출 스트림은 제2 응축기(410)를 거쳐 응축된 후 정제 컬럼(600)으로 이송하였다.In the condensed
상기 혼합 스트림은 물과 혼합하여 스트리퍼(300)로 공급하고, 상기 스트리퍼(300)에서 고온의 스팀을 이용하여 용매 및 물을 증발시켜 상부 배출 스트림으로서 정제 컬럼(600)으로 이송하였고, 중합체와 물을 포함하는 하부 배출 스트림은 탈수 공정을 거친 후 고순도의 중합체를 분리하였다.The mixed stream is mixed with water and supplied to the
상기 정제 컬럼(600)에서는 기상의 불순물과 액상의 용매를 분리하였고, 상기 용매는 정제 컬럼(600) 하부 배출 스트림으로서 배출되고, 반응기(100)로 환류시켜 재사용하였다.In the
그 결과, 스트리퍼(300)로 공급되는 유량 및 스팀 사용량과 정제 컬럼(600)으로 공급되는 유량 및 스팀 사용량을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.As a result, the flow rate and steam usage supplied to the
실시예 2Example 2
상기 실시예 1에서, 상기 반응기(100) 배출 스트림의 제1 스트림과 제2 스트림을 50:50의 유량비로 분리하고, 상기 반응기(100) 배출 스트림의 제2 스트림을 상기 탈휘발화 장치(200) 하부 배출 스트림과 혼합하여, 상기 혼합 스트림 내 중합체의 함량을 40 중량%로 제어한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하였다.In Example 1, the first stream and the second stream of the
그 결과, 스트리퍼(300)로 공급되는 유량 및 스팀 사용량과 정제 컬럼(600)으로 공급되는 유량 및 스팀 사용량을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.As a result, the flow rate and steam usage supplied to the
실시예 3Example 3
상기 실시예 1에서, 상기 반응기(100) 배출 스트림의 제1 스트림과 제2 스트림을 70:30의 유량비로 분리하고, 상기 반응기(100) 배출 스트림의 제2 스트림을 상기 탈휘발화 장치(200) 하부 배출 스트림과 혼합하여, 상기 혼합 스트림 내 중합체의 함량을 50 중량%로 제어한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하였다.In Example 1, the first stream and the second stream of the
그 결과, 스트리퍼(300)로 공급되는 유량 및 스팀 사용량과 정제 컬럼(600)으로 공급되는 유량 및 스팀 사용량을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.As a result, the flow rate and steam usage supplied to the
실시예 4Example 4
상기 실시예 1에서, 상기 반응기(100) 배출 스트림의 제1 스트림과 제2 스트림을 80:20의 유량비로 분리하고, 상기 반응기(100) 배출 스트림의 제2 스트림을 상기 탈휘발화 장치(200) 하부 배출 스트림과 혼합하여, 상기 혼합 스트림 내 중합체의 함량을 60 중량%로 제어한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하였다.In Example 1, the first stream and the second stream of the
그 결과, 스트리퍼(300)로 공급되는 유량 및 스팀 사용량과 정제 컬럼(600)으로 공급되는 유량 및 스팀 사용량을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.As a result, the flow rate and steam usage supplied to the
상기 표 1을 참조하면, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 실시예 4에서는 반응기(100) 배출 스트림을 제1 스트림과 제2 스트림으로 분기하고, 상기 제1 스트림을 탈휘발화 장치(200)로 공급하여 중합체를 고점도로 농축시켜, 용매를 최대한 휘발시키고, 하부 배출 스트림 내 중합체의 함량을 90 중량%로 제어함으로써, 탈휘발화 장치(200) 비용을 절감할 수 있었으며, 스트리퍼(300) 및 정제 컬럼(600)으로 공급되는 유량을 감소시켜 스팀 사용량을 절감시켰다. 또한, 상기 탈휘발화 장치(200) 하부 배출 스트림과 반응기(100) 배출 스트림의 제2 스트림을 혼합하여 혼합 스트림 내 중합체의 함량을 30 중량% 내지 60 중량%로 제어함으로써 스트리퍼(300)의 운전이 가능하게 하여 중합체를 고순도로 분리할 수 있었다. 특히, 상기 혼합 스트림 내 중합체의 함량을 50 중량% 내지 60 중량%로 제어한 실시예 3 및 실시예 4의 경우 보다 에너지 절감 효과가 큰 것을 확인할 수 있었다.Referring to Table 1, in Examples 1 to 4 according to the present invention, the
비교예comparative example
비교예 1Comparative Example 1
도 2에 도시된 공정 흐름도와 같이, 중합체를 제조하였다.As shown in the process flow diagram shown in Figure 2, a polymer was prepared.
구체적으로, 반응기(100)에 단량체로서 스티렌 단량체 및 1,3-부타디엔 단량체를 공급하고, 용매로서 n-헥산을 공급하여 중합 반응시켜 중합체로서, 스티렌-부타디엔 공중합체를 포함하는 반응 생성물을 제조하였다. Specifically, a reaction product including a styrene-butadiene copolymer as a polymer was prepared by supplying a styrene monomer and a 1,3-butadiene monomer as a monomer to the
상기 반응기(100) 배출 스트림은 탈휘발화 장치(200)로 공급하였다. 이 때, 상기 반응기(100) 배출 스트림 내 중합체의 함량은 25 중량%로 확인하였다.The
상기 탈휘발화 장치(200)에서 기계적 에너지를 마찰열의 형태로 전달하여 반응기(100) 배출 스트림 내 용매를 휘발시켜 상부 배출 스트림으로서 배출하였고, 하부 배출 스트림은 스트리퍼(300)로 공급하였다. 이 때, 상기 탈휘발화 장치(200)는 90 ℃의 온도로 운전하였으며, 상기 탈휘발화 장치(200) 하부 배출 스트림 내 중합체의 함량은 90 중량%로 확인하였다. The
상기 탈휘발화 장치(200) 상부 배출 스트림은 제1 응축기(400)를 거쳐 95% 응축된 후 응축 용매 탱크(500)로 공급되고, 상기 응축 용매 탱크(500)에서 기상 및 액상으로 분리시켰다.The
상기 응축 용매 탱크(500)에서, 액상은 용매를 포함하는 것으로, 하부 배출 스트림으로서 배출되어 반응기(100)로 환류시켜 바로 재사용하였고, 기상을 포함하는 상부 배출 스트림은 제2 응축기(410)를 거쳐 응축된 후 정제 컬럼(600)으로 이송하였다.In the condensed
상기 탈휘발화 장치(200) 하부 배출 스트림은 물과 혼합하여 스트리퍼(300)로 공급하고, 상기 스트리퍼(300)에서 고온의 스팀을 이용하여 용매 및 물을 증발시켜 상부 배출 스트림으로서 정제 컬럼(600)으로 이송하였고, 중합체와 물을 포함하는 하부 배출 스트림은 탈수 공정을 거친 후 고순도의 중합체를 분리하였다.The
상기 정제 컬럼(600)에서는 기상의 불순물과 액상의 용매를 분리하였고, 상기 용매는 정제 컬럼(600) 하부 배출 스트림으로서 배출되고, 반응기(100)로 환류시켜 재사용하였다.In the
이 경우, 스트리퍼(300)로 공급되는 탈휘발화 장치(200) 하부 배출 스트림 내 중합체의 함량이 높아, 높은 농도와 점도로 인해 크럼의 크기 조절이 어렵고, 이로 인해 크럼 내 잔류하는 용매 및 불순물이 잘 증발하지 않아, 상기 크럼 내 잔류 용매량이 증가하는 문제가 있었고, 이 경우, 후술하는 탈수 단계에서 상기 크럼 내 잔류하는 용매 및 불순물이 수증기와 함께 대기로 방출될 수 있는데, 작업자의 건강과 환경 독성의 문제가 있어 스트리퍼(300) 운전이 불가하였다.In this case, the content of the polymer in the bottom discharge stream of the
비교예 2Comparative Example 2
상기 비교예 1에서, 상기 탈휘발화 장치(200)를 80 ℃의 기계적 에너지 공급량을 비교예 1 대비 절반으로 공급하여 용매의 탈휘발량을 감소시키는 조건으로 운전하여 하부 배출 스트림 내 중합체의 함량을 40 중량%로 제어한 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 동일한 방법으로 수행하였다.In Comparative Example 1, the
이 경우, 비교예 1 대비 탈휘발화 장치(200) 후단의 스트리퍼(300)에서 운전이 가능하도록, 탈휘발화 장치(200)에서 중합체의 농축 농도를 낮춰, 하부 배출 스트림 내 중합체의 함량을 40 중량%로 제어하여 스트리퍼(300)에서 운전이 가능하였으나, 탈휘발화 장치(200)에서 중합체의 농축 농도를 낮춤에 따라 점도 상승으로 인해 필요한 장치 크기가 증가하였으며, 이로 인해 장치 비용이 증가하는 문제가 있었다.In this case, compared to Comparative Example 1, the concentration of the polymer in the
100: 반응기
200: 탈휘발화 장치
300: 스트리퍼
400: 제1 응축기
410: 제2 응축기
500: 응축 용매 탱크
600: 정제 컬럼100: reactor
200: devolatilization device
300: stripper
400: first condenser
410: second condenser
500: condensing solvent tank
600: purification column
Claims (12)
상기 반응기 배출 스트림의 제1 스트림을 탈휘발화 장치로 공급하여, 용매를 포함하는 상부 배출 스트림 및 중합체를 포함하는 하부 배출 스트림을 분리하는 단계;
상기 반응기 배출 스트림의 제2 스트림 및 탈휘발화 장치 하부 배출 스트림의 혼합 스트림을 스트리퍼로 공급하는 단계; 및
상기 스트리퍼에서 용매를 포함하는 상부 배출 스트림을 분리하고, 중합체를 포함하는 하부 배출 스트림을 분리하는 단계를 포함하는 중합체 제조방법. supplying a feed stream and a solvent stream to the reactor to produce a reaction product;
feeding a first stream of the reactor effluent stream to a devolatilizer to separate a top effluent stream comprising solvent and a bottoms effluent stream comprising polymer;
feeding a second stream of the reactor effluent stream and a mixed stream of the devolatilizer bottoms effluent stream to a stripper; and
separating the overhead effluent stream comprising solvent from the stripper and separating the bottom effluent stream comprising polymer.
상기 반응기 배출 스트림의 제1 스트림과 제2 스트림의 유량비는 20:80 내지 80:20인 중합체 제조방법.According to claim 1,
wherein the flow ratio of the first stream and the second stream of the reactor effluent stream is 20:80 to 80:20.
상기 반응기 배출 스트림의 제1 스트림과 제2 스트림의 유량비는 70:30 내지 80:20인 중합체 제조방법.The method of claim 1,
wherein the flow ratio of the first stream and the second stream of the reactor effluent stream is 70:30 to 80:20.
상기 탈휘발화 장치 하부 배출 스트림 내 중합체의 함량은 80 중량% 이상인 중합체 제조방법. According to claim 1,
A method for producing a polymer wherein the content of the polymer in the devolatilizer bottoms outlet stream is at least 80% by weight.
상기 탈휘발화 장치에서는 기계적 에너지를 마찰열의 형태로 전달하여 반응기 배출 스트림의 제1 스트림 내 용매를 휘발시키는 것인 중합체 제조방법.According to claim 1,
wherein the devolatilization unit transfers mechanical energy in the form of frictional heat to volatilize the solvent in the first stream of the reactor effluent stream.
상기 탈휘발화 장치 상부 배출 스트림은 제1 응축기를 통과하여 응축 용매 탱크로 공급되고, 상기 응축 용매 탱크에서 액상의 용매를 포함하는 하부 배출 스트림은 반응기로 환류되는 것인 중합체 제조방법.According to claim 1,
wherein the devolatilizer overhead effluent stream passes through a first condenser and is supplied to a condensing solvent tank, and the bottom effluent stream comprising a liquid solvent in the condensing solvent tank is refluxed to the reactor.
상기 응축 용매 탱크에서 기상의 상부 배출 스트림은 제2 응축기를 거쳐 정제 컬럼으로 공급되는 것인 중합체 제조방법.7. The method of claim 6,
wherein the gaseous overhead effluent stream from the condensing solvent tank is fed to the purification column via a second condenser.
상기 정제 컬럼에서 용매를 포함하는 하부 배출 스트림은 반응기로 환류되는 것인 중합체 제조방법.8. The method of claim 7,
and a bottoms effluent stream comprising solvent from the purification column is refluxed to the reactor.
상기 혼합 스트림 내 중합체의 함량은 30 중량% 내지 60 중량%인 중합체 제조방법.According to claim 1,
The content of the polymer in the mixed stream is 30% to 60% by weight of the polymer production method.
상기 혼합 스트림 내 중합체의 함량은 50 중량% 내지 60 중량%인 중합체 제조방법.According to claim 1,
The polymer content in the mixed stream is 50% to 60% by weight.
상기 혼합 스트림은 스트리퍼에 공급되기 전에 물과 혼합되는 것인 중합체 제조방법.According to claim 1,
wherein the mixed stream is mixed with water before being fed to the stripper.
상기 스트리퍼 하부 배출 스트림을 탈수하는 단계를 더 포함하는 것인 중합체 제조방법.According to claim 1,
and dewatering the stripper bottoms effluent stream.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020200107601A KR20220026727A (en) | 2020-08-26 | 2020-08-26 | Method for preparing polymer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020200107601A KR20220026727A (en) | 2020-08-26 | 2020-08-26 | Method for preparing polymer |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20220026727A true KR20220026727A (en) | 2022-03-07 |
Family
ID=80817507
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020200107601A KR20220026727A (en) | 2020-08-26 | 2020-08-26 | Method for preparing polymer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR20220026727A (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101633076B1 (en) | 2015-10-30 | 2016-06-23 | 주식회사 엘지화학 | Preparation method of elastic terpolymer |
-
2020
- 2020-08-26 KR KR1020200107601A patent/KR20220026727A/en active Search and Examination
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101633076B1 (en) | 2015-10-30 | 2016-06-23 | 주식회사 엘지화학 | Preparation method of elastic terpolymer |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI454507B (en) | Process for the preparation of an artificial latex | |
US10703875B2 (en) | Solvent recovery apparatus and solvent recovery method | |
CN111234058A (en) | Method for treating polymer solution | |
US10639562B2 (en) | Solvent separation apparatus and solvent separation method | |
KR20220026727A (en) | Method for preparing polymer | |
KR102520447B1 (en) | Solvent recovery method and solvent recovery apparatus | |
US4408039A (en) | Separation of polymer of conjugated diene from a solution polymerization solvent using prestripping step | |
JP7342871B2 (en) | Method for manufacturing polymer latex | |
CA2134839A1 (en) | Method for removing volatile organic compounds from latices | |
JP4584465B2 (en) | Production method of olefin polymer | |
US10689499B2 (en) | Solvent separation apparatus and waste heat utilization method | |
WO2017041753A1 (en) | Continuous manufacturing method of rubber masterbatch, and rubber masterbatch manufactured by same | |
KR20220019991A (en) | Method for preparing polymer | |
KR102625390B1 (en) | Method for treating exhaust gas | |
CN114316095B (en) | Polymer coagulation method | |
US3261792A (en) | Preparation of latices | |
CN114316090A (en) | Low-solvent-residue polymer and preparation method thereof | |
CN111793154A (en) | Preparation method and preparation device of rubber | |
CN114149519B (en) | Polymer coagulation method | |
KR20040042561A (en) | Process for Recovery Polymer Using Direct Contact of Steam | |
KR20220029059A (en) | Method for preparing polymer | |
CN212758597U (en) | Polymer solution separation device by water precipitation coagulation method | |
CN114950270B (en) | Four-kettle continuous production equipment and production method for producing solution polymerized styrene-butadiene rubber with low VOCs content | |
JPS606364B2 (en) | Improved manufacturing method of ABS resin | |
CN112125987B (en) | Method for coagulating styrene thermoplastic elastomer solution |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination |