KR20220034428A - Conjugated diene monomer recovery method and conjugated diene monomer recovery apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 공액디엔계 단량체의 회수 방법 및 회수 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공액디엔계 단량체 및 니트릴계 단량체를 포함하는 중합 반응의 회수 기체로부터 공액디엔계 단량체를 회수하는 방법 및 회수하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and a device for recovering a conjugated diene-based monomer, and more particularly, to a method and device for recovering a conjugated diene-based monomer from a recovery gas of a polymerization reaction containing a conjugated diene-based monomer and a nitrile-based monomer is about
일반적으로 NBL(Nitrile Butadiene Rubber Latex)의 제조 공정에서는 니트릴계 단량체 및 부타디엔의 중합 반응 이후 수득된 중합체 수용액에는 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체(NB)뿐만 아니라, 반응에 투입된 단량체 대비 약 7% 미반응 단량체와 C4 불순물이 부생하게 된다.In general, in the manufacturing process of NBL (Nitrile Butadiene Rubber Latex), in the aqueous polymer solution obtained after the polymerization of nitrile-based monomers and butadiene, not only the acrylonitrile-butadiene copolymer (NB) but also about 7% of the monomers added to the reaction are unreacted. Monomers and C4 impurities are by-products.
이러한 중합체 수용액을 탈거기에 공급하여 진공 탈거함으로써, 상기 탈거기의 상부로 상기 미반응 단량체 및 C4 불순물을 가스 상태로 탈거하고, 하부로는 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체 및 물을 배출시킨 후, 상기 하부 배출 스트림의 제품화 공정을 통하여 최종 NBL 제품을 제조하게 된다.By supplying this polymer aqueous solution to the stripper and vacuum stripping, the unreacted monomer and C4 impurities are stripped in a gaseous state to the upper part of the stripper, and the acrylonitrile-butadiene copolymer and water are discharged to the lower part, The final NBL product is produced through the commercialization process of the bottom effluent stream.
한편, 상기 탈거기의 상부로 탈거된 가스는 응축과 압축 과정을 통하여 미반응 부타디엔을 기상으로 분리하고, 잔여물들은 회수하여 폐수 처리하였다. 이 때, 분리된 미반응 부타디엔은 전량 소각 처리하는데, 이 과정에서 발생하는 온실가스 및 tVOC(Total Volatile Organic Compounds)로 인한 환경 규제에 대응하는데 어려움을 겪고 있을 뿐만 아니라, 미반응 부타디엔의 손실 비용이 상당한 문제점이 존재한다.On the other hand, the gas stripped to the upper part of the stripper separates unreacted butadiene into a gas phase through condensation and compression processes, and the residues are recovered and treated as wastewater. At this time, the separated unreacted butadiene is incinerated in its entirety, and it is difficult to respond to environmental regulations caused by greenhouse gases and tVOC (Total Volatile Organic Compounds) generated in the process, as well as the cost of loss of unreacted butadiene. A significant problem exists.
이에 따라, 미반응 부타디엔을 회수하여 중합 반응에 재 사용하기 위하여 부타디엔의 추출 증류를 이용한 정제 공정을 통하여 시스-부탄, 트랜스-부탄 등의 C4 불순물을 제거하여 부타디엔을 정제하여야 한다. 그러나, 이 경우 탈거기의 상부로부터 분리된 가스에는 미반응 부타디엔과 C4 불순물뿐만 아니라, 미반응 아크릴로니트릴이 잔류하여 추출 증류 과정에서 추출 용매에 용해되어 축적되거나, 추출 증류탑 내 존재하는 촉매층에 대한 촉매독으로 작용하면서 정제 공정의 장기간 운전이 불가능한 문제점이 존재하였다.Accordingly, in order to recover unreacted butadiene and reuse it for polymerization, butadiene must be purified by removing C4 impurities such as cis-butane and trans-butane through a purification process using extractive distillation of butadiene. However, in this case, unreacted butadiene and C4 impurities, as well as unreacted acrylonitrile, remain in the gas separated from the upper part of the stripper to be dissolved in the extraction solvent during the extractive distillation process and accumulated, or for the catalyst layer present in the extractive distillation column There was a problem in that long-term operation of the purification process was impossible while acting as a catalyst poison.
본 발명에서 해결하고자 하는 과제는, 상기 발명의 배경이 되는 기술에서 언급한 문제들을 해결하기 위하여, 공액디엔계 단량체 및 니트릴계 단량체를 포함하는 중합 반응의 회수 기체를 정제하여, 공액디엔계 단량체를 고순도로 회수하고, 폐수로 배출되는 공액디엔계 단량체 단량체의 함량을 낮춰 폐수 처리 시설의 부하를 줄이는 것을 목적으로 한다.The problem to be solved in the present invention is to purify the recovered gas of the polymerization reaction including the conjugated diene-based monomer and the nitrile-based monomer in order to solve the problems mentioned in the technology that is the background of the present invention, to obtain a conjugated diene-based monomer It aims to reduce the load on the wastewater treatment facility by recovering it in high purity and reducing the content of the conjugated diene-based monomer monomer discharged into the wastewater.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명은 니트릴계 단량체, 공액디엔계 단량체 및 물을 포함하는 기상의 피드 스트림을 제1 응축기로 공급하여, 니트릴계 단량체 및 물을 포함하는 하부 배출 스트림과, 니트릴계 단량체 및 공액디엔계 단량체를 포함하는 상부 배출 스트림을 분리하는 단계(S10); 상기 제1 응축기의 상부 배출 스트림을 흡수탑의 하부로 공급하고, 용매를 상기 흡수탑의 상부로 공급하는 단계(S20); 상기 흡수탑으로부터 상기 용매에 용해된 니트릴계 단량체를 포함하는 하부 배출 스트림을 배출시키고, 상기 공액디엔계 단량체를 포함하는 상부 배출 스트림을 정제부로 공급하는 단계(S30)를 포함하는 공액디엔계 단량체의 회수 방법을 제공한다.According to an embodiment of the present invention for solving the above problems, the present invention supplies a gaseous feed stream containing a nitrile-based monomer, a conjugated diene-based monomer, and water to the first condenser to convert the nitrile-based monomer and water Separating the bottom discharge stream including, and the top discharge stream containing the nitrile-based monomer and the conjugated diene-based monomer (S10); supplying the upper discharge stream of the first condenser to the lower portion of the absorption tower, and supplying the solvent to the upper portion of the absorption tower (S20); Discharging the bottom discharge stream containing the nitrile-based monomer dissolved in the solvent from the absorption tower, and supplying the top discharge stream containing the conjugated diene-based monomer to the purification unit (S30) of the conjugated diene-based monomer A method of recovery is provided.
또한, 본 발명은 니트릴계 단량체, 공액디엔계 단량체 및 물을 포함하는 기상의 피드 스트림이 공급되고, 니트릴계 단량체 및 물을 포함하는 하부 배출 스트림과, 니트릴계 단량체 및 공액디엔계 단량체를 포함하는 상부 배출 스트림을 배출하는 응축기; 상기 응축기의 상부 배출 스트림을 하부로 공급받고, 용매를 상부로 공급받아, 상기 용매에 용해된 니트릴계 단량체를 포함하는 하부 배출 스트림과, 상기 공액디엔계 단량체를 포함하는 상부 배출 스트림을 배출하는 흡수탑; 및 상기 흡수탑의 상부 배출 스트림을 공급받아, 상기 공액디엔계 단량체를 정제하는 정제부를 포함하는 공액디엔계 단량체의 회수 장치를 제공한다.In addition, the present invention is a gaseous feed stream containing a nitrile-based monomer, a conjugated diene-based monomer and water is supplied, a bottom discharge stream containing a nitrile-based monomer and water, and a nitrile-based monomer and a conjugated diene-based monomer a condenser that discharges the overhead effluent stream; Absorption for receiving the upper discharge stream of the condenser to the lower part, receiving the solvent to the upper part, and discharging the lower discharge stream containing the nitrile-based monomer dissolved in the solvent and the upper discharge stream containing the conjugated diene-based monomer tower; and a purification unit receiving the upper discharge stream of the absorption tower to purify the conjugated diene-based monomer.
본 발명에 따른 공액디엔계 단량체의 회수 방법 및 회수 장치를 통하여, 공액디엔계 단량체 및 니트릴계 단량체를 포함하는 중합 반응의 회수 기체를 정제하여, 공액디엔계 단량체를 고순도로 회수하고, 폐수로 배출되는 공액디엔계 단량체 단량체의 함량을 낮춰 폐수 처리 시설의 부하를 줄일 수 있다.Through the recovery method and recovery device of the conjugated diene-based monomer according to the present invention, the recovery gas of the polymerization reaction containing the conjugated diene-based monomer and the nitrile-based monomer is purified, the conjugated diene-based monomer is recovered in high purity and discharged as wastewater It is possible to reduce the load on the wastewater treatment facility by lowering the content of the conjugated diene-based monomer monomer.
도 1은 종래의 니트릴계 단량체 및 공액디엔계 단량체의 중합 반응으로부터 공액디엔계 단량체 및 폐수의 처리 흐름을 나타낸 공정 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라, 니트릴계 단량체 및 공액디엔계 단량체의 중합 반응으로부터 발생된 회수 기체로부터 공액디엔계 단량체의 회수 방법을 나타낸 공정 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공액디엔계 단량체의 회수 방법을 구체적으로 나타낸 공정 흐름도이다.1 is a process flow diagram showing a treatment flow of a conjugated diene-based monomer and wastewater from a polymerization reaction of a conventional nitrile-based monomer and a conjugated diene-based monomer.
2 is a process flow diagram illustrating a method for recovering a conjugated diene-based monomer from a recovered gas generated from a polymerization reaction of a nitrile-based monomer and a conjugated diene-based monomer according to an embodiment of the present invention.
3 is a process flow chart specifically illustrating a method for recovering a conjugated diene-based monomer according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 설명 및 청구범위에서 사용된 용어나 단어는, 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 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 "상부"는 용기 내의 장치의 전체 높이로부터 50% 이상의 높이에 해당하는 부분을 의미하며, "하부"는 용기 내지 장치의 전체 높이로부터 50% 미만의 높이에 해당하는 부분을 의미할 수 있다.In the present invention, the term "upper" means a portion corresponding to a height of 50% or more from the total height of the device in the container, and "lower" means a portion corresponding to a height of less than 50% from the total height of the container or device. can
본 발명에서 '#'이 양의 정수인 'C# 불순물'이란 용어는 #개 탄소 원자를 가진 모든 탄화수소를 포함하는 불순물을 나타내는 것이다. 따라서, 'C4 불순물'이란 용어는 4개의 탄소 원자를 가진 탄화수소를 포함하는 불순물을 의미할 수 있다.In the present invention, the term 'C# impurity' in which '#' is a positive integer denotes an impurity including all hydrocarbons having # carbon atoms. Accordingly, the term 'C4 impurity' may mean an impurity comprising a hydrocarbon having 4 carbon atoms.
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.
이하, 본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 본 발명을 하기 도 1 내지 도 3을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to FIGS. 1 to 3 in order to help the understanding of the present invention.
본 발명에 따르면, 공액디엔계 단량체의 회수 방법이 제조방법이 제공된다. 상기 공액디엔계 단량체의 회수 방법은, 니트릴계 단량체, 공액디엔계 단량체 및 물을 포함하는 기상의 피드 스트림을 제1 응축기(100)로 공급하여, 니트릴계 단량체 및 물을 포함하는 하부 배출 스트림과, 니트릴계 단량체 및 공액디엔계 단량체를 포함하는 상부 배출 스트림을 분리하는 단계(S10); 상기 제1 응축기(100)의 상부 배출 스트림을 흡수탑(200)의 하부로 공급하고, 용매를 상기 흡수탑(200)의 상부로 공급하는 단계(S20); 상기 흡수탑(200)으로부터 상기 용매에 용해된 니트릴계 단량체를 포함하는 하부 배출 스트림을 배출시키고, 상기 공액디엔계 단량체를 포함하는 상부 배출 스트림을 정제부(300)로 공급하는 단계(S30)를 포함할 수 있다.According to the present invention, a method for recovering a conjugated diene-based monomer is provided. In the method for recovering the conjugated diene-based monomer, a gaseous feed stream containing a nitrile-based monomer, a conjugated diene-based monomer, and water is supplied to the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 기상의 피드 스트림은 니트릴계 단량체 및 공액디엔계 단량체를 중합하는 반응기(10)로부터 배출된 것일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the gaseous feed stream may be discharged from the
구체적인 예로, 상기 기상의 피드 스트림은 니트릴계 단량체, 공액디엔계 단량체, 물 및 니트릴계 단량체-공액디엔계 단량체 공중합체를 포함하는 상기 반응기(10)의 배출 스트림으로부터 니트릴계 단량체-공액디엔계 단량체 공중합체를 회수한 후 생성된 것일 수 있다.As a specific example, the gaseous feed stream is a nitrile-based monomer, a conjugated diene-based monomer, water, and a nitrile-based monomer-conjugated diene-based monomer from the discharge stream of the
보다 구체적인 예로, 상기 기상의 피드 스트림은 후술되는 니트릴계 단량체-공액디엔계 단량체 공중합체의 중합 공정으로부터 배출되는, 탈거기(20)의 상부 배출 스트림일 수 있다. 이하, 도 2를 참조하여, 상기 니트릴계 단량체-공액디엔계 단량체 공중합체의 중합 공정을 설명한다.As a more specific example, the gaseous feed stream may be a top discharge stream of the
상기 니트릴계 단량체-공액디엔계 단량체 공중합체의 중합 공정은, 니트릴계 단량체 및 공액디엔계 단량체를 반응기(10)로 공급하여 중합체 수용액을 수득하는 단계(S1); 상기 중합체 수용액을 탈거기(20)로 공급하여, 상기 탈거기(20)로부터 미반응 단량체 및 물을 포함하는 기상의 상부 배출 스트림과, 니트릴계 단량체-공액디엔계 단량체 공중합체 및 물을 포함하는 하부 배출 스트림을 분리하는 단계(S2); 및 상기 탈거기(20)의 하부 배출 스트림(미도시)을 제품화 공정부(미도시)에 통과시켜 고순도의 니트릴계 단량체-공액디엔계 단량체 공중합체를 수득하는 단계(S3)를 포함할 수 있다. The polymerization process of the nitrile-based monomer-conjugated diene-based monomer copolymer includes: supplying a nitrile-based monomer and a conjugated diene-based monomer to the
이 때, 상기 (S2) 단계에서 상기 탈거기(20)의 기상의 상부 배출 스트림을, 전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 공액디엔계 단량체의 회수 방법의 기상의 피드 스트림으로서, 상기 제1 응축기(100)에 공급할 수 있다.At this time, in the step (S2), the upper discharge stream of the gas phase of the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 탈거기(20)(stripper)는 탈거(stripping) 공정이 수행되는 장치일 수 있고, 상기 탈거는 액체 속에 용해되어 있는 기체를 분리 및 제거하는 것을 의미할 수 있다. 예를 들어, 스팀, 불활성 가스 또는 공기 등에 의한 직접 접촉, 가열 및 가압 등의 방법에 의하여 수행될 수 있으며, 본 명세서에서 상기 탈거는 스트리핑 또는 방산과 동일한 의미로 사용될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the stripper 20 (stripper) may be a device in which a stripping process is performed, and the stripping may mean separating and removing a gas dissolved in a liquid. there is. For example, direct contact with steam, an inert gas or air, etc., may be performed by a method such as heating and pressurization, and in the present specification, the stripping may be used in the same sense as stripping or dissipation.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 니트릴계 단량체는 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 후마로니트릴, α-클로로니트릴 및 α-시아노 에틸 아크릴로니트릴로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. 구체적인 예로, 상기 니트릴계 단량체는 아크릴로니트릴일 수 있으며, 이 경우 후술되는 흡수탑(200)의 상부 배출 스트림으로부터 공액디엔계 단량체를 고순도로 용이하게 수득할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the nitrile-based monomer includes at least one selected from the group consisting of acrylonitrile, methacrylonitrile, fumaronitrile, α-chloronitrile and α-cyanoethyl acrylonitrile can, but is not limited thereto. As a specific example, the nitrile-based monomer may be acrylonitrile, and in this case, the conjugated diene-based monomer can be easily obtained with high purity from the upper discharge stream of the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 공액디엔계 단량체는 1,3-부타디엔, 1,4-부타디엔, 2,3-디메틸-1,3-부타디엔, 2-에틸-1,3-부타디엔, 1,3- 펜타디엔, 피페릴렌, 3-부틸-1,3-옥타디엔, 2-페닐-1,3-부타디엔 및 이소프렌으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. 구체적인 예로, 상기 공액디엔계 단량체는 1,3-부타디엔 또는 1,4-부타디엔일 수 있으며, 이에 따라 상기 중합 반응에 의해 생성되는 공중합체는 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체, 즉 NBL(Nitrile Butadiene Rubber Latex)일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the conjugated diene-based monomer is 1,3-butadiene, 1,4-butadiene, 2,3-dimethyl-1,3-butadiene, 2-ethyl-1,3-butadiene, 1 and may include at least one selected from the group consisting of ,3-pentadiene, piperylene, 3-butyl-1,3-octadiene, 2-phenyl-1,3-butadiene, and isoprene, but is not limited thereto. . As a specific example, the conjugated diene-based monomer may be 1,3-butadiene or 1,4-butadiene, and accordingly, the copolymer produced by the polymerization reaction is an acrylonitrile-butadiene copolymer, that is, NBL (Nitrile Butadiene Rubber (NBL)). Latex).
일반적으로, 니트릴계 단량체 및 공액디엔계 단량체의 중합 반응 이후 수득된 중합체 수용액에는 니트릴계 단량체-공액디엔계 단량체 공중합체뿐만 아니라, 반응기(10)에 투입된 단량체 대비 약 7% 미반응 단량체와, C4 불순물이 부생하게 된다.In general, in the aqueous polymer solution obtained after the polymerization reaction of the nitrile-based monomer and the conjugated diene-based monomer, not only the nitrile-based monomer-conjugated diene-based monomer copolymer, but also about 7% of the unreacted monomer compared to the monomer introduced into the
이러한 중합체 수용액을 상기 (S2) 단계와 같이, 탈거기(20)로 공급하여 진공 가열을 통해 탈거함으로써, 탈거기(20)의 상부로는 상기 미반응 단량체 및 C4 불순물을 가스 상태로 탈거하고, 하부로는 니트릴계 단량체-공액디엔계 단량체 공중합체 및 물을 배출시킨 후, 상기 하부 배출 스트림의 제품화 공정을 통하여 최종 NBL 제품을 제조하게 된다.As in the step (S2), the polymer aqueous solution is supplied to the
한편, 상기 탈거기(20)의 상부로 탈거된 가스는 응축과 압축 과정을 통하여 미반응 공액디엔계 단량체를 기상으로 분리하고, 잔여물들은 회수하여 폐수 처리하였다. 이 때, 분리된 미반응 공액디엔계 단량체는 전량 소각 처리하는데, 이 과정에서 발생하는 온실가스 및 tVOC(Total Volatile Organic Compounds)로 인한 환경 규제에 대응하는데 어려움을 겪고 있을 뿐만 아니라, 미반응 공액디엔계 단량체의 손실 비용이 상당한 문제점이 존재한다.Meanwhile, the gas stripped to the upper part of the
이에 따라, 종래에는 미반응 공액디엔계 단량체를 회수하여 중합 반응에 재 사용하기 위하여 미반응 공액디엔 단량체의 추출 증류를 이용한 정제 공정을 통하여 시스-부탄, 트랜스-부탄 등의 C4 불순물을 제거하여 미반응 공액디엔계 단량체를 정제하고자 하였으나, 이 경우 탈거기(20)의 상부로부터 분리된 가스에는 미반응 공액디엔계 단량체와 C4 불순물뿐만 아니라, 미반응 니트릴계 단량체가 잔류하여 추출 증류 과정에서 추출 용매에 용해되어 축적되거나, 추출 증류탑 내 존재하는 촉매층에 대한 촉매독으로 작용하면서 정제 공정의 장기간 운전이 불가능한 문제점이 존재하였다.Accordingly, in the prior art, C4 impurities such as cis-butane and trans-butane were removed through a purification process using extractive distillation of unreacted conjugated diene monomers to recover unreacted conjugated diene-based monomers and reuse them for polymerization. Although it was attempted to purify the reaction conjugated diene-based monomer, in this case, unreacted conjugated diene-based monomer and C4 impurities as well as unreacted nitrile-based monomer remain in the gas separated from the upper portion of the
따라서, 본 발명에서는 상기 탈거기(20)의 기상의 상부 배출 스트림을 본 발명에 따른 공액디엔계 단량체의 회수 방법의 기상의 피드 스트림으로 공급하여, 공액디엔계 단량체의 정제 공정의 장기간 운전을 가능하게 함으로써, 고순도로 정제된 공액디엔계 단량체를 회수하고, 소각 처리 과정에서 발생되던 공액디엔계 단량체의 손실을 줄이고자 한다.Therefore, in the present invention, the upper discharge stream of the gaseous phase of the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 공액디엔계 단량체의 회수 방법은, 니트릴계 단량체, 공액디엔계 단량체 및 물을 포함하는 기상의 피드 스트림을 제1 응축기(100)로 공급하여, 니트릴계 단량체 및 물을 포함하는 하부 배출 스트림과, 니트릴계 단량체 및 공액디엔계 단량체를 포함하는 상부 배출 스트림을 분리하는 단계(S10)를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, in the method for recovering a conjugated diene-based monomer according to the present invention, a gaseous feed stream containing a nitrile-based monomer, a conjugated diene-based monomer and water is supplied to the
전술한 바와 같이, 상기 기상의 피드 스트림은 니트릴계 단량체 및 공액디엔계 단량체를 중합하는 반응기(10)로부터 배출된 배출 스트림으로부터 니트릴계 단량체-공액디엔계 단량체 공중합체를 회수한 후, 잔여하는 니트릴계 단량체, 공액디엔계 단량체 및 물을 포함하는 반응기(10)의 배출 스트림일 수 있다. As described above, the gaseous feed stream is a nitrile-based monomer-conjugated diene-based monomer copolymer from the exhaust stream discharged from the
상기 (S10) 단계는 상기 기상의 피드 스트림을 제1 응축기(100)로 공급하여, 응축된 니트릴계 단량체 및 물을 포함하는 액상의 하부 배출 스트림과, 미응축된 니트릴계 단량체 및 공액디엔계 단량체를 포함하는 기상의 상부 배출 스트림으로 분리하는 단계일 수 있다.In the step (S10), the gaseous feed stream is supplied to the
이 때, 상기 제1 응축기(100)의 액상의 하부 배출 스트림은 회수하여 폐수 처리할 수 있다.At this time, the liquid bottom discharge stream of the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 공액디엔계 단량체의 회수 방법은, 상기 제1 응축기(100)의 상부 배출 스트림을 흡수탑(200)의 하부로 공급하고, 용매를 상기 흡수탑(200)의 상부로 공급하는 단계(S20)를 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, in the method for recovering the conjugated diene-based monomer according to the present invention, the upper discharge stream of the
상기 (S20) 단계는 니트릴계 단량체 및 공액디엔계 단량체를 포함하는 제1 응축기(100)의 기상의 상부 배출 스트림을 흡수탑(200)의 하부로 공급하고, 용매는 흡수탑(200)의 상부로 공급하는 단계로서, 상기 흡수탑(200) 내에서 상기 액상의 용매와 상기 제1 응축기(100)의 기상의 상부 배출 스트림은 밀도 차이에 의해 향류(counter flow) 접촉이 일어날 수 있다. In the step (S20), the upper exhaust stream of the gas phase of the
이 과정에서, 상기 제1 응축기(100)의 기상의 상부 배출 스트림에 포함된 니트릴계 단량체는 상기 용매에 선택적으로 용해되어 흡수탑(200)의 하부로 배출될 수 있고, 상기 용매에 용해되지 아니한 기상의 공액디엔계 단량체는 상방으로 흘러 흡수탑(200)의 상부로 배출될 수 있다. 상기 흡수탑(200)의 하부 배출 스트림은 전술한, 제1 응축기(100)의 액상의 하부 배출 스트림와 함께 회수되어 폐수 처리할 수 있다.In this process, the nitrile-based monomer included in the upper discharge stream of the gas phase of the
이 때, 상기 용매는 물일 수 있고, 특히 상기 용매가 물이고 상기 니트릴계 단량체는 아크릴로니트릴이며, 상기 공액디엔계 단량체는 부타디엔일 경우에는, 물에 대한 용해도가 부타디엔에 비해 약 70 배 높은 아크릴로니트릴의 제거가 용이한 효과가 있다.In this case, the solvent may be water, and in particular, when the solvent is water, the nitrile-based monomer is acrylonitrile, and the conjugated diene-based monomer is butadiene, the solubility in water is about 70 times higher than that of butadiene. There is an effect that the removal of ronitrile is easy.
또한, 상기 용매는 필요에 따라, 열교환기(미도시)를 통과한 후 상기 흡수탑(200)의 상부로 공급될 수 있다.In addition, the solvent may be supplied to the upper portion of the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 흡수탑(200)의 상부 배출 스트림을 제2 응축기(210)에 통과시켜 응축시킨 액상의 스트림을 상기 정제부(300)로 공급할 수 있다. 이는 후속되는 정제부(300)에서 용이한 정제 공정을 위한 것일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a liquid stream condensed by passing the upper discharge stream of the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 응축기(210)로부터 응축된 조(crude) 공액디엔을 조 공액디엔 저장부(220)에 저장할 수 있다. 이와 같이, 저장된 조 공액디엔을 필요에 따라 조 공액디엔 저장부(220)로부터 배출하여 상기 정제부(300)로 공급할 수도 있고, 필요에 따라 조 공액디엔의 일부를 소각 처리할 수도 있다. 예를 들어, 상황에 따라 상기 제2 응축기(210)로부터 공액디엔계 단량체가 응축되지 못한 경우 또는 상기 흡수탑(200)의 상부로부터 니트릴계 단량체가 과량 포함되었을 경우에는 상기(300) 정제부로 공급하지 않고 일부 소각 처리할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the crude conjugated diene condensed from the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 응축기(100)의 상부 배출 스트림을 연속되는 2기의 압축기(110, 120)에 통과시킨 후 상기 흡수탑(200)의 하부로 공급할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the upper discharge stream of the
이 경우, 상기 제1 응축기(100)의 상부 배출 스트림 내에 포함된 니트릴계 단량체를 압축시켜 액화함으로써 2기의 압축기(110, 120)의 하부 배출 스트림으로 배출시킬 수 있다. 이 때, 상기 2기의 압축기(110, 120)의 하부 배출 스트림은 전술한, 흡수탑(200)의 하부 배출 스트림 및 제1 응축기(100)의 액상의 하부 배출 스트림과 함께 회수되어 폐수 처리할 수 있다.In this case, the nitrile-based monomer contained in the upper discharge stream of the
이와 같이, 상기 제1 응축기(100)의 상부 배출 스트림을 2기의 압축기(110, 120)에 통과시킬 경우에는 흡수탑(200)으로 공급되는 제2 압축기(120)의 상부 배출 스트림 내에 니트릴계 단량체의 함량을 감소시킴으로써, 흡수탑(200) 내에서 공액디엔계 단량체의 분리 효율을 향상시킬 수 있다. In this way, when the upper discharge stream of the
상기 2기의 압축기(110, 120)는 연속되는 제1 압축기(110) 및 제2 압축기(120)를 포함할 수 있고, 상기 제1 압축기(110)의 운전 압력은 0.1 내지 0.5 kgf/cm2(g)일 수 있고, 상기 제2 압축기(120)의 운전 압력은 1 내지 5 kgf/cm2(g)일 수 있다.The two
예를 들어, 상기 제1 압축기(110)의 운전 압력은 0.2 내지 0.4 kgf/cm2(g), 또는 0.25 내지 0.35 kgf/cm2(g)일 수 있고, 상기 제2 압축기(120)의 운전 압력은 2 내지 4 kgf/cm2(g), 또는 2.5 내지 4.5 kgf/cm2(g)일 수 있다. 이 범위 내에서 상기 2기의 압축기(110, 120)가 운전될 경우에는 제2 압축기(120)의 상부 배출 스트림 내 니트릴계 단량체의 함량을 최소화하면서도, 불필요한 운전 압력을 사용하지 않아 운전 비용 및 에너지를 절감시킬 수 있다.For example, the operating pressure of the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 흡수탑(200)의 상부로 공급되는 용매의 공급 온도는 20 내지 40 ℃, 또는 25 내지 35 ℃일 수 있다. 상기 용매의 공급 온도가 20 ℃ 이상인 경우에는 공액디엔계 단량체의 용해도 저하에 따른 흡수탑(200) 상부로 부터 회수되는 공액디엔계 단량체의 회수율이 향상되는 효과가 있을 뿐만 아니라, 상온 상태로 용매가 공급될 수 있어 별도의 용매 냉각 장치가 불필요한 이점이 있다. 한편, 상기 용매의 공급 온도가 40 ℃ 이하인 경우에는 니트릴계 단량체의 용매에 대한 용해도가 최대화되면서도, 온도 상승을 위한 불필요한 에너지 낭비를 방지할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the supply temperature of the solvent supplied to the upper portion of the
본 발명의 일 실시예예 따르면, 상기 흡수탑(200)의 하부로 공급되는 상기 제1 응축기(100)의 상부 배출 스트림(2기의 압축기를 통과시킬 경우에는, 제2 압축기(120)의 상부 배출 스트림)의 공급 유량에 대한, 상기 흡수탑(200)의 상부로 공급되는 용매의 공급 유량의 비율은 2 내지 5, 또는 3 내지 4일 수 있다. 상기 공급 유량의 비율이 2 이상인 경우에는 흡수탑(200)의 상부로 배출되는 니트릴계 단량체의 함량을 최소화할 수 있고, 상기 공급 유량의 비율이 5 이하인 경우에는 상기 흡수탑(200)의 하부 배출 스트림으로 배출되는 공액디엔계 단량체의 함량을 최소화할 수 있어서 흡수탑(200)의 상부로부터 회수되는 공액디엔 단량체의 회수율을 향상시키는 효과가 있다.According to an embodiment of the present invention, the upper discharge stream of the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 흡수탑(200)의 운전 압력은 1 내지 4 kgf/cm2(g), 또는 2.5 내지 3.5 kgf/cm2(g)일 수 있다. 상기 운전 압력이 1 kgf/cm2(g) 이상인 경우에는, 흡수탑(200)의 상부로 배출되는 니트릴계 단량체의 함량을 최소화할 수 있고, 상기 운전 압력이 4 kgf/cm2(g) 이하인 경우에는 상기 흡수탑(200)의 하부 배출 스트림으로 배출되는 공액디엔계 단량체의 함량을 최소화할 수 있어서 흡수탑(200)의 상부로부터 회수되는 공액디엔 단량체의 회수율을 향상시키는 효과가 있다.According to an embodiment of the present invention, the operating pressure of the
또한, 전술한 바와 같이 2 내지 4 kgf/cm2(g)인 제2 압축기(120)의 운전 이후, 상기 범위의 운전 압력으로 흡수탑(200)을 운전할 시 추가적인 압축기가 필요하지 않아 공정의 효율성이 향상될 수 있다. 또한, 상기 범위의 운전 압력으로 흡수탑(200)을 운전할 경우, 후속되는 응축기(210)에서 공액디엔계 단량체가 상기한 흡수탑(200)으로부터의 배출 온도인 20 내지 40 ℃에서 용이하게 응축될 수 있어, 추가적인 냉각 장치가 불필요한 이점이 있다.In addition, as described above, after the operation of the
예를 들어, 상기 제1 응축기(100)의 상부 배출 스트림을 연속되는 2기의 압축기(110, 120)에 통과시킨 후 흡수탑(200)으로 공급하고, 상기 흡수탑(200)의 상부로 공급되는 용매의 공급 온도는 20 내지 40 ℃이고, 상기 흡수탑(200)의 하부로 공급되는 상기 제2 압축기(120)의 상부 배출 스트림의 공급 유량에 대한 상기 흡수탑(200)의 상부로 공급되는 용매의 공급 유량의 비율은 2 내지 5이며, 상기 흡수탑(200)의 운전 압력은 1 내지 4 kgf/cm2(g)인 경우에는, 흡수탑(200)으로 공급되는 제1 응축기(100)의 상부 배출 스트림을 압축시키기 위한 에너지를 최소화할 수 있고, 상기 흡수탑(200)의 상부 배출 스트림 내 상기 공액디엔계 단량체의 회수율과, 상기 니트릴계 단량체의 제거율을 최대화할 수 있는 효과가 있다.For example, after passing the upper discharge stream of the
본 발명의 일 실시예예 따르면, 상기 흡수탑(200)으로부터 상기 용매에 용해된 니트릴계 단량체를 포함하는 하부 배출 스트림을 배출시키고, 상기 공액디엔계 단량체를 포함하는 상부 배출 스트림을 정제부(300)로 공급하는 단계(S30)를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the bottom discharge stream containing the nitrile-based monomer dissolved in the solvent is discharged from the
상기 (S30) 단계에서는 전술한 바와 같이, 상기 제1 응축기(100)의 기상의 상부 배출 스트림에 포함된 니트릴계 단량체는 상기 용매에 선택적으로 용해되어 흡수탑(200)의 하부로 배출될 수 있고, 상기 용매에 용해되지 아니한 기상의 공액디엔계 단량체는 상방으로 흘러 흡수탑(200)의 상부로 배출될 수 있다. In the step (S30), as described above, the nitrile-based monomer contained in the upper exhaust stream of the gas phase of the
이 때, 상기 제1 응축기(100)로 공급된 기상의 피드 스트림에 대한 상기 흡수탑(200)의 상부 배출 스트림 내 상기 공액디엔계 단량체의 회수율은 99.5% 이상, 99.5 내지 99.9%, 또는 99.5 내지 99.7%일 수 있다. At this time, the recovery rate of the conjugated diene-based monomer in the upper discharge stream of the
또한, 상기 제1 응축기(100)로 공급된 기상의 피드 스트림에 대한 상기 흡수탑(200)의 상부 배출 스트림 내 상기 니트릴계 단량체의 제거율은 99.90% 이상, 99.90 내지 99.99%, 또는 99.92 내지 99.95%일 수 있다.In addition, the removal rate of the nitrile-based monomer in the upper discharge stream of the
이후, 상기 흡수탑(200)의 상부 배출 스트림은 정제부(300)로 공급되어 상기 흡수탑(200)의 상부 배출 스트림 내 잔류하는 C4 불순물, 예를 들어, 시스-부탄(cis-butane) 또는 트랜스-부탄(trans-butane)을 제거함으로써, 공액디엔계 단량체의 순도를 향상시킬 수 있다.Thereafter, the overhead discharge stream of the
이 때, 상기 정제부(300)는 추출 증류, 감압 증류 또는 진공 증류를 통하여 상기 공액디엔계 단량체를 정제할 수 있으며, 상기한 정제 방법에만 한정되는 것은 아니다. 구체적인 예로, 상기 정제는 추출 증류를 통하여 수행될 수 있으며, 이 경우 흡수탑(200)의 상부 배출 스트림으로부터 C4 불순물의 분리 효율이 우수한 효과가 있다.At this time, the
한편, 상기 추출 증류 공정에서 니트릴계 단량체가 투입되면 추출 증류 과정에서 추출 용매에 용해되어 축적되거나, 추출 증류탑 내 존재하는 촉매층에 대한 촉매독으로 작용하여, 추출 증류 공정의 효율을 저하시키고, 정제 공정의 장기 운전을 불가능하게 하므로, 정제부(300)로 공급되는 흡수탑(200)의 상부 배출 스트림 내 니트릴계 단량체의 함량을 최소화해야 한다.On the other hand, when the nitrile-based monomer is added in the extractive distillation process, it is dissolved and accumulated in the extraction solvent during the extractive distillation process, or acts as a catalyst poison for the catalyst layer existing in the extractive distillation column, thereby reducing the efficiency of the extractive distillation process, and the purification process Since the long-term operation of the nitrile is impossible, the content of the nitrile-based monomer in the upper discharge stream of the
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 공액디엔계 단량체의 회수 방법을 통하여, 상기 흡수탑(200)의 상부 배출 스트림 내 상기 니트릴계 단량체의 제거율을 99.90% 이상으로 향상시킴으로써, 상기 정제부(300) 내 정제 공정의 효율을 향상시킬 수 있다. As described above, by improving the removal rate of the nitrile-based monomer in the upper exhaust stream of the
또한, 상기 흡수탑(200)의 상부 배출 스트림 내 공액디엔계 단량체의 회수율을 99.5% 이상으로 향상시킴으로써, 정제부(300)를 통해 고순도의 공액디엔계 단량체를 수득하는 효과가 있다. 더불어, 흡수탑(200)의 하부로 배출되는 공액디엔계 단량체의 함량을 최소화할 수 있어, 최종적으로 폐수 처리되는 폐수 내 공액디엔계 단량체의 함량을 최소화함으로써 폐수 처리 시설의 부하를 줄일 수 있다. In addition, by improving the recovery rate of the conjugated diene-based monomer in the upper discharge stream of the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 정제부(300)로부터 정제된 공액디엔계 단량체를 상기 니트릴계 단량체-공액디엔계 단량체 공중합체를 중합하는 반응기(10)로 재 공급하여, 중합 반응의 원료로 재 사용할 수 있다. 이 때, 상기 정제된 공액디엔계 단량체를 정제 공액디엔 저장부(310)로 재 공급한 후, 상기 정제 공액디엔 저장부(310)에서 필요에 따라 반응기(10)로 공급할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the conjugated diene-based monomer purified from the
본 발명에 따르면, 공액디엔계 단량체의 회수 장치가 제공된다. 상기 공액디엔계 단량체의 회수 장치는, 하기 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 응축기(100), 흡수탑(200), 및 정제부(300)를 포함할 수 있다.According to the present invention, there is provided an apparatus for recovering a conjugated diene-based monomer. As shown in FIG. 3 below, the apparatus for recovering the conjugated diene-based monomer may include a
구체적인 예로, 상기 공액디엔계 단량체의 회수 장치는, 니트릴계 단량체, 공액디엔계 단량체 및 물을 포함하는 기상의 피드 스트림이 공급되고, 니트릴계 단량체 및 물을 포함하는 하부 배출 스트림과, 니트릴계 단량체 및 공액디엔계 단량체를 포함하는 상부 배출 스트림을 배출하는 제1 응축기(100); 상기 제1 응축기(100)의 상부 배출 스트림을 하부로 공급받고, 용매를 상부로 공급받아, 상기 용매에 용해된 니트릴계 단량체를 포함하는 하부 배출 스트림과, 상기 공액디엔계 단량체를 포함하는 상부 배출 스트림을 배출하는 흡수탑(200); 및 상기 흡수탑(200)의 상부 배출 스트림을 공급받아, 상기 공액디엔계 단량체를 정제하는 정제부(300)를 포함할 수 있다.As a specific example, the apparatus for recovering the conjugated diene-based monomer is supplied with a gaseous feed stream containing a nitrile-based monomer, a conjugated diene-based monomer, and water, a lower discharge stream containing a nitrile-based monomer and water, and a nitrile-based monomer and a
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 본 발명에 따른 공액디엔계 단량체의 회수 장치는 앞서 기재한 공액디엔계 단량체의 회수 방법에 따른 공정을 실시하기 위한 장치일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the apparatus for recovering the conjugated diene-based monomer according to the present invention may be an apparatus for performing the process according to the method for recovering the conjugated diene-based monomer described above.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 공액디엔계 단량체의 회수 장치는, 상기 제1 응축기(100)의 상부 배출 스트림을 공급받아, 니트릴계 단량체를 포함하는 하부 배출 스트림 및 공액디엔계 단량체를 포함하는 상부 배출 스트림을 배출하는 2기의 압축기(110, 120)을 더 포함할 수 있다. 상기 2기의 압축기(110, 120)은 제1 압축기(110) 및 제2 압축기(120)을 포함하는 것일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the apparatus for recovering the conjugated diene-based monomer according to the present invention receives the upper discharge stream of the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 공액디엔계 단량체의 회수 장치는, 상기 흡수탑(200)의 상부 배출 스트림을 응축시키는 제2 응축기(210)를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the apparatus for recovering the conjugated diene-based monomer according to the present invention may further include a
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 공액디엔계 단량체의 회수 장치는, 상기 제2 응축기(210)로부터 응축된 조(crude) 공액디엔을 저장하는 조 공액디엔 저장부(220)를 더 포함할 수 있다. 이와 같이, 저장된 조 공액디엔을 필요에 따라 조 공액디엔 저장부(220)로부터 배출하여 상기 정제부(300)로 공급할 수도 있고, 필요에 따라 조 공액디엔의 일부를 소각 처리할 수도 있다. According to an embodiment of the present invention, the apparatus for recovering the conjugated diene-based monomer according to the present invention includes a crude conjugated
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 공액디엔계 단량체의 회수 장치는 상기 제1 응축기(100), 제1 압축기(110), 제2 압축기(120), 흡수탑(200), 제2 응축기(210), 조 공액디엔 저장부(220) 및 정제부(300) 사이를 연결하는 배관이 구비될 수 있고, 각 구성의 하부 배출 스트림 또는 상부 배출 스트림을 후속되는 장치의 구성으로 용이하게 공급하기 위하여, 상기 배관 상에 펌프(미도시)가 더 구비될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the apparatus for recovering a conjugated diene-based monomer according to the present invention includes the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 공앤디엑계 단량체의 회수 방법 및 회수 장치에서는 필요한 경우, 증류탑(미도시), 응축기(미도시), 재비기(미도시), 펌프(미도시), 압축기(미도시), 혼합기(미도시) 및 분리기(미도시) 등을 추가적으로 더 설치할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, in the method and recovery apparatus for recovering Gong&DEC-based monomers according to the present invention, if necessary, a distillation column (not shown), a condenser (not shown), a reboiler (not shown), a pump (not shown) ), a compressor (not shown), a mixer (not shown), and a separator (not shown) may be additionally installed.
이상, 본 발명에 따른 공액디엔계 단량체의 회수 방법 및 회수 장치를 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 공액디엔계 단량체의 회수 방법 및 회수 장치를 실시하기 위해 적절히 응용되어 이용될 수 있다.As mentioned above, although the method and the recovery apparatus for the recovery of the conjugated diene-based monomer according to the present invention have been shown in the description and drawings, the description and drawings above describe and show only the essential components for understanding the present invention. And in addition to the process and apparatus shown in the drawings, processes and apparatus not separately described and not shown may be appropriately applied and used to implement the method and apparatus for recovering the conjugated diene-based monomer 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 >>
실시예Example 1 One
도 2에 도시된 공정 흐름도와 같이, 반응기(10)에 부타디엔 17200 kg/h, 아크릴로니트릴 6000 kg/h 및 물 32000 kg/h의 유량으로 반응물을 공급하고 촉매 존재 하에 중합하여, 중합이 완료된 중합체 수용액을 수득하였다. 이 때, 상기 중합체 수용액에는 물, 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체, 미반응 단량체, 및 C4 불순물이 포함되었다. 특히, 반응 단량체의 7%가 미반응되어, 부타디엔 1200 kg/h, 아크릴로니트릴 420 kg/h, 및 물 32000 kg/h가 포함되었다.As shown in the process flow diagram shown in FIG. 2 , the reactants are supplied to the
이후, 상기 중합체 수용액을 탈거기(20)로 공급하여 진공 가열하여 탈거함으로써, 상기 탈거기(20)의 상부로 상기 미반응 단량체(부타디엔 및 아크릴로니트릴), 물 및 C4 불순물을 가스 상태로 탈거하고, 하부로는 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체 및 물을 배출시켰다. Thereafter, the polymer aqueous solution is supplied to the
이후, 상기 탈거기(20)의 하부 배출 스트림을 제품화 공정부(미도시)에 투입하여 NBL(Nitrile Butadiene Rubber Latex)를 수득하였다. Thereafter, the lower discharge stream of the
한편, 상기 탈거기(20)의 상부로 탈거된 가스는 제1 응축기(100)를 통해 대부분의 아크릴로니트릴 및 물을 응축하여 폐수로 회수하였다. 또한, 상기 제1 응축기(100)로부터 미응축된 가스는 연속되는 2기의, 제1 압축기(110) 및 제2 압축기(120)를 통과시켜 하부로 잔여 아크릴로니트릴 및 물 응축시켜 폐수로 회수하고, 상부로는 부타디엔 및 C4 불순물을 가스 상태로 분리하였다. 이 때, 상기 제1 압축기(110)의 운전 압력은 0.3 kgf/cm2(g)이었고, 제2 압축기(120)의 운전 압력은 3 kgf/cm2(g)이었다. On the other hand, the gas stripped to the upper part of the
이후, 상기 가스 상태로 배출된 제2 압축기(120)의 상부 배출 스트림을 흡수탑(200)의 하부로 공급하고, 흡수탑(200)의 상부로는 물을 공급하여, 흡수탑(200)으로부터 아크릴로니트릴을 포함하는 하부 배출 스트림과, 부타디엔 및 C4 부산물을 포함하는 상부 배출 스트림을 배출시켰다.Thereafter, the upper discharge stream of the
이후, 상기 흡수탑(200)의 상부 배출 스트림을 제2 응축기(210)로 응축한 후 정제부(300)로 공급하여 C4 불순물을 제거한 후 상기 반응기(10)로 재 공급하여, 중합 반응의 원료로 재 사용하였다.Thereafter, the upper discharge stream of the
상기 공정에서, 흡수탑(200)의 운전 조건, 흡수탑(200)의 상부 배출 스트림 내 아크릴로니트릴의 제거율 및 부타디엔의 회수율 등을 하기 표 1에 나타내었다.In the process, the operating conditions of the
실시예Example 2 2
상기 실시예 1에서, 흡수탑(200)의 운전 압력을 0 kgf/cm2(g)(대기압)으로 운전한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 공정을 시뮬레이션 하였다. In Example 1, the process was simulated in the same manner as in Example 1, except that the operating pressure of the
실시예Example 3 3
상기 실시예 1에서, 흡수탑(200)의 운전 압력을 5 kgf/cm2(g)으로 운전한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 공정을 시뮬레이션 하였다. In Example 1, the process was simulated in the same manner as in Example 1, except that the operating pressure of the
실시예Example 4 4
상기 실시예 1에서, 흡수탑(200)의 상부로 공급되는 물의 온도를 10 ℃로 공급한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 공정을 시뮬레이션 하였다. In Example 1, the process was simulated in the same manner as in Example 1, except that the temperature of water supplied to the upper part of the
실시예Example 5 5
상기 실시예 1에서, 흡수탑(200)의 상부로 공급되는 물의 온도를 60 ℃로 공급한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 공정을 시뮬레이션 하였다. In Example 1, the process was simulated in the same manner as in Example 1, except that the temperature of the water supplied to the upper part of the
실시예Example 6 6
상기 실시예 1에서, 흡수탑(200)의 하부로 공급되는 상기 제2 압축기(120)의 상부 배출 스트림의 공급 유량에 대한, 상기 흡수탑(200)의 상부로 공급되는 물의 공급 유량의 비율을 1로 공급한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 공정을 시뮬레이션 하였다. In Example 1, the ratio of the supply flow rate of water supplied to the upper part of the
실시예Example 7 7
상기 실시예 1에서, 흡수탑(200)의 하부로 공급되는 상기 제2 압축기(120)의 상부 배출 스트림의 공급 유량에 대한, 상기 흡수탑(200)의 상부로 공급되는 물의 공급 유량의 비율을 6으로 공급한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 공정을 시뮬레이션 하였다. In Example 1, the ratio of the supply flow rate of water supplied to the upper part of the
실시예Example 8 8
상기 실시예 1에서, 제1 응축기(100)의 상부 배출 스트림을 2기의 압축기가 아닌, 제1 압축기(110)에 통과시킨 후 흡수탑(200)으로 공급한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 공정을 시뮬레이션 하였다. In Example 1, except that the upper discharge stream of the
비교예comparative example 1 One
도 1에 도시된 공정 흐름도와 같이, 반응기(10)에 부타디엔 17200 kg/h, 아크릴로니트릴 6000 kg/h 및 물 32000 kg/h의 유량으로 반응물을 공급하고 촉매 존재 하에 중합하여, 중합이 완료된 중합체 수용액을 수득하였다. 이 때, 상기 중합체 수용액에는 물, 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체, 미반응 단량체, 및 C4 불순물이 포함되었다. 특히, 반응 단량체의 7%가 미반응되어, 부타디엔 1200 kg/h, 아크릴로니트릴 420 kg/h, 및 물 32000kg/h가 포함되었다.As shown in the process flow diagram shown in FIG. 1, the reactants are supplied to the
이후, 상기 중합체 수용액을 탈거기(20)로 공급하여 진공 가열하여 탈거함으로써, 상기 탈거기(20)의 상부로 상기 미반응 단량체(부타디엔 및 아크릴로니트릴), 물 및 C4 불순물을 가스 상태로 탈거하고, 하부로는 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체 및 물을 배출시켰다. Thereafter, the polymer aqueous solution is supplied to the
이후, 상기 탈거기(20)의 상부로 탈거된 가스는 제1 응축기(100)를 통해 대부분의 아크릴로니트릴 및 물을 응축하여 폐수로 회수하였다. 또한, 상기 제1 응축기(100)로부터 미응축된 가스는 제1 압축기(110)를 통과시켜 하부로 잔여 아크릴로니트릴 및 물 응축시켜 폐수로 회수하고, 상부로는 부타디엔 및 C4 불순물은 가스 상태로 배출하였다. Thereafter, the gas stripped to the upper part of the
이 때, 상기 제1 압축기(110)의 운전 압력은 0.3 kgf/cm2(g)였고, 상기 가스 상태로 배출된 제1 압축기(110)의 상부 배출 스트림의 조성은 부타디엔 97 중량%, 아크릴로니트릴 2 중량% 및 물 1 중량%였다. 이후, 상기 가스 상태로 배출된 제1 압축기(110)의 상부 배출 스트림은 응축 후 플레어링(flaring)을 통해 전량 소각처리하였다.At this time, the operating pressure of the
(Kg/h)*BD flow
(Kg/h)
* BD 유량: 제2 압축기(120) 상부 배출 스트림(실시예 1 내지 7), 또는 제1 압축기(110)의 상부 배출 스트림(실시예 8 및 비교예 1)* BD flow rate: the overhead effluent stream of the second compressor 120 (Examples 1 to 7), or the overhead effluent stream of the first compressor 110 (Example 8 and Comparative Example 1)
* 제거전 AN: 제2 압축기(120) 상부 배출 스트림 내 아크릴로니트릴의 유량(실시예 1 내지 7), 또는 제1 압축기(110)의 상부 배출 스트림 내 아크릴로니트릴의 유량(실시예 8 및 비교예 1)* AN before removal: the flow rate of acrylonitrile in the overhead effluent stream of the second compressor 120 (Examples 1-7), or the flow rate of acrylonitrile in the overhead effluent stream of the first compressor 110 (Examples 8 and Comparative Example 1)
* 흡수수 유량: 흡수탑의 상부로 공급되는 물(용매)의 유량* Absorption water flow rate: the flow rate of water (solvent) supplied to the upper part of the absorption tower
* 흡수탑 유량 비율: 흡수탑(200)의 하부로 공급되는 상기 제2 압축기(120)의 상부 배출 스트림(실시예 8 및 비교예 1의 경우 제1 압축기(110)의 상부 배출 스트림)의 공급 유량에 대한, 상기 흡수탑(200)의 상부로 공급되는 물의 공급 유량의 비율* Absorption tower flow rate: supply of the upper discharge stream of the
* 잔류 AN: 흡수탑(200)의 상부 배출 스트림(비교예 1의 경우 제1 압축기(110)의 상부 배출 스트림) 내 아크릴로니트릴의 유량* Residual AN: flow rate of acrylonitrile in the top discharge stream of the absorption tower 200 (the top discharge stream of the
* AN 제거율: 흡수탑(200)의 하부로 공급되는 상기 제2 압축기(120)의 상부 배출 스트림(실시예 8 및 비교예 1의 경우 제1 압축기(110)의 상부 배출 스트림) 내 포함된 아크릴로니트릴에 대한, 흡수탑(200)의 상부 배출 스트림 내 아크릴로니트릴의 제거율* AN removal rate: acryl contained in the upper discharge stream of the
* 폐수 내 BD: 제1 응축기(100) 하부 배출 스트림, 2기의 압축기(110, 120)의 하부 배출 스트림 및 흡수탑(200)의 하부 배출 스트림을 포함하는 폐수 내 부타디엔의 유량* BD in wastewater: flow rate of butadiene in wastewater including the
* BD 회수율: 흡수탑(200)의 하부로 공급되는 상기 제2 압축기(120)의 상부 배출 스트림(실시예 8 및 비교예 1의 경우 제1 압축기(110)의 상부 배출 스트림) 내 포함된 부타디엔에 대한, 흡수탑(200)의 상부 배출 스트림 내 부타디엔의 회수율* BD recovery rate: butadiene contained in the upper discharge stream of the
* AN 제거 기준: AN 제거율 99.5% 이상* AN removal criteria: AN removal rate of 99.5% or more
* BD 회수 기준: BD 회수율 99.5% 이상* BD recovery criteria: BD recovery rate of 99.5% or more
표 1을 참조하면, 흡수탑(200)을 도입하지 않은 비교예 1의 경우 제1 압축기(110)의 상부 배출 스트림 내 잔류 아크릴로니트릴의 유량이 36.3 kg/h로 다량의 아크릴로니트릴이 포함됨을 확인할 수 있다. 이 경우 추출 증류를 수행하는 정제부(300)에서 아크릴로니트릴이 추출 용매에 용해되어 축적되거나, 촉매독으로 작용하여, 정제 효율을 낮추고 장기간 운전이 어려워지는 문제점이 존재한다.Referring to Table 1, in Comparative Example 1 in which the
반면, 흡수탑(200)을 도입하고, 흡수탑(200)의 운전 조건(운전 압력, 흡수탑(200)으로 공급되는 물의 온도 및 물의 유량 비율)을 적정 범위 내로 설정한 실시예 1의 경우 흡수탑(200)의 상부 배출 스트림 내 아크릴로니트릴의 제거율이 99.92%로 우수하였고, 부타디엔의 회수율이 99.6%로 우수함을 확인할 수 있다.On the other hand, in the case of Example 1 in which the
한편, 흡수탑(200)을 도입하였더라도, 흡수탑(200)의 운전 조건이 적정 범위를 벗어나는 나머지 실시예들의 경우, 경우 흡수탑(200)의 상부 배출 스트림 내 아크릴로니트릴의 제거율이 저하되어 부타디엔을 위한 정제 공정(정제부(300))에서 다량의 아크릴로니트릴이 추출 용매에 용해되어 축적되거나, 촉매독으로 작용하였다. 또한, 부타디엔의 회수율이 저하되어 폐수로 배출되는 부타디엔의 유량이 증가하는 문제가 발생되었다. 또한, 실시예 4의 경우에는 흡수탑(200)으로 공급되는 물의 온도를 20 ℃ 이하로 설정함으로써, 추가의 용매 냉각 장치가 필요하였고, 냉각에 필요한 에너지가 불필요하게 소비되는 문제점이 발생하였다.On the other hand, even if the
10: 반응기
20: 탈거기
100: 제1 응축기
110: 제1 압축기
120: 제2 압축기
200: 흡수탑
210: 제2 응축기
220: 조(crude) 공액디엔 저장부
300: 정제부
310: 정제 공액디엔 저장부10: reactor
20: Remover
100: first condenser
110: first compressor
120: second compressor
200: absorption tower
210: second condenser
220: crude (crude) conjugated diene storage unit
300: refining unit
310: purified conjugated diene storage unit
Claims (12)
상기 제1 응축기의 상부 배출 스트림을 흡수탑의 하부로 공급하고, 용매를 상기 흡수탑의 상부로 공급하는 단계(S20);
상기 흡수탑으로부터 상기 용매에 용해된 니트릴계 단량체를 포함하는 하부 배출 스트림을 배출시키고, 상기 공액디엔계 단량체를 포함하는 상부 배출 스트림을 정제부로 공급하는 단계(S30)를 포함하는 공액디엔계 단량체의 회수 방법.A gaseous feed stream containing a nitrile-based monomer, a conjugated diene-based monomer and water is supplied to a first condenser, a lower discharge stream containing a nitrile-based monomer and water, and an upper portion containing a nitrile-based monomer and a conjugated diene-based monomer separating the effluent stream (S10);
supplying the upper discharge stream of the first condenser to the lower portion of the absorption tower, and supplying the solvent to the upper portion of the absorption tower (S20);
Discharging the bottom discharge stream containing the nitrile-based monomer dissolved in the solvent from the absorption tower, and supplying the top discharge stream containing the conjugated diene-based monomer to the purification unit (S30) of the conjugated diene-based monomer recovery method.
상기 피드 스트림은 니트릴계 단량체 및 공액디엔계 단량체를 중합하는 반응기로부터 배출된 것인 공액디엔계 단량체의 회수 방법.According to claim 1,
The feed stream is a method for recovering a conjugated diene-based monomer that is discharged from a reactor for polymerizing the nitrile-based monomer and the conjugated diene-based monomer.
상기 피드 스트림은 니트릴계 단량체, 공액디엔계 단량체, 물 및 니트릴계 단량체-공액디엔계 단량체 공중합체를 포함하는 상기 반응기의 배출 스트림으로부터 니트릴계 단량체-공액디엔계 단량체 공중합체를 회수한 후 생성된 것인 공액디엔계 단량체의 회수 방법.3. The method of claim 2,
The feed stream is produced after recovering the nitrile-based monomer-conjugated diene-based monomer copolymer from the exhaust stream of the reactor including a nitrile-based monomer, a conjugated diene-based monomer, water, and a nitrile-based monomer-conjugated diene-based monomer copolymer. A method for recovering a conjugated diene-based monomer.
상기 제1 응축기의 상부 배출 스트림을 연속되는 2기의 압축기에 통과시킨 후 상기 흡수탑의 하부로 공급하는 것인 공액디엔계 단량체의 회수 방법.According to claim 1,
A method for recovering a conjugated diene-based monomer by passing the upper discharge stream of the first condenser through two successive compressors and then supplying it to the lower part of the absorption tower.
상기 용매는 물인 공액디엔계 단량체의 회수 방법.According to claim 1,
The method for recovering a conjugated diene-based monomer wherein the solvent is water.
상기 용매의 공급 온도는 20 내지 50 ℃인 공액디엔계 단량체의 회수 방법.According to claim 1,
The supply temperature of the solvent is 20 to 50 ℃ recovery method of the conjugated diene-based monomer.
상기 흡수탑의 하부로 공급되는 상기 제1 응축기의 상부 배출 스트림의 공급 유량에 대한, 상기 흡수탑의 상부로 공급되는 용매의 공급 유량의 비율은 2 내지 5 인 공액디엔계 단량체의 회수 방법.According to claim 1,
The ratio of the supply flow rate of the solvent supplied to the upper portion of the absorption tower to the supply flow rate of the upper discharge stream of the first condenser supplied to the lower portion of the absorption tower is 2 to 5. Method of recovering a conjugated diene-based monomer.
상기 흡수탑의 운전 압력은 1 내지 4 kgf/cm2(g)인 공액디엔계 단량체의 회수 방법.According to claim 1,
The operating pressure of the absorption tower is 1 to 4 kgf/cm 2 (g) A method for recovering a conjugated diene-based monomer.
상기 정제부로부터 C4 불순물을 제거하여 상기 공액디엔계 단량체를 정제하는 것인 공액디엔계 단량체의 회수 방법.According to claim 1,
A method for recovering a conjugated diene-based monomer to purify the conjugated diene-based monomer by removing C4 impurities from the purification unit.
상기 정제부는 추출 증류를 통하여 상기 공액디엔계 단량체를 정제하는 것인 공액디엔계 단량체의 회수 방법.According to claim 1,
The purification unit is a method for recovering a conjugated diene-based monomer to purify the conjugated diene-based monomer through extractive distillation.
상기 정제부로부터 정제된 공액디엔계 단량체를 상기 반응기로 재 공급하는 것인 공액디엔계 단량체의 회수 방법.3. The method of claim 2,
A method for recovering a conjugated diene-based monomer by re-supplying the purified conjugated diene-based monomer from the purification unit to the reactor.
상기 제1 응축기의 상부 배출 스트림을 하부로 공급받고, 용매를 상부로 공급받아, 상기 용매에 용해된 니트릴계 단량체를 포함하는 하부 배출 스트림과, 상기 공액디엔계 단량체를 포함하는 상부 배출 스트림을 배출하는 흡수탑; 및
상기 흡수탑의 상부 배출 스트림을 공급받아, 상기 공액디엔계 단량체를 정제하는 정제부를 포함하는 공액디엔계 단량체의 회수 장치.A gaseous feed stream comprising nitrile monomers, conjugated diene monomers and water is supplied, and a bottom draw stream comprising nitrile monomers and water and a top draw stream comprising nitrile monomers and conjugated diene monomers are discharged a first condenser to
The upper discharge stream of the first condenser is supplied to the lower portion, the solvent is supplied to the upper portion, and the lower discharge stream containing the nitrile-based monomer dissolved in the solvent and the upper discharge stream containing the conjugated diene-based monomer are discharged absorption towers; and
A device for recovering a conjugated diene-based monomer comprising a purification unit receiving the upper discharge stream of the absorption tower and purifying the conjugated diene-based monomer.
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KR1020200116772A KR20220034428A (en) | 2020-09-11 | 2020-09-11 | Conjugated diene monomer recovery method and conjugated diene monomer recovery apparatus |
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Citations (1)
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KR101701506B1 (en) | 2009-04-07 | 2017-02-01 | 다이야니트릭스 가부시키가이샤 | Method for recovering (meth)acrylonitrile |
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