KR20220103714A - 막 분리에 의한 프로필렌 옥사이드로부터 폴리(프로필렌 옥사이드) 제거 방법 - Google Patents

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요하네스 렌데르트 빌렘 코르넬리스 덴 부스테르트
아드리아누스 로베르트 스톰
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쉘 인터내셔날 리써취 마트샤피지 비.브이.
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    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D301/00—Preparation of oxiranes
    • C07D301/32—Separation; Purification

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Abstract

본 발명은 프로필렌 옥사이드로부터 폴리(프로필렌 옥사이드)를 제거하는 방법에 관한 것이며, 본 방법은: a) 프로필렌 옥사이드 및 폴리(프로필렌 옥사이드)를 포함하는 스트림을 평균 직경이 50 ㎛ 이하인 구멍들을 갖는 여과 스크린으로 보내는 단계; 및 b) 단계 a)로부터 생성된 여과물 스트림을 0 내지 30 nm의 평균 공극 크기를 갖는 막으로 보내고, 막으로부터의 투과물 스트림을 정제된 프로필렌 옥사이드 스트림으로서 회수하는 단계를 포함한다.

Description

막 분리에 의한 프로필렌 옥사이드로부터 폴리(프로필렌 옥사이드) 제거 방법
본 발명은 막 분리에 의해 프로필렌 옥사이드로부터 폴리(프로필렌 옥사이드)를 제거하는 방법에 관한 것이다.
프로필렌 옥사이드는 폴리이소시아네이트 화합물과 반응시 폴리우레탄을 생성하는 폴리에테르 폴리올을 제조하기 위한 전구체로서 널리 사용된다. 프로필렌 옥사이드의 품질은 특히 이들 폼이 고탄성 가요성 폴리우레탄 폼인 경우, 최종적으로 수득되는 폴리우레탄 폼의 품질에 상당한 영향을 미친다. 특히 폴리(프로필렌 옥사이드)의 존재는 폴리우레탄 폼 형성에서 바람직하지 않은 효과를 야기하는 것으로 알려져 있다. 이러한 바람직하지 않은 효과의 예는 블로우 홀의 발생, 낮은 폼 상승 및 심지어 형성된 폼의 붕괴이다. 특히, 성형 용도에서, 출발 폴리에테르 폴리올의 제조에 사용되는 프로필렌 옥사이드 중 폴리(프로필렌 옥사이드)의 존재는 폴리우레탄 폼의 품질 면에서 문제를 야기할 수 있다. 슬래브스톡 폴리우레탄 폼을 제조하기 위한 폴리에테르 폴리올의 제조에 사용되는 프로필렌 옥사이드 중 폴리(프로필렌 옥사이드)의 존재는 문제가 덜할 수 있다.
슬래브스톡 폴리우레탄 폼의 제조에서, 폴리우레탄 폼의 슬래브는 반제품으로서 연속적으로 또는 불연속적으로 제조되고, 최종적으로 요구되는 크기 및 형상으로 절단된다. 슬래브스톡 폴리우레탄 폼과 근본적으로 상이한 성형된 폴리우레탄 폼의 특징적인 특징은 그의 제조 방식이다. 이는 금형에서 폴리우레탄 원료의 반응에 의해 진행된다. 완성된 성형 제품은 더 이상 요구되는 크기 및 형상으로 절단될 필요가 없다. 슬래브스톡과 성형된 폴리우레탄 폼 사이의 차이에 대한 추가의 설명을 위해, 폴리우레탄 폼에 대한 핸드북, 이를테면 문헌 "[Polyurethane Handbook / Chemistry - Raw Materials - Processing - Application - Properties", G
Figure pct00001
nter Oertel(Carl Hanser Verlag, Munich 1985)]을 참조한다.
실제로, 일반적으로 프로필렌 옥사이드가 성형된 폴리우레탄 폼을 제조하기 위한 폴리에테르 폴리올을 제조하는데 사용되는 경우, 1 ppm 이하의 폴리(프로필렌 옥사이드)가 상기 프로필렌 옥사이드에 존재해야 하는 것으로 나타났다. 더 많은 프로필렌 옥사이드가 존재하는 경우, 폼을 제조할 때 상기 언급된 바람직하지 않은 효과 중 하나 이상이 발생할 수 있다. 한편, 프로필렌 옥사이드를 사용하여 슬래브스톡 폴리우레탄 폼을 제조하기 위한 폴리에테르 폴리올을 제조하는 경우, 일반적으로 3 ppm 이하의 폴리(프로필렌 옥사이드)가 프로필렌 옥사이드에 존재할 수 있다.
프로필렌 옥사이드의 제조 방법은 당업계에 널리 공지되어 있다. 상업적 제조는 통상적으로 클로로히드린 공정 또는 히드로퍼옥사이드 공정을 통해 일어난다. 후자의 방법에서, 프로펜은 유기 히드로퍼옥사이드와 반응한다. 이 하이드로퍼옥사이드는 tert-부틸 하이드로퍼옥사이드 또는 에틸벤젠 하이드로퍼옥사이드이다. 제1의 경우, tert-부틸 알콜이 공생성물로서 형성되고 (메틸 tert-부틸에테르로 추가로 전환됨), 제2의 경우 스티렌이 공산물로서 형성된다. 클로로히드린 공정에서, 염소, 프로펜 및 물을 반응시켜 프로필렌 클로로히드라이드를 형성하고, 이어서 이를 수산화칼슘으로 탈염화수소화시켜 프로필렌 옥사이드를 형성한다. 프로필렌 옥사이드의 정제를 위해, 어떤 제조 경로가 사용되는지는 중요하지 않다. 즉, 모든 공정에서 폴리(프로필렌 옥사이드)는 바람직하지 않게 높은 양으로 형성된다. 또한, 고분자량 폴리(프로필렌 옥사이드)가 저장 또는 수송 동안, 예를 들어 금속 및/또는 금속 옥사이드, 이를테면 탄소강의 금속 옥사이드와 접촉시 형성될 수 있음이 공지되어 있다(예를 들어, US4692535로부터).
막 분리에 의해 프로필렌 옥사이드로부터 폴리(프로필렌 옥사이드)를 제거하는 것이 공지되어 있다. 막 분리에 의한 프로필렌 옥사이드의 정제를 위한 하나의 방법은 WO2008074791에 개시되어 있다. 상기 WO2008074791의 방법에서, 폴리(프로필렌 옥사이드)는 0 내지 5 nm의 평균 공극 크기를 갖는 막을 사용하여 프로필렌 옥사이드로부터 제거된다.
프로필렌 옥사이드로부터 폴리(프로필렌 옥사이드)(PPO)를 분리하기 위한 막의 적합성을 결정하는 하나의 방법은 다음과 같이 PPO 제거를 계산하는 것이다:
PPO 제거율(%) = (1 - ([PPO]p/[PPO]f)) * 100
상기 식에서, [PPO]p는 투과액 중의 폴리(프로필렌 옥사이드) 농도이고, [PPO]f는 공급물 중 폴리(프로필렌 옥사이드) 농도이다. 본 명세서에서 PPO 거부를 언급하는 경우, 상기 방식으로 정의된 PPO 거절은 의미한다.
상기 언급된 WO2008074791의 방법에서, 비교적 높은 PPO 거부가 달성된다. 그러나, 불순한 프로필렌 옥사이드 공급물은 또한 폴리(프로필렌 옥사이드) 이외에 다른 불순물을 함유할 수 있다. 이러한 다른 불순물은 5 내지 20 ㎛ 범위의 입자 크기를 가질 수 있는 비교적 큰 입자, 이를테면 탱크 및 파이프라인의 부식으로 인한 녹 입자, PPO 미립자 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 이들 큰 입자가 먼저 제거되지 않으면, 임의의 후속 막의 오염이 발생할 수 있다. 이러한 막은 비교적 빠르게 막힐 수 있으며, 이 경우 막은 비교적 빈번하게 세정되어야 하거나 심지어 교체되어야 하며, 이는 막 분리 장비가 비교적 많은 시간 동안 작동하지 못하게 한다. 이러한 오염 및 막힘 이외에, 녹 입자는 정제될 프로필렌 옥사이드로부터 추가의 PPO의 형성을 촉진할 수 있으며, 이는 또한 바람직하지 않다.
또한, 비교적 낮은 PPO 농도 또는 높은 PPO 농도를 갖는 불순한 프로필렌 옥사이드가 공정에 공급되는지 여부에 관계없이, 특정한 일정한 품질(순도)의 순수한 프로필렌 옥사이드를 제공하기 위해 적용될 수 있는 막의 사용을 포함하는 불순 프로필렌 옥사이드의 정제 방법을 제공하는 것이 바람직하다. 이는 공정 유연성 및 작동 견고성을 향상시킬 것이다. 불순한 프로필렌 옥사이드 공급물이 높은 PPO 농도를 갖는 경우에 있어서, 투과물 중의 PPO 농도는 비교적 높은 pPO 거부에도 불구하고 여전히 너무 높을 수 있다. 미래에는 프로필렌 옥사이드 중의 PPO의 허용가능한 최대 함량에 대한 규격이 더욱 엄격해질 수 있다. 이에 따라, 정제된 프로필렌 옥사이드 중의 PPO의 함량이 낮을수록, 특히 PPO 함량에 대한 사양이 (더) 엄격해지는 경우 프로필렌 옥사이드 생성물의 값이 높아진다.
이에 따라, 본 발명의 목적은 막을 사용하는 프로필렌 옥사이드로부터 폴리(프로필렌 옥사이드)를 제거하는 방법을 제공하는 것이며, 이 방법은 상기 언급된 단점 중 하나 이상을 갖지 않는다.
놀랍게도, 상기한 목적은 폴리(프로필렌 옥사이드)를 포함하는 프로필렌 옥사이드 공급물이 최대 50 ㎛의 평균 직경을 갖는 구멍들을 갖는 여과 스크린, 이어서 0 내지 30 nm의 평균 공극 크기를 갖는 막의 조합에 의해 정제되는 공정에 의해 달성될 수 있는 것으로 밝혀졌다.
따라서, 본 발명은 프로필렌 옥사이드로부터 폴리(프로필렌 옥사이드)를 제거하는 방법에 관한 것이며, 본 방법은:
a) 프로필렌 옥사이드 및 폴리(프로필렌 옥사이드)를 포함하는 스트림을 평균 직경이 50 ㎛ 이하인 구멍들을 갖는 여과 스크린으로 보내는 단계; 및
b) 단계 a)로부터 생성된 여과물 스트림을 0 내지 30 nm의 평균 공극 크기를 갖는 막으로 보내고, 막으로부터의 투과물 스트림을 정제된 프로필렌 옥사이드 스트림으로서 회수하는 단계를 포함한다.
도 1은 본 발명의 방법의 실시예를 도시한다.
본 발명의 방법은 단계 a), 단계 b) 및 임의의 단계 c)를 포함한다. 상기 방법은 단계 a)와 b) 사이 및 단계 b)와 c) 사이의 하나 이상의 중간 단계를 포함할 수 있다. 또한, 상기 방법은 단계 a) 전에 및/또는 단계 b) 또는 c) 후에 하나 이상의 추가 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 방법 및 상기 방법에 사용되는 조성물 또는 스트림이 하나 이상의 다양한 기재된 단계 및 성분을 "포함하는", "함유하는" 또는 "포함한"의 용어로 기재되지만, 이들은 또한 상기 하나 이상의 다양하게 기재된 단계 또는 성분으로 "본질적으로 이루어지거나" 또는 "이루어질" 수 있다.
본 발명의 문맥에서, 조성물 또는 스트림이 둘 이상의 성분을 포함하는 경우, 이들 성분은 100%를 초과하지 않는 총량으로 선택된다.
또한, 상한 및 하한이 속성에 대해 인용되는 경우, 임의의 상한과 임의의 하한의 조합에 의해 정의된 값의 범위가 또한 암시된다.
본 발명과 관련하여 본 명세서 전반에 걸쳐 사용되는 용어 "폴리(프로필렌 옥사이드)"는 달리 언급되지 않는 한, 분자량이 1500 달톤 이상, 또는 분자량이 1000 달톤 이상 또는 분자량이 900 달톤 이상이거나, 분자량이 750 달톤 이상이고 또는 분자량이 500 달톤 이상이다. 본 명세서 전반에 걸쳐 사용되는 분자량은 달톤(1Da = 1g/몰)으로 표현되며 크기 배제 크로마토그래피(size-exclusion chromatography, SEC)에 의해 결정될 수 있다.
본 방법의 단계 a)는 프로필렌 옥사이드 및 폴리(프로필렌 옥사이드)를 포함하는 스트림을 평균 직경이 50 ㎛ 이하인 구멍을 갖는 여과 스크린으로 보내는 것을 포함한다. 본 명세서에서, 용어 "여과 스크린"과 "필터" 및 "필터 메시"는 상호교환적으로 사용되며 동일한 의미를 갖는다. 상기 불순한 프로필렌 옥사이드 공급물은 또한 폴리(프로필렌 옥사이드) 이외에 다른 불순물을 함유할 수 있다. 이러한 다른 불순물은 5 내지 20 ㎛ 범위의 입자 크기를 가질 수 있는 비교적 큰 입자, 이를테면 탱크 및 파이프라인의 부식으로 인한 녹 입자, PPO 미립자 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 최대 50 ㎛의 평균 직경을 갖는 구멍을 갖는 여과 스크린을 사용하는 이점은 비교적 큰 입자, 이를테면 5 내지 20 ㎛ 범위의 입자 크기를 가질 수 있는 상기 언급된 녹 입자 및 PPO 미립자가 먼저 제거될 수 있다는 것이다.
본 발명의 방법의 단계 a)에서 사용되는 여과 스크린의 구멍의 평균 직경은 50 ㎛ 이하, 바람직하게는 40 ㎛ 이하, 더 바람직하게는 30 ㎛ 이하, 더 바람직하게는 25 ㎛이하, 보다 더 바람직하게는 20 ㎛ 이하, 보다 더 바람직하게는 15 ㎛ 이하, 더 바람직하게는 10 ㎛ 이하, 더 바람직하게는 5 ㎛ 이하, 가장 바람직하게는 2 ㎛ 이하이고, 0.1 ㎛ 이상 또는 0.5 ㎛ 이상, 1 ㎛ 이상이다. 단계 a)에서, 여과 스크린은 막과 달리, 메시 크기를 간단히 조정함으로써, 즉 여과 스크린 구멍의 평균 직경을 조정함으로써 제거될 오염물의 크기에 쉽게 맞추어질 수 있다는 것이 장점이다. 이러한 평균 직경은 단계 a)에서 여과 스크린을 사용하여 제거하기를 원하는 더 큰 입자의 최저 입자 크기 미만이 되도록 선택될 수 있다.
단계 a)에서 사용되는 여과 스크린은 금속 메시 또는 폴리머 메시일 수 있는 메시를 포함할 수 있다. 본 명세서에서, "메쉬(mesh)"는 금속, 섬유 또는 다른 가요성/연성 물질의 연결된 스트랜드(strand)로 제조된 구조물을 의미하며, 이들 사이에 균일하게 이격된 구멍을 갖는다. 이는 또한 "와이어-메쉬"로 지칭될 수 있다. 메시는 가요성일 수 있지만, 강화된 폴리머 메시와 같이 더 강성일 수 있다. 적합한 폴리머 메쉬 물질은 Teflon®이다. 여과 스크린을 위해, 금속 섬유, 폴리머 섬유 및/또는 세라믹 섬유와 같은 섬유 물질이 사용될 수 있다. 바람직하게는 단계 a)에서 사용되는 여과 스크린 내의 임의의 폴리머 물질은 탄화수소, 이를테면 프로필렌 옥사이드에 대해 저항성이다. 이는 여과 스크린이 정제해야 하는 프로필렌 옥사이드에 용해되지 않음을 의미한다.
본 공정의 단계 a)에서 사용된 여과 스크린과 같은 필터의 유효 필터 표면적은 유체가 실제로 통과할 수 있는 영역이다. 금속 메쉬를 사용하는 필터는 비교적 높은 유효 필터 표면적을 갖는 경향이 있다. 이에 따라, 단계 a)에서 사용된 여과 스크린은 금속 메쉬를 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 바람직하게는 여과 스크린은 적어도 두 개의 메시 층을 포함한다. 이러한 방식으로, 메시 층들은 서로에 대해 강도를 제공한다. 추가의 바람직한 실시예에서, 필터는 함께 소결되어 단단하고 고정된 입자 분리를 제공하는 고정된 메쉬 구조를 제공하는 두 개 이상의 메쉬 층을 포함한다.
또한, 바람직하게는 여과 스크린은 자가 세정 여과(SCF) 스크린으로서 단계 a)에서 사용된다. 자가 세정 여과는 소위 "역세척 사이클(back-wash cycle)"(또는 "역플러시 사이클")을 포함할 수 있다. 이러한 역세척 사이클은 여과 스크린을 통한 유체의 유동 방향을 규칙적으로 변화시켜 보유물 측에서 여과 스크린에 부착되고/부착되거나 여과 스크린의 구멍에 포획되는 입자를 제거하는 것을 포함한다. 예를 들어, PPO/녹 미립자는 비교적 점착성일 수 있고, 이에 따라 여과 스크린으로부터 분리될 필요가 있다. 분리시, 이들 입자는 이후 잔류물 배출구를 통해 제거될 수 있다. 이러한 제거 시에, 정상 필터 사이클 작동이 재개될 수 있고, 유리하게는 세정된 여과 스크린이 보다 효과적이고 완전히 사용될 수 있다. 또한, PPO 형성을 야기할 수 있는 임의의 입자, 이를테면 녹 입자는 유리하게는 동시에 제거되었다.
자가 세정 여과에서 이러한 유동 방향의 변화는 상기 스크린 상의 잔류물 측에서 여과될 유체의 압력보다 높은 압력에서 여과 스크린의 여과물 측에서 세정 유체를 가짐으로써 달성될 수 있다. 이러한 압력차는 세정 유체가 정상 유동의 방향과 반대인 방향, 즉 여과될 유체의 정상 유동의 방향에 반대인 방향으로 여과 스크린을 통해 유동하게 한다. 이러한 "정상 유동"은 비세정 기간을 지칭한다.
자가 세정 여과에 사용되는 세정 유체는 당업자에게 적합한 것으로 공지된 임의의 유체일 수 있다. 특히 바람직한 세정액은 본 발명의 방법의 단계 a)로부터 생성된 여과물이다. 여과물이 얻어지는 여과 스크린을 세정하기 위해 여과물을 사용하는 것이 특히 유리한데, 그 이유는 이러한 방식으로 추가적인 화합물이 도입되지 않기 때문이다. 이는 용이한 작동 및 감소된 오염 위험을 허용한다.
상술한 압력차는 여과 스크린의 잔류물 측에서 여과될 유체의 압력을 여과 스크린의 여과물 측에서 세정 유체의 압력보다 낮은 압력으로 감소시킴으로써 달성될 수 있다. 이러한 압력 감소는 과압을 제거하거나 압력을 대기압 미만으로 감소시키는 것을 포함할 수 있다. 여과 스크린을 포함하는 필터 유닛의 나머지 부분은 일반적으로 대기압보다 실질적으로 높기 때문에, 잔류물 출구의 압력을 대기압으로 낮추는 것으로 종종 충분하다.
자가 세정 여과에서 역세척(또는 역플러시)은 다양한 방식으로 촉발될 수 있다. 예를 들어, 여과 스크린의 구멍들의 일부를 차단하는 비교적 큰 입자들 때문에, 일단 여과 스크린의 잔류물 측에서 여과될 유체의 압력이 특정 임계치, 예를 들어 0.5 bar에 도달하면 역세척이 개시될 수 있다. 이는 공급물이 비교적 많은 양의 이러한 큰 입자를 함유하는 경우 및/또는 폴리(프로필렌 옥사이드) 입자와 같은 입자가 끈적거리고 침투하기 쉽고(드래깅되기 쉽고) 이에 의해 또한 여과 스크린의 구멍을 차단하는 경우에 바람직하다. 이러한 경우에 역세척 효율로 인해 최소 역세척 사용이 존재하기 때문에 압력 기반 자가 세척 역세척이 바람직하다. 종래의 (비-자가 세정) 역세척에서, 동일한 효과를 달성하기 위해 실질적으로 더 높은 부피의 세척 용매가 사용되어야 한다. 공급물이 비교적 적은 양의 이러한 큰 입자 및/또는 점착성 입자를 함유하는 경우, 타이머 기반 자가 세정 역세척(예를 들어, 시간당 1회)이 보다 적합할 수 있다.
이에 따라, 본 방법의 단계 a)에서 자가 세정 여과 스크린을 사용하는 이점은 역세척의 빈도가 특정 공급물, 즉 정제될 프로필렌 옥사이드 및 폴리(프로필렌 옥사이드)를 포함하는 특정 스트림에 기초하여 결정될 수 있다는 것이다. 예를 들어, 역세척 빈도는 공급물로부터 제거될 큰 입자의 상대적인 양에 의해 결정될 수 있다. 즉, 이러한 양이 높을수록 역세척 빈도는 일반적으로 높아야 한다. 또 다른 관련 인자는 이러한 공급물 중의 입자의 상대적인 "점착성"이다. 상대적으로 끈적거릴 수 있는 PPO/녹 미립자를 제거하기 위해서는 일반적으로 더 높은 역세척 빈도가 필요하다.
본 방법의 단계 a)에서 자가 세정 여과 스크린을 사용하는 것의 또 다른 이점은 프로필렌 옥사이드에 대한 노출이 없다는 것인데, 그러나 이러한 노출은 예를 들어 카트리지 필터(자가 세정이 아님)를 수동으로 교체할 때 위험하다. 이에 따라, 자가 세정 여과 스크린을 사용하는 것은 프로필렌 옥사이드를 정제하는데 있어서 HSSE 측면에 유리하다(HSSE = Health Safety Security Environment).
또한, 본 발명의 방법의 단계 a)에서 자가 세정 여과 스크린을 사용하는 경우, 더 많은 프로필렌 옥사이드가 단계 b)로부터 생성된 잔류물 스트림 내에 존재할 수 있다. 그러나, 프로필렌 옥사이드의 이러한 손실은 역세척 기간 및/또는 역세척 빈도를 최소화함으로써, 예를 들어 역세척 동안 비교적 큰 압력차를 적용함으로써 최소화될 수 있다. 또한, 더 많은 프로필렌 옥사이드를 포함하는 이러한 잔류물 스트림은 슬래브스톡 폴리우레탄 폼을 제조하는데 사용되는 폴리에테르 폴리올을 제조하는데 원료로서 적합하게 사용될 수 있다.
본 공정의 단계 a)에서 사용하기 위한 여과 스크린(필터)은 Italy의 Filtrex s.r.l.사로부터 얻을 수 있다. 특히 적합한 것으로 밝혀진 필터는 이 회사로부터 상업적으로 입수 가능한 자동 카운터워시 리피닝(Automatic Counterwash Refining , ACR) 필터로서 공지된 필터이다.
본 발명의 방법의 단계 a)에서 사용될 수 있는 바람직한 필터 유닛은 WO2010070029에 기재된 바와 같은 필터 유닛이며, 이의 개시는 본원에 참고로 포함된다. 상기 바람직한 필터 유닛은 최대 100 마이크로미터 직경의 구멍을 갖는 필터를 포함하는 중공 종방향 돌출부에 의해 둘러싸인 천공 튜브를 포함하며, 여기서 각 중공 돌출부의 내부 공간은 천공 튜브의 내부와 유체 연통되고, 필터는 각 돌출부를 세정 유체로 처리함으로써 정기적으로 세정을 받게 되며, 여기서 세정 유체의 유동은 정상 유동의 방향과 반대이다. 이러한 필터 유닛은 기재된 바와 같을 수 있고, WO2010070029의 제2면 21행 내지 제5면 24행에 기재된 바와 같은 방식으로 사용될 수 있으며, 그 개시 내용은 본원에 참조로 포함된다.
정제될 프로필렌 옥사이드, 즉 본 발명에 따라 단계 a)에서 처리되는 프로필렌 옥사이드 및 폴리(프로필렌 옥사이드)를 포함하는 스트림이 제조되는 방법은 본 발명에 중요하지 않다. 임의의 공지된 제조 방법이 적용될 수 있다. 본 발명에 따른 방법에서 처리되는 프로필렌 옥사이드는 공지된 제조 방법으로부터 직접 수득된 생성물일 수 있다. 대안적으로, 상기 직접 수득된 프로필렌 옥사이드는 또한 본 발명에 따라 처리되기 전에 통상적인 정제 및 회수 기술에 적용될 수 있다. 프로필렌 옥사이드가 하이드로퍼옥사이드 공정에서 생성된다고 가정하면, 이러한 정제 및 회수 기술은 전형적으로 미반응 프로펜 및 유기 하이드로퍼옥사이드, 부산물(프로판, 알데하이드 및 알코올) 및 다른 처리제의 제거를 포함한다. 전형적으로, 본 방법에서 정제될 프로필렌 옥사이드 공급물은 에틸벤젠 히드로퍼옥사이드를 산화제로서 사용하여 프로펜을 에폭시화한 후, 프로필렌 옥사이드 및 메틸 페닐 카르비놀을 포함하는 생성물 혼합물로부터 프로펜를 분리하고, 최종적으로 메틸 페닐 카비놀로부터 프로필렌 옥사이드를 분리함으로써 수득된다.
일반적으로, 본 발명의 방법의 단계 a)에서 처리되는 프로필렌 옥사이드 스트림은 95 중량% 이상의 프로필렌 옥사이드를 포함한다.
단계 a)에서 처리될 프로필렌 옥사이드 생성물이 비교적 조질의 프로필렌 옥사이드 스트림인 경우, 이러한 생성물은 생성물의 총 중량을 기준으로 5 중량% 이하의 폴리(프로필렌 옥사이드)를 함유할 수 있다. 그러나, 본 방법은 처리되는 프로필렌 옥사이드 생성물이 폴리(프로필렌 옥사이드)를 3 중량% 이하, 적합하게는 1 중량% 이하이고, 더 적합하게는 0.1 중량% 이하로 함유하는 경우에 특히 적합하다.
처리될 프로필렌 옥사이드 생성물이 비교적 순수한 프로필렌 옥사이드 스트림인 경우, 이러한 생성물은 바람직하게는 500 ppmw 미만, 적합하게는 300 ppmw 이하, 더 적합하게는 200 ppmw, 보다 더 적합하게는 100 ppmw 이상, 더 적합하게 50 ppmw이하, 가장 적합하게는 20 ppmw 이하의 폴리(프로필렌 옥사이드)를 함유한다. 전형적으로, 이러한 비교적 순수한 프로필렌 옥사이드 유입구 스트림은 1 내지 15 ppmw의 폴리(프로필렌 옥사이드)를 포함한다.
본 방법의 단계 b)는 단계 a)로부터 생성된 여과물 스트림을 0 내지 30 nm의 평균 공극 크기를 갖는 막으로 보내는 단계, 및 생성된 투과물 스트림을 정제된 프로필렌 옥사이드 스트림으로서 회수하는 단계를 포함한다.
단계 b)에서 사용되는 막은 비-다공성 막(공극 없음) 또는 나노여과 막(평균 크기가 30 nm 이하인 공극)일 수 있다. 아래에서 추가로 논의되는 바와 같이, 이러한 비-다공성 및 나노여과 막은 당업계에서 통상적으로 조밀한 막으로 지칭되고 유사한 방식으로 작동한다.
바람직하게는 단계 b)에서 사용되는 막은 탄화수소, 이를테면 프로필렌 옥사이드에 대해 저항성이다. 이는 막이 정제해야 하는 프로필렌 옥사이드에 용해되지 않음을 의미한다.
일반적으로, 본 발명의 단계 b)에서와 같이 막 분리에 의해 프로필렌 옥사이드로부터 폴리(프로필렌 옥사이드)를 제거하는 방법에서, 본 발명에서 단계 a)로부터 생성된 여액 스트림인, 프로필렌 옥사이드 및 폴리(프로필렌 옥사이드)을 포함하는 액체 공급물을 막에 의해, 공급물 중의 폴리(프로필 옥사이드) 농도보다 낮은 농도의 폴리(부틸 옥사이드) 또는 폴리(펜틸 옥사이드) 중 어느 하나를 포함하지 않고 프로필렌 옥사이드를 포함하는 투과물, 및 공급물 중의 폴리프로필렌 옥사이드 농도보다 높은 농도의 프로필렌 옥사이드와 폴리(헥실옥사이드)를 포함하는 잔류물로 분리한다.
비-다공성 또는 나노여과 막을 사용하는 경우, 상기 언급된 WO2008074791에서 입증된 바와 같이, 프로필렌 옥사이드로부터 폴리(프로필렌 옥사이드)를 제거하기 위한 상기 방법에서 매우 양호하고 안정한 분리 결과가 수득된다. 예를 들어, 막의 더 적은 파울링(fouling)이 발생하고, 이에 따라 막은 한외여과 막을 사용할 때보다 덜 빈번하게 작동 중단되어야 한다. 이에 따라, 본 방법의 단계 b)는 연속적으로 효율적으로 수행될 수 있다.
단계 b)에서 사용되는 비-다공성 또는 나노여과 막은 세라믹 또는 폴리머 유형일 수 있다. 바람직하게는 사용되는 막은 소수성인데, 이는 처리될 스트림이 막을 통과할 수 있어야 하는 탄화수소 스트림이기 때문이다. 친수성 막보다는 소수성 막을 사용하는 것의 추가적인 이점은 소수성 막을 사용하면 물이 막을 통과하여 투과물로 들어가는 것을 방지할 것이라는 점이다. 물이 프로필렌 옥사이드의 중합을 개시하여, 바람직하지 않은 폴리올을 생성할 수 있다는 것은 잘 알려져 있다.
비-다공성 및 나노여과 막은 당업계에서 통상적으로 조밀한 막으로 지칭된다. 비다공성 및 나노여과 막의 예는 역삼투형 막이다. 비-다공성 및 나노여과 막은 항상 다공성인 한외여과 막과 구별되어야 한다. 한외여과 막은 평균 공극 크기가 30 nm 초과 약 800 nm 이하이다. 다공성인 나노여과 막이 사용되는 경우, 이들은 최대 30 nm인 평균 막 공극 크기를 갖는다(나노다공성 막). 이러한 나노여과 또는 나노다공성 막이 본 발명에 따라 사용되는 경우, 평균 막 공극 크기는 적합하게는 30 nm 미만, 바람직하게는 25 nm 이하, 더 바람직하게는 20 nm 이하, 더 바람직하게는 15 nm 이하, 더 바람직하게는 10 nm 이하, 더 바람직하게는 5 nm 이하, 더 바람직하게는 5 nm 이하, 더 바람직하게는 3 nm 이하, 더 바람직하게는 2 nm 이하, 더 바람직하게는 1 nm 이하, 더 바람직하게는 0.7 nm 이하, 더 바람직하게는 0.5 nm 이하, 더 바람직하게는 0.3 nm 이하, 더 바람직하게는 0.1 nm 이하, 더 바람직하게는 0.05 nm 이하, 그리고 가장 바람직하게는 0.01 nm 이하이다.
이와 같은 비-다공성 및 나노여과 막은 당업계에 공지되어 있고, 원칙적으로 폴리(프로필렌 옥사이드)의 80 중량% 이상, 바람직하게는 90 중량% 이상, 가장 바람직하게는 95 중량% 이상이고, 매우 바람직하게는 99 중량% 이상을 보유할 수 있는 임의의 비-다공질 또는 나노다공성 막이 본 발명에 사용될 수 있다. 제거되는 폴리(프로필렌 옥사이드)의 분자량의 상한은 중요하지 않으며, 500,000 정도로 높을 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 비-다공성 또는 나노여과 막은 폴리머 막이다. 이러한 폴리머 막은 바람직하게는 가교결합되어 일단 프로필렌 옥사이드와 접촉하면 막의 용해를 피하기 위해 필요한 네트워크를 제공한다. 일반적으로, 가교는 여러 방식으로, 예를 들어 가교제와의 반응(화학적 가교) 및/또는 조사에 의해 수행될 수 있다. 바람직하게는 막 층은 예를 들어 WO199627430에 기재된 바와 같이, 조사에 의해 가교된 실록산 구조를 갖는다.
적합한, 현재 이용가능한 가교 결합된 비다공성 또는 나노여과 막의 예는 가교 결합된 실리콘 고무계 막이며, 그 중에서 가교 결합된 폴리실록산 막은 막의 특히 유용한 그룹이다. 이러한 가교된 폴리실록산 막은 예를 들어 US5102551로부터 당업계에 공지되어 있다.
전형적으로, 사용된 폴리실록산은 반복 단위 Si-O-를 함유하며, 여기서 규소 원자는 수소 또는 탄화수소기를 갖는다. 바람직하게는 반복 단위는 하기 화학식 (I)을 갖는다:
-Si(R)(R')-O- (I)
상기 식에서, R 및 R'는 동일하거나 상이할 수 있고, 수소 또는 알킬, 아르알킬, 시클로알킬, 아릴 및 알크아릴로 이루어진 군으로부터 선택된 탄화수소기를 나타낸다. 바람직하게는 기 R 및 R' 중 하나 이상은 알킬기이고, 가장 바람직하게는 두 기가 알킬기, 보다 특히 메틸기이다. 알킬기는 또한 3,3,3-트리플루오로프로필기일 수 있다. 단계 b)의 목적에 매우 적합한 폴리실록산(-OH 또는 -NH2 말단) 폴리디메틸실록산 및 폴리옥틸메틸실록산이다. 이에 따라, 바람직하게는 폴리실록산은 가교된다. 가교결합은 폴리실록산의 반응성 말단 -OH 또는 -NH2 기를 통해 수행될 수 있다. 바람직한 폴리실록산 막은 가교된 엘라스토머 폴리실록산 막이다.
적합한 가교된 엘라스토머 폴리실록산 막의 예는 상기 언급된 US5102551에 광범위하게 기재되어 있다. 이에 따라, 적합한 막은 가교제로서 (i) 폴리이소시아네이트, 또는 (ii) 폴리(카르보닐 클로라이드) 또는 (iii) R4-aSi(A)a(여기서, A는 -OH, -NH2, -OR, 또는 -OOCR이고, a는 2, 3, 또는 4이고, R은 수소, 알킬, 아릴, 시클로알킬, 알크아릴, 또는 아르알킬임)와 가교된, 550 내지 150,000, 바람직하게는 550 내지 4200(가교 전)의 분자량을 갖는 상기 기재된 바와 같은 폴리실록산 폴리머로 구성된다. 적합한 폴리실록산 막에 관한 추가의 상세한 사항은 US5102551에서 찾을 수 있다.
단계 b)의 목적을 위해, 바람직한 비-다공성 막은 바람직하게는 가교된 폴리디메틸실록산 막이다. 또한, 다른 고무상 비다공성 막이 사용될 수 있다. 일반적으로, 고무질 막은 하나 이상의 폴리머가 작동 온도, 즉 실제 분리가 일어나는 온도보다 훨씬 낮은 유리 전이 온도를 갖는 하나의 폴리머 또는 폴리머의 조합의 비-다공성 상부 층을 갖는 막으로서 정의될 수 있다. 잠재적으로 적합한 비-다공성 막의 또 다른 군은 소위 초유리질 폴리머다. 이러한 물질의 예는 폴리(트리메틸실릴프로핀)이다.
비-다공성 또는 나노여과 막은 전형적으로 필요한 기계적 강도를 제공하기 위해 적어도 하나의 다공성 기재 층 상에 지지된다. 적합하게는 이러한 다른 다공성 기재 층은 공극이 30 nm 초과의 평균 크기를 갖는 다공성 물질로 제조된다. 이러한 다른 다공성 물질은 폴리(아크릴로니트릴)과 같은 미세여과 또는 한외여과에 통상적으로 사용되는 미세다공성, 메조다공성 또는 거대다공성 물질일 수 있다. 베이스층의 두께는 필요한 기계적 강도를 제공하기에 충분해야 한다. 또한, 이러한 기재는 요구되는 기계적 강도를 제공하기 위해 추가의 다공성 지지체 상에 지지될 수 있다. 전형적으로, 베이스 층의 두께는 100 내지 250 ㎛, 더 적합하게는 20 내지 150 ㎛이다. 비-다공성 또는 나노여과 막이 이러한 베이스 층과 조합되는 경우, 막은 적합하게는 0.5 내지 10 ㎛, 바람직하게는 1 내지 5 ㎛의 두께를 갖는다.
얇은 상부 막 층 및 두꺼운 다공성 지지 층의 조합은 종종 복합 막 또는 박막 복합체로 지칭된다. 막은 적합하게는 투과물이 먼저 막 상부 층을 통해, 이어서 기저 층을 통해 유동하여, 막에 대한 압력차가 상부 층을 기저 층 상으로 밀도록 배열된다. 30 nm 초과의 평균 공극 크기를 갖는 베이스 층에 적합한 다공성 물질은 폴리(아크릴로니트릴), 폴리(아미드이미드) + TiO2, 폴리(에테르이미드), 폴리피닐리덴디플루오라이드 및 폴리(테트라플루오로에틸렌)이다. 폴리(아크릴로니트릴)이 특히 바람직하다. 단계 b)에서 바람직한 조합은 폴리(디메틸실록산)-폴리(아크릴로니트릴) 조합이다.
비다공성 또는 나노여과 막은 또한 기재 층 없이 사용될 수 있지만, 이러한 경우에 막의 두께는 인가된 압력을 견디기에 충분해야 한다는 것이 이해될 것이다. 10㎛보다 큰 두께가 요구될 수 있다. 이는 이러한 두꺼운 막이 막의 처리량을 상당히 제한함으로써 단위 시간 및 막 면적 당 회수될 수 있는 정제된 생성물의 양을 감소시키기 때문에, 공정 경제성의 관점에서 바람직하지 않다.
비-다공성 또는 조밀한 막을 사용할 때, 투과물의 투과는 용액-확산 메카니즘을 통해 일어난다. 투과될 프로필렌 옥사이드는 막 매트릭스에 용해되고 얇은 선택적 막 층을 통해 확산되고, 그 후 투과측에서 탈착된다. 투과를 위한 주요 구동력은 정수압이다. 이러한 막의 예는 역삼투형 막이다. 나노다공성 막이 본 발명에서 사용되는 경우, 분리는 상기 언급된 용액-확산 메카니즘 및 분자 크기 차이 둘 모두에 기초하여 일어나는 것으로 여겨진다. 후자의 경우, 막 매트릭스에서 투과물의 용해에 대한 문제가 없지만, 나노포어를 통한 막을 통한 수송에만 대한 문제가 있다. 이러한 용액-확산 메커니즘이 기능하는 경우, 막 물질이 막 공급물로부터 제거될 오염물을 용해시키지 않고, 바람직하게는 오염물로부터 제거되어야 하는 성분만을 용해시키는 것이 중요하다고 여겨진다. 본 발명자들은 특히 폴리실록산 막, 예를 들어 폴리(디메틸실록산) 막이 용해되지 않는 폴리(프로필렌 옥사이드)보다는 프로필렌 옥사이드의 이러한 우선적인 용해가 가능하다는 것을 발견하였다.
나노다공성 막의 사용과 비교하여 비-다공성 막을 사용하는 이점은 플러깅 효과가 없다는 것이다. 이는 막이 공극에 플러깅된 더 큰 분자에 의해 차단될 가능성이 없음을 의미한다. 이는 다공성 막에서 일어날 수 있으며, 그 결과 안정한 플럭스를 재생하는 것이 더욱 어렵다. 이에 따라, 단계 b)의 목적을 위해 비다공성 또는 조밀한 막을 사용하는 것이 바람직하다. 그러나, 나노다공성 막은 또한 나노여과 막으로서 단계 b)에서 사용될 수 있다는 것이 강조된다.
잔류물은 여전히 가치있는 프로필렌 옥사이드를 포함할 것이고, 이러한 이유로 잔류물은 막 분리 단계로 적합하게 재순환될 수 있고 새로운 공급원료와 혼합될 수 있다. 그러나, 보유물을 재순환시킬 때, 보유물의 일부는 상기 막 공정에 의해 프로필렌 옥사이드로부터 분리되는 폴리(프로필렌 옥사이드)의 축적을 피하기 위해 배출되어야 할 것이다. 동일한 공정 내에서 보유물을 재순환시키는 대신에, 제2 및 임의로 추가의 분리 단계에 적용될 수도 있으며, 이 경우 제1 분리 단계의 보유물은 제2 분리 단계를 위한 공급물로서 사용된다.
또한, 잔류물(의 일부)을 재순환시키거나 또는 제2 및 임의로 추가의 단계에서 이를 추가로 정제하는 대신에, 잔류물은 또한 그 전체가 배출될 수 있다. 이는 잔류물의 조성이 이러한 사용 전에 잔류물을 추가로 처리할 필요 없이(추가적인 가공 없이) 또 다른 공정에서 출발 물질로서 약간의 가치를 갖도록 하는 경우에 가장 유리할 것이다. 투과물은 그의 오염 수준이 저하되었다는 의미에서 업그레이드되었다. 결과적으로, 투과물은 원래 생성물에 비해 더 높은 값을 얻었다. 원래 생성물에 비해 증가된 비율의 폴리(프로필렌 옥사이드)를 함유하는 잔류물은 폴리(프로필렌 옥사이드) 농도 및 인지된 최종 용도에 따른 값을 갖는다. 잔류물 값은 원래 공급물의 값보다 낮거나 유사할 수 있다.
단계 컷은 막을 통과하고 투과물로서 회수되는 원래 공급물의 중량 백분율로서 정의된다. 단계 컷을 조정함으로써, 투과물 내의 오염물의 농도뿐만 아니라 잔류물 내의 상기 동일한 오염물의 농도를 변화시키는 것이 가능하다. 단계 절단이 높을수록, 잔류물 중의 오염물 농도가 높아진다.
본 발명에서, 단계 절단은 넓은 한계 내에서 다양할 수 있다: 10 내지 99 중량%, 적합하게는 30 내지 95 중량% 또는 50 내지 90 중량%. 이러한 모든 사항은 투과액 및/또는 보유액 중의 폴리(프로필렌 옥사이드) 농도가 특정 최대치 미만인 것으로 달성된다. 예를 들어, 성형된 폴리우레탄 폼의 제조에서 투과물을 사용하고자 하는 경우, 비교적 높은 단계 절단이 달성되어야 할 수 있다. 고려되는 또 다른 관련 인자는 공급물 중의 폴리(프로필렌 옥사이드) 농도이다.
원하는 단계 절단은 막의 주어진 투과성에 대해 막 통과 압력 및/또는 공급 유동을 변화시킴으로써 설정될 수 있다. 제1 옵션은 주어진 공급물 유동에 대해, 막횡단 압력을 증가시키는 것이 막을 통한 투과물의 더 큰 플럭스 또는 유동을 초래하고, 이에 따라 더 높은 단계 컷을 초래한다는 것을 의미한다. 제2 옵션에 따르면, 이러한 더 높은 단계의 절단은 또한 막을 통한 특정 투과물 흐름을 유지하면서 공급물 흐름을 감소시킴으로써 달성될 수 있다.
본 방법의 단계 b)에서, 막을 통한 부피 유속은 전형적으로 5 내지 1000, 적합하게는 10 내지 500, 더 적합하게는 15 내지 200 l/h/m2의 범위이다. 막을 통한 플럭스는 또한 질량 플럭스로서 표현될 수 있다. 바람직하게는 막을 통한 플럭스는 시간상 일정하다. 또한, 입구 스트림은 전형적으로 1 내지 60 bar, 적합하게는 3 내지 35 bar, 더 적합하게는 3 또는 25 bar의 범위인 막횡단 압력(압력차)에서 막과 접촉된다. 막의 투과도는 전형적으로 1 내지 100, 적합하게는 2 내지 50, 더 적합하게는 3 내지 10 l/h/m2/bar의 범위이다.
본 발명의 방법의 단계 b)에서, 프로필렌 옥사이드 및 폴리(프로필렌 옥사이드)를 포함하는 액체 공급물, 즉 단계 a)로부터 생성된 여액 스트림은 비-다공성 또는 나노여과 막에 의해, 공급물 중의 폴리(프로필렌 옥사이드) 농도보다 낮은 농도의 폴리(프로필 옥사이드) 또는 폴리(부틸 옥사이드) 중 어느 하나를 포함하지 않고 프로필렌 옥사이드를 포함하는 투과물, 및 공급물 중의 폴리프로필렌 옥사이드 농도보다 높은 농도의 프로필렌 옥사이드와 폴리(펜틸 옥사이드)을 포함하는 잔류물로 분리될 수 있다.
바람직하게는 상기 투과액 중의 폴리(프로필렌 옥사이드) 농도는 투과액의 총 중량을 기준으로, 본질적으로 0 내지 10 ppmw(중량 백만분율) 이하, 더 바람직하게는 5 ppmw 이하, 더 바람직하게는 3 ppmw 이하, 더 바람직하게는 1 ppmw 이하, 보다 더 바람직하게는 0.5 ppmw 이하, 보다 더 바람직하게는 0.3 ppmw이하, 가장 바람직하게는 0.1 ppmw 이하이다. 이러한 투과물은 슬래브스톡 폴리우레탄 폼을 제조하는데 사용되는 폴리에테르 폴리올을 제조하는데 원료로서 적합하게 사용될 수 있다.
또한, 바람직하게는 상기 투과액 중의 폴리(프로필렌 옥사이드) 농도는 투과액의 총 중량을 기준으로, 본질적으로 0 내지 1 ppmw 미만, 더 바람직하게는 실질적으로 0 내지 0.5 ppmw, 더욱 더 바람직하게는 본질적으로 0 내지 0.3 ppmw 그리고 가장 바람직하게는 본질적으로 0 내지 0.1 ppmw이다. 이러한 투과물은 슬래브스톡 폴리우레탄 폼 또는 성형된 폴리우레탄 폼의 제조에 사용되는 폴리에테르 폴리올의 제조에서 원료로서 적합하게 사용될 수 있다.
특히, 프로필렌 옥사이드가 성형된 폴리우레탄 폼을 제조하는데 사용되는 경우, 이러한 프로필렌 옥사이드에서 20,000 이상의 분자량을 갖는 폴리(프로필렌 옥사이드)의 농도는 바람직하게는 0.5 ppmw를 초과하지 않아야 한다. 더 바람직하게는 상기 고분자량 폴리(프로필렌 옥사이드)의 농도는 0.4 ppmw 이하이다.
바람직하게는 상기 보유물 중의 폴리(프로필렌 옥사이드) 농도는 보유물의 총 중량을 기준으로 본질적으로 0 내지 20 ppmw 이하, 더 바람직하게는 10 ppmw 이상, 더 바람직하게는 5 ppmw 이하, 보다 더 바람직하게는 3 ppmw 이하, 가장 바람직하게는 2 ppmw 이하이다. 이러한 잔류물은 슬래브스톡 폴리우레탄 폼을 제조하는데 사용되는 폴리에테르 폴리올을 제조하는데 원료로서 적합하게 사용될 수 있다.
이에 따라, 추가의 이점은 투과물 이외에, 잔류물이 또한 단계 절단이 적절하게 제어되는 한 일부 최종 사용 값을 가질 수 있다는 것이다.
막 분리는 하나 이상의 막 모듈을 포함하는 막 유닛에서 수행될 것이다. 적합한 모듈의 예는 전형적으로 막이 이러한 모듈 내에 위치되는 방식으로 표현된다. 이들 모듈의 예는 나선형으로 권취된, 플레이트 및 프레임(편평한 시트), 중공 섬유 및 관형 모듈이다. 바람직한 모듈 구성은 나선형으로 권취되고 플레이트 및 프레임이다. 가장 바람직하게는 비-다공성 또는 나노여과 막은 나선형으로 감긴 막 모듈을 포함하는 막 유닛에 적용된다. 이들 막 모듈은 예를 들어 문헌[Encyclopedia of Chemical Engineering, 4th Ed., 1995, John Wiley & Sons Inc., Vol　16, p. 158 - 164]에 기재된 바와 같이 당업자에게 잘 알려져 있다. 나선형으로 권취된 모듈의 예는 예를 들어 US5102551, US509302, US5275726, US5458774, US 5150118 및 WO2006040307에 기재되어 있다.
바람직하게는 작동 온도는 액체 유입 스트림을 갖기 위해 프로필렌 옥사이드 공급물의 비점 미만으로 유지되어야 한다는 것이 이해될 것이다. 프로필렌 옥사이드의 비점은 약 34℃이다. 이에 따라, 대기압에서 0℃ 내지 34℃의 온도가 적용될 수 있다. 적합하게는 분리는 5 내지 30℃ 범위의 온도에서, 더 적합하게는 주위 온도에서 수행된다.
본 방법의 단계 b)는 수 회, 바람직하게는 2회 반복될 수 있다. 이러한 반복은 직렬로 배열된 상기 기재된 바와 같은 두 개 이상의 막의 사용을 암시하며, 여기서 제1 막으로부터의 투과물 스트림은 제2 막으로 보내지고, 제2 막의 투과물 스트림은 정제된 프로필렌 옥사이드 스트림으로서 회수되며, 이는 하기 기재된 임의의 단계 c)에 따라 상기 기재된 임의의 제3 막 또는 흡착 층으로 보내질 수 있다. 상기 기재된 바와 같은 이러한 일련의 두 개 이상의 막은 또한 소위 "막 뱅크"로서 지칭될 수 있다.
임의로, 본 방법은 단계 b)로부터 생성된 투과물 스트림을 흡착 층으로 보내는 단계 및 흡착 층으로부터 정제된 프로필렌 옥사이드 스트림을 회수하는 단계를 포함하는 단계 c)를 포함한다.
단계 c)에 대한 필요성이 단계 b)로부터 생성된 여과물 스트림의 품질(PPO 농도)에 의존하기 때문에, 상기 언급된 단계 c)는 선택적이며, 이는 다시 단계 a)로의 공급물에 의존할 수 있다.
임의의 단계 c)에서 사용되는 흡착 층은 활성 탄소, 실리카, 티타니아 또는 제올라이트 분말을 포함할 수 있다.
이에 따라, 유리하게는 품질 요건시, 상기 단계 b) 에서 0 내지 30 nm 의 평균 공극 크기를 갖는 제1 막으로부터 나오는 이미 정제된 투과물 스트림은 상기 단계 c) 에서와 같이 제2 막 분리 단계 및/또는 콤팩트 흡착 단계에서 처리될 수 있다. 이들 추가 단계는 필요한 경우 최고 순도를 보장할 것이다.
본 발명은 도 1에 도시된 바와 같은 공정에 의해 예시된다.
도 1에 도시된 방법에서, 프로필렌 옥사이드, 폴리(프로필렌 옥사이드) 및 5 내지 20 ㎛ 범위의 입자 크기를 갖는 입자를 포함하는 스트림(1)은 50 ㎛ 이하의 평균 직경을 갖는 구멍을 갖는 여과 스크린을 포함하는 필터 유닛(2)으로 보내진다. 여과 스크린은 자가 세정 여과(self-cleaning filtration , SCF) 스크린으로서 사용되며, 전술한 역세척 사이클이 적용된다. 필터 유닛(2)으로부터의 잔류물 스트림(3)은 슬래브스톡 폴리우레탄 폼을 제조하는데 사용되는 폴리에테르 폴리올을 제조하는데 원료로서 사용될 수 있다. 잔류물 스트림(3)의 일부는 분리되어 재순환 스트림(4)으로서 필터 유닛(2)으로 보내질 수 있다.
필터 유닛(2)으로부터의 여과물 스트림(5)은 0 내지 30 nm의 평균 공극 크기를 갖는 막을 포함하는 제1 막 모듈(6)로 보내진다. 제1 막 모듈(6)로부터의 투과물 스트림(7)은 0 내지 30 nm의 평균 공극 크기를 갖는 막을 포함하는 제2 막 모듈(8)로 보내진다. 제2 막 모듈(8)로부터의 투과물 스트림(9)은 정제된 프로필렌 옥사이드 스트림으로서 회수되며, 이는 슬래브스톡 폴리우레탄 폼 또는 성형된 폴리우레탄 폼의 제조에 사용되는 폴리에테르 폴리올의 제조에서 원료로서 유리하게 사용될 수 있다.
투과물 스트림(9)의 순도가 추가로 증가될 필요가 있는 경우, 예를 들어 성형된 폴리우레탄 폼을 제조하는 데 사용되는 상기 언급된 경우에, 투과물 흐름(9)은 흡착 층(10)으로 보내질 수 있다. 흡착 층(10)으로부터 (추가) 정제된 프로필렌 옥사이드 스트림(11)이 회수될 수 있다.
막 모듈(6 및 8)로부터 각각 생성된 잔류 스트림(12 및 13)은 슬래브스톡 폴리우레탄 폼을 제조하는데 사용되는 폴리에테르 폴리올을 제조하는데 원료로서 유리하게 사용될 수 있다. 둘 이상의 잔류물 스트림(4, 12 및 13)은 이러한 사용 전에 조합될 수 있다.

Claims (7)

  1. 프로필렌 옥사이드로부터 폴리(프로필렌 옥사이드)를 제거하기 위한 방법으로서,
    a) 프로필렌 옥사이드 및 폴리(프로필렌 옥사이드)를 포함하는 스트림을 평균 직경이 50 ㎛ 이하인 구멍들을 갖는 여과 스크린으로 보내는 단계; 및
    b) 단계 a)로부터 생성된 여과물 스트림을 0 내지 30 nm의 평균 공극 크기를 갖는 막으로 보내고, 상기 막으로부터의 투과물 스트림을 정제된 프로필렌 옥사이드 스트림으로서 회수하는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서, 단계 a)에서 사용된 상기 여과 스크린의 구멍들의 평균 직경이 25 ㎛ 이하, 바람직하게는 5 ㎛ 이하이고, 0.1 ㎛ 이상인 것인, 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 단계 a)에서 사용된 상기 여과 스크린을 자가 세정 여과(self-cleaning filtration, SCF) 스크린으로서 사용하는 것인, 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 자가 세정 여과는 역세척 사이클(back-wash cycle)을 포함하는 것인, 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 역세척은 상기 여과 스크린의 잔류물 측에서 여과될 유체의 압력이 임계치에 도달하면 개시되는 것인, 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 b)가 다수 회, 바람직하게는 2회 반복되고, 직렬로 배열된 0 내지 30 nm 의 평균 공극 크기를 갖는 두 개 이상의 막들이 사용되고, 상기 제1 막으로부터의 투과물 스트림이 제2 막으로 보내지며, 상기 제2 막으로부터의 투과물 스트림이 임의의 제3 막으로 보내질 수 있는 정제된 프로필렌 옥사이드 스트림으로서 회수되는 것인, 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    c) 단계 b)로부터 생성된 투과물 스트림을 흡착 층으로 보내고, 상기 흡착 층으로부터 정제된 프로필렌 옥사이드 스트림을 회수하는 단계를 더 포함하는, 방법.
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