KR20230048397A - 폴리머 동반물의 감소된 수준으로 유출 스트림으로부터 폴리머를 스크리닝하기 위한 스크리닝 어셈블리 및 공정 - Google Patents

폴리머 동반물의 감소된 수준으로 유출 스트림으로부터 폴리머를 스크리닝하기 위한 스크리닝 어셈블리 및 공정 Download PDF

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Abstract

본 발명은 폴리머-희박 증기 스트림으로부터 폴리머를 스크리닝하는 공정으로서, 폴리머, 및 탄화수소의 제1 혼합물을 포함하는 유출 스트림을 폴리머-풍부 스트림 및 폴리머-희박 증기 스트림으로 분리하는 단계; 탄화수소의 제2 혼합물을 포함하는 응축된 증기 조성물을 응축된 증기 조성물 스트림을 통해서 폴리머-희박 증기 스트림 내로 분무하는 단계; 폴리머-희박 증기 스트림으로부터 폴리머 및 응축된 증기 조성물을 포함하는 스크리닝되고 응축된 증기 조성물을 스크리닝하는 단계를 포함하는, 공정에 관한 것이다.

Description

폴리머 동반물의 감소된 수준으로 유출 스트림으로부터 폴리머를 스크리닝하기 위한 스크리닝 어셈블리 및 공정
본 발명은 폴리머 반응기로부터 배출된 유출 스트림(effluent stream)으로부터 폴리머를 스크리닝(screening)하기 위한 스크리닝 어셈블리(screening assembly)에 관한 것이다. 더욱이, 본 발명은 상기 유출 스트림으로부터 폴리머를 분리하기 위한 공정에 관한 것이다. 특히, 스크리닝 어셈블리 및 공정은 용액 중합 공정에서 사용될 수 있다.
전형적으로는, 용액 중합 공정에서, 반응기는 반응기 내의 비교적 낮은 폴리머 농도로 작동하여, 낮은 폴리머 농도는 전형적으로는 폴리머, 및 사용된 탄화수소, 예컨대, 모노머, 임의의 코모노머 및 용매(들)의 혼합물의 전체 양에 대해서 30 중량% 더 낮은 것으로 여겨진다.
더욱이, 용액 중합 공정에서의 반응기는 전형적으로는 가스 상 중합 공정(gas phase polymerization process)에서보다 더 높은 반응기 온도에서 작동한다. 더 높은 온도의 이점은 더 높은 촉매 활성 및 그에 따른 더 우수한 촉매 효율이다. 그러나, 단점은, 발열 반응이 신속한 경우에, 너무 많은 열이 반응 혼합물에 흡수되어, 제어되지 않는 반응의 위험을 유도한다는 것이다. 그러한 신속한 발열 반응 및 제어되지 않는 반응을 제어하기 위해서, 폴리머 농도는 전형적으로는, 제어된 발열성 열 생성을 유도하는, 15 내지 25 중량% 내에 있다.
따라서, 그 결과, 유출 스트림은, 중합 반응 단계에 후속하여 공정 단계에서 폴리머로부터 제거되어야 하는, 요망되지 않는 탄화수소, 예컨대, 용매, 및 미반응 모노머 및 임의의 코모노머의 혼합물의 각각의 양을 포함한다.
본 기술분야에서 공지된 용액 중합 공정들은 이들 후속 공정 단계에서 다양하지만, 이들 중 거의 모두는 전형적으로는 다음 단계, 즉, a) 압력하의 폴리머 용융 용액을 가열하는 단계 및 b) 용액을 탈가압하여 휘발성 화합물을 증발되게 하는 단계를 사용한다.
전형적으로는, 그러한 용액 중합 공정은, 반응기 압력이 50 barg보다 더 높고, 반응기 출구에서의 온도가 150℃보다 더 높은, 조건 하에 수행된다. 종래 기술로부터 공지된 용액 중합 기술의 일부에서, 후속 단계에서, 용액 스트림이 200℃ 초과로 가열된 다음, 압력이 진공 수준으로 강하되어 최종 폴리머를 생성시킨다.
전형적으로는, 그러한 분리는 응축된 스트림 및 증기 스트림이 형성되는 양상으로, 즉, 플래시 분리기(flash separator)에서 수행된다. 전형적인 반응기 어셈블리 또는 공정에서, 상기 증발 단계로부터의 그러한 증기 스트림은 응축되어 회수 섹션(recovery section)으로 공급된다. 예를 들어, 그것은 용매로서 및/또는 미반응된 모노머 및/또는 코모노머를 위한 공급원으로서 재사용될 수 있다.
폴리머의 특정의 적용에서, 폴리머 내의 특히 낮은 휘발물 수준이 요구되며, 여기에서, 휘발물은, 특히, 생성된 폴리머 내에 여전히 남아있는 용매 분자 및/또는 미반응된 모노머 또는 코모노머로 표현될 수 있다. 폴리머 내의 그러한 낮은 휘발물 수준을 달성하기 위해서, 다단계 증발 공정이 개발되었다. 특히, 본 기술분야에서는, 대부분의 경우에 마지막 단계에서 탈휘발 압출기(devolitization extruder) 또는 반죽기(kneader)와 같은 추가의 장비의 도움으로 폴리머의 특정의 시장 적용을 위한 휘발물의 허용 가능한 낮은 수준에 도달하게 하기 위해서 2-단계 또는 3-단계 증발 공정이 적어도 요구된다는 것이 공지되어 있다.
전형적으로는, 또한, 다단계 공정의 각각의 단계에서, 증기 스트림이 후속적으로 응축되고, 공정의 반응기 공급물 또는 회수 섹션에 대한 공급물로서 재사용될 수 있고, 여기에서, 탄화수소, 예컨대, 용매, 코모노머 및 모노머의 혼합물이 미리 분리된다.
해결하고자 하는 문제
이들 증기 스트림은 분리 단계 동안에 증기 스트림에 동반되는 폴리머를 포함할 수 있다. 분리 단계에서의 압력 강하가 전형적으로 크기 때문에, 분리가 너무 빨라서 미세한 폴리머 입자가 증발 재료에 의해 회수되어 증기 스트림 내로 도입될 수 있다. 특히, 분리 단계에서, 폴리머 동반이 높은 수준으로 발생한다는 것이 밝혀졌다. 이는, 증발 재료의 양이 분리 단계에서 가장 많기 때문에, 그럴 수 있다.
분리 단계(들) 후의 장비에서의 오염은 공정 섹션/장비의 감소된 열 제거 및 감소된 분리 효율을 초래할 수 있다. 이는, 특히, 상기 증기 스트림을 응축시키기 위한 후속 단계에서 사용되는 응축기에 문제가 된다. 그러한 응축기의 열 제거 효율은 오염에 의해 상당히 감소될 수 있다. 따라서, 증기 스트림이 반응기를 위한 공급물로서 재사용되는 경우에, 상기 장비의 오염은 중합 공정의 온도 제어 및 유닛의 생산 능력에 영향을 미칠 수도 있다. 따라서, 중합 공정, 특히, 용액 중합 후의 증기 상/응축된 상 분리 단계의 증기 스트림 내의 폴리머 동반물의 오염 효과에 대한 적합한 보호가 요구되고 있다.
발명의 목적
상기 기재된 문제를 고려하여, 본 발명의 한 가지 목적은, 폴리머 동반물이 감소되었거나 바람직하게는 제거된, 예컨대, 중합 반응기로부터의, 특히 예컨대, 용액 중합 반응기로부터의 유출 스트림을 분리된 증기 상 또는 증기 상들로 분리하기 위한, 분리 장치, 특히, 증기 상/응축된 상 분리 장치를 포함하는 스크리닝 어셈블리(screening assembly)를 제공하는 것이다.
더욱이, 또한, 상기 기재된 문제를 고려하여, 본 발명의 제2 목적은, 예를 들어, 중합 공정으로부터의, 특히, 용액 중합 공정으로부터의 유출 스트림을 증기 스트림 및 응축된 스트림으로 분리하여, 증기 스트림으로의 폴리머 동반을 감소시키거나 바람직하게는 제거하기 위한, 공정을 제공하는 것이다.
발명의 요약
본 발명에 이르러, 놀랍게도, 상기 기재된 목적이 분리 단계를 적어도 하나의 제1 스크리닝 단계와 조합하여, 분리 단계의 증기 상이 제1 스크리닝 단계로 유도되게 하고, 상기 증기 스트림이 제1 스크리닝 단계로 유입되기 전에, 탄화수소의 혼합물을 포함하는 응축된 상을 분리 단계로부터 배출된 증기 스트림 내로 분무함으로써 달설될 수 있음이 밝혀졌다.
따라서, 본 발명은 폴리머, 및 탄화수소의 제1 혼합물을 포함하는 유출 스트림으로부터 폴리머를 분리하는 공정으로서,
A) 유출 스트림을 폴리머-풍부 스트림(polymer-rich stream) 및 폴리머-희박 증기 스트림(polymer-lean vapor stream)으로 분리하는 단계;
B) 탄화수소의 제2 혼합물을 포함하는 응축된 증기 조성물을 포함하는 응축된 증기 조성물 스트림을 폴리머-희박 증기 스트림 내로 분무하는 단계;
C) 폴리머-희박 증기 스트림을 스크리닝하여 폴리머 및 응축된 증기 조성물을 포함하는 스크리닝되고 응축된 증기 조성물 스트림을 얻는 단계를 포함하는, 공정에 관한 것이다.
더욱이, 본 발명은 폴리머, 및 탄화수소의 혼합물을 포함하는 유출 스트림을 위한 도관에 유체적으로 연결된 분리 장치, 및 폴리머-희박 증기 스트림을 위한 도관을 통해 분리 장치의 제2 출구에 연결된 제1 스크리닝 장치를 포함하는 스크리닝 어셈블리로서, 분리 장치가 유출 스트림을 폴리머-풍부 스트림 및 폴리머-희박 증기 스트림으로 분리하도록 구성되고, 분리 장치가 입구, 폴리머-풍부 스트림을 회수하기 위한 제1 출구, 및 폴리머-희박 증기 스트림을 회수하기 위한 제2 출구를 포함하고, 제1 스크리닝 장치가 탄화수소의 혼합물을 포함하는 응축된 증기 조성물을 응축된 증기 조성물 스트림을 위한 도관을 통해서 폴리머-희박 증기 스트림 내로 분무하고, 폴리머-희박 증기 스트림으로부터 폴리머 및 응축된 증기 조성물을 포함하는 스크리닝되고 응축된 증기 조성물 스트림을 스크리닝하도록 구성되고, 제1 스크리닝 장치가 입구, 응축된 상을 회수하기 위한 제1 출구 및 증기 상을 회수하기 위한 제2 출구를 포함하는, 스크리닝 어셈블리에 관한 것이다.
마지막으로, 본 발명은 중합 공정, 바람직하게는 용액 중합 공정에서 오염을 감소시키기 위한 스크리닝 어셈블리의 사용에 관한 것이다.
정의
본원에서 사용된 용어 분무는, 응축된 상이 가스 상 내로 도입되는, 공정 단계로서 이해되어야 한다. 이에 의해, 응축된 상은 복수의 점적으로 분할된다. 이는 일반적으로는 적어도 하나의 노즐에 의해 수행된다. 분무는, 가능한 한 상 분리 표면을 갖는(가스성/응축된) 두 상 시스템이 형성되는, 공정 단계로서 이해되어야 한다.
본원에서 사용된 용어 응축점은 증발된 혼합물로부터 화합물의 응축을 유도하는 조건의 조합으로서 이해되어야 한다. 특히, 응축점은 스트림의 압력 및 온도에 좌우된다. 이들 파라미터 중 어느 하나 또는 둘 모두를 변화시킴으로써, 응축점이 도달될 수 있다.
본원에서 사용된 표현 휘발물 또는 휘발 화합물은 본 발명의 공정에서 사용된 폴리머와 비교하여 상당히 더 낮은 분자량을 갖는 화합물로서 이해되어야 한다. 그러한 화합물은 전형적으로는 플래시 분리기에 노출되는 때에 가스 형태로 존재한다. 일반적으로는, 휘발 화합물은 휘발성 탄화수소의 혼합물이다. 바람직하게는, 휘발성 탄화수소의 혼합물은 적어도 하나의 미반응 모노머, 임의로 미반응 코모노머, 용매(들) 및 어떠한 다른 가스성 성분을 포함한다.
플래시 분리기는 본 기술분야에서 수십년 동안 공지되어 왔다(또한, 저압 분리기로서). 본 기술분야에서 잘 공지된 바와 같이, 액체 공급물은 감소된 압력에서 작동하는 플래시 용기(flash vessel)에 통과된다. 이에 의해, 액체 상의 일부가 증발하고 저압 분리기로부터 오버헤드 스트림(또는 증기 스트림)으로서 회수될 수 있다. 이어서, 액체 상에 유지되는 부분은 플래시 용기로부터 하부 스트림 또는 액체 스트림으로서 회수된다. 증기 및 액체 상 둘 모두가 플래시 용기에 존재하도록 하는 조건 하에서 저압 분리기를 작동기키는 것이 본 상황을 설명한다.
본원에서 사용된 용어 중력 분리기는, 2-상(가스/고체) 시스템 분리될 수 있는, 용기를 포함한다. 더 낮은 상대적인 밀도을 갖는 가스성 상(폴리머-희박 상)은 용기의 상단부로부터 배출되는 반면에, 더 높은 상대적인 밀도를 갖는 고체 상(본 경우에서 폴리머-풍부 상)은 용기의 하단부로부터 배출된다.
본원에서 사용된 용어 분리 효율은 평형 조건에 있는 폴리머-희박 스트림 또는 응축된 스트림 내의 성분의(이론적인) 질량 흐름 속도(mass flow rate)로 나눈 폴리머-희박 스트림 또는 증기 스트림 내 회수된 성분의 질량 흐름으로서 정의된다.
본원에서 사용된 용어 "스크리닝(screening)"은 유체로부터 고체를 부분적으로 또는 완전히 제거하는 공정을 의미한다.
도 1은 사이클론(cyclone) 및 후속 필터를 포함하는 본 발명의 제1 바람직한 구현예에 따른 스크리닝 어셈블리 및 공정의 개략적인 레이아웃(schematic layout)을 나타낸다.
도 2는 제1 스크리닝 장치를 포함하는 본 발명의 제2 바람직한 구현예에 따른 스크리닝 어셈블리 및 공정의 개략적인 레이아웃을 나타내며, 반면에, 이러한 제1 스크리닝 장치의 제2 출구로부터의 증기 스트림은 응축되어 분무에 의해 제1 스크리닝 장치 내로 유입되는 스트림에 제도입된다.
도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 제1 및 제2 바람직한 구현예의 조합을 나타내는 본 발명의 제3 바람직한 구현예에 따른 스크리닝 어셈블리 및 공정의 개략적인 레이아웃을 나타낸다.
[부호의 설명]
1 중합 반응기
2 분리 장치
3 제1 스크리닝 장치
4 제2 스크리닝 장치
5 응축된 증기 조성물 용기
6 제1 펌프
7 응축기
8 여과되고 응축된 증기 스트림 용기
9 제2 펌프
a 유출 스트림(중합 반응기(1)를 떠남)
b 폴리머 풍부 스트림
c 폴리머-희박 증기 스트림
d 응축된 증기 조성물 스트림
e 제1 스크리닝된 증기 스트림
f 스크리닝되고 응축된 증기 조성물 스트림
g 응축된 증기 퍼지 스트림(condensed vapor purge stream)
h 제2 스크리닝된 증기 스트림
i 여과되고 응축된 증기 스트림
j 분무되는 응축된 증기 스트림
k 여과되고 응축된 증기 퍼지 스트림
이하에서, 본 발명이 본원에서 나타낸 도면 및 구현예를 기반으로 하여 상세히 설명된다.
본 발명에 따른 스크리닝 어셈블리
본 발명의 가장 일반적인 구현예에서,
폴리머, 및 탄화수소의 혼합물을 포함하는 유출 스트림(a)을 위한 도관에 유체적으로 연결된 분리 장치(2)로서, 유출 스트림(a)을 폴리머-풍부 스트림(b) 및 폴리머-희박 증기 스트림(c)으로 분리하도록 구성되고, 입구, 폴리머-풍부 스트림(b)을 회수하기 위한 제1 출구, 및 폴리머-희박 증기 스트림(c)을 회수하기 위한 제2 출구를 포함하는, 분리 장치(2),
폴리머-희박 증기 스트림(c)을 위한 도관을 통해서 분리 장치(2)의 제2 출구에 연결된 제1 스크리닝 장치(3)로서, 탄화수소의 혼합물을 포함하는 응축된 증기 조성물을 응축된 증기 조성물 스트림(d)을 위한 도관을 통해서 폴리머-희박 증기 스트림(c)내로 분무하고, 폴리머-희박 증기 스트림(c)으로부터의 폴리머 및 응축된 증기 조성물을 포함하는 스크리닝되고 응축된 증기 조성물 스트림(f)을 스크리닝하도록 구성되고, 입구, 응축된 상을 회수하기 위한 제1 출구 및 증기 상을 회수하기 위한 제2 출구를 포함하는, 제1 스크리닝 장치(3)를 포함하는 스크리닝 어셈블리가 제공된다. 바람직하게는 탄화수소의 혼합물은 용매, 미반응 모노머 및/또는 코모노머를 포함한다.
바람직하게는, 분리 장치(2)에서 생성된 증기 스트림은 과열된다. 이는 그러한 분리 단계에서 전형적으로 사용되는 조건에 기인한다. 바람직하게는, 분리 장치(2)에서 사용되는 온도는 100 내지 400 ℃, 바람직하게는 130 내지 300 ℃, 더욱 바람직하게는 170 내지 250 ℃이다. 더욱이, 유출 스트림(a) 내의 압력과 관련된 압력 강하는 바람직하게는 30 barg 초과, 더욱 바람직하게는 60 barg 초과 및 가장 바람직하게는 90 barg 초과이다. 따라서, 폴리머-희박 증기 스트림(c)에서 발견되는 조건은 탄화수소, 즉, 용매, 미반응 모노머 및/또는 코모노머의 혼합물이 이의 응축점에 있지 않도록 설정된다. 따라서, 폴리머-희박 증기 스트림(c) 내의 화합물의 혼합물은 바람직하게는 가스 형태로 발견된다.
본 발명에 이르러, 탄화수소의 혼합물을 포함하는 응축된 증기 조성물을 폴리머-희박 증기 스트림(c)내로 분무함으로써, 제1 스크리닝 장치의 제1 스크리닝된 증기 스트림내로의 동반물이 유의미하게 감소될 수 있음이 밝혀졌다. 이론으로 한정되는 것은 아니지만, 응축된 상이 폴리머 입자에 부착되고 이들을 더 무겁게 하는 것으로 여겨진다. 따라서, 이것들은 증기 상 내로 덜 동반된다. 더욱이, 응축된 상의 고온은 장비의 벽 또는 내부에의 고농도 폴리머의 "들러붙음(sticking)"을 방지한다. 추가로, 분무는 두 가지 효과를 갖는 것으로 여겨진다. 첫째로, 응축된 상 자체는 이미 상기 효과를 제공한다. 둘째로, 폴리머-희박 증기 스트림(c)에서 발견되는 혼합물은 냉각되어 결국에는 이의 응축점에 이르게 된다. 따라서, 더욱더 응축된 상이 생성되어, 동반물을 감소시키는 효과를 추가로 향상시킨다.
바람직하게는, 유출 스트림은 중합 반응기(1)로부터, 더욱 바람직하게는 용액 중합 반응기로부터 배출된다.
바람직하게는, 분리 장치(2)는 중합 반응기로부터의 유출 스트림을 폴리머-희박 증기 스트림 및 폴리머 풍부 스트림으로 분리하기에 적합한 어떠한 분리 장치일 수 있다. 더욱 바람직하게는, 분리 장치(2)는 플래시 분리기이다.
유사하게, 제1 스크리닝 장치 (3)는 스트림 내의 가스성 성분들로부터 분리 장치(2)의 폴리머-희박 증기 스트림(c) 내의 폴리머를 스크리닝하기에 적합한 어떠한 스크리닝 장치일 수 있다. 바람직하게는, 제1 스크리닝 장치(3)는 중력 분리용으로 구성된다. 더욱더 바람직하게는, 제1 스크리닝 장치(3)는 사이클론(cyclone)이다. 분리 단계 후에, 즉, 분리 장치(2) 후에, 폴리머 동반물이 폴리머-희박 단계에서 여전히 높은 것으로 밝혀졌기 때문에, 중력 분리 및 특히 사이클론이 분리 효율 면에서 가장 효과적임이 밝혀졌다.
본 발명의 또 다른 바람직한 구현예에서, 제1 스크리닝 장치(3)는 필터이다. 본 발명의 일 구현예에서, 필터(4)는 라멜라 정화기(lamella clarifier)를 포함한다. 본 발명의 또 다른 구현예에서, 필터(4)는 데미스터(demister)를 포함한다. 더욱더 바람직한 구현예에서, 필터(4)는 라멜라 정화기 및 데미스터 둘 모두를 포함한다. 가장 바람직하게는 라멜라 정화기 및 데미스터는 데미스터가 라멜라 정화기에 후속하여 사용되도록 위치된다.
라멜라 정화기의 두 가지 이점이 있다. 첫째로, 그것은 콤팩트 디자인을 가지며, 이는 통상의 침강 탱크에 비해서 85% 초과의 공간을 절감시킨다. 둘째로, 그것은 이동 부분을 갖지 않는다. 따라서, 그것은 유지보수가 거의 필요없으며, 저에너지 시스템이다.
데미스터의 이점은 그것이 광범위한 가스 유량에 걸쳐서 모든 가스-액체 흐름 체제에 충분하다는 것이다. 그것은 일반적으로는 간단한 구조 및 비교적 큰 표면적을 갖는다. 더욱이, 그것은 낮은 압력 강하를 유발시킨다.
단지 하나의 제1 스크리닝 장치는 동반된 폴리머를 제거하는데 있어서 충분한 효율을 아직 주지 못하는 것으로 밝혀졌다. 따라서, 바람직한 구현예에서, 스크리닝 어셈블리는 입구, 응축된 상을 회수하기 위한 제1 출구 및 증기 상을 회수하기 위한 제2 출구를 포함하는 제2 스크리닝 장치(4)를 추가로 포함한다.
제1 스크리닝 장치(3)와 동일하게, 제2 스크리닝 장치(4)는 스트림 중의 가스성 성분들로부터 제1 스크리닝 장치(3)의 제1 스크리닝된 증기 스트림에 여전히 동반된 폴리머를 분리하기에 적합한 어떠한 스크리닝 장치일 수 있다. 바람직하게는, 또한 제2 스크리닝 장치(4)는 중력 분리용으로 구성된다. 더욱더 바람직하게는 제2 스크리닝 장치(4)는 사이클론이다.
본 발명의 또 다른 바람직한 구현예에서, 제2 스크리닝 장치(4)는 필터이다. 본 발명의 일 구현예에서, 필터(4)는 라멜라 분리기를 포함한다. 본 발명의 또 다른 구현예에서, 필터(4)는 데미스터를 포함한다. 더욱더 바람직한 구현예에서, 필터(4)는 라멜라 분리기 및 데미스터 둘 모두를 포함한다.
제1 스크리닝 장치(3) 및 제2 스크리닝 장치(4)는 어떠한 조합, 즉, 두 개의 사이클론, 두 개의 필터, 사이클론 및 필터 또는 역으로 사용될 수 있다. 그러나, 가장 바람직하게는, 본 발명의 스크리닝 어셈블리에서, 제1 스크리닝 장치 (3)는 사이클론이고, 제2 스크리닝 장치(4)는 필터이다. 이러한 조합은 최고의 분리 효율을 보장한다. 그러한 구현예에서, 필터(4)의 입구는 바람직하게는 바람직하게는 제1 스크리닝된 증기 스트림(e)을 위한 도관을 통해서 사이클론(3)의 제2 출구에 연결된다. 더욱이, 그러한 구현예에서, 제2 스크리닝된 증기 스트림(h)은 제2 스크리닝 장치(4)로부터 회수된다.
더욱이, 바람직하게는, 제1 스크리닝 장치(3)의 응축된 상을 회수하기 위한 제1 출구는 스크리닝되고 응축된 증기 조성물 스트림(f)을 위한 도관을 통해서 응축된 증기 조성물 스트림(d)에 연결될 수 있다. 그러한 배열에서, 제1 스크리닝 장치(3)의 응축된 상이 재사용되어, 에너지 효율을 증가시키고, 전체 공정의 비용을 감소시킨다.
유사하게, 바람직하게는, 제2 스크리닝 장치 (4)의 응축된 상을 회수하기 위한 제1 출구는 스크리닝되고 응축된 증기 조성물 스트림(f)을 위한 도관을 통해서 응축된 증기 조성물 스트림(d)에 연결될 수 있다.
더욱더 바람직하게는, 스크리닝 어셈블리는 응축된 증기 조성물 용기(5)를 추가로 포함하고, 이의 내부로, 스크리닝되고 응축된 증기 조성물 스트림(f)이 도입되고, 이로부터, 응축된 증기 조성물 스트림(d)이 회수된다. 더욱 바람직하게는, 응축된 증기 조성물 스트림(d)으로부터, 응축된 증기 퍼지 스트림(g)이 회수된다. 응축된 증기 조성물 용기(5)는 응축된 증기 조성물을 위한 저장소를 형성하고, 이는 추가로 스크리닝 어셈블리의 신뢰 가능한 작동성(operability)을 보장한다.
바람직한 구현예에서, 응축된 증기 퍼지 스트림(g)은 응축된 증기 조성물을 분리 장치(2)에서의 증발을 위해 다시 이의 비점이 되게 함으로써 분리 장치(2)에 연결된다. 폴리머는 분리 장치에 의해 이러한 방식으로 재활용되어, 과도한 작업, 에너지 및 비용을 방지한다.
바람직하게는, 스크리닝 어셈블리는 응축된 증기 조성물 스트림(d)을 압축하기 위한 제1 펌프(6)를 포함한다. 일반적으로는, 응축된 증기 조성물은, 응축된 증기 조성물 스트림(d) 내로 분무되기 전에, 분리 장치(2)로부터 회수되는 바와 같이 폴리머-희박 증기 스트림(c)에서 발견되는 바와 같은 압력과 매칭되도록 다시 압축되어야 한다.
스크리닝 어셈블리의 제1 바람직한 구현예(도 1)
따라서, 요약하면, 본 발명의 제1 바람직한 구현예는,
폴리머, 및 탄화수소의 혼합물을 포함하는 유출 스트림(a)을 위한 도관을 통해서 중합 반응기(1)에 유체적으로 연결된 플래시 분리기(2)로서, 유출 스트림(a)을 폴리머-풍부 스트림(b) 및 폴리머-희박 증기 스트림(c)으로 분리하도록 구성되고, 입구, 폴리머-풍부 스트림(b)을 회수하기 위한 제1 출구, 및 폴리머-희박 증기 스트림(c)을 회수하기 위한 제2 출구를 포함하는 플래시 분리기(2),
폴리머-희박 증기 스트림(c)을 위한 도관을 통해서 플래시 분리기(2)의 제2 출구에 연결된 사이클론(3)으로서, 탄화수소의 혼합물을 포함하는 응축된 증기 조성물을 응축된 증기 조성물 스트림(d)을 위한 도관을 통해서 폴리머-희박 증기 스트림(c) 내로 분무하고 폴리머-희박 증기 스트림(c)으로부터 폴리머 및 응축된 증기 조성물을 포함하는 스크리닝되고 응축된 증기 조성물 스트림(f)을 스크리닝하도록 구성되고, 입구, 응축된 상을 회수하기 위한 제1 출구 및 증기 상을 회수하기 위한 제2 출구를 포함하는 사이클론(3),
입구, 응축된 상을 회수하기 위한 제1 출구 및 증기 상을 회수하기 위한 제2 출구를 포함하는 필터(4)로서, 필터(4)의 입구가 제1 스크리닝된 증기 스트림(e)을 위한 도관을 통해서 사이클론의 제2 출구에 연결되는, 필터(4)를 포함하는 스크리닝 어셈블리로서,
사이클론(3)의 응축된 상을 회수하는 제1 출구가 스크리닝되고 응축된 증기 조성물 스트림(f)을 위한 도관을 통해서 응축된 증기 조성물 스트림(d)에 연결되고,
필터(4)의 응축된 상을 회수하기 위한 제1 출구가 스크리닝되고 응축된 증기 조성물 스트림(f)을 위한 도관을 통해서 응축된 증기 조성물 스트림(d)에 연결되고,
스크리닝 어셈블리가 응축된 증기 조성물 용기(5)를 추가로 포함하고, 이의 내부로, 스크리닝되고 응축된 증기 조성물 스트림(f)이 도입되고, 이로부터, 응축된 증기 조성물 스트림(d)이 회수되고,
응축된 증기 조성물 스트림(d)으로부터, 응축된 증기 퍼지 스트림(g)이 회수되어 분리 장치(2)에 공급되고,
스크리닝 어셈블리가 응축된 증기 조성물 스트림(d)을 압축하기 위한 제1 펌프(6)을 포함하는, 스크리닝 어셈블리에 관한 것이다.
바람직하게는, 유출 스트림은 중합 반응기(1)로부터, 더욱 바람직하게는 용액 중합 반응기로부터 회수된다.
바람직하게는, 본 발명의 스크리닝 어셈블리는 입구 및 출구를 포함하는 응축기(7)를 추가로 포함하고, 여기에서, 응축기(7)의 입구는 제1 스크리닝 장치(3)의 제2 출구 및/또는 제2 스크리닝 장치(4)의 제2 출구에 연결된다. 그러한 구현예에서, 제1 및 제2 스크리닝된 증기 스트림은 응축된 형태로 다시 변형될 수 있다. 이들 스트림이 응축된 형태를 제공하는 적용, 예컨대, 분무를 위해서 다시 사용되어야 하는 경우에, 그러한 응축이 필요하다.
더욱이, 바람직하게는, 응축기(7)의 출구는 분무되는 응축된 증기 스트림(j)을 위한 도관을 통해서 제1 스크리닝 장치(3) 및/또는 제2 스크리닝 장치(4)의 입구에 연결되고, 제1 스크리닝 장치(3) 및/또는 제2 스크리닝 장치(4)는 분무되는 응축된 증기 스트림(j)을 폴리머-희박 증기 스트림(c) 내로 분무하도록 구성된다. 그러한 배열에서, 제1 스크리닝 장치(3) 및/또는 제2 스크리닝 장치(4)의 응축된 상이 재사용되어, 에너지 효율을 증가시키고 전체 공정의 비용을 감소시킬 수 있다. 추가의 이점은 폴리머 농도가 분무되는 응축된 증기 스트림(j)의 공급 대 응축된 증기 퍼지 스트림(g)의 공급을 통해서 제어되어 너무 높은 폴리머 함량을 방지할 수 있다는 것이다.
바람직하게는, 스크리닝 어셈블리는 여과되고 응축된 증기 스트림 용기(8)를 추가로 포함하고, 이의 내부로, 응축기(7)의 출구에 연결된 여과되고 응축된 증기 스트림(i)이 도입되고, 이로부터, 분무되는 응축된 증기 스트림(j)이 회수된다. 또한, 여과되고 응축된 증기 스트림 용기(8)는 여과되고 응축된 증기 스트림을 위한 저장소를 형성하고, 이는 스크리닝 어셈블리의 신뢰 가능한 작동성을 보장한다.
바람직하게는, 여과되고 응축된 증기 스트림 용기(8)로부터, 여과되고 응축된 증기 퍼지 스트림(k)이 회수된다.
바람직하게는, 본 발명의 스크리닝 어셈블리는 분무되는 응축된 증기 스트림(j)을 압축시키기 위한 제2 펌프(9)를 추가로 포함한다. 이들 스트림이 응축된 형태를 제공하는 적용, 예컨대, 분무를 위해서 다시 사용되어야 하는 경우에, 그러한 응축이 필요하다.
스크리닝 어셈블리의 제2 바람직한 구현예(도 2)
따라서, 요약하면, 도 2에 도시된 바와 같은 본 발명의 제2 바람직한 구현예는,
폴리머, 및 탄화수소의 혼합물을 포함하는 유출 스트림(a)을 위한 도관을 통해서 중합 반응기(1)에 유체적으로 연결되는 분리 장치(2)로서, 유출 스트림(a)을 폴리머-풍부 스트림(b) 및 폴리머-희박 증기 스트림(c)으로 분리하도록 구성되고, 입구, 폴리머-풍부 스트림(b)을 회수하기 위한 제1 출구, 및 폴리머-희박 증기 스트림(c)을 회수하기 위한 제2 출구를 포함하는, 분리 장치(2),
폴리머-희박 증기 스트림(c)을 위한 도관을 통해서 분리 장치(2)의 제2 출구에 연결된 제1 스크리닝 장치(3)로서, 탄화수소의 혼합물을 포함하는 응축된 증기 조성물을 응축된 증기 조성물 스트림(d)을 위한 도관을 통해서 폴리머-희박 증기 스트림(c) 내로 분무하고 폴리머-희박 증기 스트림(c)으로부터 폴리머 및 응축된 증기 조성물을 포함하는 스크리닝되고 응축된 증기 조성물 스트림(f)을 스크리닝하도록 구성되고, 입구, 응축된 상을 회수하기 위한 제1 출구 및 증기 상을 회수하기 위한 제2 출구를 포함하는, 제1 스크리닝 장치(3)를 포함하는 스크리닝 어셈블리로서,
제1 스크리닝 장치(3)의 응축된 상을 회수하기 위한 제1 출구가 스크리닝되고 응축된 증기 조성물 스트림(f)을 위한 도관을 통해서 응축된 증기 조성물 스트림(d)에 연결되고,
스크리닝 어셈블리가 응축된 증기 조성물 용기(5)를 추가로 포함하고, 이의 내부로, 스크리닝되고 응축된 증기 조성물 스트림(f)이 도입되고, 이로부터, 응축된 증기 조성물 스트림(d)이 방출되고,
응축된 증기 조성물 스트림(d)으로부터, 응축된 증기 퍼지 스트림(g)이 회수되어 분리 장치(2)에 공급되고,
스크리닝 어셈블리가 응축된 증기 조성물 스트림(d)을 압축시키기 위한 제1 펌프(6)를 추가로 포함하고,
스크리닝 어셈블리가 입구 및 출구를 포함하는 응축기(7)를 추가로 포함하고, 여기에서, 응축기(7)의 입구가 제1 스크리닝 장치(3)의 제2 출구에 연결되고,
스크리닝 어셈블리가 여과되고 응축된 증기 스트림 용기(8)를 추가로 포함하고, 이의 내부로, 응축기(7)의 출구에 연결된 여과되고 응축된 증기 스트림(i)이 도입되고, 이로부터, 분무되는 응축된 증기 스트림(j)이 회수되고,
응축기(7)의 출구가 분무되는 응축된 증기 스트림(j)을 위한 도관을 통해서 제1 스크리닝 장치(3)의 입구에 연결되고, 제1 스크리닝 장치(3)가 분무되는 응축된 증기 스트림(j)을 폴리머-희박 증기 스트림(c) 내로 분무하도록 구성되고,
스크리닝 어셈블리가 분무되는 응축된 증기 스트림(j)을 압축하기 위한 제2 펌프(9)를 추가로 포함하는, 스크리닝 어셈블리에 관한 것이다.
바람직하게는, 유출 스트림은 중합 반응기(1)로부터, 더욱 바람직하게는 용액 중합 반응기로부터 배출된다.
스크리닝 어셈블리의 제3 바람직한 구현예(도 3)
제3 바람직한 구현예는 사이클론 및 필터의 스크리닝된 증기 스트림을 재사용하기 위한 제1 바람직한 구현예 및 장비에 의해 나타낸 사이클론 및 필터를 그 순서로 포함하는 셋업(setup)의 조합을 나타낸다.
따라서, 요약하면, 본 발명의 제3 바람직한 구현예는,
폴리머, 및 탄화수소의 혼합물을 포함하는 유출 스트림(a)을 위한 도관에 유체적으로 연결된 플래시 분리기(2)로서, 유출 스트림(a)을 폴리머-풍부 스트림(b) 및 폴리머-희박 증기 스트림(c)으로 분리하도록 구성되고, 입구, 폴리머-풍부 스트림(b)을 회수하기 위한 제1 출구, 및 폴리머-희박 증기 스트림(c)을 회수하기 위한 제2 출구를 포함하는, 플래시 분리기(2),
폴리머-희박 증기 스트림(c)을 위한 도관을 통해서 플래시 분리기(2)의 제2 출구에 연결된 사이클론(3)으로서, 탄화수소의 혼합물을 포함하는 응축된 증기 조성물을 응축된 증기 조성물 스트림(d)을 위한 도관을 통해서 폴리머-희박 증기 스트림(c) 내로 분무하고 폴리머-희박 증기 스트림(c)으로부터 폴리머 및 응축된 증기 조성물을 포함하는 스크리닝되고 응축된 증기 조성물 스트림(f)을 스크리닝하도록 구성되고, 입구, 응축된 상을 회수하기 위한 제1 출구 및 증기 상을 회수하기 위한 제2 출구를 포함하는, 사이클론(3),
입구, 응축된 상을 회수하기 위한 제1 출구 및 증기 상을 회수하기 위한 제2 출구를 포함하는 필터(4)로서, 필터(4)의 입구가 제1 스크리닝된 증기 스트림(e)을 위한 도관을 통해서 사이클론(3)의 제2 출구에 연결되는, 필터(4)를 포함하는 스크리닝 어셈블리로서,
사이클론(3)의 응축된 상을 회수하기 위한 제1 출구가 스크리닝되고 응축된 증기 조성물 스트림(f)을 위한 도관을 통해서 응축된 증기 조성물 스트림(d)에 연결되고,
필터(4)의 응축된 상을 회수하기 위한 제1 출구가 스크리닝되고 응축된 증기 조성물 스트림(f)을 위한 도관을 통해서 응축된 증기 조성물 스트림(d)에 연결되고,
스크리닝 어셈블리가 응축된 증기 조성물 용기(5)를 추가로 포함하고, 이의 내부로, 스크리닝되고 응축된 증기 조성물 스트림(f)이 도입되고, 이로부터, 응축된 증기 조성물 스트림(d)이 회수되고,
응축된 증기 조성물 스트림(d)으로부터, 응축된 증기 퍼지 스트림(g)이 회수되어 분리 장치(2)에 공급되고,
스크리닝 어셈블리가 응축된 증기 조성물 스트림(d)을 압축시키기 위한 제1 펌프(6)을 포함하고,
스크리닝 어셈블리가 입구 및 출구를 포함하는 응축기(7)를 추가로 포함하고, 응축기(7)의 입구가 사이클론(3)의 제2 출구 및/또는 필터(4)의 제2 출구에 연결되고,
스크리닝 어셈블리가 여과되고 응축된 증기 스트림 용기(8)를 추가로 포함하고, 이의 내부로, 응축기(7)의 출구에 연결된 여과되고 응축된 증기 스트림(i)이 도입되고, 이로부터, 분무되는 응축된 증기 스트림(j)이 회수되고,
응축기(7)의 출구가 분무되는 응축된 증기 스트림(j)을 위한 도관을 통해서 사이클론(3)의 입구 및/또는 필터(4)의 입구에 연결되고, 사이클론(3) 및 필터(4)가 분무되는 응축된 증기 스트림(j)을 폴리머-희박 증기 스트림(c) 내로 분무하도록 구성되고,
스크리닝 어셈블리가 여과되고 응축된 증기 스트림 용기(8)를 추가로 포함하고, 이의 내부로, 응축기(7)의 출구에 연결된 여과되고 응축된 증기 스트림(i)이 도입되고, 이로부터, 분무되는 응축된 증기 스트림(j)이 회수되고,
스크리닝 어셈블리가 분무되는 응축된 증기 스트림(j)을 압축시키기 위한 제2 펌프(9)를 추가로 포함하는, 스크리닝 어셈블리에 관한 것이다.
바람직하게는, 유출 스트림은 중합 반응기(1)로부터, 더욱 바람직하게는 용액 중합 반응기로부터 회수된다.
본 발명에 따른 공정
본 발명의 공정은 폴리머, 및 탄화수소, 바람직하게는 적어도 하나의 용매 및 적어도 하나의 모노머의 혼합물을 포함하는 유출 스트림(a)으로부터 폴리머를 분리하는 것에 관한 것이다.
중합 공정
유출 스트림은 생산 후의 폴리머로부터 휘발성 화합물의 후속 분리를 필요로 하는 폴리머의 생산을 위한 어떠한 공정을 사용하여 제조될 수 있다. 바람직하게는, 본 발명은 초임계, 용액 및 진보된 용액 중합 공정을 위해서 적용 가능하고, 더욱 바람직하게는 연속 초임계, 용액 및 진보된 용액 중합 공정이다. 가장 바람직하게는, 생산 공정은 연속 용액 중합 공정을 포함한다.
본 발명에서 생산된 폴리머는, 이의 생산을 위해서 휘발성 화합물이 사용되는, 어떠한 폴리머일 수 있다. 바람직하게는, 본 발명에서 생산된 폴리머는 올레핀 호모- 또는 코폴리머이다. 더욱 바람직하게는, 이러한 폴리머의 모노머는 2 내지 4 개의 탄소 원자수를 갖는 α-올레핀, 바람직하게는 에틸렌, 프로필렌, 1-부텐으로부터, 가장 바람직하게는 에틸렌으로부터 선택된다. 가장 바람직하게는, 폴리머는 폴리에틸렌 코폴리머 또는 호모폴리머이다.
폴리머가 코폴리머인 경우에, 코모노머는 바람직하게는 α-올레핀 모노머와 상이하고, 2 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 선형 및 사이클릭 올레핀 및 α-올레핀, 및 이의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다. 더욱 바람직하게는, 코모노머는 올레핀 모노머와는 상이한 α-올레핀이고, 2 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 선형 올레핀, 및 이의 혼합물, 바람직하게는 4 내지 10개의 탄소 원자, 가장 바람직하게는 1-옥텐으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
가장 바람직한 구현예에서, 폴리머는 이하에서 개시된 바와 같은 용액 중합 공정에서 생산된다.
중합은 전형적으로는 올레핀 중합 촉매의 존재 하에 수행된다. 올레핀 중합 촉매는 모노머 및 임의의 코모노머를 중합시킬 수 있는 본 기술분야에서 공지된 어떠한 촉매일 수 있다. 따라서, 중합 촉매는 EP-A-280352호, EP-A-280353호 및 EP-A-286148호에서 개시된 바와 같은 지글러-나타(Ziegler-Natta) 촉매일 수 있거나, 그것은 WO-A-1993025590호, US-A-5001205호, WO-A-1987003604호 및 US-A-5001244호에 개시된 바와 같은 메탈로센 촉매일 수 있거나, 그것은 이의 조합일 수 있다. 이 밖의 적합한 촉매, 예컨대, 후 전이금속 촉매(late transition metal catalyst)가 또한 사용될 수 있다.
용액 중합 공정에서, 용매가 또한 존재한다. 용매는 중합 조건 하에 액체 또는 초임계 상태에 있다. 용매는 전형적으로는 그리고 바람직하게는 탄화수소 용매이다. 사용된 액체 탄화수소 용매는 바람직하게는 C1-4 알킬기에 의해 비치환되거나 치환될 수 있는 C5-12-탄화수소, 예컨대, 펜탄, 메틸 펜탄, 헥산, 헵탄, 옥탄, 사이클로헥산, 메틸사이클로헥산 및 수소화된 나프타이다. 더욱 바람직하게는, 비치환된 C6-10-탄화수소 용매가 사용된다.
다른 성분이 또한 반응기 내로 첨가될 수 있다. 중합 동안에 형성되는 폴리머의 분자량을 제어하기 위해서 반응기 내로 수소를 공급하는 것이 공지되어 있다. 상이한 오염방지 화합물의 사용이 또한 본 기술분야에서 공지되어 있다. 또한, 상이한 종류의 활성 부스터(activity booster) 또는 활성 지연제(activity retarder)가 촉매의 활성을 제어하기 위해서 사용될 수 있다.
전형적으로는, 용매, 폴리머, 및 미반응 모노머 및 임의의 코모노머를 포함하는 유출 스트림 중의 폴리머의 함량은 10 내지 35 중량%, 바람직하게는 12.5 내지 30 중량%, 더욱 바람직하게는 15 내지 25 중량%이다.
유출 스트림은 분리 장치에 대한 공급 스트림이다. 그것은 상기 논의된 바와 같은 중합 반응기로부터의 생성물 스트림일 수 있다. 이어서, 반응 혼합물 스트림은 전형적으로는 상기 개시된 바와 같은 폴리머 함량, 조성물 온도 및 압력을 갖는다.
유출 스트림은 폴리머, 적어도 하나의 미반응 모노머 및 임의의 적어도 하나의 미반응 코모노머를 포함한다. 중합 공정에 따라서, 반응 혼합물은 적어도 하나의 용매를 추가로 포함할 수 있다.
스크리닝 공정
본 발명의 가장 일반적인 구현예에서, 폴리머-희박 증기 스트림(a)으로부터 폴리머를 스크리닝하기 위한 공정으로서,
A) 폴리머, 및 탄화수소의 제1 혼합물을 포함하는 유출 스트림(a)을 폴리머-풍부 스트림(b) 및 폴리머-희박 증기 스트림(c)으로 분리하는 단계;
B) 탄화수소의 혼합물을 포함하는 응축된 증기 조성물을 포함하는 응축된 증기 조성물 스트림(d)을 폴리머-희박 증기 스트림(c) 내로 분무하는 단계;
C) 폴리머-희박 증기 스트림(c)을 스크리닝하여 폴리머 및 응축된 증기 조성물을 포함하는 스크리닝되고 응축된 증기 조성물 스트림(f)을 얻은 단계를 포함하는, 공정이 제공된다.
바람직하게는, 유출 스트림(a)은 중합 반응 단계로부터 회수된다. 바람직하게는, 탄화수소의 혼합물은 용매, 미반응 모노머 및/또는 코모노머를 포함한다.
바람직하게는, 단계 A)에서 생성된 폴리머-희박 증기 스트림은 과열된다. 이는 이는 그러한 분리 단계에서 전형적으로 사용되는 조건에 기인한다. 바람직하게는, 단계 A)는 유출 스트림 내의 휘발성 화합물이 폴리머를 주로 포함하는 응축된 상으로부터 증발되게 하는 조건하에 수행된다. 바람직하게는, 단계 A)에서 사용된 온도는 100 내지 400 ℃, 더욱 바람직하게는 130 내지 300 ℃, 더욱더 바람직하게는 170 내지 250 ℃이다. 더욱이, 유출 스트림(a) 내의 압력과 관련된 압력 강하는 바람직하게는 30 barg 초과, 더욱 바람직하게는 60 barg 초과 및 가장 바람직하게는 90 barg 초과이다. 따라서, 폴리머-희박 증기 스트림(c)에서 발견되는 조건은 탄화수소, 즉, 용매, 미반응 모노머 및/또는 코모노머의 혼합물이 이의 응축점에 있지 않도록 설정된다. 따라서, 폴리머-희박 증기 스트림(c) 내의 화합물의 혼합물은 일반적으로는 가스 형태로 존재하는 것으로 발견된다.
본 발명에 이르러, 놀랍게도, 탄화수소의 혼합물을 포함하는 응축된 증기 조성물을 폴리머-희박 증기 스트림(c) 내로 분무하면, 폴리머 동반이 유의미하게 감소될 수 있는 것으로 밝혀졌다.
따라서, 바람직하게는, 단계 A)는 플래시 분리기를 사용하여 수행된다.
바람직하게는, 유출 스트림 내의 폴리머는 용융된다. 이는 단계 A)에서 폴리머로부터 증발하는 휘발성 화합물의 최상의 재료 교환을 보장한다.
바람직하게는, 단계 C)는 폴리머-희박 스트림(c)으로부터 스크리닝되고 응축된 증기 조성물 스트림(f)을 중력 분리함을 포함한다. 중력 분리는 본 기술분야에서 공지되고 폴리머 분리에 적용 가능한 어떠한 중력 분리 방법을 이용하여 수행될 수 있다. 그러나, 사이클론 및 필터가 가장 바람직하다. 따라서, 단계 C)는 사이클론(3)을 사용하여 수행된다. 유사하게, 병행하는 더욱 바람직한 구현예에서, 단계 C)는 필터(4)를 사용하여 수행된다.
단계 C)는 또한 사이클론(3) 및 필터(4)를 조합으로, 즉, 두 개의 사이클론, 두 개의 필터, 사이클론 및 필터 또는 반대를 사용하여 수행될 수 있다. 그러나, 가장 바람직하게는, 단계 C)는 사이클론(3) 및 후속하여 필터(4)를 사용하여 수행된다. 이러한 조합은 가장 높은 분리 효율을 보장한다.
단계 C)가 사이클론(3) 및 필터(4)를 그 순서로 사용하여 수행되는 경우에, 바람직하게는 사이클론(3)의 증기 상이 제1 스크리닝된 증기 스트림(e)을 통해서 필터(4) 내로 도입된다.
바람직하게는, 단계 C)에서, 필터(4)는 라멜라 분리기 및/또는 데미스터를 포함한다. 더욱 바람직하게는, 단계 C)에서, 필터(4)는 라멜라 분리기 및 데미스터를 포함한다.
본 발명의 바람직한 구현예에서, 단계 C)에서, 스크리닝되고 응축된 증기 조성물 스트림(f)은 응축된 증기 조성물 스트림(d)을 통해서 단계 B)에 재도입된다. 그러한 배열에서, 예를 들어, 사이클론(3) 및/또는 필터(4)로부터의 단계 (c)의 응축된 상이 재사용되어, 에너지 효율을 증가시키고 전체 공정의 비용을 감소시킨다.
더욱이, 바람직하게는, 단계 C)에서, 스크리닝되고 응축된 증기 조성물 스트림(f)은 응축된 증기 조성물 용기(5) 내로 도입되고, 응축된 증기 조성물 스트림(d)은 응축된 증기 조성물 용기(5)로부터 회수된다. 응축된 증기 조성물 용기(5)는 응축된 증기 조성물을 위한 저장소를 형성시키고, 이는 스크리닝 어셈블리의 신뢰 가능한 작동성을 추가로 보장한다. 더욱 바람직하게는, 단계 C)에서, 응축된 증기 조성물 스트림(d)으로부터, 응축된 증기 조성물 퍼지 스트림(g)이 회수된다. 바람직한 구현예에서, 응축된 증기 퍼지 스트림(g)은 응축된 증기 조성물을 분리 장치(2)에서의 증발을 위해 이의 비점이 되게 함으로써 단계 A) 내로 적어도 부분적으로 다시 도입된다. 폴리머는 분리 장치에 의해 이러한 방식으로 재활용되어, 과도한 작업, 에너지 및 비용을 방지한다.
더욱이, 더욱 바람직하게는, 단계 C)에서, 응축된 증기 조성물 스트림(d)이 제1 펌프(6)를 사용하여 압축된다.
스크리닝 공정의 제1 바람직한 구현예(도 1)
따라서, 요약하면, 본 발명의 제1 바람직한 구현예는 폴리머-희박 증기 스트림으로부터 폴리머를 스크리닝하는 공정으로서,
A) 폴리머, 및 탄화수소의 제1 혼합물을 포함하는 유출 스트림(a)을 폴리머-풍부 스트림(b) 및 폴리머-희박 증기 스트림(c)으로 분리하는 단계;
B) 탄화수소의 제2 혼합물을 포함하는 응축된 증기 조성물을 포함한 응축된 증기 조성물 스트림(d)을 폴리머-희박 증기 스트림(c) 내로 분무하는 단계;
C) 폴리머-희박 증기 스트림(c)을 스크리닝하여 폴리머 및 응축된 증기 조성물을 포함하는 스크리닝되고 응축된 증기 조성물 스트림(f)을 얻는 단계를 포함하고,
단계 A)가 플래시 분리기를 사용하여 수행되고,
단계 C)가 사이클론(3) 및 필터(4)를 그 순서로 사용하여 수행되고, 사이클론(3)의 증기 상이 제1 스크리닝된 증기 스트림(e)을 통해서 필터(4) 내로 도입되고
단계 C)에서, 스크리닝되고 응축된 증기 조성물 스트림(f)이 응축된 증기 조성물 스트림(d)을 통해서 단계 B)에서 재도입되고,
단계 C)에서, 스크리닝되고 응축된 증기 조성물 스트림(f)이 응축된 증기 조성물 용기(5) 내로 도입되고, 응축된 증기 조성물 스트림(d)이 응축된 증기 조성물 용기(5)로부터 회수되고,
단계 C)에서, 응축된 증기 조성물 스트림(d)으로부터, 응축된 증기 조성물 퍼지 스트림(g)이 회수되고, 단계 A) 내로 적어도 부분적으로 재도입되고,
단계 C)에서, 응축된 증기 조성물 스트림(d)이 제1 펌프(6)를 사용하여 압축되는, 공정에 관한 것이다.
바람직하게는, 유출 스트림(a)은 중합 반응 단계로부터 회수된다.
바람직하게는, 단계 C)에서, 제1 스크리닝 장치(3)로부터 회수된 제1 스크리닝된 증기 스트림(e) 및/또는 제2 스크리닝 장치(4)로부터 회수된 제2 스크리닝된 증기 스트림(h)이 응축기(7)에 의해 응축되어 여과되고 응축된 증기 스트림(i)을 생성시키고, 이는 분무되는 응축된 증기 스트림(j)을 분무시킴으로써 단계 B)에서 재도입된다.
바람직하게는, 단계 C)에서, 여과되고 응축된 증기 스트림(i)은 여과되고 응축된 증기 스트림 용기(8) 내로 도입되고, 분무되는 응축된 증기 스트림(j)은 여과되고 응축된 증기 스트림 용기(8)로부터 회수된다.
바람직하게는, 단계 C)에서, 여과되고 응축된 증기 스트림 용기(8)로부터, 여과되고 응축된 증기 퍼지 스트림(k)이 회수된다.
바람직하게는, 단계 C)에서, 분무되는 응축된 증기 스트림(j)은 제2 펌프(9)를 사용하여 압축된다.
스크리닝 공정의 제2 바람직한 구현예(도 2)
따라서, 요약하면, 도 2에 도시된 바와 같은 본 발명의 제2 바람직한 구현예는 폴리머-희박 증기 스트림으로부터 폴리머를 스크리닝 하는 공정으로서,
A) 폴리머, 및 탄화수소의 제1 혼합물을 포함하는 유출 스트림(a)을 폴리머-풍부 스트림(b) 및 폴리머-희박 증기 스트림(c)으로 분리하는 단계;
B) 탄화수소의 제2 혼합물을 포함하는 응축된 증기 조성물을 포함한 응축된 증기 조성물 스트림(d)을 폴리머-희박 증기 스트림(c) 내로 분무하는 단계;
C) 폴리머-희박 증기 스트림(c)을 스크리닝하여 폴리머 및 응축된 증기 조성물을 포함하는 스크리닝되고 응축된 증기 조성물 스트림(f)을 얻는 단계를 포함하고,
단계 A)는 플래시 분리기를 사용하여 수행되고,
단계 C)에서, 스크리닝되고 응축된 증기 조성물 스트림(f)은 응축된 증기 조성물 스트림(d)을 통해서 단계 B)에서 재도입되고,
단계 C)에서, 스크리닝되고 응축된 증기 조성물 스트림(f)은 응축된 증기 조성물 용기(5) 내로 도입되고, 응축된 증기 조성물 스트림(d)은 응축된 증기 조성물 용기(5)로부터 회수되고,
단계 C)에서, 응축된 증기 조성물 스트림(d)으로부터, 응축된 증기 조성물 퍼지 스트림(g)이 회수되고, 단계 A) 내로 적어도 부분적으로 재도입되고,
단계 C)에서, 응축된 증기 조성물 스트림(d)은 제1 펌프(6)를 사용하여 압축되고,
단계 C)에서, 제1 스크리닝된 증기 스트림(e)은 응축기(7)에 의해 응축되어 여과되고 응축된 증기 스트림(i)을 생성시키고, 이는 분무되는 응축된 증기 스트림(j)을 분무함으로써 단계 B)에서 재도입되고,
단계 C)에서, 여과되고 응축된 증기 스트림(i)은 여과되고 응축된 증기 스트림 용기(8) 내로 도입되고, 분무되는 응축된 증기 스트림(j)은 여과되고 응축된 증기 스트림 용기(8)로부터 회수되고,
단계 C)에서, 여과되고 응축된 증기 스트림 용기(8)로부터, 여과되고 응축된 증기 퍼지 스트림(k)이 회수되고,
단계 C)에서, 분무되는 응축된 증기 스트림(j)은 제2 펌프(9)를 사용하여 압축되는, 공정에 관한 것이다.
바람직하게는, 유출 스트림(a)은 중합 반응 단계로부터 회수된다.
스크리닝 공정의 제3 바람직한 구현예(도 3)
제3 바람직한 구현예는 사이클론 및 필터의 스크리닝된 증기 스트림을 재사용하기 위한 제1 바람직한 구현예 및 단계 C)의 추가의 단계들에 의해 나타낸 사이클론 및 필터를 그 순서로 사용하는 단계 C)를 포함하는 공정의 조합을 나타낸다.
따라서, 요약하면, 도 3에 도시된 바와 같은 본 발명의 제3 바람직한 구현예는 폴리머-희박 증기 스트림으로부터 폴리머를 스크리닝하기 위한 공정으로서,
A) 폴리머, 및 탄화수소의 제1 혼합물을 포함하는 유출 스트림(a)을 폴리머-풍부 스트림(b) 및 폴리머-희박 증기 스트림(c)으로 분리하는 단계;
B) 탄화수소의 제2 혼합물을 포함하는 응축된 증기 조성물을 포함하는 응축된 증기 조성물 스트림(d)을 폴리머-희박 증기 스트림(c) 내로 분무하는 단계;
C) 폴리머-희박 증기 스트림(c)을 스크리닝하여 폴리머 및 응축된 증기 조성물을 포함하는 스크리닝되고 응축된 증기 조성물 스트림(f)을 얻는 단계를 포함하고,
단계 A)가 플래시 분리기를 사용하여 수행되고,
단계 C)가 사이클론(3) 및 필터(4)를 그 순서로 사용하여 수행되고, 상이클론의 증기 상이 제1 스크리닝된 증기 스트림(e)을 통해서 필터(4) 내로 도입되고,
단계 C)에서, 스크리닝되고 응축된 증기 조성물 스트림(f)이 응축된 증기 조성물 스트림(d)을 통해서 단계 B)에서 재도입되고,
단계 C)에서, 스크리닝되고 응축된 증기 조성물 스트림(f)이 응축된 증기 조성물 용기(5) 내로 도입되고, 응축된 증기 조성물 스트림(d)이 응축된 증기 조성물 용기(5)으로부터 회수되고,
단계 C)에서, 응축된 증기 조성물 스트림(d)으로부터, 응축된 증기 조성물 퍼지 스트림(g)이 회수되고, 단계 A) 내로 적어도 부분적으로 재도입되고,
단계 C)에서, 응축된 증기 조성물 스트림(d)이 제1 펌프(6)를 사용하여 압축되고,
단계 C)에서, 제1 스크리닝 장치(3)로부터 회수된 제1 스크리닝된 증기 스트림(e) 및/또는 제2 스크리닝 장치(4)로부터 회수된 제2 스크리닝된 증기 스트림 (h)이 응축기(7)에 의해 응축되어 여과되고 응축된 증기 스트림(i)을 생성시키고, 이는 분무되는 응축된 증기 스트림(j)을 분무함으로써 단계 B)에서 재도입되고,
단계 C)에서, 여과되고 응축된 증기 스트림(i)은 여과되고 응축된 증기 스트림 용기(8) 내로 도입되고, 분무되는 응축된 증기 스트림(j)은 여과되고 응축된 증기 스트림 용기(8)로부터 회수되고,
단계 C)에서, 여과되고 응축된 증기 스트림 용기(8)로부터, 여과되고 응축된 증기 퍼지 스트림(k)이 회수되고,
단계 C)에서, 분무되는 응축된 증기 스트림(j)이 제2 펌프(9)를 사용하여 압축되는, 공정에 관한 것이다.
바람직하게는, 유출 스트림(a)은 중합 반응 단계로부터 회수된다.
본 발명의 스크리닝 어셈블리의 사용
본 발명은 또한 중합 공정에서 오염을 방지하기 위한 본 발명에 따른 스크리닝 어셈블리의 사용에 관한 것이다.

Claims (15)

  1. 폴리머-희박 증기 스트림(polymer-lean vapor stream)으로부터 폴리머를 스크리닝(screening)하기 위한 공정으로서,
    A) 폴리머, 및 탄화수소의 제1 혼합물을 포함하는 유출 스트림(effluent stream)(a)을 폴리머-풍부 스트림(polymer-rich stream)(b) 및 폴리머-희박 증기 스트림(c)으로 분리하는 단계;
    B) 탄화수소의 제2 혼합물을 포함하는 응축된 증기 조성물을 포함한 응축된 증기 조성물 스트림(d)을 폴리머-희박 증기 스트림(c) 내로 분무하는 단계;
    C) 폴리머-희박 증기 스트림(c)을 스크리닝하여 폴리머 및 응축된 증기 조성물을 포함하는 스크리닝되고 응축된 증기 조성물 스트림(f)을 얻는 단계를 포함하는, 공정.
  2. 청구항 1에 있어서,
    단계 C)가 사이클론(cyclone)(3)과 필터(filter)(4)를 그 순서로 사용하여 수행되고, 사이클론(3)의 증기 상이 제1 스크리닝된 증기 스트림(e)을 통해서 필터(4) 내로 도입되고, 제2 스크리닝된 증기 스트림(h)이 필터(4)로부터 회수되는, 공정.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    단계 A)가 플래시 분리기(flash separator)(2)를 사용하여 수행되는, 공정.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    단계 C)에서, 스크리닝되고 응축된 증기 조성물 스트림(f)이 응축된 증기 조성물 스트림(d)을 통해서 단계 B)에서 재도입되고, 단계 C)에서, 스크리닝되고 응축된 증기 조성물 스트림(f)이 응축된 증기 조성물 용기(5) 내로 도입되고, 응축된 증기 조성물 스트림(d)이 응축된 증기 조성물 용기(5)로부터 회수되는, 공정.
  5. 청구항 2 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    단계 C)에서, 제1 스크리닝된 증기 스트림(e) 및/또는 제2 스크리닝된 증기 스트림(h)이 응축기(7)에 의해 응축되어 여과되고 응축된 증기 스트림(i)을 생성시키고, 이는 분무되는 응축된 증기 스트림(j)을 분무시킴으로써 단계 B)에서 재도입되는, 공정.
  6. 청구항 5에 있어서,
    단계 C)에서, 여과되고 응축된 증기 스트림(i)이 여과되고 응축된 증기 스트림 용기(8) 내로 도입되고, 분무되는 응축된 증기 스트림(j)이 여과되고 응축된 증기 스트림 용기(8)로부터 회수되는, 공정.
  7. 본 발명에 따른 스크리닝 어셈블리(screening assembly)로서,
    ­ 폴리머, 및 탄화수소의 혼합물을 포함하는 유출 스트림(a)을 위한 도관에 유체적으로 연결된 분리 장치(2)로서, 유출 스트림(a)을 폴리머-풍부 스트림(b) 및 폴리머-희박 증기 스트림(c)으로 분리하도록 구성되고, 입구, 폴리머-풍부 스트림(b)을 회수하기 위한 제1 출구, 및 폴리머-희박 증기 스트림(c)을 회수하기 위한 제2 출구를 포함하는, 분리 장치(2),
    ­ 폴리머-희박 증기 스트림(c)을 위한 도관을 통해서 분리 장치(2)의 제2 출구에 연결된 제1 스크리닝 장치(3)로서, 탄화수소의 제2 혼합물을 포함하는 응축된 증기 조성물을 응축된 증기 조성물 스트림(d)을 위한 도관을 통해서 폴리머-희박 증기 스트림(c)내로 분무하고, 폴리머-희박 증기 스트림(c)으로부터 폴리머 및 응축된 증기 조성물을 포함하는 스크리닝되고 응축된 증기 조성물 스트림(f)을 스크리닝하도록 구성되고, 입구, 응축된 상을 회수하기 위한 제1 출구 및 증기 상을 회수하기 위한 제2 출구를 포함하는, 제1 스크리닝 장치(3)를 포함하는, 스크리닝 어셈블리.
  8. 청구항 7에 있어서,
    스크리닝 어셈블리가 입구, 응축된 상을 회수하기 위한 제1 출구 및 증기 상을 회수하기 위한 제2 출구를 포함하는 제2 스크리닝 장치(4)를 추가로 포함하는, 스크리닝 어셈블리.
  9. 청구항 8에 있어서,
    제1 스크리닝 장치(3)가 사이클론(cyclone)이고, 제2 스크리닝 장치(4)가 필터이고, 필터가 제1 스크리닝된 증기 스트림(e)을 위한 도관을 통해서 사이클론(3)에 연결되는, 스크리닝 어셈블리.
  10. 청구항 7 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
    분리 장치(2)가 플래시 분리기인, 스크리닝 어셈블리.
  11. 청구항 7 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 스크리닝 장치(3)의 응축된 상을 회수하기 위한 제1 출구가 스크리닝되고 응축된 증기 조성물 스트림(f)을 위한 도관을 통해서 응축된 증기 조성물 스트림(d)에 연결되는, 스크리닝 어셈블리.
  12. 청구항 7 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서,
    제2 스크리닝 장치(4)의 응축된 상을 회수하기 위한 제1 출구가 스크리닝되고 응축된 증기 조성물 스트림(f)을 위한 도관을 통해서 응축된 증기 조성물 스트림(d)에 연결되는, 스크리닝 어셈블리.
  13. 청구항 11 또는 청구항 12에 있어서,
    스크리닝 어셈블리가 응축된 증기 조성물 용기(5)를 추가로 포함하고, 이의 내부로, 스크리닝되고 응축된 증기 조성물 스트림(f)이 도입되고, 이로부터, 응축된 증기 조성물 스트림(d)이 회수되는, 스크리닝 어셈블리.
  14. 청구항 7 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 있어서,
    스크리닝 어셈블리가 입구 및 출구를 포함하는 응축기(7)를 추가로 포함하고, 응축기(7)의 입구가 제1 스크리닝 장치(3)의 제2 출구 및/또는 제2 스크리닝 장치(4)의 제2 출구에 연결되고, 응축기(7)의 출구가 분무되는 응축된 증기 스트림(j)을 위한 도관을 통해서 제1 스크리닝 장치(3) 및/또는 제2 스크리닝 장치 (4)의 입구에 연결되고, 제1 스크리닝 장치(3) 및/또는 제2 스크리닝 장치(4)가 분무되는 응축된 증기 스트림(j)을 폴리머-희박 증기 스트림(c) 내로 분무하도록 구성되고, 스크리닝 어셈블리가 여과되고 응축된 증기 스트림 용기(8)를 추가로 포함하고, 이의 내부로, 응축기(7)의 출구에 연결된 여과되고 응축된 증기 스트림(i)이 도입되고, 이로부터, 분무되는 응축된 증기 스트림(j)이 회수되는, 스크리닝 어셈블리.
  15. 중합 공정에서 오염을 방지하기 위한, 청구항 7 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 따른 스크리닝 어셈블리의 용도.
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