WO2021137435A1 - 트레이형 증류장치 - Google Patents

트레이형 증류장치 Download PDF

Info

Publication number
WO2021137435A1
WO2021137435A1 PCT/KR2020/016577 KR2020016577W WO2021137435A1 WO 2021137435 A1 WO2021137435 A1 WO 2021137435A1 KR 2020016577 W KR2020016577 W KR 2020016577W WO 2021137435 A1 WO2021137435 A1 WO 2021137435A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
distillation
target material
tray
gas
material supply
Prior art date
Application number
PCT/KR2020/016577
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
임동욱
이신범
송준혜
안우열
전효진
한기도
Original Assignee
한화솔루션 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한화솔루션 주식회사 filed Critical 한화솔루션 주식회사
Priority to JP2022540682A priority Critical patent/JP2023509048A/ja
Priority to EP20909691.6A priority patent/EP4070868A4/en
Priority to CN202080091129.1A priority patent/CN115023275B/zh
Publication of WO2021137435A1 publication Critical patent/WO2021137435A1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/14—Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
    • B01D3/32—Other features of fractionating columns ; Constructional details of fractionating columns not provided for in groups B01D3/16 - B01D3/30
    • B01D3/324—Tray constructions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/008—Liquid distribution

Definitions

  • the present invention relates to a distillation apparatus, and more particularly, to a distillation apparatus for recovering a high-purity product by separating a target volatile component from a distillation target material, and to a column type distillation apparatus having a tray.
  • the tray-type distillation apparatus is an apparatus used for stripping residual monomer (VCM) in the PVC (poly vinyl chloride) polymerization process.
  • VCM residual monomer
  • foam or bubbles may be formed according to gas-liquid contact, which may be strengthened by surfactant-based components called dispersants, emulsifiers, and suspending agents included in the polymerization process.
  • foams or bubbles are most often generated by the PVC slurry being rapidly decompressed while being injected from a high-pressure pipe to a vacuum-operated distillation apparatus.
  • An object of the present invention is to provide a distillation apparatus and a distillation method for alleviating the occurrence of such foams or bubbles.
  • a distillation apparatus includes a body portion in which a substance to be distilled and a gas react; a distillation subject material supply unit provided on the upper portion of the body and into which the distillation subject material is input; a gas inlet provided at a lower portion of the body and into which the gas is introduced; a discharging unit provided on the upper portion of the body and discharging the separated volatile substances by reacting the distillation target material and the gas; a recovery unit provided at a lower portion of the body and recovering a resultant material from which the volatile material is removed from the distillation target material; a plurality of trays provided inside the body portion, each tray having a plurality of holes; and a downcomer provided on one side of each of the trays and forming a passage through which the distillation subject material moves from the upper portion of the body to the lower portion, wherein the distillation subject material supply unit disperses the distillation subject material It is characterized in that a plurality is provided so as to be input
  • the distillation target material supply unit may be provided with three.
  • distillation target material supply unit may be arranged at intervals of 120 ° along the circumference of the body.
  • a plurality of are provided on the tray and arranged in a zigzag form to form a path through which the distillation target material descending from the upper part of the tray moves to the downcomer on the tray It may further include a baffle (baffle).
  • the distillation target material may be a polymer prepared through suspension polymerization or emulsion polymerization.
  • a distillation method includes a body in which a substance to be distilled and a gas react; a distillation subject material supply unit provided on the upper portion of the body and into which the distillation subject material is input; a gas inlet provided at a lower portion of the body and into which the gas is introduced; a discharging unit provided on the upper portion of the body and discharging the separated volatile substances by reacting the distillation target material and the gas; a recovery unit provided at a lower portion of the body and recovering a resultant material from which the volatile material is removed from the distillation target material; a plurality of trays provided inside the body portion, each tray having a plurality of holes; and a downcomer provided on one side of each of the trays and forming a passage through which the distillation subject material moves from the upper portion of the body to the lower portion, wherein a plurality of the distillation subject material supply units are provided.
  • a distillation method using a distillation apparatus comprising: dispersing the distillation target material into the plurality of distillation target material supply units; and removing the volatile material included in the distillation target material by providing a gas to the gas inlet to react the distillation target material with the gas.
  • the distillation subject material may be introduced into each of the distillation subject material supply units at the same flow rate.
  • the distillation target material may be a polymer prepared through suspension polymerization or emulsion polymerization.
  • the distillation apparatus and the distillation method according to the present invention since a plurality of distillation target material supply units are provided and the distillation target material can be dispersedly input, the pressure difference between the inside of the body and the distillation target material supply unit is reduced and foam or bubbles are generated. can be prevented
  • FIG. 1 is a view showing a conventional tray-type distillation apparatus.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a tray-type distillation apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • 3 is a view showing the operation of the distillation apparatus to separate the volatile material from the distillation target material.
  • FIG. 4 is a plan view showing a distillation target material supply unit and an uppermost tray in the tray-type distillation apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a sectional view taken along line B-B' of FIG. 4 .
  • FIG. 6 is a view showing a range in which a normal operation is possible according to a gas-liquid (slurry) flow rate in a tray-type distillation apparatus.
  • FIG. 1 is a view showing a conventional tray-type distillation apparatus (1).
  • the distillation target material introduced from the upper portion 20 flows to the tray 30 , and the high-temperature gas introduced from the lower portion 40 is disposed at the bottom of the tray 30 .
  • It is a device for separating the volatile substances included in the distillation target material while ascending in the vertical direction to the bottom surface of the tray 30 through a plurality of holes provided in the .
  • FIGS. 2 to 5 a tray-type distillation apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 to 5 .
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a tray-type distillation apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the tray-type distillation apparatus 1000 includes a body part 100 , a distillation target material supply part 200-1 to 200-3 , a gas inlet part 300 , It includes a discharge unit 400 , a recovery unit 500 , a tray 600 , and a downcomer 700 .
  • the body part 100 is a cylindrical chamber in which a substance to be distilled and a gas react therein, and a plurality of trays 600 and a downcomer 700 are accommodated therein, and the substance to be distilled is placed in the upper portion of the body part 100 . and a gas (gas or steam) is introduced from the lower portion of the body portion 100 .
  • the distillation subject material supply units 200-1 to 200-3 are pipes through which the distillation subject material is input, and are provided on the upper portion of the body 100 so that the distillation subject material flows in from the upper portion and moves in the lower direction by gravity. do.
  • distillation target material supply units 200-1 to 200-3 are provided above the uppermost tray 600a so that the input distillation target material falls to the uppermost tray 600a.
  • a plurality of distillation target material supply units 200-1 to 200-3 are provided so that the distillation target material can be dispersedly input.
  • PVC is described as an example of a distillation target material, but is not limited thereto.
  • the distillation target material is PVC, it is in the form of PVC slurry or latex, and contains 10 to 60 wt% of PVC solid particles through suspension, micro-suspension, and emulsion polymerization.
  • PVC may be a single monomer product or a copolymer product.
  • the gas inlet 300 is a configuration in which gas is introduced, and is provided at the lower portion of the body 100 so that the gas rises from the bottom to the top as opposed to the inflow direction of the distillation target material.
  • the upper portion of the body portion 100 is provided with a discharge portion 400 for discharging the residual gas and the distillation target material and the gas to the outside of the distillation apparatus 1000 to discharge the separated volatile material, the body portion 100 ), a recovery unit 500 for recovering a high-purity product, which is a resultant material from which volatile substances are removed from the distillation target material, is provided at the lower portion.
  • a plurality of trays 600 are provided in the body portion 100 at predetermined intervals, respectively.
  • a plurality of holes may be provided in each tray 600 .
  • a downcomer 700 is provided on one side of each tray 600 to form a passage through which the distillation target material moves from the upper part to the lower part of the body part 100, and the downcomer 700 is the tray 600 Since the distillation target material horizontally moved is a passage that moves to the next tray 600 located at the bottom, if a downcomer is provided at one end of the n-1th tray, the downcomer is provided at the other end of the nth tray, and the n+1th tray It is arranged in such a way that the downcomer is provided at one end of the tray.
  • the distillation target material that has come down through the downcomer 700 may move horizontally on the tray 600 and move to the next tray 600 through the downcomer 700 located on the opposite side.
  • the tray-type distillation apparatus 1000 may further include a baffle (baffle) (800).
  • baffle baffle
  • a plurality of baffles 800 are provided in each tray 600 and arranged in a zigzag form to form a flow path through which the distillation target material descending from the upper portion of the tray 600 moves to the downcomer 700 on the tray 600 .
  • the movement path through which the distillation target material and the gas can react is lengthened, which has the effect of securing a long gas-liquid reaction time, and the distillation target material can move in one direction on the tray 600 . let it be
  • FIG 3 is a diagram illustrating an operation in which the tray-type distillation apparatus 1000 according to an embodiment of the present invention separates volatile substances from a distillation target material.
  • the distillation target material of the n-1 th tray 600a overflows the weir 60a, and the n-1 th tray 600a and the nth tray 600b ), after flowing into the downcomer (70a) installed vertically over 600c).
  • the downcomer 70a serves similarly to a dam for flowing the distillation target material flowing down from the upper tray 600a onto the lower tray 600b.
  • the distillation target material is injected from the upper part 20, and at the time of initial injection, it is injected with a high pressure through a narrow pipe-type inlet, and then is injected with a vacuum inside the body ( 10), a sudden decompression occurs.
  • VCM Vinyl Chloride Monomer
  • FIG. 4 is a plan view showing the distillation target material supply units 200-1 to 200-3 and the uppermost tray 600a in the tray-type distillation apparatus 1000 according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is FIG. It is a view showing a cross-sectional view of BB'.
  • the tray-type distillation apparatus 1000 is provided with a plurality of distillation target material supply units 200-1 to 200-3 in order to solve the above-described problems, and the distillation target material, for example, PVC, has a plurality of It is dispersedly injected into the distillation target material supply unit (200-1 to 200-3).
  • the distillation target material for example, PVC
  • PVC has a plurality of It is dispersedly injected into the distillation target material supply unit (200-1 to 200-3).
  • distillation target material supply units 200-1 to 200-3 may be provided.
  • the tray-type distillation apparatus has a range in which normal operation is possible depending on the gas-liquid (slurry) flow rate. 6 is a view showing this.
  • the flow rate of the input PVC is less than a predetermined threshold, the PVC cannot move horizontally and settles in the tray 600 .
  • PVC which does not flow and settles, may accumulate and change to scale, and may block the hole of the tray 600 to reduce the efficiency of the distillation apparatus.
  • distillation target material supply units 200-1 to 200-3 When PVC of the same flow rate is input to a plurality of distillation target material supply units 200-1 to 200-3, in order to prevent foam or bubbles from occurring while supplying a flow rate greater than the above-described threshold flow rate, one conventional distillation target material supply unit It should be distributed as much as 1/3 of the flow rate input to the . Therefore, in the tray-type distillation apparatus 1000 according to the present invention, it is most preferable that three distillation target material supply units 200-1 to 200-3 are provided. In this case, the distillation target material supply units 200-1 to 200-3 may be arranged at intervals of 120° along the circumference of the outer surface of the body unit 100 .
  • Each step of the distillation method according to an embodiment of the present invention may be performed by the tray-type distillation apparatus 1000 described above, and the distillation target material is supplied to a plurality of distillation target material supply units 200-1 to 200-3. It includes a step (S100) of dispersing and inputting the gas to the gas inlet part (300) to react the distillation target material with the gas to remove the volatile substances contained in the distillation target material (S200).
  • the distillation target material may be a polymer prepared through suspension polymerization or emulsion polymerization.
  • the polymer prepared by the suspension polymerization process is, for example, poly (vinyl chloride), PVC), poly (methyl methacrylate), PMMA), polytetrafluoroethylene (PTFE), Polystyrene (PS) and the like may be applicable.
  • the polymer produced by the emulsion polymerization process is, for example, poly (vinyl chloride), PVC), poly(methyl methacrylate), PMMA), polytetrafluoroetylene (PTFE) , polyvinyl alcohol (Poly (vinyl alcohol), PVA) may be applicable.
  • PVC is described as an example of a material to be distilled, but is not limited thereto. If the distillation target material is PVC, it is in the form of PVC slurry or latex, and contains 10 to 60 wt% of PVC solid particles through suspension, micro-suspension, and emulsion polymerization. At this time, PVC may be a single monomer product or a copolymer product.
  • PVC may be introduced at the same flow rate to each distillation target material supply unit.
  • the flow rate to be input to each distillation target material supply unit is 1/3 of that when only one distillation target material supply unit is provided, which is the minimum flow rate at which the distillation apparatus can be operated normally as described above.
  • the flow rate input according to the position of the distillation target material supply unit 200-1 to 200-3 can be done differently.
  • the flow rate of PVC supplied to the downcomer 700 and the furthest distillation target material supply unit 200-1 is the minimum flow rate (1/ compared to the conventional distillation apparatus having only one supply unit) 3), and the closer to the downcomer 700, the closer the distillation target material supply units 200-2, 200-3, the smaller the flow rate, the closer to the minimum flow rate, PVC can be injected in a distributed manner.
  • different flow rates may be input by changing the diameter of the pipe of the distillation target material supply units 200-1 to 200-3 or by installing a nozzle.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)

Abstract

트레이형 증류장치 및 증류방법이 개시된다. 본 발명에 따른 증류장치 및 증류방법에 따르면, 복수개의 증류대상물질 공급부가 마련되어 증류대상물질을 분산투입할 수 있으므로, 몸체부 내부와 증류대상물질 공급부 사이의 압력차가 줄어들고 폼 또는 버블이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

Description

트레이형 증류장치
본 발명은 증류장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 증류대상물질로부터 목적 휘발성분을 분리함으로써 고순도 제품을 회수하는 증류장치에 관한 것이며, 트레이(tray)를 구비한 컬럼 형태의 증류장치에 관한 것이다.
트레이형 증류장치는 PVC (poly vinyl chloride) 중합 공정에서 잔류 모노머 (VCM) 스트리핑에 사용되는 장치이다.
이때, 기-액 접촉에 따라 폼 또는 버블이 형성될 수 있으며 이는 중합 과정에서 포함된 분산제, 유화제, 현탁제 등으로 불리우는 계면활성제 계열 성분에 의해 강화될 수 있다. 이러한 폼 또는 버블은, PVC 슬러리가 압력이 높은 배관으로부터 진공 운전되는 증류장치로 주입되면서 빠르게 감압되는 것에 의해 가장 많이 발생하게 된다.
본 발명은 이러한 폼 또는 버블의 발생을 완화시키기 위한 증류장치 및 증류방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 증류장치는, 내부에서 증류대상물질과 기체가 반응하는 몸체부; 상기 몸체부의 상부에 마련되고, 상기 증류대상물질이 투입되는 증류대상물질 공급부; 상기 몸체부의 하부에 마련되고, 상기 기체가 투입되는 기체 유입부; 상기 몸체부의 상부에 마련되고 상기 증류대상물질과 상기 기체가 반응하여 분리된 휘발성 물질을 배출하는 배출부; 상기 몸체부의 하부에 마련되고, 상기 증류대상물질로부터 상기 휘발성 물질이 제거된 결과물질을 회수하는 회수부; 상기 몸체부 내부에 복수개 구비되며, 각각에 복수의 홀이 마련되는 트레이; 및 상기 트레이 각각의 일측에 마련되며, 상기 몸체부의 상부로부터 하부로 상기 증류대상물질이 이동하는 통로를 형성하는 다운커머(downcomer);를 포함하고, 상기 증류대상물질 공급부는 상기 증류대상물질을 분산투입할 수 있도록 복수개 구비되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 증류대상물질 공급부는 세 개 구비될 수 있다.
또한, 상기 증류대상물질 공급부는 상기 몸체부의 둘레를 따라 120° 간격으로 배치될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 증류장치에 있어서, 상기 트레이에 복수개 구비되고, 지그재그 형태로 배치되어 상기 트레이 상부로부터 내려온 상기 증류대상물질이 상기 트레이상에서 상기 다운커머까지 이동하는 경로를 형성하는 베플(baffle)을 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 증류대상물질은 서스펜션 중합(suspension polymerization) 또는 에멀젼 중합(emulsion polymerization)을 통해 제조되는 고분자일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 증류방법은, 내부에서 증류대상물질과 기체가 반응하는 몸체부; 상기 몸체부의 상부에 마련되고, 상기 증류대상물질이 투입되는 증류대상물질 공급부; 상기 몸체부의 하부에 마련되고, 상기 기체가 투입되는 기체 유입부; 상기 몸체부의 상부에 마련되고 상기 증류대상물질과 상기 기체가 반응하여 분리된 휘발성 물질을 배출하는 배출부; 상기 몸체부의 하부에 마련되고, 상기 증류대상물질로부터 상기 휘발성 물질이 제거된 결과물질을 회수하는 회수부; 상기 몸체부 내부에 복수개 구비되며, 각각에 복수의 홀이 마련되는 트레이; 및 상기 트레이 각각의 일측에 마련되며, 상기 몸체부의 상부로부터 하부로 상기 증류대상물질이 이동하는 통로를 형성하는 다운커머(downcomer);를 포함하고, 상기 증류대상물질 공급부는 복수개 구비되는 것을 특징으로 하는 증류장치를 이용한 증류방법으로서, 상기 증류대상물질을 상기 복수개의 증류대상물질 공급부에 분산 투입하는 단계; 및 상기 기체 유입부로 기체를 제공하여 상기 증류대상물질과 상기 기체를 반응시켜 상기 증류대상물질에 포함된 상기 휘발성 물질을 제거하는 단계;를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 증류대상물질을 상기 복수개의 증류대상물질 공급부에 분산 투입하는 단계는, 상기 증류대상물질 공급부 각각에 상기 증류대상물질을 동일한 유량으로 투입할 수 있다.
이때, 상기 증류대상물질은 서스펜션 중합(suspension polymerization) 또는 에멀젼 중합(emulsion polymerization)을 통해 제조되는 고분자일 수 있다.
본 발명에 따른 증류장치 및 증류방법에 따르면, 복수개의 증류대상물질 공급부가 마련되어 증류대상물질을 분산투입할 수 있으므로, 몸체부 내부와 증류대상물질 공급부 사이의 압력차가 줄어들고 폼 또는 버블이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 종래의 트레이형 증류장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 트레이형 증류장치의 개략도이다.
도 3은 증류장치가 증류대상물질로부터 휘발성 물질을 분리하는 동작을 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 트레이형 증류장치에 있어서, 증류대상물질 공급부와 최상단 트레이를 나타내는 평면도이다.
도 5는 도 4의 B-B'단면도를 나타낸 것이다.
도 6은 트레이형 증류장치에 있어서 기체-액체(슬러리) 유량에 따라 정상 운전이 가능한 범위를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 증류장치에 대해 상세하게 설명한다. 첨부한 도면들은 통상의 기술자에게 본 발명의 기술적 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위하여 어디까지나 예시적으로 제공되는 것으로서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들로 한정되지 않고 다른 형태로 얼마든지 구체화될 수 있다.
도 1은 종래의 트레이형 증류장치(1)를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래의 트레이형 증류장치(1)는 상부(20)에서 유입되는 증류대상물질이 트레이(30)로 흐르고, 하부(40)에서 유입되는 고온의 기체는 트레이(30) 바닥에 마련된 다수개의 홀을 통해 트레이(30) 바닥면과 수직 방향으로 상승하면서 증류대상물질에 포함된 휘발성 물질을 분리하는 장치이다.
이하에서는 도 2 내지 도 5를 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 트레이형 증류장치에 대해 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 트레이형 증류장치의 개략도이다.
도 2를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 트레이형 증류장치(1000)는, 몸체부(100), 증류대상물질 공급부(200-1~200-3), 기체 유입부(300), 배출부(400), 회수부(500), 트레이(600) 및 다운커머(700)를 포함한다.
몸체부(100)는 내부에서 증류대상물질과 기체가 반응하는 원통형 챔버로서, 내부에 복수개의 트레이(600) 및 다운커머(700)를 수용하며, 증류대상물질이 몸체부(100)의 상부에서 유입되고 기체(가스 또는 증기)가 몸체부(100)의 하부에서 유입된다.
증류대상물질 공급부(200-1~200-3)는 증류대상물질이 투입되는 배관으로서, 증류대상물질이 상부에서 유입되어 중력에 의해 하부방향으로 이동될 수 있도록 몸체부(100)의 상부에 마련된다.
보다 구체적으로는 증류대상물질 공급부(200-1~200-3)는 최상단의 트레이(600a)보다 상측에 마련되어, 투입된 증류대상물질이 최상단 트레이(600a)로 떨어지도록 한다.
이때, 본 발명의 트레이형 증류장치(1000)에 있어서, 증류대상물질 공급부(200-1~200-3)는 증류대상물질이 분산투입될 수 있도록 복수개 구비된다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서는 증류대상물질로서 PVC를 예로 들어 설명하지만 이에 한정되는 것은 아니다. 증류대상물질이 PVC인 경우 PVC 슬러리 또는 라텍스 형태이며 suspension, micro-suspension, emulsion polymerization 등을 통한 PVC solid particle이 10~60wt% 포함되어 있다. 이때 PVC는 단일 monomer 제품 일 수도 있고 copolymer 제품 일 수도 있다.
기체 유입부(300)는 기체가 투입되는 구성으로서 증류대상물질의 유입 방향과는 반대로 하부에서 상부 방향으로 기체가 상승할 수 있도록 몸체부(100)의 하부에 마련된다.
아울러, 몸체부(100)의 상부에는 잔여 기체 및 증류대상물질과 기체가 반응하여 분리된 휘발성 물질을 증류장치(1000)의 외부로 배출하기 위한 배출부(400)가 마련되고, 몸체부(100)의 하부에는 증류대상물질로부터 휘발성 물질이 제거된 결과물질인 고순도 제품(product)을 회수하기 위한 회수부(500)가 마련된다.
또한, 몸체부(100) 내부에는 트레이(600)가 각각 소정의 간격으로 복수개 구비된다. 각각의 트레이(600)에는 복수개의 홀(hole)이 마련될 수 있다.
트레이(600) 각각의 일측에는 다운커머(downcomer)(700)가 마련되어, 몸체부(100)의 상부로부터 하부로 증류대상물질이 이동하는 통로를 형성하는데, 다운커머(700)는 트레이(600)를 수평이동한 증류대상물질이 하부에 위치한 다음 트레이(600)로 이동하는 통로이므로 n-1번째 트레이의 일단에 다운커머가 마련된 경우 n번째 트레이의 타단에 다운커머가 마련되고, n+1번째 트레이의 일단에 다운커머가 마련되는 방식으로 배치된다.
즉, 다운커머(700)를 통해 내려온 증류대상물질은 트레이(600) 상에서 수평이동하여 반대편에 위치한 다운커머(700)를 통해 다음 트레이(600)로 이동할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 트레이형 증류장치(1000)에 있어서, 베플(baffle)(800)을 더 포함할 수 있다.
베플(800)은, 각각의 트레이(600)에 복수개 구비되고 지그재그 형태로 배치되어 트레이(600) 상부로부터 내려온 증류대상물질이 트레이(600)상에서 다운커머(700)까지 이동하는 유로를 형성한다.
베플(800)이 마련되면 증류대상물질과 기체가 반응할 수 있는 이동 경로가 길어져서 기-액 반응시간을 길게 확보할 수 있는 효과가 있고 트레이(600)상에서 증류대상물질이 한 방향으로 이동할 수 있도록 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 트레이형 증류장치(1000)가 증류대상물질로부터 휘발성 물질을 분리하는 동작을 나타낸 것이다.
도 2 및 도 3을 더 참고하여 보다 자세하게 설명하자면, n-1번째 트레이(600a)의 증류대상물질은 위어(weir, 60a)를 넘쳐흘러 n-1번째 트레이(600a)와 n번째 트레이(600b)에 걸쳐 수직으로 설치된 다운커머(downcomer, 70a)로 유입된 후, n번째 트레이(600b)를 수평으로 흘러 n번째 트레이(600b)의 위어(weir, 60b)를 넘쳐흘러 n+1번째 트레이(600c)로 내려간다.
이때, 증류대상물질이 트레이(600) 바닥면에서 베플(800)이 형성한 유로를 따라 수평으로 흐르는 동안, 트레이(600) 바닥면에 마련된 다수개의 홀을 통해 상승하는 기체와 접촉하면서 열 및 물질전달이 이루어지게 되고 이를 통해 증류대상물질에 포함된 휘발성 물질이 분리된다.
여기서, 다운커머(70a)는 상측 트레이(600a)에서 흘러내리는 증류대상물질을 하측 트레이(600b) 위로 흘려 보내는 댐과 유사한 역할을 한다.
상술한 바와 같이, 종래의 트레이형 증류장치(1)에서는 상부(20)에서 증류대상물질을 주입하는데, 초기 주입시 좁은 배관형태의 주입구를 통해 높은 압력을 가지고 주입되다가 내부가 진공인 몸체부(10)로 주입되면서 급격한 감압이 일어나게 된다.
이때, PVC(poly vinyl chloride) 중합 공정인 경우, VCM(Vinyl Chloride Monomer) 증발량이 극대화되어 폼(foam)이 발생하게 된다. 폼이 발생하면 인접하는 상측 트레이에 도달하여 정상 흐름 및 운전을 방해하거나, 기-액 접촉면적을 감소시켜 물질전달 영향을 약화시킬 수 있고, 특히 몸체부(10) 내부 최상단에서 발생하는 폼은 후단 공정으로 배출되어 공정을 오염시키거나, 후에 스케일(scale)로 발달하여 제품 품질 및 물성을 악화시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 트레이형 증류장치(1000)에 있어서, 증류대상물질 공급부(200-1~200-3)와 최상단 트레이(600a)를 나타내는 평면도이고, 도 5는 도 4의 B-B' 단면도를 나타낸 도면이다.
본 발명에 따른 트레이형 증류장치(1000)는, 상술한 문제점을 해결하기 위해 복수개의 증류대상물질 공급부(200-1~200-3)를 마련하고 있으며, 증류대상물질 예를 들어 PVC는 복수개의 증류대상물질 공급부(200-1~200-3)로 분산투입된다. 종래와 동일한 직경을 가지는 배관을 증류대상물질 공급부(200-1~200-3)로 설계하는 경우, 복수개의 증류대상물질 공급부(200-1~200-3)에 PVC가 분산투입되면, 하나의 증류대상물질 공급부(200-1)에 투입되는 PVC의 유량은 증류대상물질 공급부(200-1~200-3)의 개수에 반비례하여 줄어들게 된다. 따라서, 몸체부(100) 내부와 증류대상물질 공급부(200-1~200-3) 사이의 압력차가 줄어들고, 폼 또는 버블이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
바람직하게는 증류대상물질 공급부(200-1~200-3)는 2개 내지 5개 마련될 수 있다.
한편, 트레이형 증류장치에는 기체-액체(슬러리) 유량에 따라 정상 운전이 가능한 범위가 존재한다. 도 6은 이를 나타내는 도면이다. 투입되는 PVC의 유량이 소정의 임계치 이하가 되면 PVC가 트레이(600)를 수평이동하지 못하고 침강된다. 흐르지 못하고 침강되는 PVC는 고여서 스케일로 변할 우려가 있고, 트레이(600)의 홀을 막아 증류장치의 효율을 떨어뜨릴 수도 있다.
복수개의 증류대상물질 공급부(200-1~200-3)에 동일한 유량의 PVC가 투입되는 경우 상술한 임계치 유량보다 큰 유량을 공급하면서도 폼 또는 버블이 발생하지 않도록 하기 위해서는 종래 1개의 증류대상물질 공급부에 투입되는 유량의 1/3만큼 분산투입하여야 한다. 따라서, 본 발명에 따른 트레이형 증류장치(1000)에 있어서 증류대상물질 공급부(200-1~200-3)는 3개 마련되는 것이 가장 바람직하다. 이때, 증류대상물질 공급부(200-1~200-3)는 몸체부(100) 외부면 둘레를 따라 120° 간격으로 배치될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 증류방법을 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 증류방법의 각 단계는, 앞서 설명한 트레이형 증류장치(1000)에 의해 수행될 수 있으며, 증류대상물질을 복수개의 증류대상물질 공급부(200-1~200-3)에 분산 투입하는 단계(S100) 및 기체 유입부(300)로 기체를 제공하여 증류대상물질과 기체를 반응시켜 증류대상물질에 포함된 휘발성 물질을 제거하는 단계(S200)를 포함한다.
증류대상물질은 서스펜션 중합(suspension polymerization) 또는 에멀젼 중합(emulsion polymerization)을 통해 제조되는 고분자일 수 있다.
서스펜션 중합공정으로 제조되는 고분자는 예를 들면, 폴리염화비닐(poly (vinyl chloride), PVC), 폴리메틸 메타크릴산(Poly (methyl methacrylate), PMMA), 폴리테트라플루오르에틸렌(Polytetrafluoroetylene, PTFE), 폴리스티렌(polystyrene, PS) 등이 해당될 수 있다.
에멜젼 중합공정으로 제조되는 고분자는 예를 들면, 폴리염화비닐(poly (vinyl chloride), PVC), 폴리메틸 메타크릴산(Poly(methyl methacrylate), PMMA), 폴리테트라플루오르에틸렌(Polytetrafluoroetylene, PTFE), 폴리비닐알코올(Poly (vinyl alcohol), PVA) 등이 해당될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는 증류대상물질로서 PVC를 예로 들어 설명하지만 이에 한정되는 것은 아니다. 증류대상물질이 PVC인 경우 PVC 슬러리 또는 라텍스 형태이며 suspension, micro-suspension, emulsion polymerization 등을 통한 PVC solid particle이 10~60wt% 포함되어 있다. 이때 PVC는 단일 monomer 제품 일 수도 있고 copolymer 제품일 수도 있다.
증류대상물질을 복수개의 증류대상물질 공급부(200-1~200-3)에 분산 투입하는 단계(S100)에 있어서, PVC는 각각의 증류대상물질 공급부에 동일한 유량으로 투입될 수 있다. 이때 각각의 증류대상물질 공급부에 투입되어야 할 유량은 하나의 증류대상물질 공급부만이 구비되어 있을때의 1/3로서, 이는 상술한 바와 같이 증류장치가 정상 운전될 수 있는 최소 유량이다.
또한, PVC를 복수개의 증류대상물질 공급부(200-1~200-3)에 분산 투입하는 단계(S100)에 있어서, 증류대상물질 공급부(200-1~200-3)의 위치에 따라 투입되는 유량을 다르게 할 수 있다. 예를 들어 도 4를 참조하면, 다운커머(700)와 가장 먼 증류대상물질 공급부(200-1)에 공급되는 PVC의 유량만을 최소 유속(하나의 공급부만이 구비되어 있는 종래 증류장치 대비 1/3)보다 크게 되도록 하고, 다운커머(700)에 가까운 증류대상물질 공급부(200-2,200-3)일수록 점점 더 작은 유량을 공급하여 최소 유속에 가까워지도록 하는 방식으로 PVC를 분산투입할 수 있다.
이때, 유량을 다르게 투입하는 것은 증류대상물질 공급부(200-1~200-3)의 배관 직경을 변경하거나 노즐을 설치하는 방법으로 수행할 수 있다.
다운커머(700)와 거리가 멀수록 트레이(600)상에서 더 긴 유로를 이동해야 하므로 유속이 더 빨라야 하고 따라서 더 큰 유량의 PVC를 투입할 필요가 있고, 다운커머(700)와 거리가 가까울수록 트레이(600)상에서 다운커머(700)를 통해 하부의 트레이(600)로 내려가기까지 짧은 유로만을 이동하게 되므로 유속을 천천히 하여 기체와의 반응시간을 길게 해 줄 필요가 있다. 물론 이때에도 최소 유속 이상을 만족하는 유량이 투입되어야 한다.
즉, 다운커머(700)와 먼 증류대상물질 공급부(200-1)에는 투입되는 PVC 유량을 최소 유속보다 크게 되도록 조절 함으로써 PVC가 유로를 따라 흐르다가 침강하는 것을 방지할 수 있고, 다운커머(700)와 가장 가까운 증류대상물질 공급부(200-3)에 투입되는 PVC 유량은 최소 유속으로 조절 함으로써 PVC와 기체와의 반응시간을 최대한 길게 하여 휘발성 물질의 분리 효율이 낮아지는 것을 방지할 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명의 설명을 위하여 예시로 든 실시예들은 본 발명이 구체화되는 하나의 실시예에 불과하며, 본 발명의 요지가 실현되기 위하여 다양한 형태로 조합이 가능하다. 따라서 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 특징이 있다고 할 것이다.

Claims (8)

  1. 내부에서 증류대상물질과 기체가 반응하는 몸체부;
    상기 몸체부의 상부에 마련되고, 상기 증류대상물질이 투입되는 증류대상물질 공급부;
    상기 몸체부의 하부에 마련되고, 상기 기체가 투입되는 기체 유입부;
    상기 몸체부의 상부에 마련되고 상기 증류대상물질과 상기 기체가 반응하여 분리된 휘발성 물질을 배출하는 배출부;
    상기 몸체부의 하부에 마련되고, 상기 증류대상물질로부터 상기 휘발성 물질이 제거된 결과물질을 회수하는 회수부;
    상기 몸체부 내부에 복수개 구비되며, 각각에 복수의 홀이 마련되는 트레이; 및
    상기 트레이 각각의 일측에 마련되며, 상기 몸체부의 상부로부터 하부로 상기 증류대상물질이 이동하는 통로를 형성하는 다운커머(downcomer);를 포함하고,
    상기 증류대상물질 공급부는 상기 증류대상물질을 분산투입할 수 있도록 복수개 구비되는 것을 특징으로 하는 증류장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 증류대상물질 공급부는 세 개 구비되는 것을 특징으로 하는 증류장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 증류대상물질 공급부는 상기 몸체부의 둘레를 따라 120° 간격으로 배치되는 것을 특징으로 하는 증류장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 트레이에 복수개 구비되고, 지그재그 형태로 배치되어 상기 트레이 상부로부터 내려온 상기 증류대상물질이 상기 트레이상에서 상기 다운커머까지 이동하는 경로를 형성하는 베플(baffle)을 더 포함하는 증류장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 증류대상물질은 서스펜션 중합(suspension polymerization) 또는 에멀젼 중합(emulsion polymerization)을 통해 제조되는 고분자인 것을 특징으로 하는 증류장치.
  6. 내부에서 증류대상물질과 기체가 반응하는 몸체부; 상기 몸체부의 상부에 마련되고, 상기 증류대상물질이 투입되는 증류대상물질 공급부; 상기 몸체부의 하부에 마련되고, 상기 기체가 투입되는 기체 유입부; 상기 몸체부의 상부에 마련되고 상기 증류대상물질과 상기 기체가 반응하여 분리된 휘발성 물질을 배출하는 배출부; 상기 몸체부의 하부에 마련되고, 상기 증류대상물질로부터 상기 휘발성 물질이 제거된 결과물질을 회수하는 회수부; 상기 몸체부 내부에 복수개 구비되며, 각각에 복수의 홀이 마련되는 트레이; 및 상기 트레이 각각의 일측에 마련되며, 상기 몸체부의 상부로부터 하부로 상기 증류대상물질이 이동하는 통로를 형성하는 다운커머(downcomer);를 포함하고, 상기 증류대상물질 공급부는 복수개 구비되는 것을 특징으로 하는 증류장치를 이용한 증류방법에 있어서,
    상기 증류대상물질을 상기 복수개의 증류대상물질 공급부에 분산 투입하는 단계; 및
    상기 기체 유입부로 기체를 제공하여 상기 증류대상물질과 상기 기체를 반응시켜 상기 증류대상물질에 포함된 상기 휘발성 물질을 제거하는 단계;를 포함하는 증류방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 증류대상물질을 상기 복수개의 증류대상물질 공급부에 분산 투입하는 단계는,
    상기 증류대상물질 공급부 각각에 상기 증류대상물질을 동일한 유량으로 투입하는 것을 특징으로 하는 증류방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 증류대상물질은 서스펜션 중합(suspension polymerization) 또는 에멀젼 중합(emulsion polymerization)을 통해 제조되는 고분자인 것을 특징으로 하는 증류방법.
PCT/KR2020/016577 2019-12-30 2020-11-23 트레이형 증류장치 WO2021137435A1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022540682A JP2023509048A (ja) 2019-12-30 2020-11-23 トレイ型蒸留装置
EP20909691.6A EP4070868A4 (en) 2019-12-30 2020-11-23 TRAY-LIKE DISTILLATION DEVICE
CN202080091129.1A CN115023275B (zh) 2019-12-30 2020-11-23 托盘型蒸馏设备

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190177408A KR20210084901A (ko) 2019-12-30 2019-12-30 트레이형 증류장치
KR10-2019-0177408 2019-12-30

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021137435A1 true WO2021137435A1 (ko) 2021-07-08

Family

ID=76686832

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2020/016577 WO2021137435A1 (ko) 2019-12-30 2020-11-23 트레이형 증류장치

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP4070868A4 (ko)
JP (1) JP2023509048A (ko)
KR (1) KR20210084901A (ko)
CN (1) CN115023275B (ko)
WO (1) WO2021137435A1 (ko)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4995945A (en) * 1985-02-11 1991-02-26 Flavourtech Pty. Ltd. Counter-current gas-liquid contacting device
KR920000354A (ko) * 1990-06-11 1992-01-29 케미컬 리서어치 앤드 라이센싱 캄파니 증류 컬럼 반응기
KR20020080510A (ko) * 2001-04-16 2002-10-26 주식회사 명현엔지니어링 농축장치 및 농축방법
KR200372878Y1 (ko) * 2004-10-18 2005-01-15 종 출 이 증류기의 트레이구조
KR20150010270A (ko) * 2013-07-19 2015-01-28 주식회사 엘지화학 이중 벽 기액장치

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4295936A (en) * 1979-06-28 1981-10-20 Chevron Research Company Fractionation apparatus providing improved heat recovery from bottom stream
JPH0824502A (ja) * 1994-07-19 1996-01-30 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 蒸留塔
JPH11226301A (ja) * 1998-02-20 1999-08-24 Nippon Shokubai Co Ltd 蒸留方法及び蒸留装置
JP3856974B2 (ja) * 1999-02-17 2006-12-13 株式会社日本触媒 蒸留方法及び蒸留装置
JP3787261B2 (ja) * 1999-04-16 2006-06-21 株式会社日本触媒 易重合性化合物の重合防止方法
FR2875145A1 (fr) * 2004-09-15 2006-03-17 Manuf De Prod Chim De Tournan Dispositif de traitement par distillation de fraction hydrocarbonee
PL2540365T3 (pl) * 2011-06-27 2017-09-29 Neste Oyj Sekcja zasilania kolumny separacyjnej
US9266035B2 (en) * 2012-09-06 2016-02-23 Exxonmobil Research And Engineering Company Distillation tower feed device
JP6033050B2 (ja) * 2012-11-16 2016-11-30 東洋エンジニアリング株式会社 芳香族炭化水素製造装置
CN202983264U (zh) * 2012-12-27 2013-06-12 上虞市解氏化学工业有限公司 一种生产邻氟苯胺的精馏塔用进料喷口
JP2016529096A (ja) * 2013-07-18 2016-09-23 エルジー・ケム・リミテッド 蒸留装置
KR101779547B1 (ko) * 2016-11-02 2017-09-18 주식회사 포스코 증류 장치 및 이를 포함하는 첨가제 제조 설비
CN207950707U (zh) * 2018-01-31 2018-10-12 丹阳同泰化工机械有限公司 一种高效气液分离器

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4995945A (en) * 1985-02-11 1991-02-26 Flavourtech Pty. Ltd. Counter-current gas-liquid contacting device
KR920000354A (ko) * 1990-06-11 1992-01-29 케미컬 리서어치 앤드 라이센싱 캄파니 증류 컬럼 반응기
KR20020080510A (ko) * 2001-04-16 2002-10-26 주식회사 명현엔지니어링 농축장치 및 농축방법
KR200372878Y1 (ko) * 2004-10-18 2005-01-15 종 출 이 증류기의 트레이구조
KR20150010270A (ko) * 2013-07-19 2015-01-28 주식회사 엘지화학 이중 벽 기액장치

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP4070868A4 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN115023275B (zh) 2024-05-31
JP2023509048A (ja) 2023-03-06
EP4070868A4 (en) 2024-01-03
EP4070868A1 (en) 2022-10-12
KR20210084901A (ko) 2021-07-08
CN115023275A (zh) 2022-09-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2014137177A1 (ko) 올레핀의 중합 방법
JP3724012B2 (ja) 残留モノマー除去装置およびそれを用いる残留モノマー除去方法
WO2021137435A1 (ko) 트레이형 증류장치
EP1542777B1 (en) Method for removal of volatiles from a mass processable polymer
WO2015047040A1 (ko) 염화비닐 수지의 괴상중합용 장치 및 염화비닐 수지의 괴상중합 방법
US7744067B2 (en) Three phase vapor distributor
EP0949276B1 (en) Methods and apparatus for removing residual monomers
IE42595B1 (en) Process and apparatus for reducing the content of volatile constituents of vinyl chloride polymers
US5874525A (en) Devolatilizer tray array
RU2498848C2 (ru) Устройство и способ осуществления реакции газофазной полимеризации в псевдоожиженном слое
KR20240081465A (ko) 트레이형 증류장치
WO2015183006A1 (ko) 탈거 장치
WO2021137434A1 (ko) 증류장치 및 증류방법
US10988555B2 (en) Method for separating hydrocarbons from polymer
US20200215458A1 (en) Separation method, and production method for (meth)acrylate
JP2009178684A (ja) 気液接触装置および脱溶媒装置並びに気液接触方法
CN111918884B (zh) 残留单体除去装置
CA1138769A (en) Process for stripping volatile material from aqueous latex
CN109312016B (zh) 烯烃单体回收装置
WO2022075581A1 (ko) 스트리핑 장치 및 스트리핑 방법
WO2021091147A1 (ko) 증류장치
WO2022097886A1 (ko) 올리고머 제조장치
FR2347073A1 (fr) Tour de contact gaz-liquide et procede d'elimination de matieres volatiles
JPH02232205A (ja) 揮発性物質の除去方法及びその装置
WO2022019515A1 (ko) 중합체 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20909691

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2022540682

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2020909691

Country of ref document: EP

Effective date: 20220707

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE