KR20220019991A - Method for preparing polymer - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 중합체 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 중합체를 포함하는 반응 생성물을 제조하고, 상기 반응 생성물로부터 미반응 단량체 및 용매와 중합체를 효과적으로 분리하여 회수하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a polymer, and more particularly, to a method for preparing a reaction product including a polymer and effectively separating and recovering unreacted monomers, solvents and polymers from the reaction product.
고무는 오늘날 가장 유용한 물질의 하나로, 탄성을 가진 특성이 있다. 하지만 고무나무에서 생산한 천연고무는 생산량이 제한적이어서 이를 대체하기 위한 합성 고무가 다양한 분야에서 사용되고 있다. 합성 고무란 천연고무와 물리적 성질이 같거나 비슷한 고분자 물질을 말한다. 합성 고무에는 부타디엔 고무, 스티렌-부타디엔 고무, 아크릴로니트릴 부타디엔 고무, 부틸 고무 등이 있다.Rubber is one of the most useful materials today, and has elasticity. However, natural rubber produced from rubber trees is limited in production, so synthetic rubber to replace it is used in various fields. Synthetic rubber refers to a polymer material with the same or similar physical properties as natural rubber. Synthetic rubber includes butadiene rubber, styrene-butadiene rubber, acrylonitrile butadiene rubber, butyl rubber, and the like.
상기 합성 고무의 제조에는 현탁중합, 유화중합, 피상중합, 용액중합 등의 방법이 사용된다. 그런데, 합성 고무를 제조하기 위한 중합 방법은, 각각 하기와 같은 문제점을 가지고 있다.Methods such as suspension polymerization, emulsion polymerization, superficial polymerization, and solution polymerization are used for the production of the synthetic rubber. However, polymerization methods for producing synthetic rubber each have the following problems.
예를 들면, 괴상 중합에 의해 제조할 경우, 반응 진행에 따라 반응물의 점도가 급격히 상승하여, 기계적인 부하 상승을 유발하고, 추가로 중합시 반응 온도를 조절하기 어렵기 때문에 상업적 대량 생산이 어렵다는 단점이 있다.For example, when prepared by bulk polymerization, the viscosity of the reactant rapidly increases as the reaction proceeds, causing an increase in mechanical load, and furthermore, it is difficult to control the reaction temperature during polymerization, so commercial mass production is difficult. There is this.
또한, 현탁 중합의 경우, 개시제(촉매)를 단량체에 용해시키고 단량체를 물에 분산시킨 다음 분산제를 혼입시켜 형성된 현탁액을 안정화시킨다. 현탁 중합 방법에는 모두 반응시 중합체가 융합 및 응집되지 않도록 단량체 입자를 분산시키는 계면활성제가 사용되고, 중합시킬 단량체에 따라 수불용성의 미립 무기 물질 및 유기 물질과 같은 각종 분산제가 사용되어, 최종 제품의 순도가 저하된다는 단점이 있다.Further, in the case of suspension polymerization, an initiator (catalyst) is dissolved in a monomer, the monomer is dispersed in water, and then a dispersant is incorporated to stabilize the suspension formed. In all suspension polymerization methods, a surfactant is used to disperse the monomer particles so that the polymer does not fuse and agglomerate during the reaction, and various dispersants such as water-insoluble particulate inorganic materials and organic materials are used depending on the monomer to be polymerized. It has the disadvantage of being lowered.
따라서 합성 고무를 대량 생산하기 위해서는 연속 중합 반응기를 이용한 용액 중합 방법 또는 유화 중합 방법을 주로 이용한다.Therefore, in order to mass-produce synthetic rubber, a solution polymerization method or an emulsion polymerization method using a continuous polymerization reactor is mainly used.
이와 같이, 연속 용액 중합 반응을 통해 합성 고무를 생산하는 과정에서 반응 생성물 내 미반응 단량체 및 용매를 회수하기 위하여 종래에는 2기의 스트리퍼를 사용한 스팀 스트리핑(steam stripping) 방법을 고안하였다. 이 때, 첫번째 스트리퍼에서 대부분의 스트리핑 기능을 하기 때문에 고온 및 고압으로 운전되며, 이로인해 용매 및 미반응 단량체와 함께 상부로 증발되어 배출되는 물의 손실량이 증가하는 문제가 있었다. As such, in order to recover unreacted monomers and solvents in the reaction product in the process of producing synthetic rubber through a continuous solution polymerization reaction, a steam stripping method using two strippers has been devised. At this time, since most of the stripping function in the first stripper is operated at high temperature and high pressure, there is a problem in that the loss of water that is evaporated to the upper part together with the solvent and unreacted monomer and discharged increases.
또한, 상기 스팀 스트리핑 공정을 거치고 분리 배출되는 스트림은 중합체와 더불어 물을 포함하고 있기 때문에 탈수 단계를 거치게 되는데, 이 때, 상기 스팀 스트리핑 공정을 거친 후 배출되는 스트림 내 미반응 단량체 및 용매의 함량이 높아 탈수 단계에서 미반응 단량체 및 용매가 증발되는 물과 함께 다량 배출되어 작업자의 건강과 환경 독성 문제를 발생시키는 문제가 있다.In addition, the stream separated and discharged through the steam stripping process is subjected to a dehydration step because it contains water along with the polymer. At this time, the content of unreacted monomers and solvents in the stream discharged after the steam stripping process is reduced In the dehydration step, there is a problem in that a large amount of unreacted monomers and solvents are discharged together with evaporated water, causing health and environmental toxicity problems of workers.
본 발명에서 해결하고자 하는 과제는, 상기 발명의 배경이 되는 기술에서 언급한 문제들을 해결하기 위하여, 용매 및 미반응 단량체를 효과적으로 제거하고, 고순도의 중합체를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.An object to be solved in the present invention is to provide a method of effectively removing a solvent and unreacted monomers and preparing a high-purity polymer in order to solve the problems mentioned in the technology that is the background of the present invention.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명은 반응 생성물 및 물을 포함하는 피드 스트림을 제1 스트리퍼로 공급하고, 상부 배출 스트림으로부터 용매 및 미반응 단량체를 분리하고, 하부 배출 스트림은 제2 스트리퍼로 공급하는 단계; 상기 제2 스트리퍼 상부 배출 스트림을 제1 스트리퍼로 공급하고, 하부 배출 스트림은 제3 스트리퍼로 공급하는 단계; 및 상기 제3 스트리퍼 상부 배출 스트림은 제1 스트리퍼 또는 제2 스트리퍼로 공급하고, 하부 배출 스트림으로부터 중합체를 분리하는 단계를 포함하고, 하기 수학식 1 내지 수학식 3을 만족하는 것인 중합체 제조방법을 제공한다.According to an embodiment of the present invention for solving the above problems, the present invention supplies a feed stream comprising a reaction product and water to a first stripper, separates the solvent and unreacted monomers from the upper discharge stream, and lowers the feeding the effluent stream to a second stripper; feeding the second stripper overhead effluent stream to a first stripper and feeding the bottoms effluent stream to a third stripper; and supplying the third stripper overhead effluent stream to the first stripper or the second stripper, and separating the polymer from the bottom effluent stream, wherein the following Equations 1 to 3 are satisfied. to provide.
[수학식 1][Equation 1]
T2 - T1 ≥ 10 ℃T2 - T1 ≥ 10℃
[수학식 2][Equation 2]
T2 - T3 ≥ 5 ℃T2 - T3 ≥ 5℃
[수학식 3][Equation 3]
102 ℃ ≥ T3 ≥ 93 ℃102 ℃ ≥ T3 ≥ 93 ℃
상기 수학식 1 내지 수학식 3에서, T1은 제1 스트리퍼의 운전 온도이고, T2는 제2 스트리퍼의 운전 온도이며, T3은 제3 스트리퍼의 운전 온도이다.In Equations 1 to 3, T1 is the operating temperature of the first stripper, T2 is the operating temperature of the second stripper, T3 is the operating temperature of the third stripper.
본 발명의 중합체 제조방법에 따르면, 중합체를 포함하는 반응 생성물을 제조하고, 상기 반응 생성물로부터 미반응 단량체 및 용매와 중합체를 효과적으로 분리하여 회수할 수 있다.According to the method for preparing a polymer of the present invention, a reaction product including a polymer can be prepared, and unreacted monomers, a solvent, and a polymer can be effectively separated and recovered from the reaction product.
또한, 제1 스트리퍼, 제2 스트리퍼 및 제3 스트리퍼의 온도 및 압력을 본 발명에 따른 방법으로 제어하여 운전함으로써, 제1 스트리퍼 상부에서 용매 및 미반응 단량체와 함께 상부로 증발되어 배출되는 물의 양을 감소시킬 수 있었고, 후속 공정인 탈수 단계에서 배출되는 스팀 손실량 및 상기 스팀과 함께 배출되는 미반응 단량체 및 용매의 양을 감소시켜 작업 환경을 개선하였다.In addition, by operating by controlling the temperature and pressure of the first stripper, the second stripper and the third stripper in the method according to the present invention, the amount of water discharged by evaporation to the upper part with the solvent and unreacted monomer in the upper part of the first stripper The working environment was improved by reducing the amount of lost steam and the amount of unreacted monomers and solvents discharged together with the steam from the dehydration step, which is a subsequent process.
도 1 및 도 2는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 중합체 제조방법의 공정 흐름도이다.
도 3은 비교예에 따른 중합체 제조방법의 공정 흐름도이다.1 and 2 are process flow diagrams of a polymer manufacturing method according to an embodiment of the present invention, respectively.
3 is a process flow diagram of a method for preparing a polymer according to a comparative example.
본 발명의 설명 및 청구범위에서 사용된 용어나 단어는, 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선을 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms or words used in the description and claims of the present invention should not be construed as being limited to their ordinary or dictionary meanings, and the inventor must properly understand the concept of the term in order to best describe his invention. Based on the principle that can be defined, it should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.
본 발명에서 용어 '스트림(stream)'은 공정 내 유체(fluid)의 흐름을 의미하는 것일 수 있고, 또한, 배관 내에서 흐르는 유체 자체를 의미하는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 '스트림'은 각 장치를 연결하는 배관 내에서 흐르는 유체 자체 및 유체의 흐름을 동시에 의미하는 것일 수 있다. 또한, 상기 유체는 기체(gas) 또는 액체(liquid)를 의미할 수 있다.In the present invention, the term 'stream' may mean a flow of a fluid in a process, and may also mean a fluid itself flowing in a pipe. Specifically, the 'stream' may mean both the fluid itself and the flow of the fluid flowing within a pipe connecting each device. In addition, the fluid may refer to a gas or a liquid.
본 발명에서 용어 '크럼(crumb)'은 반응 생성물을 스트리퍼로 공급하여 스팀 스트리핑 공정을 통해 생성되며, 미반응 단량체 및 용매를 스팀(수증기)와 함께 휘발시켜 제거한 액적(droplet) 형태의 중합체를 의미할 수 있다.In the present invention, the term 'crumb' refers to a polymer in the form of droplets, which is generated through a steam stripping process by supplying a reaction product to a stripper, and is removed by volatilizing unreacted monomers and solvents with steam (water vapor). can do.
이하, 본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail to help the understanding of the present invention.
본 발명에 따르면, 중합체 제조방법이 제공된다. 상기 중합체 제조방법으로, 반응 생성물 및 물을 포함하는 피드 스트림을 제1 스트리퍼(100)로 공급하고, 상부 배출 스트림으로부터 용매 및 미반응 단량체를 분리하고, 하부 배출 스트림은 제2 스트리퍼(200)로 공급하는 단계; 상기 제2 스트리퍼(200) 상부 배출 스트림을 제1 스트리퍼(100)로 공급하고, 하부 배출 스트림은 제3 스트리퍼(300)로 공급하는 단계; 및 상기 제3 스트리퍼(300) 상부 배출 스트림은 제1 스트리퍼(100) 또는 제2 스트리퍼(200)로 공급하고, 하부 배출 스트림으로부터 중합체를 분리하는 단계를 포함할 수 있다.According to the present invention, a method for preparing a polymer is provided. In the method for preparing the polymer, a feed stream comprising a reaction product and water is supplied to the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 반응 생성물은 단량체 스트림 및 용매 스트림을 반응기에 공급하여 중합 반응시켜 생성된 것으로, 상기 반응 생성물은 중합체, 미반응 단량체 및 용매를 포함할 수 있다. 이 때, 상기 중합체는 합성 고무일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the reaction product is produced by a polymerization reaction by supplying a monomer stream and a solvent stream to a reactor, and the reaction product may include a polymer, an unreacted monomer and a solvent. In this case, the polymer may be a synthetic rubber.
예를 들어, 상기 반응 생성물은 반응기에 용매 스트림, 방향족 비닐계 단량체를 포함하는 스트림 및 공액디엔계 단량체를 포함하는 스트림을 공급하여 중합 반응시켜 생성된 것으로서, 방향족 비닐계 단량체 유래단위와 공액디엔계 단량체 유래단위를 포함하는 공중합체, 미반응 방향족 비닐계 단량체, 미반응 공액디엔계 단량체 및 용매를 포함할 수 있다. For example, the reaction product is produced by a polymerization reaction by supplying a solvent stream, a stream containing an aromatic vinylic monomer, and a stream containing a conjugated diene-based monomer to a reactor, and an aromatic vinyl-based monomer-derived unit and a conjugated diene-based unit. It may include a copolymer including a monomer-derived unit, an unreacted aromatic vinyl-based monomer, an unreacted conjugated diene-based monomer, and a solvent.
상기 중합체는 방향족 비닐계 단량체 유래단위 및 공액디엔계 단량체 유래단위를 포함하는 것이라면 특별히 한정하지 않는다. 예를 들어, 상기 중합체는 스티렌-부타디엔 고무(Styrene-Butadiene Rubber, SBR) 및 솔루션 스티렌-부타디엔 고무(Solution Styrene-Butadiene Rubber, SSBR)로 이루어진 군으로부터 선택된 1 종 이상일 수 있다.The polymer is not particularly limited as long as it includes an aromatic vinyl-based monomer-derived unit and a conjugated diene-based monomer-derived unit. For example, the polymer may be at least one selected from the group consisting of Styrene-Butadiene Rubber (SBR) and Solution Styrene-Butadiene Rubber (SSBR).
상기 공액디엔계 단량체는 예를 들어, 1,3-부타디엔, 2,3-디메틸-1,3-부타디엔, 피페릴렌, 3-부틸-1,3-옥타디엔, 이소프렌, 2-페닐-1,3-부타디엔 및 2-할로-1,3-부타디엔(할로는 할로겐 원자를 의미한다)으로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 본 발명에 있어서, 공액디엔계 단량체는 1,3-부타디엔을 포함할 수 있다.The conjugated diene-based monomer is, for example, 1,3-butadiene, 2,3-dimethyl-1,3-butadiene, piperylene, 3-butyl-1,3-octadiene, isoprene, 2-phenyl-1, It may include one or more selected from the group consisting of 3-butadiene and 2-halo-1,3-butadiene (halo means a halogen atom). More specifically, in the present invention, the conjugated diene-based monomer may include 1,3-butadiene.
또한, 상기 방향족 비닐계 단량체는 예를 들어, 스티렌, α-메틸스티렌, 3-메틸스티렌, 4-메틸스티렌, 4-프로필스티렌, 1-비닐나프탈렌, 4-사이클로헥실스티렌, 4-(p-메틸페닐)스티렌 및 1-비닐-5-헥실나프탈렌으로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 본 발명에 있어서, 방향족 비닐계 단량체는 스티렌을 포함할 수 있다.In addition, the aromatic vinyl-based monomer is, for example, styrene, α-methylstyrene, 3-methylstyrene, 4-methylstyrene, 4-propylstyrene, 1-vinylnaphthalene, 4-cyclohexylstyrene, 4-(p- It may include at least one selected from the group consisting of methylphenyl)styrene and 1-vinyl-5-hexylnaphthalene. More specifically, in the present invention, the aromatic vinyl-based monomer may include styrene.
또한, 상기 용매는 탄화수소계 용매를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 탄화수소계 용매는 지방족 탄화수소계 용매 및 지환족 탄화수소를 포함할 수 있으며, 상기 지방족 탄화수소계 용매는 부탄, 펜탄, 헥산, 이소펜탄, 헵탄, 옥탄 및 이소옥탄으로 이루어진 군으로부터 선택된 1 종 이상을 포함할 수 있고, 상기 지환족 탄화수소계 용매는 시클로펜탄, 메틸시클로펜탄, 시클로헥산, 메틸시클로헥산 및 에틸시클로헥산으로 이루어진 군으로부터 선택된 1 종 이상을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 본 발명에 있어서, 용매는 n-헥산을 포함할 수 있다.In addition, the solvent may include a hydrocarbon-based solvent. For example, the hydrocarbon-based solvent may include an aliphatic hydrocarbon-based solvent and an alicyclic hydrocarbon, and the aliphatic hydrocarbon-based solvent is one selected from the group consisting of butane, pentane, hexane, isopentane, heptane, octane and isooctane. The above may be included, and the alicyclic hydrocarbon-based solvent may include at least one selected from the group consisting of cyclopentane, methylcyclopentane, cyclohexane, methylcyclohexane, and ethylcyclohexane. More specifically, in the present invention, the solvent may include n-hexane.
상기 스티렌-부타디엔 고무(Styrene-Butadiene Rubber, SBR) 및 솔루션 스티렌-부타디엔 고무(Solution Styrene-Butadiene Rubber, SSBR)로 이루어진 군으로부터 선택된 1 종 이상의 합성 고무는 용액 중합법(Solution Polymerization) 또는 유화중합법(Emulsion Polymerization)의 방법으로 연속 중합하여 생산할 수 있다.The at least one synthetic rubber selected from the group consisting of Styrene-Butadiene Rubber (SBR) and Solution Styrene-Butadiene Rubber (SSBR) is prepared by solution polymerization or emulsion polymerization. (Emulsion Polymerization) can be produced by continuous polymerization.
이와 같이, 연속 용액 중합 반응을 통해 중합체를 생산하는 과정에서 생성되는 반응 생성물에는 용매와 미반응 단량체가 포함되어 있는데, 본 발명에서는 상기 반응 생성물로부터 미반응 단량체 및 용매와 중합체를 효과적으로 분리하여 회수하며, 동시에, 작업 환경을 개선할 수 있는 방법을 제공하고자 한다.As such, the reaction product generated in the process of producing a polymer through a continuous solution polymerization reaction contains a solvent and an unreacted monomer. In the present invention, the unreacted monomer and the solvent and the polymer are effectively separated and recovered from the reaction product. , at the same time, to provide a way to improve the working environment.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 반응 생성물 및 물을 포함하는 피드 스트림을 제1 스트리퍼(100)로 공급하고, 상부 배출 스트림으로부터 용매 및 미반응 단량체를 분리하고, 하부 배출 스트림은 제2 스트리퍼(200)로 공급할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a feed stream comprising the reaction product and water is supplied to the
구체적으로, 상기 반응 생성물을 물과 혼합하고, 상기 반응 생성물과 물이 혼합된 피드 스트림을 제1 스트리퍼(100)로 공급하여, 스팀을 사용하여 가열함으로써, 상기 피드 스트림으로부터 미반응 단량체와 용매를 물과 함께 증발시켜 상부로 배출시킬 수 있다.Specifically, by mixing the reaction product with water, supplying a feed stream in which the reaction product and water are mixed to the
상기 피드 스트림 내 반응 생성물 및 물의 유량비는 1:1 내지 1:3, 1:1.5 내지 1:3 또는 1:1.5 내지 1:2.5일 수 있다. 상기 범위 내로 반응 생성물과 물을 혼합함으로써, 상기 피드 스트림 내 중합체 및 물의 총 함량 대비 중합체의 함량 비율을 5 중량% 내지 13 중량% 또는 7 중량% 내지 9 중량%가 되도록 제어할 수 있다. 이 경우, 상기 피드 스트림 내 크럼 간 분산을 통해 크럼이 응집하는 것을 방지함으로써 크럼의 크기를 조절할 수 있고, 이를 통해 상기 피드 스트림 내 포함된 미반응 단량체 및 용매가 용이하게 증발될 수 있도록 하는 효과가 있다.The flow ratio of the reaction product and water in the feed stream may be 1:1 to 1:3, 1:1.5 to 1:3, or 1:1.5 to 1:2.5. By mixing the reaction product and water within the above range, it is possible to control the content ratio of the polymer to the total content of the polymer and water in the feed stream to be 5 wt% to 13 wt% or 7 wt% to 9 wt%. In this case, the size of the crumbs can be adjusted by preventing the crumbs from aggregating through dispersion between the crumbs in the feed stream, and through this, the effect of allowing the unreacted monomers and solvents contained in the feed stream to be easily evaporated there is.
상기 반응 생성물과 혼합되는 물의 온도는 85 ℃ 내지 120 ℃, 95 ℃ 내지 120 ℃ 또는 95 ℃ 내지 105 ℃일 수 있다. 상기 범위 내의 온도를 갖는 물을 반응 생성물과 혼합하여 제1 스트리퍼(100)로 공급함으로써, 크럼의 크기를 0.1 cm 내지 5 cm 또는 0.3 cm 내지 3 cm로 제어함으로써, 미반응 단량체 및 용매가 용이하게 증발될 수 있도록 하고, 후술하는 탈수 공정에서 중합체의 손실을 최소화시키는 효과가 있다.The temperature of the water mixed with the reaction product may be 85 °C to 120 °C, 95 °C to 120 °C, or 95 °C to 105 °C. By mixing water having a temperature within the above range with the reaction product and supplying it to the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 스트리퍼(100)는 상기 피드 스트림으로부터 미반응 단량체 및 용매를 효과적으로 분리하기 위하여, 운전 온도 및 운전 압력이 제어될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 스트리퍼(100)의 운전 온도는 80 ℃ 내지 110 ℃, 85 ℃ 내지 100 ℃ 또는 90 ℃ 내지 98 ℃일 수 있다. 또한, 상기 제1 스트리퍼(100)의 운전 압력은 0.5 KG 내지 1 KG, 0.6 KG 내지 0.9 KG 또는 0.7 KG 내지 0.8 KG일 수 있다. 상기 제1 스트리퍼(100)는 후술하는 제2 스트리퍼(200) 및 제3 스트리퍼(300)의 운전 온도 및 운전 압력 제어로 인하여 비교적 저온으로 제어할 수 있었으며, 이를 통해, 제1 스트리퍼(100)에서 용매 및 미반응 단량체와 함께 상부로 증발되어 배출되는 물의 손실량을 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 스트리퍼(100) 상부 배출 스트림 내 용매의 함량 대비 물의 함량비는 0.1 내지 0.2, 0.3 내지 0.2 또는 0.5 내지 0.2일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 스트리퍼(100) 하부 배출 스트림은 미반응 단량체 및 용매가 제거된 중합체의 함량이 높은 스트림으로서 제2 스트리퍼(200)로 공급될 수 있다. 상기 제2 스트리퍼(200)에서는 제1 스트리퍼(100) 하부 배출 스트림을 공급받아, 상부 배출 스트림으로부터 미반응 단량체 및 용매를 최대한 제거하여 제1 스트리퍼(100)로 공급할 수 있고, 중합체의 함량이 보다 높은 하부 배출 스트림은 제3 스트리퍼(300)로 공급할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the
상기 제2 스트리퍼(200) 상부 배출 스트림은 제1 스트리퍼(100)의 하부로 공급되어, 제1 스트리퍼(100)에서 다시 미반응 단량체 및 용매를 분리할 수 있고, 상기 제1 스트리퍼(100)에 에너지를 전달할 수 있다.The
상기 제2 스트리퍼(200)는 상기 제1 스트리퍼(100) 하부 배출 스트림으로부터 미반응 단량체 및 용매를 최대한 분리하기 위하여, 운전 온도 및 운전 압력이 제어될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 스트리퍼(200)의 운전 온도는 105 ℃ 내지 130 ℃, 105 ℃ 내지 125 ℃ 또는 105 ℃ 내지 110 ℃일 수 있다. 또한, 상기 제2 스트리퍼(200)의 운전 압력은 0 KG 내지 0.5 KG, 0.1 KG 내지 0.5 KG 또는 0.2 KG 내지 0.4 KG일 수 있다. 상기 제2 스트리퍼(200)의 운전 온도 및 운전 압력을 상기 범위 내로 제어함으로써, 제1 스트리퍼(100) 하부 배출 스트림 내 미반응 단량체 및 용매를 최대한 제거하여 후술하는 제3 스트리퍼(300) 하부 배출 스트림 내 미반응 단량체 및 용매의 함량을 최소화하고, 제1 스트리퍼(100)를 비교적 저온으로 운전할 수 있다. In the
상기 제1 스트리퍼(100) 및 제2 스트리퍼(200)는 하기 수학식 1을 만족하면서 운전될 수 있다.The
[수학식 1][Equation 1]
T2 - T1 ≥ 10 ℃T2 - T1 ≥ 10℃
상기 수학식 1에서, T1은 제1 스트리퍼(100)의 운전 온도이고, T2는 제2 스트리퍼(200)의 운전 온도이다. 구체적으로, 상기 제2 스트리퍼(200)의 운전 온도는 제1 스트리퍼(100)의 운전 온도 대비 10 ℃ 이상, 10 ℃ 내지 20 ℃ 또는 10 ℃ 내지 15 ℃ 높게 운전될 수 있다. 상기 수학식 1을 만족하면서 제1 스트리퍼(100) 및 제2 스트리퍼(200)를 운전함으로써, 제1 스트리퍼(100)의 온도는 저온으로 운전하여 용매 및 미반응 단량체와 함께 상부로 증발되어 배출되는 물의 손실량을 감소시키는 동시에, 제2 스트리퍼(200)의 온도는 고온으로 운전하여 후술하는 제3 스트리퍼 하부 배출 스트림 내 미반응 단량체 및 용매의 함량을 최소화시킬 수 있다. In Equation 1, T1 is the operating temperature of the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 스트리퍼(200) 하부 배출 스트림은 미반응 단량체 및 용매를 최대한 제거하여 중합체의 함량을 보다 높인 스트림으로서 제3 스트리퍼(300)로 공급될 수 있다. 상기 제3 스트리퍼(300)에서는 제2 스트리퍼(200) 하부 배출 스트림을 공급받아, 상부 배출 스트림으로부터 잔류하는 미반응 단량체 및 용매를 제1 스트리퍼(100) 또는 제2 스트리퍼(200)로 공급할 수 있고, 물과 높은 함량의 중합체를 포함하는 하부 배출 스트림은 중합체 크럼(crumb)으로서 배출할 수 있다. 이 때, 상기 제3 스트리퍼(300) 하부 배출 스트림 내 미반응 단량체 및 용매의 함량은 1 중량% 이하, 0.01 중량% 내지 1 중량% 또는 0.1 중량% 내지 1 중량%일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the
상기 제3 스트리퍼(300) 상부 배출 스트림은 제1 스트리퍼(100) 또는 제2 스트리퍼(200)의 하부로 공급되어, 다시 미반응 단량체 및 용매를 분리할 수 있고, 상기 제1 스트리퍼(100) 또는 제2 스트리퍼(200)에 에너지를 전달할 수 있다.The
상기 제3 스트리퍼(300)는 상기 제2 스트리퍼(200) 하부 배출 스트림으로부터 잔류하는 미반응 단량체 및 용매를 분리하고, 상부 배출 스트림 내 포함된 증발된 물(과열 증기)를 이용하여 상기 제1 스트리퍼(100) 또는 제2 스트리퍼(200)에 에너지를 공급하기 위하여, 하기 수학식 2 및 수학식 3을 만족하며 운전될 수 있다.The
[수학식 2][Equation 2]
T2 - T3 ≥ 5 ℃T2 - T3 ≥ 5℃
[수학식 3][Equation 3]
102 ℃ ≥ T3 ≥ 93 ℃102 ℃ ≥ T3 ≥ 93 ℃
상기 수학식 2 및 수학식 3에서, T2는 제2 스트리퍼(200)의 운전 온도이며, T3은 제3 스트리퍼(300)의 운전 온도이다.In Equations 2 and 3, T2 is the operating temperature of the
구체적으로, 상기 제3 스트리퍼(300)의 운전 온도는 제2 스트리퍼(200) 운전 온도 대비 5 ℃ 이상, 5 ℃ 내지 15 ℃ 또는 5 ℃ 내지 10 ℃ 낮게 운전될 수 있다. 동시에, 상기 제3 스트리퍼(300)는 93 ℃ 내지 102 ℃, 93 ℃ 내지 100 ℃ 또는 95 ℃ 내지 100 ℃의 온도로 운전될 수 있다. 상기 수학식 2 및 수학식 3을 만족하면서 제3 스트리퍼(300)를 운전함으로써, 제2 스트리퍼(200)와 제3 스트리퍼(300)의 온도차로 인해 제3 스트리퍼(300)의 증기 발생량을 높여 제3 스트리퍼(300)에서 잔류 미반응 단량체 및 용매를 효과적으로 증발시킴으로써 탈수 단계에서 증발되는 물과 함께 배출되는 미반응 단량체 및 용매의 함량을 최소화하였으며, 이를 통해 작업 환경을 개선할 수 있다. 또한, 제3 스트리퍼(300)의 온도를 100 ℃ 근처로 낮게 운전하여 제3 스트리퍼(300) 하부 배출 스트림을 약 100 ℃의 온도 및 0 KG(상압)의 압력 조건의 탈수 단계로 이송 시 온도 차에 따른 스팀 발생을 최소화시켜 스팀이 외부로 배출되어 발생되는 스팀 손실량을 줄일 수 있다. 있다. 또한, 이를 통해 작업자의 작업 환경을 개선할 수 있다.Specifically, the operating temperature of the
또한, 상기 제3 스트리퍼(300)의 운전 압력은 -0.5 KG 내지 0 KG, -0.4 KG 내지 0 KG 또는 -2.5 KG 내지 0 KG일 수 있다. 상기 제3 스트리퍼(300)의 운전 압력을 상기 범위, 예를 들어, 0 KG 이하로 운전함으로써, 후술할 탈수 단계에서 스팀 발생을 방지하여 작업자의 건강과 작업 환경을 개선시킬 수 있다.In addition, the operating pressure of the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제3 스트리퍼(300) 하부 배출 스트림은 물과 높은 함량의 중합체를 포함하여 배출되는 것으로, 상기 제3 스트리퍼(300) 하부 배출 스트림을 탈수하는 단계를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 제3 스트리퍼(300) 하부 배출 스트림은 가열을 통한 탈수 단계를 거쳐 물을 수증기로 증발시켜 제거하고, 고순도의 중합체를 수득할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the
상기 탈수 단계에서, 상기 제3 스트리퍼(300) 하부 배출 스트림 내 잔류하는 미반응 단량체 및 용매 즉, 휘발성 탄화수소가 증발되는 물과 함께 대기로 방출될 수 있다. 이 경우, 작업자의 건강과 환경 독성의 문제가 있었다. 이에 대해, 본 발명에서는 제1 스트리퍼(100) 내지 제3 스트리퍼(300)의 운전 조건을 제어하여 제3 스트리퍼(300) 하부 배출 스트림 내 미반응 단량체 및 용매의 함량을 최소화함으로써, 탈수 단계에서 증발되는 물과 함께 배출되는 휘발성 탄화수소의 함량을 최소화하였으며, 이를 통해 작업 환경을 개선할 수 있었다.In the dehydration step, unreacted monomers and solvents remaining in the
상기 탈수 단계는 약 0 KG(상압)의 압력 조건에서 약 100 ℃의 온도 하에서 수행할 수 있다. 이 때, 제3 스트리퍼(300)의 운전 온도(압력)와 탈수 단계의 온도(압력)차로 인해 제3 스트리퍼(300) 하부 배출 스트림을 후단 공정인 탈수 단계로 이송 시 스팀이 발생하고, 이는 탈수 단계에서 외부로 배출되어 스팀 손실량이 발생한다. 이에 대해, 본 발명에서는 상기 제3 스트리퍼(300)의 운전 온도를 후단 공정인 탈수 단계의 온도와 유사하게 운전함으로써, 상기 제3 스트리퍼(300)의 온도와 탈수 단계의 온도 차로 인해 스팀이 발생하는 것을 방지할 수 있다.The dehydration step may be performed under a temperature of about 100 °C under a pressure condition of about 0 KG (normal pressure). At this time, due to the difference between the operating temperature (pressure) of the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 스트리퍼(100) 내지 제3 스트리퍼(300)에 스팀 스트리핑 방법을 통해 중합체를 분리하고, 미반응 단량체 및 용매를 회수하기 위하여, 상기 제1 스트리퍼(100) 하부로 연결된 제1 라인(110)을 통해 스팀이 공급되고, 상기 제2 스트리퍼(200) 하부로 연결된 제2 라인(210)을 통해 스팀이 공급되고, 상기 제3 스트리퍼(300) 하부로 연결된 제3 라인(310)을 통해 스팀이 공급되고, 상기 제2 스트리퍼(200) 상부 배출 스트림과 연결된 제4 라인(220)을 통해 스팀이 공급되며, 상기 제3 스트리퍼(300) 상부로 배출 스트림과 연결된 제5 라인(320)을 통해 스팀이 공급될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, in order to separate the polymer through the steam stripping method in the
구체적으로, 상기 제1 라인(110) 내지 제3 라인(310)을 통해 공급되는 스팀은 각각 제1 스트리퍼(100) 내지 제3 스트리퍼(300)를 가열하기 위한 열원으로 공급될 수 있다.Specifically, the steam supplied through the
또한, 상기 제4 라인(220) 및 제5 라인(320)으로 공급되는 스팀은 각각 제2 스트리퍼(200) 상부 배출 스트림 및 제3 스트리퍼(300) 상부 배출 스트림을 가열하고, 흐름성을 확보하기 위해 공급될 수 있다. 구체적으로, 상기 제4 라인(220)은 제2 스트리퍼(200) 상부 배출 스트림을 제1 스트리퍼(100) 하부로 공급하는 라인에 설치된 펌프로 연결될 수 있으며, 상기 제4 라인(220)을 통해 공급되는 스팀을 이용하여 제2 스트리퍼(200) 상부 배출 스트림을 가열하고, 제1 스트리퍼(100)까지의 흐름성을 확보할 수 있다. 또한, 상기 제5 라인(320)은 제3 스트리퍼(300) 상부 배출 스트림을 제1 스트리퍼(100) 또는 제2 스트리퍼(200) 하부로 공급하는 라인에 설치된 펌프로 연결될 수 있으며, 상기 제5 라인(320)을 통해 공급되는 스팀을 이용하여 제3 스트리퍼(300) 상부 배출 스트림을 가열하고, 제1 스트리퍼(100) 또는 제2 스트리퍼(200)까지의 흐름성을 확보할 수 있다.In addition, the steam supplied to the
상기 제1 라인(110)을 통해 공급되는 스팀의 양은, 상기 제1 라인(110) 내지 제5 라인(320)으로 공급되는 스팀의 총량 대비 35% 이하, 15% 내지 35% 또는 20% 내지 27%일 수 있다. 또한, 상기 제2 라인(210) 내지 제5 라인(320)으로 공급되는 스팀의 양은 상기 제1 라인(110) 내지 제5 라인(320)으로 공급되는 스팀의 총량 대비 65% 이상, 65% 내지 85% 또는 70% 내지 80%일 수 있다. 이와 같이, 제1 스트리퍼(100)는 제2 스트리퍼(200) 및 제3 스트리퍼(300)로부터 에너지를 공급받음으로써, 상기 제1 라인(110)을 통해 제1 스트리퍼(100) 하부로 공급되는 스팀의 양을 감소시킬 수 있다.The amount of steam supplied through the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 중합체 제조방법에서는 필요한 경우, 분리 컬럼, 응축기, 재비기, 펌프, 압축기, 혼합 장치 및 분리 장치 등의 설비를 추가적으로 더 설치할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, in the polymer manufacturing method, if necessary, equipment such as a separation column, a condenser, a reboiler, a pump, a compressor, a mixing device and a separation device may be additionally installed.
이상, 본 발명에 따른 중합체 제조방법을 기재 및 도면에 도시하였으나, 상기의 기재 및 도면의 도시는 본 발명을 이해하기 위한 핵심적인 구성만을 기재 및 도시한 것으로, 상기 기재 및 도면에 도시한 공정 및 장치 이외에, 별도로 기재 및 도시하지 않은 공정 및 장치는 본 발명에 따른 중합체 제조방법을 실시하기 위해 적절히 응용되어 이용될 수 있다.As mentioned above, although the method for producing a polymer according to the present invention has been shown in the description and drawings, the drawings and the description above describe and show only the essential components for understanding the present invention, and the process shown in the description and drawings and In addition to the apparatus, processes and apparatus not separately described and not shown may be appropriately applied and used for carrying out the polymer production method according to the present invention.
이하, 실시예에 의하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 통상의 기술자에게 있어서 명백한 것이며, 이들 만으로 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of Examples. However, the following examples are intended to illustrate the present invention, and it is apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope and spirit of the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.
실시예Example
실시예 1 내지 실시예 3Examples 1 to 3
도 1에 도시된 공정 흐름도에 대하여, 아스펜 테크사의 아스펜 플러스 시뮬레이터를 이용하여, 공정을 시뮬레이션 하였다. 이 때, 비닐 방향족 단량체로서, 스티렌 단량체를 사용하였고, 공액디엔계 단량체로서 1,3-부타디엔을 사용하였으며, 용매로서 n-헥산을 사용하여 반응 생성물을 제조하였다. With respect to the process flow diagram shown in FIG. 1, the process was simulated using Aspen Plus Simulator of Aspen Tech. In this case, a styrene monomer was used as the vinyl aromatic monomer, 1,3-butadiene was used as a conjugated diene-based monomer, and n-hexane was used as a solvent to prepare a reaction product.
상기 반응 생성물은 스티렌-부타디엔 공중합체 6.7 ton/hr, 헥산 37 ton/hr, 미반응 단량체 0.1 ton/hr를 포함하고, 상기 반응 생성물과 91 ℃의 물 90 ton/hr를 혼합하여 피드 스트림으로서 제1 스트리퍼(100)로 공급하였다. The reaction product contains 6.7 ton/hr of styrene-butadiene copolymer, 37 ton/hr of hexane, and 0.1 ton/hr of unreacted monomer, and is prepared as a feed stream by mixing the reaction product and 90 ton/hr of water at 91° C. 1 was fed to the stripper (100).
상기 제1 스트리퍼(100)에서 상부 배출 스트림으로부터 미반응 단량체 및 용매를 분리하고, 하부 배출 스트림은 제2 스트리퍼(200)고 공급하였다. 이 때, 상기 제1 스트리퍼(100) 하부에 연결된 제1 라인(110)을 통해 245 ℃의 스팀을 공급하였다.In the
상기 제2 스트리퍼(200)에서 상부 배출 스트림은 제1 스트리퍼(100) 하부로 공급하고, 하부 배출 스트림은 제3 스트리퍼(300)로 공급하였다. 이 때, 상기 제2 스트리퍼(200) 하부에 연결된 제2 라인(210)을 통해 스팀을 245 ℃의 공급하였고, 상부 배출 스트림을 제1 스트리퍼(100) 하부로 공급하는 라인에 설치된 펌프로 연결된 제4 라인(220)을 통해 245 ℃의 스팀을 공급하였다.The top discharge stream from the
상기 제3 스트리퍼(300) 상부 배출 스트림은 제2 스트리퍼(200)로 공급하고, 하부 배출 스트림을 분리하여 약 0 KG(상압)의 압력 및 100 ℃의 온도 조건에서 탈수 단계를 거친 후 중합체를 분리하였다. 이 때, 상기 제3 스트리퍼(300) 하부에 연결된 제3 라인(310)을 통해 245 ℃의 스팀을 공급하였고, 상부 배출 스트림을 제2 스트리퍼(200) 하부로 공급하는 라인에 설치된 펌프로 연결된 제5 라인(320)을 통해 245 ℃의 스팀을 공급하였다.The
또한, 제1 스트리퍼(100)의 운전 온도(T1), 제2 스트리퍼(200)의 운전 온도(T2), 제3 스트리퍼(300)의 운전 온도(T3), 수학식 1(△T1), 수학식 2(△T2), 제1 라인(110)을 통해 공급되는 스팀의 양(STM1), 제2 라인(210) 내지 제5 라인(320)을 통해 공급되는 스팀의 양(STM2~5), 제1 스트리퍼(100) 상부 배출 스트림 내 용매의 함량 대비 물의 함량비(WT/HX), 제2 스트리퍼(200) 상부 배출 스트림 내 증발된 물(과열 증기)의 양(V2), 제3 스트리퍼(300) 상부 배출 스트림 내 증발된 물의 양(V3), 탈수 단계에서 배출되는 스팀 손실량 및 제3 스트리퍼(300) 하부 배출 스트림 내 미반응 단량체 및 용매의 양(HC)을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.In addition, the operating temperature of the first stripper 100 (T1), the operating temperature of the second stripper 200 (T2), the operating temperature of the third stripper 300 (T3), Equation 1 (ΔT1), mathematical Equation 2 (ΔT2), the amount of steam supplied through the first line 110 (STM1), the amount of steam supplied through the
실시예 4Example 4
상기 실시예 1에서, 하기 도 2와 같이 제3 스트리퍼(300)의 상부 배출 스트림을 제1 스트리퍼(100)로 공급한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하였다.In Example 1, it was carried out in the same manner as in Example 1, except that the upper discharge stream of the
또한, 제1 스트리퍼(100)의 운전 온도(T1)와 운전 압력(P1), 제2 스트리퍼(200)의 운전 온도(T2)와 운전 압력(P2), 제3 스트리퍼(300)의 운전 온도(T3)와 운전 압력(P3), 수학식 1(△T1), 수학식 2(△T2), 제1 라인(110)을 통해 공급되는 스팀의 양(STM1), 제2 라인(210) 내지 제5 라인(320)을 통해 공급되는 스팀의 양(STM2~5), 제1 스트리퍼(100) 상부 배출 스트림 내 용매의 함량 대비 물의 함량비(WT/HX), 제2 스트리퍼(200) 상부 배출 스트림 내 증발된 물(과열 증기)의 양(V2), 제3 스트리퍼(300) 상부 배출 스트림 내 증발된 물의 양(V3), 탈수 단계에서 배출되는 스팀 손실량 및 제3 스트리퍼(300) 하부 배출 스트림 내 미반응 단량체 및 용매의 양(HC)을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.In addition, the operating temperature (T1) and operating pressure (P1) of the
비교예comparative example
비교예 1Comparative Example 1
도 3에 도시된 공정 흐름도에 대하여, 아스펜 테크사의 아스펜 플러스 시뮬레이터를 이용하여, 공정을 시뮬레이션 하였다. 이 때, 비닐 방향족 단량체로서, 스티렌 단량체를 사용하였고, 공액디엔계 단량체로서 1,3-부타디엔을 사용하였으며, 용매로서 n-헥산을 사용하여 반응 생성물을 제조하였다. With respect to the process flow diagram shown in FIG. 3, the process was simulated using Aspen Plus Simulator of Aspen Tech. In this case, a styrene monomer was used as the vinyl aromatic monomer, 1,3-butadiene was used as a conjugated diene-based monomer, and n-hexane was used as a solvent to prepare a reaction product.
상기 반응 생성물은 스티렌-부타디엔 공중합체 6.7 ton/hr, 헥산 37 ton/hr, 미반응 단량체 0.1 ton/hr를 포함하고, 상기 반응 생성물과 91 ℃의 물 90 ton/hr를 혼합하여 피드 스트림으로서 제1 스트리퍼(100)로 공급하였다. The reaction product includes 6.7 ton/hr of styrene-butadiene copolymer, 37 ton/hr of hexane, and 0.1 ton/hr of unreacted monomer, and is prepared as a feed stream by mixing the reaction product and 90 ton/hr of water at 91° C. 1 was fed to the stripper (100).
상기 제1 스트리퍼(100)에서 상부 배출 스트림으로부터 미반응 단량체 및 용매를 분리하고, 하부 배출 스트림은 제2 스트리퍼(200)고 공급하였다. 이 때, 상기 제1 스트리퍼(100) 하부에 연결된 제1 라인(110)을 통해 245 ℃의 스팀을 공급하였다.In the
상기 제2 스트리퍼(200)에서 상부 배출 스트림은 제1 스트리퍼(100) 하부로 공급하고, 하부 배출 스트림을 분리하여 약 0 KG(상압) 및 100 ℃의 온도 조건에서 탈수 단계를 거친 후 중합체를 분리하였다. 이 때, 상기 제2 스트리퍼(200) 하부에 연결된 제2 라인(210)을 통해 245 ℃의 스팀을 공급하였고, 상부 배출 스트림을 제1 스트리퍼(100) 하부로 공급하는 라인에 설치된 펌프로 연결된 제4 라인(220)을 통해 245 ℃의 스팀을 공급하였다.The upper discharge stream from the
또한, 제1 스트리퍼(100)의 운전 온도(T1)와 운전 압력(P1), 제2 스트리퍼(200)의 운전 온도(T2)와 운전 압력(P2), 수학식 1(△T1), 제1 라인(110)을 통해 공급되는 스팀의 양(STM1), 제2 라인(210) 및 제4 라인(220)을 통해 공급되는 스팀의 양(STM2~5), 제1 스트리퍼(100) 상부 배출 스트림 내 용매의 함량 대비 물의 함량비(WT/HX), 제2 스트리퍼(200) 상부 배출 스트림 내 증발된 물(과열 증기)의 양(V2), 탈수 단계에서 배출되는 스팀 손실량 및 제2 스트리퍼(200) 하부 배출 스트림 내 미반응 단량체 및 용매의 양(HC)을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.In addition, the operating temperature (T1) and operating pressure (P1) of the
비교예 2 내지 비교예 4Comparative Examples 2 to 4
상기 실시예 1에서, 제1 스트리퍼(100), 제2 스트리퍼(200) 및 제3 스트리퍼(300)의 운전 조건을 하기 표 1과 같이 제어하여 수행한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하였다.In Example 1, the same method as in Example 1, except that the operating conditions of the
또한, 제1 스트리퍼(100)의 운전 온도(T1)와 운전 압력(P1), 제2 스트리퍼(200)의 운전 온도(T2)와 운전 압력(P2), 제3 스트리퍼(300)의 운전 온도(T3)와 운전 압력(P3), 수학식 1(△T1), 수학식 2(△T2), 제1 라인(110)을 통해 공급되는 스팀의 양(STM1), 제2 라인(210) 내지 제5 라인(320)을 통해 공급되는 스팀의 양(STM2~5), 제1 스트리퍼(100) 상부 배출 스트림 내 용매의 함량 대비 물의 함량비(WT/HX), 제2 스트리퍼(200) 상부 배출 스트림 내 증발된 물(과열 증기)의 양(V2), 제3 스트리퍼(300) 상부 배출 스트림 내 증발된 물의 양(V3), 탈수 단계에서 배출되는 스팀 손실량 및 제3 스트리퍼(300) 하부 배출 스트림 내 미반응 단량체 및 용매의 양(HC)을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.In addition, the operating temperature (T1) and operating pressure (P1) of the
상기 표 1 및 표 2를 참조하면, 본 발명에 따른 중합체 제조방법을 통해 제1 스트리퍼(100) 내지 제3 스트리퍼(300)의 운전 조건을 제어함으로써, 반응 생성물로부터 중합체를 분리하고, 미반응 단량체 및 용매를 분리 회수하는 경우, 제1 스트리퍼(100)에서 추가로 요구되는 스팀양이 적어 공정에서 사용되는 총 스팀 사용량이 감소하였고, 스팀 손실량이 없으며, 탈수 단계로 이송되는 제3 스트리퍼(300) 하부 배출 스트림 내 잔류하는 미반응 단량체 및 용매의 양이 매우 적은 것을 확인할 수 있었다.Referring to Table 1 and Table 2, by controlling the operating conditions of the
이와 비교하여, 상기 2기의 스트리퍼를 사용하여 중합체와 미반응 단량체 및 용매를 분리한 비교예 1의 경우, 제1 스트리퍼(100)에서 추가로 요구되는 스팀양이 증가하였으며, 이로 인해 공정에서 사용되는 총 스팀 사용량이 증가한 것을 알 수 있다. 또한, 제2 스트리퍼(200)의 운전 온도와 탈수 단계의 온도 차로 인해 스팀 손실량이 증가하였고, 제2 스트리퍼(200)의 과열 증기량이 1.5 ton/hr로 적어, 미반응 단량체 및 용매가 잘 증발되지 못하여, 탈수 단계로 이송되는 제2 스트리퍼(200) 하부 배출 스트림 내 미반응 단량체 및 용매의 함량이 증가한 것을 확인할 수 있었다.In comparison, in the case of Comparative Example 1 in which the polymer, unreacted monomers and solvents were separated using the two strippers, the amount of steam additionally required in the
또한, 본 발명과 같이 3기의 스트리퍼를 사용하되, 제3 스트리퍼(300)의 온도 범위의 상한을 초과하고, 제2 스트리퍼(200)와 제3 스트리퍼(300)의 온도차(수학식 2)를 만족하지 못하는 비교예 2의 경우, 제3 스트리퍼(300)의 운전 온도 및 압력과 탈수 단계의 온도 및 압력차만큼의 스팀이 배출되어 스팀 손실량이 증가한 것을 확인할 수 있었다.In addition, using three strippers as in the present invention, exceeding the upper limit of the temperature range of the
또한, 본 발명과 같이 3기의 스트리퍼를 사용하되, 제3 스트리퍼(300)의 온도 범위의 하한을 만족하지 못하는 비교예 3의 경우, 제3 스트리퍼(300)의 낮은 온도 및 낮은 압력으로 인해 제4 라인으로 공급되는 스팀(STM4)양이 증가하여 전체 스팀 공급량이 증가한 것을 확인할 수 있다. 또한, 과열 증기량의 증가로 인해 제1 스트리퍼(100)의 압력이 낮아져, 제1 스트리퍼(100) 상부 배출 스트림 내 증발되어 배출되는 물의 함량이 높은 문제가 있다.In addition, in the case of Comparative Example 3, which uses three strippers as in the present invention, but does not satisfy the lower limit of the temperature range of the
또한, 본 발명과 같이 3기의 스트리퍼를 사용하되, 제1 스트리퍼(100)와 제2 스트리퍼(200)의 온도차(수학식 1)를 만족하지 못하는 비교예 4의 경우, 제1 스트리퍼(100)의 온도를 높이기 위해 추가로 요구되는 스팀의 양이 높아 중합체 대비 스팀 사용량이 증가하는 문제가 있다. 또한, 제1 스트리퍼(100)의 높은 압력과 온도로 인해 제1 스트리퍼(100) 상부 배출 스트림 내 증발되어 배출되는 물의 함량이 높은 문제가 있다.In addition, in the case of Comparative Example 4 that does not satisfy the temperature difference (Equation 1) of the
100: 제1 스트리퍼
110: 제1 라인
200: 제2 스트리퍼
210: 제2 라인
220: 제4 라인
300: 제3 스트리퍼
310: 제3 라인
320: 제5 라인100: first stripper
110: first line
200: second stripper
210: second line
220: fourth line
300: third stripper
310: third line
320: fifth line
Claims (13)
상기 제2 스트리퍼 상부 배출 스트림을 제1 스트리퍼로 공급하고, 하부 배출 스트림은 제3 스트리퍼로 공급하는 단계; 및
상기 제3 스트리퍼 상부 배출 스트림은 제1 스트리퍼 또는 제2 스트리퍼로 공급하고, 하부 배출 스트림으로부터 중합체를 분리하는 단계를 포함하고,
하기 수학식 1 내지 수학식 3을 만족하는 것인 중합체 제조방법:
[수학식 1]
T2 - T1 ≥ 10 ℃
[수학식 2]
T2 - T3 ≥ 5 ℃
[수학식 3]
102 ℃ ≥ T3 ≥ 93 ℃
상기 수학식 1 내지 수학식 3에서, T1은 제1 스트리퍼의 운전 온도이고, T2는 제2 스트리퍼의 운전 온도이며, T3은 제3 스트리퍼의 운전 온도이다.feeding a feed stream comprising the reaction product and water to a first stripper, separating solvent and unreacted monomers from an overheads effluent stream, and feeding a bottoms effluent stream to a second stripper;
feeding the second stripper overhead effluent stream to a first stripper and feeding the bottoms effluent stream to a third stripper; and
feeding the third stripper overhead effluent stream to either a first stripper or a second stripper and separating the polymer from the bottoms effluent stream;
A method for preparing a polymer that satisfies the following Equations 1 to 3:
[Equation 1]
T2 - T1 ≥ 10℃
[Equation 2]
T2 - T3 ≥ 5℃
[Equation 3]
102 ℃ ≥ T3 ≥ 93 ℃
In Equations 1 to 3, T1 is the operating temperature of the first stripper, T2 is the operating temperature of the second stripper, T3 is the operating temperature of the third stripper.
상기 반응 생성물은 단량체 스트림 및 용매 스트림을 반응기에 공급하여 중합 반응시켜 생성된 것으로,
상기 반응 생성물은 중합체, 미반응 단량체 및 용매를 포함하는 것인 중합체 제조방법.According to claim 1,
The reaction product is a polymerization reaction produced by supplying a monomer stream and a solvent stream to a reactor,
The reaction product is a method for producing a polymer comprising a polymer, an unreacted monomer and a solvent.
상기 중합체는 합성 고무인 중합체 제조방법.According to claim 1,
The polymer is synthetic rubber.
상기 반응 생성물 및 물의 유량비는 1:1 내지 1:3인 중합체 제조방법.According to claim 1,
A method for producing a polymer wherein a flow ratio of the reaction product and water is 1:1 to 1:3.
상기 제2 스트리퍼의 운전 온도는 제1 스트리퍼의 운전 온도 대비 10 ℃ 내지 15 ℃ 높은 것인 중합체 제조방법.According to claim 1,
The operating temperature of the second stripper is a polymer manufacturing method that is 10 ℃ to 15 ℃ higher than the operating temperature of the first stripper.
상기 제3 스트리퍼의 운전 온도는 제2 스트리퍼의 운전 온도 대비 5 ℃ 내지 10 ℃ 낮은 것인 중합체 제조방법.According to claim 1,
The operating temperature of the third stripper is 5 ℃ to 10 ℃ lower than the operating temperature of the second stripper polymer manufacturing method.
상기 제3 스트리퍼의 운전 온도는 95 ℃ 내지 100 ℃인 중합체 제조방법.According to claim 1,
The operating temperature of the third stripper is a polymer manufacturing method of 95 ℃ to 100 ℃.
상기 제1 스트리퍼 상부 배출 스트림 내 용매의 함량 대비 물의 함량비는 0.1 내지 0.2인 중합체 제조방법.According to claim 1,
A method for producing a polymer wherein the ratio of the content of water to the content of the solvent in the first stripper overhead discharge stream is 0.1 to 0.2.
상기 제1 스트리퍼의 운전 압력은 0.5 KG 내지 1 KG이고,
상기 제2 스트리퍼의 운전 압력은 0 KG 내지 0.5 KG이며,
상기 제3 스트리퍼의 운전 압력은 -0.5 KG 내지 0 KG인 중합체 제조방법.According to claim 1,
The operating pressure of the first stripper is 0.5 KG to 1 KG,
The operating pressure of the second stripper is 0 KG to 0.5 KG,
The operating pressure of the third stripper is -0.5 KG to 0 KG of the polymer manufacturing method.
상기 제1 스트리퍼 하부로 연결된 제1 라인을 통해 스팀이 공급되고,
상기 제2 스트리퍼 하부로 연결된 제2 라인을 통해 스팀이 공급되고,
상기 제3 스트리퍼 하부로 연결된 제3 라인을 통해 스팀이 공급되고,
상기 제2 스트리퍼 상부 배출 스트림과 연결된 제4 라인을 통해 스팀이 공급되며,
상기 제3 스트리퍼 상부로 배출 스트림과 연결된 제5 라인을 통해 스팀이 공급되는 것인 중합체 제조방법.According to claim 1,
Steam is supplied through a first line connected to the lower portion of the first stripper,
Steam is supplied through a second line connected to the lower portion of the second stripper,
Steam is supplied through a third line connected to the lower part of the third stripper,
Steam is supplied through a fourth line connected to the second stripper overhead effluent stream,
wherein steam is fed through a fifth line connected to the effluent stream above the third stripper.
상기 제1 라인을 통해 공급되는 스팀의 양은, 상기 제1 라인 내지 제5 라인으로 공급되는 스팀의 총량 대비 35% 이하인 중합체 제조방법.11. The method of claim 10,
The amount of steam supplied through the first line is 35% or less of the total amount of steam supplied to the first line to the fifth line.
상기 제3 스트리퍼 하부 배출 스트림 내 포함된 미반응 단량체 및 용매의 함량은 1 중량% 이하인 중합체 제조방법.According to claim 1,
The content of unreacted monomers and solvents contained in the third stripper bottom outlet stream is 1 wt% or less.
상기 제3 스트리퍼 하부 배출 스트림을 탈수하는 단계를 더 포함하는 것인 중합체 제조방법.According to claim 1,
and dewatering the third stripper bottoms effluent stream.
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