KR0163354B1 - Method for extracting impurities from a polymer dispersion - Google Patents
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Abstract
추출용매에 대한 폴리머의 중량비를 제한된 범위이내로 하여, 고압하에서 폴리머 분산액과 추출용매를 접촉시켜 구성되는 폴리머 분산액내의 불순물을 추출하는 방법이다.It is a method for extracting impurities in a polymer dispersion formed by contacting the polymer dispersion and the extraction solvent under high pressure with a weight ratio of the polymer to the extraction solvent within a limited range.
본 명세서의 의해, 폴리머를 함유하는 분산액을 폴리머의 기본성능에 손상을 주지 않고 시장요구를 충족할 정도로 효율적으로 정제할 수 있다.By this specification, the dispersion liquid containing a polymer can be refine | purified efficiently so that the market demand may be met without damaging the basic performance of a polymer.
Description
제1도는 본 발명의 1실시예를 나타내는 흐름도이다.1 is a flowchart showing one embodiment of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1 : 슬러리 탱크 2 : 라인1: slurry tank 2: line
3 : 펌프 4 : 라인3: pump 4: line
5 : 추출기 6 : 라인5: extractor 6: line
7 : 분리탑 8 : 라인7: separation tower 8: line
9 : 순환압축기 10 : 라인9: circulating compressor 10: line
11 : 라인 12 : 분리탱크11: line 12: separation tank
13 : 라인 14 : 보충추출용매를 위한 공급라인13: line 14: supply line for replenishment solvent
본 발명은 폴리머 분산액을 정제하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for purifying a polymer dispersion.
미반응모노머 및 용제와 같은, 폴리머내의 휘발성물질을 제거하는 공정으로서, 예를 들면, 폴리머의 수성분산액을 공기 및/ 또는 불활성가스와 함께 스트립핑을 행하는 공정, 및 배출구(vent)를 갖는 압출기, 진공 증발기등이 사용되는 공정이 있다.A process for removing volatiles in a polymer, such as unreacted monomers and solvents, includes, for example, stripping an aqueous acid solution of a polymer together with air and / or an inert gas, and an extruder having a vent. There is a process in which a vacuum evaporator is used.
상기 종래의 기술중에서, 수성분산액을 스트립핑 함으로써 폴리머를 정제하는 공정으로서는 예를 들면, 일본국 특개소 53-41387 호에 기재된 공정을 언급할 수 있다.In the above conventional techniques, for example, the process described in Japanese Patent Laid-Open No. 53-41387 can be mentioned as a step of purifying a polymer by stripping an aqueous acid solution.
이 공정은 약 350 내지 650 ppm 까지 폴리스티렌 내에 남아 있는 휘발성 물질의 농도를 감소시킬 수 있으며, 처리된 폴리스티렌 내에 아직 남아 있는 휘발성 물질은 배출구를 갖는 압출기를 사용하여 제거된다.This process can reduce the concentration of volatiles remaining in the polystyrene by about 350-650 ppm, and the volatiles still remaining in the treated polystyrene are removed using an extruder having an outlet.
그러나, 배출구를 갖는 압출기를 사용한다고 하더라도, 폴리스티렌 내에 남아 있는 휘발성 물질의 농도는 기껏해야 약 240 내지 350 ppm 까지 줄일 수 있고, 정제하는 동안에 제품의 색상변화 및 변색이 발생한다는 제한이 있다. 따라서, 이 공정으로 보다 높은 수준까지 정제된 제품에 대한 시장수요를 충족시킨다는 것은 어려웠다.However, even when using an extruder having an outlet, the concentration of volatiles remaining in the polystyrene can be reduced at most to about 240 to 350 ppm, with the limitation that color change and discoloration of the product occur during purification. Therefore, it was difficult to meet the market demand for products refined to higher levels with this process.
본 발명의 제1목적은, 폴리머의 분산액을 직접 정제하여 고수준(대략 100ppm이하)의 정제 폴리머를 얻기 위하여, 분산액중 폴리머를 효율적으로 정제하기 위한 방법을 제공하는 데에 있다.It is a first object of the present invention to provide a method for efficiently purifying a polymer in a dispersion in order to directly purify the dispersion of the polymer to obtain a high level (approximately 100 ppm or less) of purified polymer.
본 발명의 제2목적은, 시장수요를 충족할 수 있을 정도까지 폴리머에 남아있는 불순물을 제거하기 위한 방법을 제공하는 데에 있다.It is a second object of the present invention to provide a method for removing impurities remaining in a polymer to the extent that market demands can be met.
본 발명의 제3의 목적은, 폴리머의 기본 성능에 손상을 입히지 않고 폴리머를 정제하기 위하여 불순물을 제거하기 위한 방법을 제공하는 데에 있다.It is a third object of the present invention to provide a method for removing impurities in order to purify a polymer without damaging the basic performance of the polymer.
본 발명의 또 다른 목적, 특징 및 장점은 도면과 함께 기재된 다음 상세한 설명으로부터 보다 완전하게 명백해질 것이다.Further objects, features and advantages of the present invention will become more fully apparent from the following detailed description taken in conjunction with the drawings.
발명자등은 상기 언급한 폴리머의 정제에 있어 여러 가지 문제점을 극복하기 위하여 연구 노력하여, 폴리머의 분산액을 고압하에서 추출용매의 정해진 양으로 접촉시켰을 때 휘발성 물질의 제거를 매우 효율적으로 실시하여, 폴리머를 함유하는 분산액에 남아 있는 휘발성 물질의 농도를 약 100ppm 이하의 수준까지 감소시킬 수 있음을 발견하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.The inventors have tried to overcome various problems in the purification of the polymers mentioned above, and when the polymer dispersion is contacted with a predetermined amount of the extraction solvent under high pressure, the volatiles are removed very efficiently. It has been found that the concentration of volatiles remaining in the containing dispersion can be reduced to a level of about 100 ppm or less, thus completing the present invention.
즉, 본 발명은, 추출용매에 대한 분산액중의 폴리머를 중량비가 1:0.1 내지 1:20 미만의 범위로, 추출용매를, 폴리머를 함유하는 분산액과 접촉시키고, 이에 의하여 고압하에서 추출을 행함을 특징으로 하는 폴리머의 정제 방법을 제공한다.That is, in the present invention, the polymer in the dispersion with respect to the extraction solvent in a weight ratio of 1: 0.1 to less than 1:20, the extraction solvent is brought into contact with the dispersion containing the polymer, thereby performing extraction under high pressure. A method for purifying a polymer is provided.
보다 자세히는, 에멀젼중합 또는 서스펜션중합법으로 얻어진 분산액인 스틸렌중합체, 스틸렌공중합체 또는 염화비닐중합체 분산액에 대하여, 분산액중의 상기 중합체와 이산화탄소의 중량비가 1:0.1 내지 1:20 미만의 범위로 되는 양의 이산화탄소를, 초임계 상태에서 상기 중합체의 연화온도 미만에서 향류 접촉시키는 것을 특징으로 하는 폴리머 분산액의 정제방법을 제공한다.More specifically, for the styrene polymer, styrene copolymer or vinyl chloride polymer dispersion which is a dispersion obtained by emulsion polymerization or suspension polymerization, the weight ratio of the polymer and carbon dioxide in the dispersion is in the range of 1: 0.1 to less than 1:20. It provides a method for purifying a polymer dispersion, characterized in that the positive carbon dioxide is contacted countercurrently in the supercritical state below the softening temperature of the polymer.
본 발명의 방법에 의하여 처리될 폴리머 분산액은 분산액 중간물(medium) 내 폴리머의 균일 분산액 또는 불균일 분산액 중 어느 하나이어도 좋으나, 바람직하게는 액상으로 분산된 폴리머를 함유하는 불균일한 분산액계, 예를들면 서스펜션 중합공정 또는 에멀젼 중합공정에서 얻어진 분산액이 좋다.The polymer dispersion to be treated by the process of the invention may be either a homogeneous dispersion or a heterogeneous dispersion of the polymer in the dispersion medium, but is preferably a non-uniform dispersion system containing a polymer dispersed in liquid phase, for example The dispersion liquid obtained by the suspension polymerization process or the emulsion polymerization process is preferable.
구체적으로는, 폴리스티렌, 아크릴로 니트릴/스티렌 코폴리머, 아크릴로니트릴/부타디엔/스티렌 터폴리머, 폴리메타크릴레이트, 폴리(염화비닐), 폴리(염화비닐리덴), 스티렌/부타디엔, 또는 폴리부타디엔을 함유하는 처리제(processing agents), 라텍스, 코팅조성물, 접착제(adhesives), 응집제(fiocculants) 등을 들 수 있다.Specifically, polystyrene, acrylonitrile / styrene copolymer, acrylonitrile / butadiene / styrene terpolymer, polymethacrylate, poly (vinyl chloride), poly (vinylidene chloride), styrene / butadiene, or polybutadiene Processing agents, latexes, coating compositions, adhesives, flocculants, and the like.
폴리머로서는, 열가소성 폴리머가 바람직하다. 중합한 후 최종폴리머 제품의 제조단계 전에 폴리머 분산액의 추출공정을 실시하는 것이 바람직하다.As the polymer, a thermoplastic polymer is preferable. It is preferable to carry out the extraction process of the polymer dispersion after the polymerization and before the preparation step of the final polymer product.
본 발명은, 중합공정과 조합함으로써 행하는 것이 가장 바람직하기 때문에, 본 발명은 분산액 중간물(또는 용제)를 이용하는 폴리머의 제조공정에 적합하게 이용된다.Since it is most preferable to perform this invention by combining with a superposition | polymerization process, this invention is used suitably for the manufacturing process of the polymer using a dispersion intermediate (or a solvent).
통상, 종래의 공정에 의하여, 최종제품으로서 에멀젼 및 라텍스와 같은, 고체상태 또는 분산액 상태에서 폴리머를 마련하여도 좋다.In general, the polymer may be prepared in a solid state or dispersion state such as emulsion and latex as a final product by a conventional process.
본 발명에서는 중간물의 분리전에 추출을 행할 수 있으며 이점이 후술하는 바와 같이 장점이다.In the present invention, extraction can be performed before separation of the intermediate, which is an advantage as described below.
즉, 중간물의 분리전에 추출을 행하는 경우에는 펌프와 같은 압축수단을 이용함으로써 계속적으로 고압으로 유지되는 추출기내에 폴리머 분산액을 공급할 수 있다.In other words, when the extraction is performed before separation of the intermediate, the polymer dispersion can be supplied into the extractor continuously maintained at high pressure by using a compression means such as a pump.
이에 반해, 종래의 방법에서와 같이, 중간물을 분리한 후 고체상태의 폴리머의 추출을 행하는 경우에는, 각각 추출기내로 폴리머를 공급하고 추출기로부터 폴리머를 꺼내기 위하여 고압으로부터 통상압력까지 추출기의 압력을 아래로 한번 낮출 필요가 있다.On the contrary, in the case of extracting the polymer in the solid state after separating the intermediate, as in the conventional method, the pressure of the extractor is reduced from high pressure to normal pressure in order to supply the polymer into the extractor and to remove the polymer from the extractor, respectively. You need to lower it once.
그러므로, 많은 시간이 소요될 뿐아니라 추출기내의 압력을 올리고 내리는 것을 반복하는데 많은 에너지가 요구된다.Therefore, not only is it time consuming but also a lot of energy is required to repeat raising and lowering the pressure in the extractor.
따라서, 분산액 상태에서 폴리머의 추출은 가능한 공정이 연속적으로 그리고 용이하게 조작하게 해줄 뿐아니라 (동일한 생산량으로) 그 구성의 비용은, 장치를 소형으로 그리고 에너지를 감소하게 함으로써 낮아진다는 잇점을 가져다 준다.Thus, the extraction of the polymer in the dispersion state not only allows the process to be continuously and easily manipulated, but also has the advantage that the cost of the construction (in the same yield) is lowered by making the device compact and reducing energy.
분산액 중간물의 예로서는 물, 지방족 탄화수소 (예를 들면 펜탄 및 헥산), 방향족 탄화수소 (예를 들면 벤젠 및 톨루엔), 및 알콜 (예를 들면 메탄올) 를 포함한다.Examples of dispersion intermediates include water, aliphatic hydrocarbons (eg pentane and hexane), aromatic hydrocarbons (eg benzene and toluene), and alcohols (eg methanol).
중합공정에서, 분산액 중간물은 필수적인 물질이다. 예를 들면, 수용액상에서 분산된 서스펜션 중합공정 모노머에는 작은 입자의 형태로 폴리머를 얻는 중합에 사용된다.In the polymerization process, the dispersion intermediate is an essential material. For example, a suspension polymerization process monomer dispersed in an aqueous solution is used for polymerization to obtain a polymer in the form of small particles.
원료로서 폴리프로필렌, 프로필렌을 제조하기 위한 용액중합공정에서는 n-헥산에 용해되어 촉매와 함께 혼합되고 그 다음 중합반응이 진행된다.In the solution polymerization process for producing polypropylene and propylene as a raw material, it is dissolved in n-hexane, mixed with a catalyst, and then a polymerization reaction proceeds.
합성 고무, 예를 들면 부타디엔의 경우에서는, 톨루엔에 용해되어, 중합반응을 위해 분산촉매와 함께 혼합된다.In the case of synthetic rubber, for example butadiene, it is dissolved in toluene and mixed with the dispersion catalyst for the polymerization reaction.
중합공정에 의해 얻어진 폴리머는 분산액중의 휘발성 물질을 추출하기 위하여 본 발명의 방법으로 처리된다.The polymer obtained by the polymerization process is treated by the method of the present invention to extract the volatiles in the dispersion.
비록 본 발명에 의한 추출 메카니즘이 아직 깨끗하게 이루어지지는 않았지만, 그것은 다음과 같이 추정된다.Although the extraction mechanism according to the present invention has not yet been made clean, it is estimated as follows.
중합후 미반응 모노머와 같은 물질이 분산액 중간물내 뿐아니라 평형량으로 폴리머내에 남아 있다.After polymerization, substances such as unreacted monomers remain in the polymer in equilibrium amounts as well as in the dispersion intermediate.
분산액 중간물에 남아 있는 모노머가 추출에 의해 제거되었을때, 폴리머내에 남아 있는 모노머는 계속적으로 새로운 평형상태를 유지하도록 분산액 중간물에 분산하여, 그 결과 폴리머중에 남아 있는 모노머가 감소한다.When the monomer remaining in the dispersion intermediate is removed by extraction, the monomer remaining in the polymer is continuously dispersed in the dispersion intermediate to maintain a new equilibrium, resulting in a decrease in the monomer remaining in the polymer.
분산액 중간물은 통상 액체상태로 존재한다. 분산액 중간물의 증발의 경우에는 폴리머 및/또는 분산액의 품질 예를 들면 라텍스의 입자크기에 영향을 미친다. 추출용매 및/또는 추출조건을, 통상적으로 선택하여, 분산액 중간물의 증발이 억제되거나 또는 부가적인 분산액 중간물이 미리 추출에 대한 증발의 손실을 보충하도록 첨가된다.The dispersion intermediate is usually in the liquid state. The evaporation of the dispersion intermediate affects the quality of the polymer and / or dispersion, for example the particle size of the latex. Extraction solvents and / or extraction conditions are typically chosen, so that evaporation of the dispersion intermediate is suppressed or additional dispersion intermediates are added in advance to compensate for the loss of evaporation for extraction.
폴리머 분산액의 입자 크기는, 예를 들면 폴리머의 사용에 의존하여 변하며, 일반적으로 0.01㎛ 내지 5㎜ 의 범위 이내이다. 라텍스의 경우에는 0.1 내지 5㎛ 의 범위이내 이다.The particle size of the polymer dispersion varies, for example, depending on the use of the polymer, and is generally within the range of 0.01 μm to 5 mm. In the case of latex, it is in the range of 0.1 to 5 mu m.
본 발명에서 사용되는 추출용매가 추출을 행하여야 할 폴리머를 함유하는 분산액에 적당하게 선택될 수 있지만, 추출용매의 구체적인 예로서는, (a) 이산화탄소, 산화이질소, 이황화탄소, 에탄, 에틸렌, 프로판, 부탄, 펜탄 및 헥산과 같은 지방족 탄화수소, 할로겐화 탄화수소, 벤젠, 톨루엔 및 크실렌과 같은 방향족 탄화수소, 및 메탄올 및 에탄올과 같은 알콜, 및 (b) 이들의 2 이상의 혼합물을 들 수 있다. 참고로, 언급된 대표적인 추출용매의 임계 상수는 표 1 에 나타낸다.Although the extraction solvent used in the present invention may be appropriately selected for the dispersion containing the polymer to be extracted, specific examples of the extraction solvent include: (a) carbon dioxide, dinitrogen oxide, carbon disulfide, ethane, ethylene, propane, butane , Aliphatic hydrocarbons such as pentane and hexane, halogenated hydrocarbons, aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene and xylene, and alcohols such as methanol and ethanol, and (b) mixtures of two or more thereof. For reference, the critical constants of the representative extractants mentioned are shown in Table 1.
본 발명에서 바람직하게는 초임계상태 또는 임계이하상태에서 추출용매가 사용되며, 보다 바람직하게는 초임계상태에서 추출용매가 사용되는 것이 좋다.In the present invention, the extraction solvent is preferably used in the supercritical state or below the critical state, and more preferably, the extraction solvent is used in the supercritical state.
추출기내의 압력 및 온도는 사용되는 추출용매의 종류 및 정제하려고 하는 폴리머 분산액의 종류에 의존하여 변할 수 있지만, 일반적으로 압력은 20 내지 500㎏/cm G 가 바람직하며, 40 내지 350㎏/cm G 가 보다 바람직하다.The pressure and temperature in the extractor may vary depending on the type of extraction solvent used and the type of polymer dispersion to be purified, but in general the pressure is 20 to 500 kg / cm G is preferred and 40 to 350 kg / cm G is more preferable.
온도는 정제하려고 하는 폴리머의 연화점 아래 또는 위가 될 수 있다.The temperature can be below or above the softening point of the polymer to be purified.
압력이 너무 낮으면, 폴리머를 함유하는 분산액내에 남아 있는 휘발성 물질에 대한 추출용매의 추출능력이 낮아지며, 때때로 충분한 추출효율을 유지할 수 없다.If the pressure is too low, the extraction ability of the extraction solvent for the volatiles remaining in the dispersion containing the polymer is low, and sometimes sufficient extraction efficiency cannot be maintained.
압력이 너무 높으면, 추출능력의 많은 향상을 기대할 수 없고, 추출용매를 압축하는데 필요한 에너지가 증가하고, 비경제적이다.If the pressure is too high, much improvement in extraction capacity cannot be expected, and the energy required to compress the extraction solvent increases, which is uneconomical.
본 발명에서 추출하려고 하는 휘발성 물질은, 미반응 모노머, 용매와 같은, 상기 언급한 휘발성 불순물과 폴리머를 함유하는 불순물내에 함유된 올리고머이다.Volatile materials to be extracted in the present invention are oligomers contained in the above-mentioned volatile impurities and impurities containing polymers, such as unreacted monomers and solvents.
본 발명의 실시함에 있어, 사용되는 추출기는 예를 들면, RDC 식, 충전탑식, 트레이탑식, 또는 분무탑식 추출기가 적당하지만, 교반용기식(stirring vessel-type) 또는 탑식추출기가 바람직하며, 추출기가, 추출을 행하려고 하는 폴리머를 함유하는 분산액과 사용되는 추출용매 사이에 양호한 접촉이 있는 것이면 특별히 제한하는 것은 아니다.In the practice of the present invention, the extractor used is, for example, RDC type, packed column type, tray top type, or spray column type extractor is suitable, but a stirring vessel-type or column extractor is preferable, The solvent is not particularly limited as long as there is a good contact between the dispersion liquid containing the polymer to be extracted and the extraction solvent used.
복수의 추출기는 평행하게 배열하여 연속적으로 추출을 행할 수 있으며, 또는 이들은 시리즈로 배열할 수 있으며, 이에 의하여 예컨대 향류식으로, 폴리머 분산액과 추출용매를 흐르게 함으로써 연속적으로 추출을 행할 수 있다.The plurality of extractors can be arranged in parallel to perform extraction continuously, or they can be arranged in series, whereby extraction can be carried out continuously by flowing the polymer dispersion and the extraction solvent, for example in countercurrent.
상기 설명된 점들을 제외하고, 통상의 방법으로 추출조작을 실시한다.Except for the points described above, the extraction operation is carried out in a conventional manner.
본 발명에서 사용되는 폴리머 및 중간물의 비는 초기에 충전된 조성물내의 것보다 중합반응 후 폴리머 분산액의 것에 기본적으로 의존한다.The ratio of polymers and intermediates used in the present invention is basically dependent on that of the polymer dispersion after polymerization rather than in the initially filled composition.
그러나, 분산액중의 중간물이 추출공정중 초임계상태하에서 추출용매를 수반함으로써 제거될때, 제거하려고 하는 등가량은 추출전에 첨가될 수 있다.However, when the intermediate in the dispersion is removed by carrying the extraction solvent under supercritical state during the extraction process, an equivalent amount to be removed may be added before extraction.
특히, 제품으로서 요구되는 특성이 중간물을 감소시킴으로써 손실되는, 에멀젼 및 라텍스와 같이 분산액의 안정성을 위해 중간물의 일정한 양을 유지할 필요가 있을때, 중간물을 첨가한 후 추출을 행한다.In particular, when it is necessary to maintain a constant amount of the intermediate for the stability of the dispersion, such as emulsions and latexes, in which the properties required as products are lost by reducing the intermediate, extraction is carried out after addition of the intermediate.
분산액 내 중간물의 양에 관하여 특별히 제한하는 것은 아니지만, 중간물의 양은 분산액중 20 내지 90wt% 가 바람직하며, 보다 바람직하게는 30 내지 70wt% 가 좋다.Although not particularly limited with respect to the amount of the intermediate in the dispersion, the amount of the intermediate is preferably 20 to 90 wt%, more preferably 30 to 70 wt% in the dispersion.
중간물의 양이 너무 적으면 추출 그자체를 위한 문제는 없지만, 유동성이 떨어지기 때문에 슬러리로서 분산액을 조작하는 것이 어렵다.If the amount of the intermediate is too small, there is no problem for the extraction itself, but it is difficult to manipulate the dispersion as a slurry because of poor fluidity.
중간물의 양을 초과하면, 추출을 위한 전체 부피는, 적게 있는 폴리머의 함량으로 너무 크게 되고 따라서 추출장치의 크기가 너무 커지게 되고 많은 에너지가 요구된다.If the amount of intermediate is exceeded, the total volume for extraction is too large with less polymer content and therefore the size of the extraction device becomes too large and requires a lot of energy.
추출용매에 대한 추출기로 공급되는 분산물중의 폴리머의 중량비는 1:0.1 내지 1:20 미만, 바람직하게는 1:1 내지 1:10 이 적합하다. 추출용매의 양이 하한치보다 낮으면, 충분한 추출효율을 유지할 수 없으며, 이에 반해 그 비가 1:20 초과이면 추출효율의 향상이 적지만 사용되는 추출용매의 양이 증가하기 때문에, 예를 들면 추출용매를 압축하기 위하여 사용되는 에너지의 양이 증가한다.The weight ratio of polymer in the dispersion fed to the extractor to the extractant is from 1: 0.1 to less than 1:20, preferably from 1: 1 to 1:10. If the amount of the extraction solvent is lower than the lower limit, sufficient extraction efficiency cannot be maintained. On the other hand, if the ratio is greater than 1:20, the extraction efficiency is small but the amount of the extraction solvent used is increased. Increases the amount of energy used to compress it.
제1도는, 본 발명의 1 실시예를 나타내는 흐름도이다.1 is a flowchart showing one embodiment of the present invention.
제1도에서, 부호(1)는 교반기가 구비된 슬러리 탱크를 나타낸다.In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a slurry tank equipped with a stirrer.
중합반응기 (도시하지 않음)에서 제조되는 폴리머의 분산액을 공급하여, 슬러리탱크(1)내에 저장한다.A dispersion of a polymer prepared in a polymerization reactor (not shown) is supplied and stored in the slurry tank 1.
불활성 가스를 사용하는 슬러리탱크(1) 내에서의 스트립핑은 종래의 방법으로 실시하여도 좋다.Stripping in the slurry tank 1 using an inert gas may be performed by a conventional method.
슬러리탱크(1)의 폴리머 분산액을 라인(2)를 통하여 꺼내어 펌프(3)로 압력을 올린 후 라인(4)를 통하여 추출기(5) 내에 공급한다.The polymer dispersion of the slurry tank 1 is taken out through the line 2, raised in pressure by the pump 3, and then supplied into the extractor 5 through the line 4.
추출기의 조작온도와 다르면, 폴리머 분산액의 온도는 열교환기 (도시하지 않음)에 의하여 적당히 조절될 수 있다.Different from the operating temperature of the extractor, the temperature of the polymer dispersion can be appropriately controlled by a heat exchanger (not shown).
추출용매는 순환압축기(9) 및 라인(10)을 통하여 추출기(5)의 하부로 공급된다.The extraction solvent is supplied to the lower part of the extractor 5 through the circulation compressor 9 and the line 10.
추출기(5)의 내부에, 상부로부터 아래로 내려오는 폴리머 분산액은 하부로 부터 위로 오는 추출용매와 향류로 접촉하게 된다.Inside the extractor 5, the polymer dispersion descending from the top down comes into contact with the extraction solvent from the bottom up in countercurrent.
그리고 추출용매는 추출기내에서 위로 움직이는 동안 분산액에 함유된 불순물 (휘발성 물질등)을 추출하고, 추출기(5)의 상부로부터 밖으로 꺼낸 후 라인(6)을 통하여 분리탑(7)로 공급된다.The extraction solvent then extracts impurities (such as volatiles) contained in the dispersion while moving up in the extractor, is taken out from the top of the extractor 5 and is supplied to the separation column 7 through the line 6.
한편, 추출기(5)내에서 아래로 움직이는 동안 불순물 (휘발성 물질등) 이 제거된 폴리머 분산액은, 라인(11)을 통하여 추출기(5)의 바닥부의 밖으로 꺼내진후 다음 고정으로 공급된다.On the other hand, the polymer dispersion in which impurities (such as volatiles) are removed while moving downward in the extractor 5 is taken out of the bottom of the extractor 5 through the line 11 and then supplied to the next fixing.
폴리머 분산액에 용해된 추출용매가 다음 고정에 영향을 줄 경우, 필요하다면, 분리탱크(12)는 라인(11) 후에 마련될 수 있다.If the extractant dissolved in the polymer dispersion affects the next fixation, separation tank 12 may be provided after line 11, if necessary.
추출된 휘발성 불순물을 함유하는 추출용매는 압력 감소 및/또는 온도 조절 (도시하지 않음) 후 라인(6)를 통하여 분리탑(7)에 공급되어 불순물이 분리탑(7)내에서 제거된다.The extraction solvent containing the extracted volatile impurities is supplied to the separation column 7 through the line 6 after pressure reduction and / or temperature control (not shown) so that impurities are removed in the separation column 7.
분리는, 종래의 방법, 예를 들면 액화 분리, 증류탑에 의한 분리 및 흡수탑에 의한 분리로 수행된다.Separation is carried out by conventional methods such as liquefaction separation, separation by distillation column and separation by absorption tower.
휘발성 불순물이 분리된 추출용매는 분리기(7)로 부터 라인(8)을 통하여 순환압출기(9)로 공급된다.The extraction solvent from which volatile impurities have been separated is supplied from the separator 7 to the circulation extruder 9 through the line 8.
한편, 분리된 휘발성 물질은 라인(13)을 통하여, 도시되지 않은, 회수공정으로 공급된 다거나 또는 배출된다.On the other hand, the separated volatile material is supplied or discharged through a line 13 to a recovery process, not shown.
부호(14)는 보충추출용매를 위한 공급라인을 나타낸다.Reference numeral 14 denotes a supply line for the replenishment extraction solvent.
본 발명의 효과는 다음에 기술한다.The effects of the present invention are described below.
(1) 배출구가 있는 압출기 또는 증발기를 사용하는 종래의 공정, 또는 스트립핑 공정과 비교하여, 폴리머를 함유하는 분산액을 효율적으로 정제할 수 있다.(1) The dispersion liquid containing a polymer can be refine | purified efficiently compared with the conventional process or stripping process which uses the extruder or evaporator which has an outlet.
(2) 분산액내의 폴리머의 추출은 조작을 계속적으로 그리고 용이하게 하도록 가능한 공정을 만들어 줄 뿐 아니라 (동일한 생산량으로) 장치를 소형으로 만듦으로써 그 구성의 비용이 적게 되고 필요한 에너지가 감소되는 잇점을 가져다 준다.(2) Extraction of polymers in dispersions not only makes the process possible to continue and facilitate the operation, but also makes the device compact (with the same yield), which has the advantage of lower cost and lower energy requirements for its composition. give.
(3) 배출구가 있는 압출기를 사용하여 본 발명의 것과 같은 등급으로 남아 있는 휘발성 물질의 농도를 감소시키기 위하여, 폴리머 물질의 기본적인 특성을 손상을 주는데 모두 영향을 미치는 용융된 수지의 보다 높은 온도로 그리고 보다 긴시간 동안 조작할 필요가 있었다.(3) using an extruder with an outlet to reduce the concentration of volatiles remaining in the same grade as the present invention, at a higher temperature of the molten resin, which all affects damaging the basic properties of the polymeric material and It was necessary to operate for a longer time.
반대로, 본 발명에서는 외관, 색상명암, 및 물리적인 특성과 같은, 폴리머 물질의 기본성능에 손상을 주지 않고 정제를 실시할 수 있다.In contrast, in the present invention, purification can be carried out without damaging the basic performance of the polymer material, such as appearance, color contrast, and physical properties.
(4) 시장요구를 잘 충족할 수 있는, 남아 있는 휘발성 물질의 매우 적은 양을 포함하는 폴리머를 얻을 수 있으며, 남아 있는 휘발성 물질의 농도에 대한 그의 규제는 매우 엄격하다.(4) A polymer containing a very small amount of remaining volatiles can be obtained that can meet market requirements well, and its regulation on the concentration of remaining volatiles is very strict.
이하 본 발명을 실시예 및 비교예를 참조하여 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples.
[실시예 1]Example 1
통상의 서스펜션 중합공정에 의해 얻어진 폴리스티렌 50wt% (폴리스티렌중 휘발성 물질의 농도가 1500ppm 임) 를 함유하는 수성 분산액 40g을, 190cm 의 부피를 갖는 오토클레이브내에 넣는다.190 cm of an aqueous dispersion containing 50 wt% of polystyrene obtained by a conventional suspension polymerization process (the concentration of volatile matter in the polystyrene is 1500 ppm) is 190 cm. Place in an autoclave with a volume of.
온도를 80℃ 로 유지시키면서, 오토클레이브내의 압력을 증가시키기 위하여, 40g/min 의 속도로, 오토클레이브내에 이산화탄소를 공급한다.In order to increase the pressure in the autoclave while maintaining the temperature at 80 ° C, carbon dioxide is fed into the autoclave at a rate of 40 g / min.
오토 클레이브내의 온도 및 압력을 2 시간동안 각각 80℃ 및 250㎏/cm G 로 유지시킨후, 이산화탄소의 공급을 중단하였다.The temperature and pressure in the autoclave were changed to 80 ° C. and 250 kg / cm for 2 hours, respectively. After holding at G, the supply of carbon dioxide was stopped.
추출용매에 대한 오토클레이브내에 공급되는 수성 분산액중의 폴리스티렌의 중량비는 1:5 이었다.The weight ratio of polystyrene in the aqueous dispersion supplied in the autoclave to the extractant was 1: 5.
탈수후, 폴리스티렌을 분석하였더니, 휘발성 물질의 농도는 60PPM 이었다.After dehydration, polystyrene was analyzed and the concentration of volatiles was 60PPM.
[실시예 2]Example 2
통상의 서스펜션 중합에 의해 얻어진 폴리 (염화비닐)의 슬러리 (슬러리의 농도는 30wt% 이고 염화비닐 모노머의 농도는, 건조물 기준으로 10,000ppm 임)를, 제1도에 나타낸 흐름도와 일치되게 처리하였다.A slurry of poly (vinyl chloride) obtained by ordinary suspension polymerization (concentration of slurry was 30 wt% and concentration of vinyl chloride monomer was 10,000 ppm on a dry basis) was treated in accordance with the flowchart shown in FIG.
추출용매로서 이산화탄소를 사용하였다.Carbon dioxide was used as the extraction solvent.
분리탑내에 활성탄을 충전하였다.Activated carbon was charged into the separation column.
각 라인에 대한 조작온도 및 압력과 같은 조건, 및 물질수지(material balance)는 표2 에 나타낸다.Conditions such as operating temperature and pressure and material balance for each line are shown in Table 2.
얻어진 폴리(염화비닐) 슬러리 중에서 폴리(염화비닐)의 염화비닐 모노머의 농도는, 건조물 기준으로, 100ppm 이었다.The concentration of the vinyl chloride monomer of the poly (vinyl chloride) in the obtained poly (vinyl chloride) slurry was 100 ppm on a dry basis.
[비교예][Comparative Example]
추출용매의 비율을 아래기재된 바와 같이 바꾼것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 실험을 실시하였다.The experiment was conducted in the same manner as in Example 1 except that the ratio of the extraction solvent was changed as described below.
폴리스티렌 50wt% (휘발성 물질의 농도는 1,500ppm 임)를 함유하는 수성 분산액 200g을, 오토클레이브내에 넣었다.200 g of an aqueous dispersion containing 50 wt% of polystyrene (the concentration of the volatile matter is 1,500 ppm) was placed in an autoclave.
온도를 80℃로 유지하면서, 오토클레이브내의 압력을 증가시키기 위하여, 10g/min 으로 오토클레이브내에 이산화탄소를 공급하였다.While maintaining the temperature at 80 ° C., carbon dioxide was fed into the autoclave at 10 g / min to increase the pressure in the autoclave.
오토클레이브내의 온도 및 압력은 2 시간동안 각각 80℃ 및 250㎏/cm G 으로 유지시킨후, 이산화탄소의 공급을 중단하였다.The temperature and pressure in the autoclave were 80 ° C. and 250 kg / cm for 2 hours, respectively. After holding at G, the supply of carbon dioxide was stopped.
추출용매에 대한, 오토클레이브내에 공급되는 수성 분산액중의 폴리스티렌의 중량비는 1:0.06 이었다.The weight ratio of polystyrene in the aqueous dispersion supplied to the autoclave to the extractant was 1: 0.06.
오토클레이브내의 조건을 1 시간으로 유지시킨 다음, 압력을 풀었다.The conditions in the autoclave were maintained for 1 hour and then the pressure was released.
탈수 후, 폴리스티렌을 분석하였더니, 휘발성 물질의 농도가 600ppm 이었다.After dehydration, polystyrene was analyzed and the concentration of volatiles was 600 ppm.
본 발명을 상기 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은, 달리 특정하지 않는다면 상세한 설명에 의하여, 한정되는 것은 아니며, 수반하는 특허청구의 범위를 벗어나지 않는 한 기술적 사상 및 범위내에서 광범위하게 구성할 수 있다.Although the present invention has been described with respect to the above embodiments, the present invention is not limited by the detailed description unless otherwise specified, and can be broadly configured within the spirit and scope without departing from the scope of the accompanying claims. have.
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