KR20210070374A - 중합체 용액으로부터 휘발성 화합물을 분리하기 위한 분리기 및 공정 - Google Patents

중합체 용액으로부터 휘발성 화합물을 분리하기 위한 분리기 및 공정 Download PDF

Info

Publication number
KR20210070374A
KR20210070374A KR1020217014284A KR20217014284A KR20210070374A KR 20210070374 A KR20210070374 A KR 20210070374A KR 1020217014284 A KR1020217014284 A KR 1020217014284A KR 20217014284 A KR20217014284 A KR 20217014284A KR 20210070374 A KR20210070374 A KR 20210070374A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
separator
stream
outlet
vessel
inlet
Prior art date
Application number
KR1020217014284A
Other languages
English (en)
Inventor
모하마드 알리 알-하즈
무바샤르 사타르
Original Assignee
보레알리스 아게
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 보레알리스 아게 filed Critical 보레알리스 아게
Publication of KR20210070374A publication Critical patent/KR20210070374A/ko

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D3/00Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/06Flash distillation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D3/00Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/14Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
    • B01D3/143Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column by two or more of a fractionation, separation or rectification step
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F210/00Copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond
    • C08F210/02Ethene
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F6/00Post-polymerisation treatments
    • C08F6/001Removal of residual monomers by physical means
    • C08F6/003Removal of residual monomers by physical means from polymer solutions, suspensions, dispersions or emulsions without recovery of the polymer therefrom
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/54Improvements relating to the production of bulk chemicals using solvents, e.g. supercritical solvents or ionic liquids

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Abstract

본 발명은 용기, 제1 입구, 제2 입구, 제1 출구, 제2 출구, 및 제1 출구의 하류에 위치한 분리 장치를 포함하는 분리기에 관한 것이며, 분리 장치는 2개의 출구를 포함하는 반면, 분리 장치의 한 출구는 용기의 제2 입구에 유체 연결된다. 나아가, 본 발명은 또한 반응 용액을 제1 입구를 통해 발명에 따르는 분리기로 통과시키는 단계, 제1 출구 스트림을 제1 출구를 통해 회수하는 단계, 제2 출구 스트림을 제2 출구를 통해 회수하는 단계, 분리 장치에서 제1 출구 스트림을 분리하여 제1 분리된 스트림 및 제2 분리된 스트림을 생성하는 단계, 제1 분리된 스트림을 분리 장치로부터 회수하고 제1 분리된 스트림을 제2 입구를 통해 용기에 통과시키는 단계, 및 제2 분리된 스트림을 분리 장치로부터 회수하는 단계를 포함하는, 중합체 및 탄화수소를 포함하는 반응 용액으로부터 상기 탄화수소를 분리하는 공정에 관한 것이다.

Description

중합체 용액으로부터 휘발성 화합물을 분리하기 위한 분리기 및 공정
본 발명은 중합체로부터 휘발성 화합물을 분리하기 위한 분리기와 관련된다. 나아가, 본 발명은 상기 분리기를 사용하여 중합체로부터 휘발성 화합물을 분리하기 위한 공정에 관한 것이다. 특히, 분리기 및 공정은 용액 중합 또는 고압 중합 공정에 사용될 수 있다.
폴리올레핀은 여러 상이한 종래 기술에 의해 제조된다. 전형적인 온도는 50 내지 350℃이며 압력은 30 내지 3000 bar로 달라진다. 폴리올레핀은 중합체가 미반응 단량체, 미반응 공단량체 및 선택적 용매의 액체 또는 초임계 혼합물에 용해되는 온도에서 제조된다.
중합 공정은 하나 이상의 중합 반응기를 포함한다. 적합한 반응기로 미교반 또는 교반된, 구형, 원통형 및 탱크형 용기 및 재순환 루프 반응기 및 관형 반응기를 들 수 있다. 그러한 반응기는 전형적으로 단량체, 공단량체, 용매, 촉매 및 선택적 다른 반응물 및 첨가물을 위한 주입 지점 및 반응 혼합물을 위한 회수 지점을 포함한다. 더불어 반응기는 가열 및 냉각 수단을 포함할 수 있다.
중합체 용융물을 포함하는 반응 혼합물로부터 미반응 용해된 단량체(들), 공단량체(들) 및 가능한 용매의 분리는 일반적으로 플래시 분리기(들)에서 수행되며, 전형적으로 하나 이상의 분리 단계로 수행된다. 용액 공정에서, 중합 반응기로부터 회수되는 반응 용액의 스트림은 공단량체(즉, 프로필렌, 1-부텐, 1-헥센, 1-옥텐 또는 공단량체의 조합) 및 탄화수소 용매가 있거나 없는 에틸렌이 중합체 용융물로부터 분리되는 플래시 분리기로 통과된다. 만약 하나 이상의 플래시 분리기가 활용되면, 플래시 분리기는 일반적으로 직렬로 연결된다.
고압 공정에서, 폴리에틸렌을 제조하기 위하여, 반응기 출구에서 반응 혼합물의 압력은 약 1000 내지 3000 bar의 작동 값으로부터 출구 렛-다운(exit let-down) 밸브의 작동을 통해 100 내지 300 bar의 값으로 감소된다. 렛-다운 밸브에 의해 유발된 반응 혼합물 팽창은 출구 반응 스트림의 온도 증가를 초래한다(즉, 역 줄-톰슨 효과(Joule-Thompson effect)). 계속해서, 반응 혼합물은 고압 분리기로도 불리는 플래시 분리기에 공급되어 그곳에서 단량체/공단량체/중합체 3원 혼합물이 중합체가 풍부한 액체 상인 중합체 스트림, 및 단량체(들)-풍부한 가스 상인 가스 스트림으로 나누어진다. 플래시 분리기의 바닥으로부터 나오는 중합체 스트림은 잔류 단량체(들)의 추가의 제거를 위해 추가의 플래시 분리기에 공급된다. 제2 플래시 분리기에서, 압력은 추가로 감소된다. 저분자량 왁스를 함유하고, 제2 플래시 분리기를 벗어난 가스 스트림(즉, 오프 가스)은 일차 압축기로 공급되는 한편 액체 바닥 중합체 스트림은 펠릿화를 위해 압출기로 향한다.
제1 플래시 분리기는 일반적으로 열역학적 평형에(즉 주어진 조건(온도 및 압력)에 대한 용해된 휘발성 화합물의 최대 분리 효율에) 가깝게 작동한다.
해결하고자 하는 문제
플래시 분리기로 점성 반응 혼합물을 처리할 때, 반응 혼합물 또는 용액의 높은 점도에 의해 유발된 높은 물질 이동 저항이 분리기 효율의 추가의 증가를 필요로 하는 문제가 발생한다. 그러므로, 제1 플래시 분리기는 가능한 한 최종 생성물 중의 휘발성 화합물의 함량을 허용 가능한 수준까지 감소시키기 위해 열역학적 평형에 가깝게 분리 효율을 제공할 필요가 있다.
이것은 특히 제조 중에 고농도의 공단량체를 필요로 하고, 따라서 중합체 중에 더 높은 휘발성 화합물 함량을 초래하는 저밀도 중합체의 경우에 중요하다. 나아가, 이것은 1-옥텐 또는 극성 공단량체와 같은 고분자량을 가지는 공단량체를 사용하는 중합의 경우에, 그것들이 일반적으로 반응 혼합물로부터 분리하는 것이 더 어렵기 때문에 중요하다.
도 1은 선행 기술에서 일반적으로 사용되는 플래시 분리기의 레이아웃을 나타낸다. 플래시 분리기로부터의 바닥 스트림은 혼합 탱크를 통해 선택적으로 펌핑된다. 계속해서, 반응 혼합물은 제2 플래시 분리기로 이송되기 전에 제2 열 교환기에서 가열된다. 이 설정은 충분한 분리 효율을 이루기 위해 필요하다. 그러나, 그러한 공정 레이아웃은 상기 설명된 반응 혼합물이 특정 응용에 대해서 허용 가능한 정도로 분리될 수 없는 문제를 여전히 가질 것이다.
선행 기술로부터 알려져 있는 한 가지 해결책은 플래싱 단계 중에 형성된 액적의 크기를 감소하는 방식으로 플래시 분리기의 설계를 조정하는 것이다. 이것은 액체와 가스 상 사이의 질량 이동을 위한 표면적을 향상시키고 액체 상으로부터 가스 상으로의 휘발성 화합물의 증발을 용이하게 한다, 즉 분리 효율을 개선시킨다. 그러나, 이 해결책은 너무 작은 액적이 가스 스트림에 혼입되어 다시 분리 효율의 감소를 초래한다는 결점을 가진다.
선행 기술로부터 알려져 있는 이 문제점에 대한 또 다른 해결책은 플래시 분리기에서 더 낮은 압력 또는 더 높은 온도를 선택하는 것이다. 그러나, 두 해결책 모두 특히 플래시 분리기 및 일반적으로 중합체 생산 설비의 작동에 대해 부정적 효과를 가질 수 있다. 더 낮은 압력의 경우, 분리된 휘발성 화합물의 가스 속도는 더 높아진다. 이것은 가스 상에 액적이 혼입될 더 높은 가능성을 초래한다. 다른 한편으로, 분리 온도를 증가시키는 것은 예컨대 플래시 분리기의 상류에 위치한 열 교환기에서 상 분리로 이어져 열 전달 효율의 감소를 초래한다. 마지막으로, 그러한 접근법은 압력 및 온도에 대한 값이 설비에서 생산된 각각의 상이한 등급에 대해 조정될 필요가 있다는 것을 제시한다.
나아가, 선행 기술에서 이런 문제는 플래시 분리기에서 반응 혼합물의 체류 시간의 증가에 의해 해결되었다. 그러나, 이 방법은 액체 물질 혼입을 최소화하기 위해 가능한 한 낮은 액체 수준을 유지하는 것을 보장하기 위해 더 큰 플래시 분리기가 필요하다는 단점을 가진다.
발명의 목적
그러므로, 특히 상기 언급된 결점을 피하는 점성 반응 혼합물로 분리기를 작동시키는 문제에 대한 해결책이 필요하다. 특히, 혼입이 발생하지 않고 반응 혼합물의 상 분리의 위험이 존재하지 않는 용액이 필요하다.
발명의 한 가지 목적은 열 교환기에서 가스 상으로의 액체 상의 혼입 및/또는 상 분리와 같은 부정적 효과의 도입 없이, 점성 반응 혼합물로부터 휘발성 화합물의 분리를 개선시키는 것이다.
특히 발명의 또 다른 목적은 점성 반응 혼합물로부터 상대적으로 높은 분자량(및 그러므로 저분자량을 가지는 휘발성 화합물보다 덜 휘발성인) 휘발성 화합물, 예컨대 중합반응에 사용된 공단량체(들)의 분리를 개선하는 것이다. 에틸렌과 같이 작은 크기의 분자를 분리하는 것이 상대적으로 쉽다. 그러나, 점성 반응 혼합물로부터, 특히 올레핀 공중합체 용융물 또는 용액에서 부피가 큰 분자, 예컨대 공단량체, 전형적인 예로 1-옥텐 및 비닐 아크릴레이트의 분리는 도전적이다.
본 발명의 또 다른 목적은 예를 들어 분리기의 상류에 위치한 열 교환기에서 예컨대 상 분리와 같은 부정적 효과를 갖지 않으면서 분리기의 반응 혼합물의 온도를 증가시킴으로써 휘발성 화합물의 질량 이동을 증가시키는 것이다. 특히, 분리기의 반응 혼합물의 액체/가스 상태의 가스 부분을 선택적으로 가열하는 것이 본 발명의 목적이다.
본 발명의 마지막 목적은 열 교환기에서 상 분리가 되기 쉬운 고점성 중합체 용융물로부터 휘발성 화합물을 효율적으로 분리하기 위하여 질량 이동 면적이 증가된 공정이다.
발명의 요약
본 발명은 분리기의 제1 출구 다음에 위치한 분리 장치를 가지는 분리기에 관한 것이며, 그것은 분리기의 제1 출구 스트림을 제1 분리된 스트림 및 제2 분리된 스트림으로 나누는 반면, 제1 분리된 스트림은 선택적으로 가열되며 분리기로 복귀된다. 그러한 설정은 열 교환기에서 상 분리가 나타날 위험을 최소화하면서 분리 효율을 증가시킬 수 있다.
그러므로, 본 발명은 용기(1), 제1 입구(2), 제2 입구(4), 제1 출구(5), 제2 출구(6), 및 제1 출구(5)의 하류의 분리 장치(8)를 포함하는 분리기를 제공하며, 여기서 분리 장치(8)는 2개의 출구를 포함하는 반면, 분리 장치(8)의 한 출구는 용기(1)의 제2 입구(4)에 유체 연결된다.
본 발명에 따르는 분리기는 바람직하게 용기(1)의 제1 출구(5)와 분리 장치(8) 사이에 위치한 펌프(7)를 추가로 포함한다.
발명의 또 다른 바람직한 구현예에서, 본 발명에 따르는 분리기는 제1 출구(5)의 하류, 바람직하게는 펌프(7)의 하류, 및 용기(1)의 제2 입구(4)의 상류, 보다 바람직하게는 분리 장치(8)의 하류 및 용기(1)의 제2 입구(4)의 상류에 위치한 재순환 히터(10)를 포함한다.
본 발명에 따르는 분리기는 바람직하게는 제1 입구(2)의 상류에 위치한 반응 혼합물 히터(5)를 추가로 포함한다.
또 다른 측면으로부터 알 수 있는 것과 같이, 본 발명은 중합체 및 탄화수소를 포함하는 반응 용액으로부터 상기 탄화수소를 분리하는 공정을 제공하며, 공정은 반응 용액(3)을 본 발명에 따르는 용기(1)에 제1 입구(2)를 통해 통과시키는 단계, 제1 출구 스트림을 제1 출구(5)를 통해 회수하는 단계, 제2 출구 스트림을 제2 출구(6)를 통해 회수하는 단계, 제1 출구 스트림을 분리 장치(8)를 통해 통과시켜서 제1 분리된 스트림 및 제2 분리된 스트림을 생성하는 단계, 제1 분리된 스트림을 분리 장치(8)로부터 회수하는 단계 및 제1 분리된 스트림을 제2 입구(4)를 통해 용기(1)에 통과시키는 단계, 및 제2 분리된 스트림을 분리 장치(8)로부터 회수하는 단계를 포함한다.
바람직하게, 본 발명에 따르는 공정은 반응 혼합물(3)을 용기(1)로 통과시키기 전에 반응 혼합물 히터(11)에 의해 가열하는 단계를 추가로 포함하고, 그로써 분리기는 반응 혼합물 히터(11)를 포함한다.
보다 더 바람직하게, 본 발명에 따르는 공정은 제1 분리된 스트림을 용기(1)로 재도입하기 전에 재순환 히터(10)에 의해 가열하는 단계를 추가로 포함하며, 여기서 분리기는 재순환 히터(10)를 포함한다.
본 발명에 따르는 공정의 가장 바람직한 구현예에서, 제1 분리된 스트림은 용기(1)에서 제공되는 온도로 가열된다.
본 발명에 따르는 공정은 바람직하게는 반응 용액의 압력을 분리기에 도입되기 전에 감소시키는 단계를 포함한다.
바람직하게, 본 발명의 분리기는 플래시 분리기이다.
바람직하게, 제1 입구(2)는 분리기의 상부 부분에 위치한다. 나아가, 바람직하게, 제1 출구(5)는 분리기의 하부 부분에 위치한다. 더욱이, 바람직하게, 제2 출구(6)는 분리기의 상부 부분에 위치한다. 분리기가 플래시 분리기인 경우, 제1 출구(5)는 분리기의 하부 부분에 위치하고 제1 입구(2) 및 제2 출구(6)는 분리기의 상부 부분에 위치하는 것이 특히 바람직하다.
만약 본 발명의 분리기가 플래시 분리기이면, 제1 출구 스트림은 바람직하게 바닥 스트림이고 중합체-풍부 상을 포함하며 제2 출구 스트림은 바람직하게 상단 스트림이고 중합체-희박 상을 포함한다.
분리기 내에서 본 발명에 따르는 공정에서 사용된 압력은, 만약 분리기가 플래시 분리기라면, 바람직하게 0 내지 500 barg이다.
더욱이, 분리기 내에서 본 발명에 따르는 공정에서 사용된 온도는, 만약 분리기가 플래시 분리기라면 바람직하게 100 내지 400℃이다.
본 발명에 따르는 공정으로 제조된 중합체는 바람직하게는 올레핀 공중합체이다. 보다 바람직하게, 발명에 따르는 공정의 올레핀 공중합체는 반응 혼합물의 10 내지 50 중량%를 구성한다.
본 발명에 따르는 공정의 한 바람직한 구현예에서 올레핀 공중합체는 바람직하게 저밀도 폴리에틸렌이다. 보다 바람직하게 반응 혼합물은 에틸렌 및 적어도 하나의 극성 공단량체를 포함한다. 가장 바람직하게, 극성 공단량체는 알킬-아크릴레이트, 비닐 아세테이트, 비닐 실란, 및 이것들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택된다.
또 다른 바람직한 본 발명에 따르는 공정의 한 바람직한 구현예에서 올레핀 공중합체는 용액 공정으로 제조된다. 보다 바람직하게는, 상기 반응 혼합물은 알파-올레핀을 포함한다.
정의
플래시 분리기는 수십년 동안 선행 기술에서 (또한 저압 분리기로서) 알려져 왔다. 기술분야에서 잘 알려져 있는 것과 같이 액체 공급은 감압에서 작동되는 플래시 용기로 통과된다. 그로써 액체 상의 일부가 기화되며 저압 분리기로부터 오버헤드 스트림(또는 증기 스트림)으로서 회수될 수 있다. 액체 상에 남아 있는 부분은 그런 후 플래시 용기로부터 바닥 스트림 또는 액체 스트림으로서 회수된다. 증기 및 액체 상이 둘 다 플래시 용기에 존재하도록 하는 조건 하에서 저압 분리기를 작동시키는 것이 이런 상황을 설명해준다. 플래시 분리기는 전형적으로 적어도 1 bar의 압력에서 작동된다.
본원에서 사용되는 바 용어 분리 효율은 평형 조건에서 가스 스트림 중의 구성요소의 (이론적) 질량 유량에 의해 나누어진 가스 스트림에서 회수된 구성요소의 질량 유량으로서 정의된다.
본원에서 사용된 표현 휘발성 화합물은 발명의 공정에서 제조된 중합체와 비교하여 상당히 낮은 분자량을 가지는 화합물로서 이해되어야 한다. 그러한 화합물은 전형적으로 플래시 분리기에 노출될 때 가스 형태로 존재한다. 중합반응 중에 그것은 용액에 남아 있다. 일반적으로, 휘발성 화합물은 적어도 하나의 미반응 단량체, 선택적으로 미반응 공단량체, 용매(들) 및 반응 혼합물에 존재하는 임의의 다른 가스 구성요소를 포함한다.
도 1은 일반적으로 선행 기술로부터 알려져 있는 플래시 분리기의 개략적인 레이아웃을 도시한다.
도 2는 본 발명에 따르는 분리기의 2개의 개략적인 레이아웃을 도시하며, 제1 레이아웃이 바람직하다.
도 3은 분리 장치(8)에서 바닥 스트림(제1 출구 스트림)의 분할을 변화시킨 결과로서 발명의 실시예 1의 분리기의 바닥 스트림(제1 출구 스트림)으로부터 회수된 휘발성 화합물의 변화를 도시한다.
참조 표시
1 용기
2 제1 입구
3 반응 혼합물
4 제2 입구
5 제1 출구
6 제2 출구
7 펌프
8 분리 장치
9 분리기(예컨대 제2 분리기)에 부착된 수단
10 재순환 히터
11 반응 혼합물 히터
12 생성물 히터
본 발명의 분리기 및 분리 공정은 하기에서 보다 상세하게 설명될 것이다.
본 발명의 분리기
본 발명에 따르는 분리기는 용기(1) 및 여러개의 입구 및 출구를 포함하는 장치이다(도 2 참조). 용기(1)은 바람직하게는 적어도 부분적으로 일반적으로 원통형 모양을 가지며 수직 방향으로 설정되고, 예컨대 원통형 부분의 축은 중력 방향과 나란하다. 그로써 분리기는 대략 원형 단면을 가지는 적어도 하나의 섹션을 가진다. 원통형 섹션에 더불어 분리기는 추가적인 섹션, 예컨대 원추형일 수 있는 바닥 섹션, 및 반구형일 수 있는 상단 섹션을 가질 수 있다. 대안으로, 분리기는 또한 원통형 모양 또는 일반적으로 원추형 모양을 가질 수 있다.
본 발명에 따르는 분리기는 나아가 제1 입구(2)를 포함한다. 제1 입구(2)는 배플, 판 또는 정적 믹서를 함유할 수 있다. 제1 입구는 전형적으로 벽에 의해 분리기로부터 분리된다. 바람직하게, 제1 입구(2)는 분리기의 상부 부분에, 가장 바람직하게는 용기(1)의 상단에 위치한다. 바람직하게, 반응 혼합물(3)은 제1 입구(2)를 통해 용기에 공급된다.
제1 입구(2)의 상류에는 용기(1)에 유입되기 전에 반응 혼합물(3)을 가열하기 위해 반응 혼합물 히터(11)가 위치할 수 있다.
나아가, 본 발명에 따르는 분리기는 용기(1)로부터 제1 출구 스트림을 회수하기 위한 제1 출구(5) 및 제2 출구 스트림을 회수하기 위한 제2 출구(6)를 포함한다. 제1 출구(5)는 바람직하게는 분리기의 하부 부분에, 가장 바람직하게는 용기(1)의 바닥에 위치한다. 제2 출구(6)는 바람직하게는 분리기의 상부 부분에, 가장 바람직하게는 용기(1)의 상단에 위치한다.
본 발명에 따르는 분리기는 바람직하게는 용기(1)의 제1 출구(5)와 분리 장치(8) 사이에 위치한 펌프(7)를 추가로 포함한다. 보다 바람직하게, 이 펌프는 용융 펌프이다. 본 발명에 따르는 분리기는 제1 출구(5)의 하류에, 바람직하게는 펌프(7)의 하류에 위치한 분리 장치(8)를 포함한다. 분리 장치(8) 자체는 2개의 출구를 가지며, 분리 장치의 한 출구는 도관(13)에 의해 용기(1)의 제2 입구(4)에 유체 연결된다.
바람직하게, 재순환 히터(10)는 분리 장치의 하류 및 제2 입구(4)의 상류에 위치한다. 만약 재순환 히터가 제1 출구(5) 및 분리 장치(8)의 하류에 위치한다면, 상 분리가 일어날 가능성은 더 많은 것이다. 이것은 용기(1)의 제1 출구 스트림에서 일반적으로 발견되는 높은 중합체 함량에 좌우된다. 분리 장치(8) 후에, 용기로 다시 도입되는 제1 분리된 스트림은 중합체 함량이 적어 분리 경향이 낮아지는 결과를 초래할 것이다. 만약 재순환 히터(10)가 분리 장치(8)의 상류에 위치하면, 바람직하게 생성물 히터(12)가 분리 장치(8)와 생성물(9)의 추가의 공정을 위한 하류 장비 사이에 위치한다.
분리 장치는 단순한 라인 분지일 수 있다. 이런 경우, 제1 및 제2 분리된 스트림의 조성에 어떠한 분화도 이루어질 수 없다. 그러므로, 중합체의 부분은 분리기에 재도입된다. 그러한 설정은 더 많은 중합체가 용기로 다시 공급되는 제1 분리된 스트림에 도입되는 단점을 가진다. 그러나, 그러한 설정은 분리 장치의 간결성 및 더 적은 막힘이라는 장점을 가진다.
그러므로, 보다 바람직한 구현예에서, 분리 장치는 필터이며, 여기서 중합체는 용기의 제1 출구 스트림에서 여과된다. 그러한 설정은 중합체의 제1 분리된 스트림으로의 최소 혼입을 보장한다. 그러므로, 이런 보다 바람직한 구현예에서, 제1 분리된 스트림은 용매가 허용하는 한 높게, 바람직하게는 용기 온도만큼 높거나 심지어 더 높게 가열될 수 있다. 따라서, 가장 바람직한 구현예는 분리 장치로서 필터를 포함하고 재순환 히터는 필터의 하류에 위치한다.
본 발명에서 사용된 재순환 히터(10) 및 반응 혼합물 히터는 플래시 히터(들), 재킷 파이프(들) 또는 열 교환기(들)일 수 있다. 바람직하게, 재순환 히터(10) 및/또는 반응 혼합물 히터는 열 교환기이다.
발명에 따르는 공정에서 제조된 중합체는 바람직하게 올레핀 공중합체이다. 보다 바람직하게, 발명에 따르는 공정의 올레핀 공중합체는 반응 용액의 10 내지 50 중량%를 구성한다.
본 발명의 공정
본 발명의 공정은 제조 공정, 바람직하게는 중합체를 위한 제조 공정, 분리 공정을 위해 제조 공정에 의해 제조된 반응 혼합물을 제조하기 위한 공정 단계 및 실제 분리 공정을 포함하며, 여기서 휘발성 화합물은 반응 혼합물로부터 제거된다. 이들 단계는 하기에서 상세하게 기술된다.
반응 혼합물의 제조
바람직하게, 제조 공정은 고압 중합 공정 또는 용액 중합 공정을 포함한다. 가장 바람직하게, 제조 공정은 용액 중합 공정을 포함한다.
발명의 바람직한 구현예에서, 본 발명의 제조 공정에 의해 제조된 중합체는 올레핀 중합체, 바람직하게는 올레핀 공중합체 및 가장 바람직하게는, 알파-올레핀 공중합체이다. 본 발명의 추가로 바람직한 구현예에서, 발명의 공정에 의해 제조된 중합체는 저밀도 폴리에틸렌이다.
고압 중합반응 공정
중합체, 바람직하게는 올레핀 공중합체는 올레핀, 전형적으로 에틸렌이 라디칼 중합 공정에 의해 중합되거나 공중합되는 고압 중합 공정으로 제조될 수 있다. 공정은 1차 및 고압 압축기, 예열기 및 중합 반응기, 전형적으로 오토클레이브 반응기(예컨대 연속 교반 탱크 반응기) 또는 관형 반응기를 포함한다. 선택적인 공단량체 및 사슬 전달제(들)가 고압 압축기 전에 첨가된다. 중합 반응을 시작하기 위해 개시제가 예열기 후에 첨가되고 고도로 발열성인 중합 반응을 시작하고 유지하기 위해 반응기를 따라 첨가된다.
관형 반응기에서 고도로 발열성인 중합 반응은 초임계 조건 하에서, 예컨대 1000 내지 3500 bar에서, 바람직하게는 1800 내지 3400 bar에서, 특히 바람직하게는 2000 내지 3300 bar에서 수행된다.
관형 반응기는 적어도 하나의 냉각 재킷을 포함한다. 전형적으로 관형 반응기 튜브는 500 내지 4000 m, 바람직하게는 1500 내지 3000 m, 보다 바람직하게는 2000 내지 2500 m의 길이를 가진다. 반응기의 작동 온도는 100 내지 350℃로 달라짐으로써, 온도는 반응기의 길이를 따라 프로파일을 형성한다. 특히 온도는 165 내지 340℃, 보다 특히 165 내지 320℃이다.
오토클레이브 반응기는 임계 압력 위에서, 특히 500 내지 3000 bar, 특히 1000 내지 2500 bar, 보다 특히 1200 내지 2000 bar에서 작동한다. 작동 온도는 100 내지 340℃이다.
전형적인 선택적 공단량체는 옥타다이엔(OD), 비닐 아세테이트(VA), 메타크릴레이트, 특히 메틸 아크릴레이트(MA), 에틸 아크릴레이트(EA), 부틸 아크릴레이트(BA), 메틸 메타크릴레이트(MMA), 아크릴산(AA), 메타크릴산(MAA), 비닐 트라이 메톡시 실란(VTMS), 비닐 트라이 에톡시 실란(VTES), 글리시딜 메타크릴레이트(GMA), 말레산 무수물(MAH), 일산화탄소, 아크릴아미드, 감마-메타 아크릴옥시 프로필 트라이 메톡시 실란 및/또는 감마-메타 아크릴옥시 프로필 트라이 에톡시 실란 및 이것들의 혼합물이다.
전형적인 사슬 전달제는 프로피온알데하이드(PA), 프로필렌, 프로판, 메틸 에틸 케톤 및 이소프로판올 및/또는 수소이다.
전형적으로 중합체 및 미반응 단량체 및 공단량체를 포함하는 반응 혼합물 중의 중합체의 함량은 10 내지 50 중량%, 바람직하게는 10 내지 40 중량%, 보다 바람직하게는 10 내지 35 중량%이다.
분리기가 플래시 분리기인 경우, 중합 반응기로부터 회수된 반응 혼합물의 스트림, 반응 혼합물 스트림은 보통 100 내지 300 bar, 바람직하게는 220 내지 270 bar의 압력으로 조절되고 플래시 분리기로 통과된다.
용액 중합 공정
중합체, 바람직하게는 올레핀 공중합체는 또한 용액 중합 공정으로 제조될 수 있다. 용액 중합 공정에서 단량체는 중합체가 공정에 존재하는 용매 혼합물에 용해되는 온도에서 중합된다.
공정은 하나 이상의 중합 반응기를 포함한다. 적합한 반응기는 미교반된 또는 교반된, 구형, 원통형 및 탱크형 용기 및 재순환 루프 반응기 및 관형 반응기를 포함한다. 그러한 반응기는 전형적으로 단량체, 선택적인 공단량체, 용매, 촉매 및 선택적인 다른 반응물 및 첨가제를 위한 공급 지점 및 중합체 용액을 위한 회수 지점을 포함한다. 더불어 반응기는 가열 또는 냉각 수단을 포함한다.
전형적으로 용액 중합 공정은 100℃보다 큰 중합 반응 온도를 사용하는 고온 용액 중합 공정이다. 바람직하게 중합 온도는 적어도 110℃, 보다 바람직하게 적어도 150℃이다. 중합 온도는 최대 250℃일 수 있다. 용액 중합 공정의 압력은 바람직하게 30 내지 200 bar, 바람직하게는 50 내지 150 bar, 보다 바람직하게는 60 내지 150 bar의 범위에 있다.
단량체는 바람직하게는 올레핀 단량체이다. 보다 바람직하게 올레핀 단량체는 에틸렌, 프로필렌, 1-부텐으로 이루어지는 군으로부터 선택되며, 가장 적합한 것은 에틸렌이다.
바람직하게 또한 공단량체가 중합에 사용된다. 단량체가 상기 개시된 것과 같이 올레핀 단량체라면, 공단량체는 올레핀 단량체와 상이하고 선형 및 고리형 올레핀 및 2 내지 12개의 탄소 원자를 가지는 다이올레핀 및 이것들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택된다. 보다 바람직하게, 공단량체는 올레핀 단량체와 상이한 알파-올레핀이고 2 내지 12개의 탄소 원자를 가지는 선형 올레핀 및 그것의 혼합물, 바람직하게는 4 내지 10개의 탄소 원자로 이루어지는 군으로부터 선택되며, 가장 바람직하게는 1-옥텐이다.
중합은 전형적으로 올레핀 중합화 촉매의 존재 하에 수행된다. 그러한 올레핀 중합 촉매는 전이 금속 화합물, 바람직하게는 제4족의 금속 화합물, 예컨대 티타늄, 지르코늄 또는 하프늄의 화합물을 포함한다.
전이 금속 화합물은 전이 금속의 할로겐화물, 예컨대 삼할로겐화물 또는 사할로겐화물일 수 있다. 전형적으로 전이 금속 할로겐화물은 티타늄 할로겐화물, 예컨대 티타늄 삼염화물 또는 티타늄 사염화물이다.
전이 금속 화합물은 또한 전이 금속 알킬 또는 전이 금속 알콕시드 화합물일 수 있다. 그러한 화합물은 자주 염소화 화합물, 예컨대 알킬 염화물과 접촉된다.
전이 금속 화합물은 제2족 금속 할로겐화물, 예컨대 마그네슘 이염화물과 같은 마그네슘 할로겐화물과, 및/또는 제13족 금속 할로겐화물, 예컨대 알루미늄 삼염화물과 같은 알루미늄 또는 붕소 할로겐화물과 조합될 수 있다. 그러한 촉매는 기술분야에 잘 알려져 있고 지글러-나타 촉매(Ziegler-Natta catalyst)로서 언급된다. 지글러-나타 촉매는 전형적으로 공촉매, 예컨대 알루미늄 알킬과 조합되어 사용된다.
전이 금속 화합물은 또한 사이클로펜타다이에닐 구조, 예컨대 사이클로펜타다이에닐, 플루오레닐 또는 인데닐을 가지는 유기 리간드를 포함하는 화합물일 수 있다. 그러한 유기 리간드는 또한 치환기를 포함할 수 있다. 전이 금속은 선택적으로 가교된 하나 또는 2개의 그러한 유기 리간드, 및 2 또는 3개의 다른 리간드, 예컨대 알킬, 아릴 또는 할로겐화물을 가질 수 있다. 그러한 촉매는 또한 기술분야에 잘 알려져 있고 메탈로센 촉매(metallocene catalyst)로서 언급된다.
용액 중합 공정에서 용매가 또한 존재한다. 용매는 중합 조건에서 액체 또는 초임계 상태로 있다. 용매는 전형적으로 및 바람직하게 탄화수소 용매이다. 사용되는 액체 탄화수소 용매는 바람직하게 펜탄, 메틸 펜탄, 헥산, 헵탄, 옥탄, 사이클로헥산, 메틸사이클로헥산 및 수소화된 나프타와 같이 C1-4 알킬 기에 의해 비치환 또는 치환될 수 있는 C5-12-탄화수소이다. 보다 바람직하게 비치환된 C6-10-탄화수소 용매가 사용된다.
또한 다른 구성요소가 반응기에 첨가될 수 있다. 중합 중에 형성된 중합체의 분자량을 제어하기 위해 반응기에 수소를 공급하는 것이 알려져 있다. 또한 상이한 안티파울링 화합물의 사용이 기술분야에 알려져 있다. 더불어 상이한 종류의 활성 부스터 또는 활성 지연제가 촉매의 활성을 제어하기 위해 사용될 수 있다.
전형적으로 용매, 중합체 및 미반응 단량체 및 선택적으로 공단량체를 포함하는 반응 혼합물 중의 중합체의 함량은 10 내지 50 중량%, 바람직하게는 10 내지 40 중량%, 보다 바람직하게는 10 내지 35 중량%이다.
반응 혼합물의 제조
반응 혼합물(3)의 스트림은 분리기에 대한 공급 스트림이다. 그것은 상기에서 논의된 것과 같이, 중합 반응기로부터의 생성물 스트림일 수 있다. 그런 후 반응 혼합물 스트림은 전형적으로 상기에서 개시된 중합체 함량, 조성물 온도 및 압력을 가진다.
반응 혼합물은 중합체, 적어도 하나의 미반응 단량체, 및 선택적으로 적어도 하나의 미반응 공단량체를 포함한다. 중합 공정에 따라 반응 혼합물은 상기에서 논의된 적어도 하나의 용매를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 한 바람직한 구현예에서, 반응 혼합물은 에틸렌 및 적어도 하나의 극성 공단량체를 포함한다. 보다 바람직하게, 극성 공단량체는 알킬-아크릴레이트, 비닐 아세테이트, 비닐 실란, 및 이것들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택된다.
다른 바람직한 구현예에서 올레핀 공중합체는 플라스토머, 바람직하게 에틸렌 공중합체이며 용액 중합 공정으로 제조된다. 이 구현예에서, 반응 혼합물은 에틸렌, 알파-올레핀 공단량체 및 용매를 포함한다.
발명의 바람직한 구현예에 따르면, 반응 혼합물은 10 내지 50 중량%, 바람직하게는 10 내지 40 중량%, 보다 바람직하게는 10 내지 35 중량%의 올레핀 공중합체를 포함한다.
반응 혼합물 스트림(3)은 바람직하게는 분리기에 유입되기 전에 가열된다. 가열은 분리기의 용기(1)의 상류에 위치한 하나 이상의 플래시 히터, 하나 이상의 재킷 파이프, 또는 하나 이상의 열 교환기일 수 있는 반응 혼합물 히터(11)를 통해 용액을 통과시킴으로써 이루어질 수 있다. 반응 혼합물은 상이한 휘발성 화합물, 즉 단량체, 공단량체 및 용매의 분리를 향상시키기 위해 분리기에 유입되기 전에 예열된다. 고압 중합 공정의 경우에, 반응 혼합물의 압력은 바람직하게는 분리기에 공급되기 전에 감소된다.
바람직하게, 정적 혼합기는 반응 혼합물의 균일성을 개선시키기 위해 분리기의 상류에 배치된다.
분리 공정
휘발성 화합물은 하나 이상의 분리기에서 중합체 용액으로부터 제거된다. 바람직하게, 하나 이상의 분리기가 직렬로 결합된다. 제1 분리기에서, 압력은 감소되고 그로써 휘발성 화합물은 반응 혼합물로부터 적어도 부분적으로 제거된다.
바람직한 구현예에서, 분리 공정에 사용된 분리기는 플래시 분리기이다.
반응 혼합물(3)은 분리기의 상부 부분에 위치한 제1 입구(2)를 통해 분리기에 유입된다. 반응 혼합물은 용기(1)에 아래쪽으로 이동하는 한편, 증발하는 휘발성 화합물은 위쪽으로 이동한다. 이것은 반응 혼합물(3)로부터 휘발성 화합물의 제거를 용이하게 한다. 제2 출구 스트림은 제2 출구(6)를 통해 회수되는 한편, 제1 출구 스트림은 제1 출구(5)를 통해 회수된다.
만약 분리기가 플래시 분리기이면, 플래시 분리기의 압력은 작동 중에 전형적으로 1 내지 500 bar, 바람직하게는 1.5 내지 450 bar, 보다 바람직하게는 2 내지 400 bar, 보다 더 바람직하게는 3 내지 300 bar이고 가장 바람직하게는 150 내지 300 bar이다.
만약 분리기가 플래시 분리기이면, 플래시 분리기의 온도는 작동 중에 전형적으로 100 내지 400℃, 바람직하게는 130 내지 300℃, 보다 바람직하게는 160 내지 275℃이다. 온도는 탄화수소의 분리를 향상시키지만, 중합체가 분해되는 온도 아래인 바람직하게 낮은 수준에서 용액의 점도를 유지하기에 충분히 높아야 한다.
만약 본 발명의 분리기가 플래시 분리기이면, 제1 출구 스트림은 바람직하게는 바닥 스트림이고 중합체-풍부 상을 포함하며 제2 출구 스트림은 바람직하게는 상단 스트림이고 중합체-희박 상을 포함한다.
본 발명에 따르면 휘발성 화합물은 적어도 하나의 분리 단계에서 반응 혼합물(3)로부터 제거된다. 그러므로 휘발성 화합물을 각각의 분리 단계가 전용 분리기에서 수행되는 둘 이상의 분리 단계로 제거되는 것이 가능하다.
분리기는 반응 혼합물 스트림(3)을 수용하며 큰 부피의 휘발성 화합물을 제거한다. 중합체를 포함하는 제1 출구 스트림은 분리기로부터 회수되며 분리 장치(8)를 통해 통과됨으로써 제1 분리된 스트림 및 제2 분리된 스트림이 생산된다. 제1 분리된 스트림 및 그러므로 휘발성 화합물 및 중합체의 부분은 용기(1)에 위치한 제2 입구(4)를 통해 용기(1)에 다시 재순환된다.
발명의 한 구현예에서, 분리 장치(8)는 동일한 조성을 가진 두 스트림을 초래하는 단수한 라인 분지이다. 발명의 보다 바람직한 구현예에서, 제1 출구 스트림은 필터를 통해 통과된다. 이 바람직한 구현에에서 제1 분리된 스트림은 주로 용매를 포함하고 제2 분리된 스트림은 주로 중합체를 포함한다. 가장 바람직한 구현예에서, 제1 분리된 스트림은 중합체를 함유하지 않는다.
바람직하게, 제1 분리된 스트림, 및 따라서 휘발성 화합물 및 선택적으로 중합체는 재순환 히터(10)를 통해 통과시킴으로써 용기(1)에 유입되기 전에 가열된다. 바람직하게, 제1 분리된 스트림은 10 내지 용기(1)의 온도보다 위인 100℃의 온도로 가열된다. 보다 더 바람직하게, 제1 분리된 스트림은 250℃ 내지 300℃의 온도로 가열된다. 가장 바람직하게, 제1 분리된 스트림은 용기(1)에 제공된 온도로 가열된다. 이 단계는 분리기에서 질량 전달을 추가적으로 향상시킨다. 특히, 이 단계는 반응 혼합물(3)이 그것이 분리기의 제1 입구(2) 전에 위치한 반응 혼합물 히터(11)를 통과한 후에 용기(1)에서 가열되는 것을 보장한다. 이것은 압력이 충분히 높게 유지되는 한 반응 혼합물이 용기에 유입되기 잔 상 분리가 일어나지 않는 것을 보장한다.
나아가, 본 발명의 바람직한 구현예에서 필터(8)에 의한 분리기의 제1 출구 스트림으로부터 중합체의 제거는, 상 분리가 반응기로 다시 공급되는, 용액 중의 저농도의 중합체로 인해 예상되지 않기 때문에, 제1 분리된 스트림을 더 높은 온도로 가열하는 것을 가능하게 만든다.
그런 후 제2 분리된 스트림은 이차 분리기로 통과되어, 그곳에서 추가량의 휘발성 화합물이 제거된다. 기술분야에 숙련된 사람에 의해 잘 이해되는 것과 같이, 각각의 하류 플래시 분리기의 압력은 상류 플래시 분리기에서보다 더 적다. 바람직하게, 제1 분리기에는 제2 분리기가 이어진다.
다중 분리기의 경우에 분리기의 어느 하나 또는 전부는 본 발명에 따라 작동하도록 배열될 수 있고, 즉 2개의 출구, 제2 입구(4)를 가지는 분리 장치(8)를 가지는 반면, 분리 장치(8)의 한 출구는 선택적으로 재순환 히터(10)를 가지는 용기(1)의 제2 입구(4)에 유체 연결된다. 그러나, 발명은 휘발성 화합물의 양이 최고이고 반응 혼합물(3)의 점도가 최저여서 용액 흐름을 상대적으로 더 쉽게 만들기 때문에 제1 분리기에서 가장 유의한 유익을 이룬다. 가장 바람직하게, 본 발명의 공정은 선행 기술에 일반적으로 알려져 있는 것과 같이(예컨대 분리 장치(8) 없음) 본 발명에 따르는 제1 분리기 및 제2 분리기를 사용하여 수행된다. 2개 이상의 분리기를 가지는 단점은 설비의 에너지 소모가 증가할뿐만 아니라 복잡성 및, 따라서 오류 민감도가 증가하는 것이다. 더욱이, 그것은 또한 투자 및 작동 비용을 증가시킨다. 그러므로, 2개의 분리기로 분리를 수행하는 것이 바람직하다.
다중 분리기가 반응 혼합물로부터 휘발성 화합물을 제거하기 위해 사용될 때 제1 분리기로부터 회수된 제1 출구 스트림 중의 중합체 함량은 전형적으로 35 내지 99 중량%이다. 휘발성 화합물은 하나 이상의 하류 분리기에서 추가로 제거될 수 있다. 다른 말로 하면, 제1 분리기로부터 회수된 중합체 스트림은 1 내지 65 중량%의 잔류 휘발성 화합물을 포함한다.
본 발명에 따르는 분리기를 사용함으로써 반응 혼합물의 구성요소의 추가로 개선된 분리 효율을 이루는 것이 가능하다. 예를 들어, 미반응 단량체, 예컨대 에틸렌, 및 또한 용매, 예컨대 탄화수소 용매(상기 기술됨), 및 미반응 공단량체(들), 예컨대 알파-올레핀, 즉 프로필렌, 1-부텐, 1-옥텐, 또는 이것들의 혼합물, 및 극성 공단량체, 바람직하게는 옥타다이엔(OD), 비닐 아세테이트(VA), 메타크릴레이트, 특히 메틸 아크릴레이트(MA), 에틸 아크릴레이트(EA), 부틸 아크릴레이트(BA), 메틸 메타크릴레이트(MMA), 아크릴산(AA), 메타크릴산(MAA), 비닐 트라이 메톡시 실란(VTMS), 비닐 트라이 에톡시 실란(VTES), 글리시딜 메타크릴레이트(GMA), 말레산 무수물(MAH), 일산화탄소, 아크릴아미드, 감마-메타 아크릴옥시 프로필 트라이 메톡시 실란 및/또는 감마-메타 아크릴옥시 프로필 트라이 에톡시 실란에 대한 분리 효율은 적어도 60 중량%이고 바람직하게는 적어도 70 중량%이다.
하류 분리기 후에 중합체에 궁극적으로 남아 있는 잔류 휘발성 화합물은, 기술분야에 알려져 있는 것과 같이, 압출기에서 적합한 배기 배열에 의해 제거될 수 있다. 그러한 방법에서 휘발성 화합물은 압출기로부터 하나 이상의 통풍 포트를 통해 제거된다. 통풍은 바람직하게는, 예를 들어, 물, 질소 또는 이산화 탄소를 스트리핑 가스로서 사용함으로써 스트리핑과 조합된다. 압출기로부터 휘발성 화합물의 통풍은 산업분야에 잘 알려져 있고, 예를 들어, Chris Rauwendaal의 책: 'Polymer Extrusion', Carl Hanser Verlag, Munich 1986, in paragraphs 8.5.2 and 8.5.3에서 토의된다.
또한 중합체로부터 잔류하는 휘발성 화합물을 제거하기 위해 기술분야에 알려져 있는 다른 방법이 사용될 수 있다. 그러한 방법은 이차 분리 및 압출기에서의 통풍의 상기 언급된 방법 대신 사용될 수 있거나, 또는 대안으로 그것들은 그것들 중 하나 또는 둘 다와 함께 사용될 수 있다.
실시예
참조예 1
용액 중합 반응기에서 에틸렌 및 공단량체를 C6-탄화수소 용매에서 중합시킨다. 반응기로부터 그 안에 용해된 에틸렌 공중합체를 중량을 기준으로 20%를 함유한 용액 스트림을 대략 56 톤/시간의 속도로 회수한다. 용액 스트림을 플래시 용기에 공급하고 그곳에서 그것은 각각 용기의 상단 및 바닥으로부터 분리기로부터 회수되는 가스 상단 스트림(제2 출구 스트림) 및 액체 바닥 스트림(제1 출구 스트림)으로 나누어진다. 상응하는 결과를 하기 표 1에 요약한다. 참조예 1은 선행 기술에서 통상적으로 발견되는, 예컨대 임의의 필터, 도관, 제2 입구 및 선택적 히터가 없는 플래시 분리 조건을 예시한다.
하기 표 1은 제1 플래시 분리기로의 공급을 위한 조건을 보여준다. 플래시 분리기에 공급된 총 유량은 각각 215℃의 온도 및 5.5 bar의 압력에서 약 56 톤/시간이다.
공급 상단 스트림 바닥 스트림
총 유량[kg/시간] 56382 32604 23778
폴리에틸렌[중량%] 20 0 52
휘발성 화합물[중량%] 80 100 48
가스 상단 스트림 및 액체 바닥 스트림에서 발견할 수 있는 화합물의 값으로부터 가스 상단 스트림으로의 중합체의 혼입이 일어나지 않은 것을 알 수 있다. 나아가, 휘발성 및 비-휘발성 화합물의 분리는 약 50:50으로 매우 양호하지 않다.
발명의 실시예 1
이 실시예에서, 동일한 플래시 분리를 참조예 1에서와 같이 수행하였다. 그러나, 플래시 분리기로부터 회수한 중합체-풍부 스트림인 바닥 스트림(제1 출구 스트림)을 용융물 펌프에 의해 회수하고, 계속해서 필터를 통해 통과시켜서 중합체를 제거하여 제1 분리된 스트림 및 제2 분리된 스트림을 형성한다. 이 제1 분리된 스트림을 275℃까지 가열하고 플래시 용기에 재도입한다.
제1 분리된 스트림에서 중합체 농도를 감소시키면 제1 분리된 스트림의 조성물의 상 분리 온도는 더 높은 값 쪽으로 이동하는 것을 주지하여야 한다. 이것은 제1 분리된 스트림을 더 높은 온도로 가열하는 것을 가능하게 하여, 플래시 분리기에서의 분리를 향상시킨다.
도 3에서 알 수 있는 것과 같이, 플래시 분리기의 바닥 스트림(제1 출구 스트림)의 분율로서 제시되고 플래시 용기에 재도입된 제1 분리된 스트림의 양은 전체 플래시 공정의 분리 효율에 영향을 미친다. 그러므로, 이 실시예에서, 제1 분리된 스트림의 양을 변화시켰고 재순환에 의해 유발된 플래시 분리기의 바닥 스트림(제1 출구 스트림)으로부터 회수된 휘발성 화합물(탄화수소)의 양을 측정하였다.
0.0의 제1 분리된 스트림을 가지는 구현예는 참조예 1의 상황을 닮았다. 따라서, 분리 및 재순환은 이루어지지 않고 플래시 분리기의 전체 바닥 스트림(제1 출구 스트림)은 다음 공정 단계(예컨대 제2 플래시 분리기)로 통과된다.
따라서, 휘발성 화합물(탄화수소)의 제거를 나타내는 값은 참조예 1에서 휘발성 화합물의 제거와 관련하여 제시된다.
예로서, 40 중량%의 바닥 스트림(제1 출구 스트림)이 플래시 용기로 다시 재순환될 때, 분리기의 바닥 스트림(제1 출구 스트림)에서 액체 탄화수소 질량의 약 56% 감소가 이루어질 수 있다. 이것은 회수 장치에 공급된 탄화수소의 약 6.5 톤/시간의 감소를 초래한다. 이런 감소는 여전히 중합체에 비슷한 값의 휘발성 물질을 가지면서 3개 대신 2개의 분리기를 사용하거나 제2 및 제3 분리기의 크기를 감소시키는 것을 가능하게 만든다.

Claims (15)

  1. 분리기로서,
    a. 용기(1),
    b. 제1 입구(2),
    c. 제2 입구(4),
    d. 제1 출구(5),
    e. 제2 출구(6), 및
    f. 제1 출구(5)의 하류에 위치한 분리 장치(8)를 포함하며,
    분리 장치(8)는 2개의 출구를 포함하는 반면, 분리 장치(8)의 한 출구는 용기(1)의 제2 입구(4)에 유체 연결되는, 분리기.
  2. 제1항에 있어서, 용기(1)의 제1 출구(5)와 분리 장치(8) 사이에 위치한 펌프(7)를 추가로 포함하는 것인 분리기.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제1 출구(5)의 하류와 용기(1)의 제2 입구(4)의 상류에 위치한 재순환 히터(10)를 추가로 포함하는 것인 분리기.
  4. 제3항에 있어서, 재순환 히터(10)는 분리 장치(8)의 하류 및 용기(1)의 제2 입구(4)의 상류에 위치하는 것인 분리기.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 입구(2)의 상류에 위치한 반응 혼합물 히터(11)를 추가로 포함하는 것인 분리기.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 분리 장치(8)는 선형 분지 또는 필터로 이루어지는 목록으로부터 선택되는 것인 분리기.
  7. 제6항에 있어서, 분리 장치(8)는 필터인 것인 분리기.
  8. 중합체 및 탄화수소를 포함하는 반응 용액으로부터 상기 탄화수소를 분리하는 공정으로서,
    - 반응 혼합물(3)을 제1 입구(2)를 통해 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따르는 분리기로 통과시키는 단계,
    - 제1 출구 스트림을 제1 출구(5)를 통해 회수하는 단계,
    - 제2 출구 스트림을 제2 출구(6)를 통해 회수하는 단계,
    - 제1 출구 스트림을 분리 장치(8)를 통과시켜서 제1 분리된 스트림 및 제2 분리된 스트림(11)을 생성하는 단계,
    - 제1 분리된 스트림을 분리 장치(8)로부터 회수하고 제1 분리된 스트림을 제2 입구(4)를 통해 용기(1)에 통과시키는 단계, 및
    - 제2 분리된 스트림을 분리 장치(8)로부터 회수하는 단계
    를 포함하는 공정.
  9. 제8항에 있어서, 제1 출구 스트림은 중합체-풍부 스트림이고 제2 출구 스트림은 중합체-희박 스트림인 것인 공정.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 제1 분리된 스트림은 주로 용매를 포함하고 제2 분리된 스트림은 주로 중합체를 포함하는 것인 공정.
  11. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 분리기는 제3항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따르는 분리기이고,
    - 제1 액체-고체 스트림을 제2 입구(4)를 통해 용기(1)에 재도입하기 전에 재순환 히터(10)에 의해 가열하는 단계
    를 추가로 포함하는 것인 공정.
  12. 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 분리기는 반응 혼합물 히터(11)를 포함하는, 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따르는 분리기이고,
    - 반응 혼합물(3)을 제1 입구(2)를 통해 용기(1)로 통과시키기 전에 반응 혼합물 히터(11)에 의해 가열하는 단계
    를 추가로 포함하는 공정.
  13. 제8항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 분리된 스트림은 용기(1)에서 제공되는 온도로 가열되는 것인 공정.
  14. 제8항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 반응 용액의 압력을 분리기에 도입하기 전에 감소시키는 단계를 포함하는 것인 공정.
  15. 제8항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 분리기 내의 압력은 0 내지 500 barg인 것인 공정.
KR1020217014284A 2018-11-29 2019-11-28 중합체 용액으로부터 휘발성 화합물을 분리하기 위한 분리기 및 공정 KR20210070374A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP18209255.1A EP3659686A1 (en) 2018-11-29 2018-11-29 Separator and process for separating volatile compounds from a polymer solution
EP18209255.1 2018-11-29
PCT/EP2019/082851 WO2020109443A1 (en) 2018-11-29 2019-11-28 Separator and process for separating volatile compounds from a polymer solution

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20210070374A true KR20210070374A (ko) 2021-06-14

Family

ID=64559589

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020217014284A KR20210070374A (ko) 2018-11-29 2019-11-28 중합체 용액으로부터 휘발성 화합물을 분리하기 위한 분리기 및 공정

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20220032206A1 (ko)
EP (1) EP3659686A1 (ko)
KR (1) KR20210070374A (ko)
CN (1) CN113164828A (ko)
CA (1) CA3121341C (ko)
WO (1) WO2020109443A1 (ko)

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE60333577D1 (de) * 2002-09-16 2010-09-09 Chevron Phillips Chemical Co Verfahren und Vorrichtungssystem zur Abtrennung von schwerflüchtigen Komponenten aus einem Verdünnungsmittel, das in einen Suspensionspolymerisationsreaktor zurückgeführt wird
US7476775B2 (en) * 2004-03-03 2009-01-13 Chevron Phillips Chemical Company Lp Method and system for separating an oligomerization reactor effluent
US9211523B2 (en) * 2010-07-01 2015-12-15 Chevron Phillips Chemical Company Lp Polyolefin manufacturing system including a membrane fractionation system for diluent recovery
CA2809718C (en) * 2013-03-15 2020-03-24 Nova Chemicals Corporation Improved energy utilization in a solution polymerization plant
CA2827839C (en) * 2013-09-19 2019-12-24 Nova Chemicals Corporation A solution polymerization process with improved energy utilization
RU2636520C1 (ru) * 2013-12-04 2017-11-23 Базелл Полиолефин Гмбх Способ разделения компонентов реакционной смеси, полученной в результате полимеризации под высоким давлением этиленненасыщенных мономеров
EP3072567B1 (en) * 2015-03-27 2017-12-20 Borealis AG Process for separating hydrocarbons from polymer
KR101749542B1 (ko) * 2015-09-03 2017-06-21 한택규 에틸렌의 선택적 올리고머화 반응 공정
EP3394114A1 (en) * 2015-12-21 2018-10-31 Borealis AG A process for recovering hydrocarbons in a solution polymerisation process
US10570224B2 (en) * 2016-04-15 2020-02-25 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Polymerization using a stripping agent for devolatilization

Also Published As

Publication number Publication date
WO2020109443A1 (en) 2020-06-04
US20220032206A1 (en) 2022-02-03
EP3659686A1 (en) 2020-06-03
CA3121341A1 (en) 2020-06-04
CN113164828A (zh) 2021-07-23
CA3121341C (en) 2023-06-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2975953C (en) Process for separating hydrocarbons from polymer
US8557932B2 (en) Process for the preparation of a multimodal polyolefin polymer with improved hydrogen removal
KR20020003199A (ko) 촉매 습윤제를 제공하는 희석제 슬립 스트림
US11021549B2 (en) System and method for rapid dump tank heating
EP3515955B1 (en) Method for separating hydrocarbons from polymer
KR20210070374A (ko) 중합체 용액으로부터 휘발성 화합물을 분리하기 위한 분리기 및 공정
EP3299397A1 (en) Method for separating hydrocarbons from polymer
CN112313252B (zh) 制备多峰聚烯烃的方法
CA3120954C (en) A separating device and process for separating volatile compounds from a polymer reaction mixture
TW202222845A (zh) 聚合製程及設備
CA3204833A1 (en) Polymerization process and arrangement

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application