KR102206478B1 - 용매의 정제 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 폴리올레핀 수지 제조에 사용된 중합 용매를 정제하는 방법으로서, 상기 중합 용매로부터 불순물, 특히, 낮은 비점을 갖는 잔류 단량체 및 올리고머화 산물 등을 효과적으로 제거하여, 보다 고순도의 정제된 중합 용매를 얻을 수 있는 용매의 정제 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 폴리올레핀 수지 제조에 사용된 중합 용매를 정제하는 방법으로서, 상기 중합 용매로부터 불순물, 특히, 낮은 비점을 갖는 잔류 단량체 및 올리고머화 산물 등을 효과적으로 제거하여, 보다 고순도의 정제된 중합 용매를 얻을 수 있는 용매의 정제 방법에 관한 것이다.
폴리올레핀 수지는 통상, 에틸렌과, 탄소수 4 내지 8의 알파 올레핀의 공중합에 의해 제조되며, 이러한 공중합은 용액 중합으로 진행되어 중합 용매로서 다량의 유기 용매가 사용되고 있다.
상기 중합 용매로서 사용된 후 폴리올레핀 수지로부터 분리된 폐 중합 용매는 환경에 악영향을 미칠 수 있으며, 중합 용매의 사용량이 공정의 경제성 등에 큰 영향을 미칠 수 있으므로, 이러한 폐 중합 용매를 정제하여 재사용하고자 하는 시도가 이전부터 다양하게 이루어진 바 있다.
상기 폴리올레핀 수지의 제조 후 회수된 폐 중합 용매 중에는, 통상 폴리올레핀 수지에 비해 낮은 분자량을 갖는 폴리올레핀 왁스, 에틸렌 및 알파 올레핀 등의 저비점 잔류 단량체 및 올레핀계 단량체의 올리고머화 산물 등이 주된 불순물로서 포함되며, 기타 잔류 촉매 성분 등이 미량의 기타 불순물로 포함되는 바, 상기 폐 중합 용매로부터 상기 주된 불순물을 효과적으로 분리 및 정제하여 고순도의 정제된 중합 용매를 얻는 방법이 요구된다.
도 1에는 이전에 적용되던 폐 중합 용매의 정제 장치의 개략적인 모식도가 도시되어 있다. 도 1을 참고하면, 이전의 용매 정제 장치에는 제 1 및 제 2 플래시 드럼(D1, D2)이 포함되며, 상기 제 1 플래시 드럼(D1)과 연결된 스크러버(C1)가 구비되어 있다.
이러한 정제 장치를 사용하는 경우, 제 1 플래시 드럼(D1)에서는, 기액 분리 단계를 거쳐 폐 중합 용매가 저비점 잔류 단량체 함유 용매 증기와, 폴리올레핀 왁스 함유 용액으로 분리되며, 상기 폴리올레핀 왁스 함유 용액은 다시 제 2 플래시 드럼(D2)에서 추가적인 기액 분리 단계를 거쳐 폴리올레핀 왁스 함유 폐용액과, 용매 증기로 분리된다.
또, 상기 제 1 플래시 드럼(D1)에서 분리된 저비점 잔류 단량체 함유 용매 증기는 스크러버(C1)로 공급되어, 기액 접촉 공정에 의해 저비점 잔류 단량체 및 비응축 가스 형태로 되는 기타 불순물이 분리될 수 있으며, 나머지 정제된 용매는 회수 및 재사용될 수 있다. 또한, 상기 제 2 플래시 드럼(D2)에서 분리된 용매 증기 또한, 스크러버 (C1)에서 정제된 용매와 함께 회수 및 재사용될 수 있다.
그런데, 이러한 기존의 정제 공정에서, 상기 올리고머화 산물 등의 불순물은 제 1 및 제 2 플래시 드럼(D1, D2)에서 효과적으로 분리되기 어렵게 된다. 따라서, 상기 제 2 플래시 드럼(D2)에서 분리된 용매 증기 중에는 상당량의 올리고머화 산물 등 불순물이 제거되지 않은 상태로 잔류할 수 있다.
또, 상기 스크러버(C1)에서도 이의 기액 접촉에 의한 정제 원리상 올리고머화 산물과 같은 불순물은 제거되기 어려우며, 더구나, 상기 스크러버(C1)에 충분한 열량이 공급되기 어렵기 때문에, 상기 스크러버(C1)에서의 분리 공정의 정제 효율 또한 충분치 못한 경우가 많다. 그 결과, 이러한 스크러버(C1)를 거쳐 정제된 용매 중에서도 상기 올리고머화 산물이나, 저비점 잔류 단량체 등의 불순물이 충분히 분리 및 정제되기 어려운 경우가 많다.
따라서, 기존의 용매 정제 공정에 따르면, 최종 정제 및 회수된 용매 중에서 불순물, 특히, 낮은 비점을 갖는 잔류 단량체 및 올리고머화 산물 등이 충분히 제거되지 못하여 정제된 용매의 순도가 충분치 못한 경우가 많았다.
본 발명은 폴리올레핀 수지 제조에 사용된 중합 용매로부터 불순물, 특히, 낮은 비점을 갖는 잔류 단량체 및 올리고머화 산물 등을 효과적으로 제거하여, 보다 고순도의 정제된 중합 용매를 얻을 수 있는 용매의 정제 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 폴리올레핀 수지 제조에 사용 및 회수된 중합 용매를 정제하는 방법으로서,
상기 중합 용매는 적어도 폴리올레핀 왁스, 상기 중합 용매보다 낮은 비점을 갖는 잔류 단량체 및 올레핀의 올리고머화 산물을 포함한 불순물을 포함하고,
상기 정제 방법은 상기 중합 용매를 제 1 플래시 드럼(D1)에서 1차 기액 분리하여, 제 1 플래시 드럼(D1) 상부로 배출되는 제 1 증기와, 하부로 배출되는 폴리올레핀 왁스 함유 제 1 용액으로 분리하는 단계;
상기 제 1 용액을 제 2 플래시 드럼(D2)에서 2차 기액 분리하여, 제 2 플래시 드럼(D2) 상부로 배출되는 제 2 증기와, 하부로 배출되는 폴리올레핀 왁스 함유 제 2 용액으로 분리하는 단계;
상기 제 1 및 제 2 증기를 증류 컬럼(C2)으로 공급하여, 증류 컬럼(C2) 상부로 배출되는 잔류 단량체 함유 제 3 증기와, 중앙부로 배출되는 정제된 중합 용매와, 하부로 배출되는 폴리올레핀 왁스 함유 제 3 용액으로 분리하는 단계; 및
상기 제 2 및 제 3 용액을 배출시키는 단계를 포함하는 용매의 정제 방법을 제공한다.
이하 발명의 구체적인 구현예에 따른 용매의 정제 방법에 대해 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 명세서에서 "상부"란 플래시 드럼 또는 증류 컬럼과 같은 용기 내지 장치의 전체 높이로부터 50% 이상의 높이에 해당하는 부분을 의미하며, "하부"란 상기 용기 내지 장치의 전체 높이로부터 50% 미만의 높이에 해당하는 부분을 의미할 수 있다. 또한, "중앙부"란 상기 "상부"와, "하부" 사이의 부분을 지칭하는 상대적 의미로서 이해될 수 있다.
발명의 일 구현예에 따르면, 폴리올레핀 수지 제조에 사용 및 회수된 중합 용매를 정제하는 방법으로서,
상기 중합 용매는 적어도 폴리올레핀 왁스, 상기 중합 용매보다 낮은 비점을 갖는 잔류 단량체 및 올레핀의 올리고머화 산물을 포함한 불순물을 포함하고,
상기 정제 방법은 상기 중합 용매를 제 1 플래시 드럼(D1)에서 1차 기액 분리하여, 제 1 플래시 드럼(D1) 상부로 배출되는 제 1 증기와, 하부로 배출되는 폴리올레핀 왁스 함유 제 1 용액으로 분리하는 단계;
상기 제 1 용액을 제 2 플래시 드럼(D2)에서 2차 기액 분리하여, 제 2 플래시 드럼(D2) 상부로 배출되는 제 2 증기와, 하부로 배출되는 폴리올레핀 왁스 함유 제 2 용액으로 분리하는 단계;
상기 제 1 및 제 2 증기를 증류 컬럼(C2)으로 공급하여, 증류 컬럼(C2) 상부로 배출되는 잔류 단량체 함유 제 3 증기와, 중앙부로 배출되는 정제된 중합 용매와, 하부로 배출되는 폴리올레핀 왁스 함유 제 3 용액으로 분리하는 단계; 및
상기 제 2 및 제 3 용액을 배출시키는 단계를 포함하는 용매의 정제 방법이 제공된다.
일 구현예의 정제 방법에서는, 제 2 플래시 드럼(D2)에서 분리된 제 2 증기, 즉, 1차 및 2차 기액 분리 단계를 거쳐 폴리올레핀 왁스가 제거된 용매 증기를 바로 회수하는 대신, 이를 제 1 플래시 드럼(D1)에서 분리된 저비점 잔류 단량체 함유 제 1 증기와 함께 증류 컬럼(C2)에 공급하여 제 1 및 제 2 증기에 대한 증류 단계를 진행한다. 즉, 일 구현예의 정제 방법에서는, 기존의 스크러버 대신 증류 컬럼(C2)을 통해 증류 단계를 진행하게 되며, 제 1 및 제 2 증기를 상기 증류 컬럼(C2)에 함께 공급하게 된다.
이와 같이, 제 1 및 제 2 증기를 함께 증류 컬럼(C2)에 공급하여 증류 단계를 진행함에 따라, 폐 중합 용매 중에 포함된 불순물, 특히, 저비점 잔류 단량체 및 올레핀의 올리고머화 산물을 더욱 효과적으로 제거 및 정제할 수 있음이 확인되었다.
이는 상기 제 2 증기를 증류 컬럼(C2)에 공급하여 증류 단계를 진행함에 따라, 기존 정제 방법에서는 제거가 어려웠던 제 2 증기에 포함된 저비점 잔류 단량체 및 올리고머화 산물을 비점의 차이에 따라 각각 별도로 제거할 수 있기 때문으로 보인다. 또, 상기 제 1 및 제 2 증기는 기액 분리 단계를 거쳐 일정 수준 이상의 고온 상태를 갖는 것으로서, 이러한 제 1 및 제 2 증기가 증류 컬럼(C2)에 열량을 공급하는 일종의 열원으로서 작용할 수 있다. 따라서, 상기 증류 단계의 효율이 더욱 향상되어 제 1 및 제 2 증기에 포함된 저비점 잔류 단량체 및 올리고머화 산물 등의 불순물을 매우 효과적으로 제거할 수 있는 것으로 확인되었다.
이 때문에, 일 구현예의 정제 방법에 따르면, 정제 장치에 공급되는 전체적인 열량의 큰 변화 없이도, 폴리올레핀 수지의 폐 중합 용매 중에 포함된 불순물, 특히, 저비점 잔류 단량체 및 올레핀의 올리고머화 산물 등을 더욱 효과적으로 제거 및 정제할 수 있으며, 매우 높은 순도의 용매를 정제 및 회수하여 폴리올레핀 수지의 제조 공정 중에 재사용할 수 있다.
이하, 도면을 참고로, 일 구현예에 따른 정제 방법을 각 단계 별로 보다 구체적으로 설명하기로 한다. 도 2에는 발명의 일 구현예에 따른 정제 방법에 적용되는 용매의 정제 장치의 개략적인 모식도가 도시되어 있다.
먼저, 에틸렌 및 탄소수 4 내지 8의 알파 올레핀, 예를 들어 에틸렌 및 1-부텐, 1-헥센 또는 1-옥텐 등을 공중합하여 폴리올레핀 수지를 제조하는 공정은 통상 용액 중합으로 진행되며, 이러한 용액 중합은, 예를 들어, 펜탄, 헥산 또는 헵탄 등의 탄화수소계 용매가 사용될 수 있다. 이러한 용액 중합을 진행하여 폴리올레핀 수지를 제조한 후, 폴리올레핀 수지를 회수하게 되면, 폐 중합 용매가 남을 수 있다.
이러한 폐 중합 용매 내에는, 통상 상기 폴리올레핀 수지에 비해 낮은 분자량, 예를 들어, 2000 이하, 혹은 100 내지 1000의 중량 평균 분자량을 갖는 폴리올레핀 왁스, 에틸렌 및 탄소수 4 내지 8의 알파 올레핀 등 상기 중합 용매보다 낮은 비점을 갖는 잔류 단량체 및 올레핀계 단량체의 올리고머화 산물(예를 들어, 에틸렌 및 탄소수 4 내지 8의 알파 올레핀이 공중합된 탄소수 8 내지 30의 올리고머 등)이 주된 불순물로서 포함될 수 있으며, 기타 잔류 촉매 등 기타의 불순물이 포함될 수 있다.
일 구현예의 정제 방법에서는, 먼저, 상기 폐 중합 용매(Feed)를 제 1 플래시 드럼(D1)에 공급하여 1차 기액 분리를 진행하게 되며, 제 1 플래시 드럼(D1) 상부로 배출되는 제 1 증기와, 하부로 배출되는 폴리올레핀 왁스 함유 제 1 용액으로 분리할 수 있다. 즉, 이러한 1차 기액 분리 단계를 통해, 저비점 잔류 단량체 및 용매를 포함한 제 1 증기와, 폴리올레핀 왁스 및 잔여 용매를 포함한 제 1 용액이 분리되어, 상대적으로 가장 높은 비점을 갖는 폴리올레핀 왁스가 불순물로서 1차 분리될 수 있다.
이때, 폐 중합 용매 중에 포함된 불순물 중, 상기 올리고머화 산물의 경우 분자량, 탄소수 및 중합도에 따라 다양한 비점을 가질 수 있으므로, 그 비점에 따라 제 1 증기 및 제 1 용액에 각각 일부씩 포함될 수 있다.
한편, 상기 제 1 플래시 드럼(D1)의 기액 분리 온도는 후술하는 제 2 플래시 드럼(D2)의 기액 분리 온도보다 낮게 설정될 수 있다. 보다 구체적으로, 이러한 제 1 플래시 드럼(D1)에서의 분리 단계는, 정제 대상 용매의 종류나 비점 등에 따라 적절한 조건 하에 진행될 수 있지만, 예를 들어, 100 내지 115℃의 기액 분리 온도 및 1.5 내지 2.4kg/cm2·g의 압력 하에 진행될 수 있다.
상기 제 1 플래시 드럼(D1)의 온도가 후술하는 제 2 플래시 드럼(D2)의 온도보다 낮게 설정되고, 제 1 플래시 드럼(D1)의 압력 또한 비교적 낮은 범위로 설정됨에 따라, 폐 중합 용매 중에 포함된 불순물 중 폴리올레핀 왁스를 보다 높은 비율로 분리하여 제 1 용액에 포함시킬 수 있다. 이로서, 전체적인 정제 효율을 높일 수 있고, 일 구현예의 방법에 의해 보다 높은 순도의 정제된 용매를 얻을 수 있음이 확인되었다.
또, 상기 제 1 플래시 드럼(D1)의 온도를 낮게 제어하는 대신, 후술하는 제 2 플래시 드럼(D2)의 온도를 상대적으로 높게 설정함에 따라, 제 2 플래시 드럼(D2)에서 손실되는 용매량을 줄일 수 있으며, 증류 컬럼(C2)에 공급되는 열량을 더욱 증가시킬 수 있고 증류 단계를 더욱 효율화할 수 있다. 따라서, 정제 장치 전체적으로 공급되는 열량 및 용매 손실량을 유지하면서도, 전체적인 정제 공정을 효율화하고, 불순율 제거 비율을 높여 일 구현예의 정제 방법으로 보다 높은 순도의 정제 용매를 얻을 수 있다.
한편, 상기 제 1 플래시 드럼(D1)에서의 기액 분리 단계를 진행한 후, 상기 폴리올레핀 왁스 함유 제 1 용액은 제 2 플래시 드럼(D2)로 공급되어 2차 기액 분리 단계가 진행될 수 있다. 이러한 2차 기액 분리 단계에서는, 제 2 플래시 드럼(D2) 상부로 배출되는 제 2 증기와, 하부로 배출되는 폴리올레핀 왁스 함유 제 2 용액으로 분리될 수 있다. 이로서, 폐 중합 용매에 포함된 불순물 중 폴리올레핀 왁스의 대부분이 제거될 수 있으며, 일부의 올리고머화 산물 및 용매, 그리고 미량의 저비점 잔류 단량체 및 기타 불순물을 포함한 제 2 증기가 분리될 수 있다.
이러한 2차 기액 분리 단계에 있어서도, 상기 올리고머화 산물의 경우 그 비점에 따라 제 2 증기 및 제 2 용액에 각각 일부씩 포함될 수 있음은 1차 기액 분리 단계에서와 같다.
한편, 이러한 2차 기액 분리 단계에서는, 이미 상술한 바와 같이, 제 2 플래시 드럼(D2)의 온도를 상술한 제 1 플래시 드럼(D1)의 온도보다 높게 설정하여 진행할 수 있다. 보다 구체적으로, 제 2 플래시 드럼(D2)에서의 분리 단계는 116 내지 130℃의 기액 분리 온도 및 0.1 내지 1.0kg/cm2·g의 압력 하에 진행될 수 있다.
이와 같이, 2차 기액 분리 단계의 온도를 높게 제어함에 따라, 2차 기액 분리 단계에서 용매의 손실을 줄일 수 있으며, 폴리올레핀 왁스의 제거 효율을 보다 높일 수 있다. 또, 후술하는 증류 칼럼(C2)에 제 2 증기에 의한 보다 높은 열량이 공급될 수 있으므로, 증류 단계가 보다 효율화되어 전체적인 정제 효율이 향상될 수 있다. 부가하여, 2차 기액 분리 단계의 온도를 높이더라도, 이미 상술한 1차 기액 분리 단계의 온도가 상대적으로 낮게 설정되었으므로, 전체적인 회수 장치에 공급되는 열량은 유지할 수 있다.
한편, 상기 2차 기액 분리 단계 진행 후에는, 이미 상술한 제 1 플래시 드럼(D1)에서 분리된 제 1 증기 및 제 2 플래시 드럼(D2)에서 분리된 제 2 증기가 증류 컬럼(C2)에 공급될 수 있다. 참고로, 상기 제 1 증기에는, 일부의 올리고머화 산물, 저비점 잔류 단량체 및 용매가 주로 포함될 수 있고, 1차 기액 분리 단계에서 제대로 분리 및 정제되지 못한 폴리올레핀 왁스 및 기타 불순물이 미량 포함될 수 있다. 또, 상기 제 2 증기에는 일부의 올리고머화 산물 및 용매가 주로 포함될 수 있고, 미량의 저비점 잔류 단량체 및 기타 불순물이 포함될 수 있다.
이러한 제 1 및 제 2 증기를 증류 컬럼(C2)에 공급하여 증류 단계를 진행하면, 증류 컬럼(C2) 상부로 배출되는 저비점 잔류 단량체 함유 제 3 증기와, 중앙부로 배출되는 정제된 중합 용매와, 하부로 배출되는 폴리올레핀 왁스 함유 제 3 용액으로 분리될 수 있다. 이러한 증류 과정에서, 올리고머화 산물 및 기타 불순물은 그 분자량 및 탄소수 등과, 비점에 따라, 상기 제 3 증기 또는 제 3 용액 중에 포함되어 함께 분리 및 정제될 수 있다.
이미 상술한 바와 같이, 이러한 증류 단계에서는, 비교적 높은 온도를 갖는 제 1 및 제 2 증기가 증류 컬럼(C2)에 함께 공급됨에 따라, 증류 컬럼(C2)에 상당한 수준의 열량이 공급될 수 있고, 이러한 열량에 의해 증류 단계가 효율화될 수 있다. 이로서, 상기 증류 단계에서, 저비점 잔류 단량체 및 올리고머화 산물 등의 불순물이 비점에 따라 보다 효과적으로 각각 제거되어, 고순도의 정제된 중합 용매가 증류 컬럼(C2)의 중앙부를 통해 분리 및 회수될 수 있다.
한편, 상기 증류 컬럼(C2)에서의 증류 단계는, 상기 저비점 잔류 단량체 및 올리고머화 산물 등의 불순물을 용매로부터 보다 효과적으로 분리할 수 있도록, 0.05 내지 1.0kg/cm2·g의 압력 하에 진행될 수 있고, 그 온도는 상기 제 1 및 제 2 증기에 의해 공급되는 열량에 의해 제어될 수 있다.
한편, 상기 증류 컬럼(C2)의 하부로 분리된 폴리올레핀 왁스 함유 제 3 용액은, 상기 제 2 플래시 드럼(D2)에서 발생한 폴리올레핀 왁스 함유 제 2 용액과 합해져 폐액으로서 배출될 수 있다.
또한, 상기 증류 컬럼(C2)의 중앙부로 배출되는 고순도의 정제된 중합 용매를 폴리올레핀 수지 제조를 위한 중합 반응기로 순환시켜 재사용될 수 있다.
본 발명에 따르면, 폴리올레핀 수지 제조에 사용된 중합 용매를 정제하는 방법으로서, 상기 중합 용매로부터 불순물, 특히, 낮은 비점을 갖는 잔류 단량체 및 올리고머화 산물과, 폴리올레핀 왁스 등을 보다 효과적으로 제거하여, 고순도의 정제된 중합 용매를 얻을 수 있는 용매의 정제 방법이 제공될 수 있다.
도 1은 종래에 적용되던 용매의 정제 장치를 개략적으로 나타낸 모식도이다.
도 2는 발명의 일 구현예에 따른 정제 방법에 적용되는 용매의 정제 장치를 개략적으로 나타낸 모식도이다.
도 2는 발명의 일 구현예에 따른 정제 방법에 적용되는 용매의 정제 장치를 개략적으로 나타낸 모식도이다.
발명을 하기의 실시예에서 보다 상세하게 설명한다. 단, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
비교예
1: 폐 중합 용매의 정제
헥산의 중합 용매 하에, 에틸렌-1-부텐 공중합체로 되는 폴리올레핀 수지를 제조한 후, 중합 용액으로부터 상기 폴리올레핀 수지를 회수하고 폐 중합 용매를 얻었다.
이러한 폐 중합 용매(Feed) 중에 포함된 불순물, 구체적으로, 저비점 잔류 단량체 함량 (Light), 탄소수 10인 올리고머화 산물의 함량 (IMP 1) 및 탄소수 12인 올리고머화 산물의 함량 (IMP 2)을 각각 가스크로마토그래피(GC)의 방법으로 분석하고, 하기 표 1에 정리하여 나타내었다. 또, 상기 폐 중합 용매(Feed) 중에 포함된 중량 평균 분자량이 100 내지 1000인 폴리올레핀 왁스(Wax)의 함량은 정확한 분석이 어려움에 따라, 상기 폐 중합 용매를 일부 SAMPLING하여 용매를 증발시키고 난 후 드럼에 남은 양을 측정하여 유추 및 산출하였다.
한편, 상기 폐 중합 용매(Feed)를 도 1에 도시된 정제 장치에 공급하여 용매의 정제를 수행하였다. 제 1 플래시 드럼(D1), 제 2 플래시 드럼(D2) 및 증류 컬럼(C2)의 진행 조건은 하기 표 2에 정리된 바와 같았다.
이러한 정제 수행 후, 최종적으로 정제된 용매(PRD)를 얻고 나서, 이러한 정제 용매에 포함된 불순물, 구체적으로, 저비점 잔류 단량체 함량 (Light), 탄소수 10인 올리고머화 산물의 함량 (IMP 1) 및 탄소수 12인 올리고머화 산물의 함량 (IMP 2)을 각각 가스크로마토그래피(GC)의 방법으로 분석하고, 하기 표 1에 함께 정리하여 나타내었다. 또, 상기 정제 용매(PROD) 중에 포함된 중량 평균 분자량이 100 내지 1000인 폴리올레핀 왁스(Wax)의 함량은 정확한 분석이 어려움에 따라, 상기 정제 용매를 SAMPLING하여 용매를 증발시키고 난 후 드럼에 남은 양을 측정하여 유추 및 산출하였다.
| 비교예 1 | Feed | PRD | 폐액 |
| IMP 1(ppm) | 1000 | 785 | |
| IMP 2(ppm) | 500 | 202 | |
| Light(중량%) | 1.14 | 0.12 | |
| Wax(ppm) | 2중량% | 171 | |
| 전체 용매 손실량 (kg/hr) |
68.7 |
| 비교예 1 | D1 | D2 | C1 |
| 온도(℃) | 115 | 115 | |
| 압력(kg/cm2·g) | 2.5 | 0.2 | 0.1 |
| 공급열량(Gcal/hr) | 1.49 | 0.25 | 0.22 |
실시예
1: 폐 중합 용매의 정제
헥산의 중합 용매 하에, 에틸렌-1-부텐 공중합체로 되는 폴리올레핀 수지를 제조한 후, 중합 용액으로부터 상기 폴리올레핀 수지를 회수하고 폐 중합 용매를 얻었다.
이러한 폐 중합 용매(Feed) 중에 포함된 불순물, 구체적으로, 저비점 잔류 단량체 함량 (Light), 탄소수 10인 올리고머화 산물의 함량 (IMP 1) 및 탄소수 12인 올리고머화 산물의 함량 (IMP 2)을 각각 가스크로마토그래피(GC)의 방법으로 분석하고, 하기 표 3에 정리하여 나타내었다. 또, 상기 폐 중합 용매(Feed) 중에 포함된 중량 평균 분자량이 100 내지 1000인 폴리올레핀 왁스(Wax)의 함량은 정확한 분석이 어려움에 따라, 상기 폐 중합 용매를 일부 SAMPLING하여 용매를 증발시키고 난 후 드럼에 남은 양을 측정하여 유추 및 산출하였다.
한편, 상기 폐 중합 용매(Feed)를 도 2에 도시된 정제 장치에 공급하여 용매의 정제를 수행하였다. 제 1 플래시 드럼(D1), 제 2 플래시 드럼(D2) 및 증류 컬럼(C2)의 진행 조건은 하기 표 4에 정리된 바와 같았다.
이러한 정제 수행 후, 최종적으로 정제된 용매(PRD)를 얻고 나서, 이러한 정제 용매에 포함된 불순물, 구체적으로, 저비점 잔류 단량체 함량 (Light), 탄소수 10인 올리고머화 산물의 함량 (IMP 1) 및 탄소수 12인 올리고머화 산물의 함량 (IMP 2)을 각각 가스크로마토그래피(GC)의 방법으로 분석하고, 하기 표 1에 함께 정리하여 나타내었다. 또, 상기 정제 용매(PROD) 중에 포함된 중량 평균 분자량이 100 내지 1000인 폴리올레핀 왁스(Wax)의 함량은 정확한 분석이 어려움에 따라, 상기 정제 용매를 SAMPLING하여 용매를 증발시키고 난 후 드럼에 남은 양을 측정하여 유추 및 산출하였다.
| 실시예 1 | Feed | PRD | 폐액 |
| IMP 1(ppm) | 1000 | 96 | |
| IMP 2(ppm) | 500 | 9 | |
| Light(중량%) | 1.14 | 0.06 | |
| Wax(ppm) | 2중량% | 4 | |
| 전체 용매 손실량 (kg/hr) |
68.6 |
| 실시예 1 | D1 | D2 | C2 |
| 온도(℃) | 108 | 125 | |
| 압력(kg/cm2·g) | 2.0 | 0.2 | 0.1 |
| 공급열량(Gcal/hr) | 1.24 | 0.49 | 0.22 |
실시예
2: 폐 중합 용매의 정제
헥산의 중합 용매 하에, 에틸렌-1-부텐 공중합체로 되는 폴리올레핀 수지를 제조한 후, 중합 용액으로부터 상기 폴리올레핀 수지를 회수하고 폐 중합 용매를 얻었다.
이러한 폐 중합 용매(Feed) 중에 포함된 불순물, 구체적으로, 저비점 잔류 단량체 함량 (Light), 탄소수 10인 올리고머화 산물의 함량 (IMP 1) 및 탄소수 12인 올리고머화 산물의 함량 (IMP 2)을 각각 가스크로마토그래피(GC)의 방법으로 분석하고, 하기 표 5에 정리하여 나타내었다. 또, 상기 폐 중합 용매(Feed) 중에 포함된 중량 평균 분자량이 100 내지 1000인 폴리올레핀 왁스(Wax)의 함량은 정확한 분석이 어려움에 따라, 상기 폐 중합 용매를 일부 SAMPLING하여 용매를 증발시키고 난 후 드럼에 남은 양을 측정하여 유추 및 산출하였다.
참고로, 실시예 2의 폐 중합 용매(Feed)에 포함된 불순물 함량은 실시예 1과 상이하게 분석되었다(이는 실시예 1과 다른 공정에서 얻은 폐 중합 용매(Feed)이기 때문이다.).
한편, 상기 폐 중합 용매(Feed)를 도 2에 도시된 정제 장치에 공급하여 용매의 정제를 수행하였다. 제 1 플래시 드럼(D1), 제 2 플래시 드럼(D2) 및 증류 컬럼(C2)의 진행 조건은 하기 표 6에 정리된 바와 같았다.
이러한 정제 수행 후, 최종적으로 정제된 용매(PRD)를 얻고 나서, 이러한 정제 용매에 포함된 불순물, 구체적으로, 저비점 잔류 단량체 함량 (Light), 탄소수 10인 올리고머화 산물의 함량 (IMP 1) 및 탄소수 12인 올리고머화 산물의 함량 (IMP 2)을 각각 가스크로마토그래피(GC)의 방법으로 분석하고, 하기 표 5에 함께 정리하여 나타내었다. 또, 상기 정제 용매(PROD) 중에 포함된 중량 평균 분자량이 100 내지 1000인 폴리올레핀 왁스(Wax)의 함량은 정확한 분석이 어려움에 따라, 상기 정제 용매를 SAMPLING하여 용매를 증발시키고 난 후 드럼에 남은 양을 측정하여 유추 및 산출하였다.
| 실시예 2 | Feed | PRD | 폐액 |
| IMP 1(ppm) | 1444 | 186 | |
| IMP 2(ppm) | 721 | 14 | |
| Light(중량%) | 1.13 | 0.07 | |
| Wax(ppm) | 2.65% | 6 | |
| 전체 용매 손실량 (kg/hr) |
68.5 |
| 실시예 2 | D1 | D2 | C2 |
| 온도(℃) | 108 | 128 | |
| 압력(kg/cm2·g) | 2 | 0.2 | 0.1 |
| 공급열량(Gcal/hr) | 1.26 | 0.48 | 0.22 |
상기 표 1 내지 6을 참고하면, 실시예의 정제 방법은 전체적인 정제 장치에 공급되는 열량이 비교예와 동등하고, 전체적인 용매 손실량 역시 동등하면서도, 불순물이 보다 효과적으로 제거되어, 보다 높은 순도를 갖는 정제 용매가 회수될 수 있음이 확인되었다.
D1: 제 1 플래시 드럼;
D2: 제 2 플래시 드럼;
C2: 증류 컬럼;
Light: 저비점 잔류 단량체 함유 증기
Wax drain: 폴리올레핀 왁스 함유 폐액
Product: 정제된 (중합) 용매
D2: 제 2 플래시 드럼;
C2: 증류 컬럼;
Light: 저비점 잔류 단량체 함유 증기
Wax drain: 폴리올레핀 왁스 함유 폐액
Product: 정제된 (중합) 용매
Claims (10)
- 폴리올레핀 수지 제조에 사용 및 회수된 중합 용매를 정제하는 방법으로서,
상기 중합 용매는 적어도 폴리올레핀 왁스, 상기 중합 용매보다 낮은 비점을 갖는 잔류 단량체 및 올레핀의 올리고머화 산물을 포함한 불순물을 포함하고,
상기 정제 방법은 상기 중합 용매를 제 1 플래시 드럼(D1)에서 1차 기액 분리하여, 제 1 플래시 드럼(D1) 상부로 배출되는 제 1 증기와, 하부로 배출되는 폴리올레핀 왁스 함유 제 1 용액으로 분리하는 단계;
상기 제 1 용액을 제 2 플래시 드럼(D2)에서 2차 기액 분리하여, 제 2 플래시 드럼(D2) 상부로 배출되는 제 2 증기와, 하부로 배출되는 폴리올레핀 왁스 함유 제 2 용액으로 분리하는 단계;
상기 제 1 및 제 2 증기를 증류 컬럼(C2)으로 공급하여, 증류 컬럼(C2) 상부로 배출되는 잔류 단량체 함유 제 3 증기와, 중앙부로 배출되는 정제된 중합 용매와, 하부로 배출되는 폴리올레핀 왁스 함유 제 3 용액으로 분리하는 단계;
상기 제 2 및 제 3 용액을 배출시키는 단계; 및
상기 증류 컬럼(C2)의 중앙부로 배출된 정제된 중합 용매를 폴리올레핀 수지 제조를 위한 중합 반응기로 순환시켜 재사용하는 단계를 포함하는 용매의 정제 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 3 증기 또는 상기 제 3 용액의 적어도 하나에는 상기 올레핀의 올리고머화 산물이 포함되는 용매의 정제 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 잔류 단량체는 에틸렌 및 탄소수 4 내지 8의 알파 올레핀을 포함하는 용매의 정제 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 올레핀의 올리고머화 산물은 에틸렌 및 탄소수 4 내지 8의 알파 올레핀이 공중합된 탄소수 8 내지 30의 올리고머를 포함하는 용매의 정제 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 폴리올레핀 왁스는 2000 이하의 중량 평균 분자량을 갖는 에틸렌-알파올레핀 공중합체 함유 왁스를 포함하는 용매의 정제 방법.
- 제 1 항에 있어서, 제 1 플래시 드럼(D1)의 온도는 제 2 플래시 드럼(D2)의 온도보다 낮게 설정되는 용매의 정제 방법.
- 제 1 항에 있어서, 제 1 플래시 드럼(D1)에서의 분리 단계는 100 내지 115℃의 기액 분리 온도 및 1.5 내지 2.4kg/cm2·g의 압력 하에 진행되는 용매의 정제 방법.
- 제 1 항에 있어서, 제 2 플래시 드럼(D2)에서의 분리 단계는 116 내지 130℃의 기액 분리 온도 및 0.1 내지 1.0kg/cm2·g의 압력 하에 진행되는 용매의 정제 방법.
- 제 1 항에 있어서, 증류 컬럼(C2)에서의 분리 단계는 0.05 내지 1.0kg/cm2·g의 압력 하에 진행되는 용매의 정제 방법.
- 삭제
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