KR20090103902A - 폴리올레핀 마감손질을 위한 공정 - Google Patents

Abstract

(1) 중합 반응기로부터 배출되는 폴리올레핀을 포화된 증기의 맞흐름과 접촉시켜 상기 폴리올레핀으로부터 가스를 탈거시키고 상기 폴리올레핀의 입자에 응축된 증기를 형성시키는 단계; 및 (2) 건성 불활성 가스의 맞흐름으로 폴리올레핀 입자를 건조시키는 단계로서, 상기 건성 불활성 가스의 흐름은 폴리올레핀 입자를 유동화 조건에 유지시키고, 상기 응축된 증기의 증발은 폴리올레핀을 냉각시키는 단계를 포함하는, 1 종 이상의 α-올레핀의 중합에 의해 생성되는 폴리올레핀의 마감손질을 실행하기 위한 공정.

Description

폴리올레핀 마감손질을 위한 공정{PROCESS FOR THE POLYOLEFIN FINISHING}

본 발명은 폴리올레핀 미립자와 같은 폴리머에서 촉매 잔류물, 미반응 단량체 및 휘발성 성분의 함량을 감소시키기 위해서 폴리올레핀 미립자의 마감손질을 실행하기 위한 공정에 관한 것이다.

지글러-나타 (Ziegler-Natta) 유형 및 더 최근에는 메탈로센 유형의 높은 활동성 및 선택성을 가지는 촉매의 사용은, 올레핀 중합이 고형 촉매의 존재하에 액상 또는 기상에서 실행되고 있는 산업 스케일의 공정에서 폭넓은 사용을 야기했다. 지글러-나타 촉매는 티타늄 테트라클로라이드와 같은 전이 금속 화합물 및 알루미늄 알킬 화합물과 같은 촉매 활성제로서 작용하는 유기금속 화합물에 기초하는 고형 촉매 성분을 포함한다.

상이한 올레핀을 중합시키기 위한 몇몇 반응이 지글러-나타 촉매에 의해 촉진될 수도 있고, 따라서 호모폴리머, 코폴리머 또는 터폴리머 (terpolymer) 를 생성한다. 획득된 폴리머는 촉매 성분의 잔류물, 일정량의 미반응 단량체 및 다른 휘발성 화합물을 함유한다.

또한, 올레핀 중합이 기상에서 실행될 때, 프로판, 이소부탄, 이소펜탄 또는 다른 포화된 지방족 탄화수소와 같은 불활성 가스의 존재는 중합 반응으로부터 반응기 내측에서 발생된 열을 소산시키는데 기여하는 기능을 주로 갖는다. 낮은 휘발성의 이러한 알칸도 폴리올레핀 입자에 흡장되고 용해되어 있을 수도 있다.

안전, 경제적 및 생태학적 이유 때문에, 생성된 폴리올레핀으로부터 미반응 (공)단량체, 유기 화합물 및 비교적 저휘발성의 알칸을 제거할 필요가 있다. 이러한 모든 화합물은 환경에 영향을 주고, 이들 중 일부는 대기중의 산소와 만나 유해한 폭발성 혼합물을 형성할 수 있다. 미반응 단량체는 또한 중합 반응기 외측의 제어할 수 없는 잔여 중합을 연장시킬 위험이 있다. 또한, 폴리머로부터의 미반응 단량체의 제거는 그들의 회수 및 중합 반응기로의 재순환을 허용하여 원료의 소비를 절약한다.

폴리머로부터의 상기 휘발성 화합물의 제거는 또한 압출 및 펠릿화될 고품질 폴리머 미립자를 얻기 위해 필요하며, 또한 폴리머에 이러한 휘발성 화합물이 존재하면 하류 공정 (downstream processes) 에서 더 높은 안전 조치가 요구되기 때문에도 필요하다. 어떤 촉매 성분은 공기, 물 및 첨가제와 또한 휘발성 반응물과도 반응할 수도 있고, 위험한 화합물을 형성할 수도 있으며, 가능하게는 획득된 폴리머 생성물의 냄새 및 색에 영향을 줄 수도 있다.

반응기로부터 배출되는 폴리머 입자로부터 미반응 단량체 및 다른 휘발성 화합물을 제거하기 위해서 폴리머를 불활성 가스 예컨대 질소로 처리하기 위한 어떤 공정이 공지되어 있다.

예컨대, US 4,731,438 은 질소의 스트림을 사용하여 폴리머를 처리하기 위한 방법을 개시한다. N₂ 및 물의 혼합물이 사용되며, 이 혼합물에서 탈거제는 본질적으로 N₂ 이고, 물은 촉매 잔류물을 비활성화시키는 기능을 갖는다. 폴리머가 수직 용기의 상부에 도입되어, 플러그 흐름 조건에서 용기를 통해 하강하는 폴리머층을 형성시킨다. 물을 포함하는 질소 스트림은 수직 용기의 하부에 공급된다. 용기 내측의 수분 및 작동조건을 엄격하게 제어함으로써, 폴리머 층의 전방 내측에 수분을 성립 및 유지시키는 것이 가능하며, 이 전방의 수분 아래에서 캐리어 가스의 물 농도는 캐리어 가스의 입구 값과 거의 동일하고, 위에 있는 동안에 캐리어 가스는 실질적으로 물이 없다. 이 공정의 결점은 질소에 의한 미반응 단량체의 탈거의 반응속도가 매우 낮기 때문에, 처리는 용기 내측의 폴리머에 대하여 긴 체류 시간을 필요로 하고, 그러므로 큰 용기가 사용되어야 한다는 것이다.

US 4,314,053 및 EP 0 341 540 은 또한 탈거제가 본질적으로 질소인 양으로 폴리머가 증기가 농후해진 질소의 스트림으로 처리되는 공정을 개시한다. 탈거의 저반응속도 및 결과적인 높은 체류 시간 이외에, 상기 방법의 한계 및 결점은 질소로부터 저분자량 단량체를 분리하는 것의 어려움으로부터 오며, 그 결과 중합 플랜트의 단량체 회수 구역에서 복잡하고 부피가 크며 비싼 장치가 요구된다. 그러므로, 미반응 단량체의 중합 반응기로의 회수 및 재순환은 비싸지고 복잡해진다. 또한, 1-부텐, 1-헥센, 에틸리덴-노보넨과 같은 고비점의 미반응 단량체의 경우에, 반응속도는 훨씬 더 낮고, 그러므로 상기 문제가 악화된다. 긴 처리 시간은 용기 내측에 폴리머 덩어리를 형성시킬 수 있는 점착성 폴리머 즉 응집하는 경향이 큰 폴리머의 마감손질 (finishing) 에 상기 방법을 적용할 수 없게 한다는 사실에 의해 다른 결점이 주어진다.

EP 0 808 850 및 EP 1 348 721 은 메탈로센 촉매에 의해 촉진되는 중합 반응에 의해 획득되는 올레핀 중합에서 냄새 발생을 감소시키기 위한 방법을 개시한다. 이 특허에 따르면, 시클로펜타디에닐 스켈레톤을 가지는 리간드가 냄새 발생의 원인이다. 상기 리간드는, 폴리올레핀에 포함된 잔류 리간드를 분해시키기 위해서 물 또는 알코올과 같은 리간드 분해제와 폴리올레핀을 접촉시키는 단계, 및 그 후 불활성 가스 바람직하게는 질소의 스트림에서 상기 폴리올레핀을 가열함으로써 분해된 리간드를 제거하는 단계를 포함하는 방법에 의해 효율적으로 제거된다. US 4,332,933 은 폴리머 분말의 촉매 잔류물 및 휘발성 화합물의 함량을 감소시키기 위해서 폴리머 분말을 처리하기 위한 방법을 개시한다. 이 방법은 폴리머 분말 위로 105 ~ 140 ℃ 의 온도의 과열된 증기의 스트림을 흐르게 하는 단계, 및 증기 응축을 방지하기 위해서 폴리머를 상기 온도로 유지시키는 단계를 포함한다. 유동화된 조건에서 폴리머 입자를 포함하는 용기의 하부에 과열된 증기의 스트림이 계속해서 도입된다. 폴리머의 온도를 105 ~ 140 ℃ 로 증가시키기 위해 요구되는 열은 유동화된 폴리머층에 잠긴 적절한 열교환기에 의해 시스템에 공급된다. 또한, 용기 벽은 증기 응축을 방지하기 위해서 외부 재킷에 의해 가열된다. 증기 응축을 회피하기 위한 요구되는 고온 및 폴리머층 내측에 돌출하는 열교환기의 존재 때문에 이 처리를 점착성 폴리머의 마감손질에 적용하기에는 완전히 적합하지는 않으며, 이 점착성 폴리머는 내부 열교환기 및 반응기 벽에 쉽게 부착된다.

도 1 은 본 발명의 스티밍 및 건조의 단계에 따라 폴리올레핀을 마감손질하기 위한 공정의 개략적인 부분도이다.

도 2 는 본 발명의 단계 (1) 을 실행하기 위한 스티머의 개략도이다.

도 3 은 도 2 의 스티머에 포화된 증기를 공급하기 위한 분배 링의 확대도이다.

도 4 는 본 발명의 단계 (2) 를 실행하는 바람직한 건조기의 개략적인 정면도이다.

도 5 는 도 4 의 바람직한 건조기의 사시도이다.

폴리올레핀 미립자의 마감손질에 질소 및/또는 과열된 증기를 사용하여 서로관련된 상기 결점을 극복하는 것이 바람직하다.

출원인은, 점착성 폴리머가 처리되더라도, 포화된 증기의 스트림을 사용하면 효율이 높고, 체류 시간이 낮으며 폴리머 응집 위험이 낮은 상태에서 폴리올레핀 미립자에서 촉매 잔류물 및 미반응 단량체의 함량이 감소된다는 것을 발견하였다.

그러므로, 본 발명의 제 1 목적은,

(1) 중합 반응기로부터 배출되는 폴리올레핀을 포화된 증기의 맞흐름과 접촉시켜 상기 폴리올레핀으로부터 가스를 탈거시키고 상기 폴리올레핀의 입자에 응축된 증기를 형성시키는 단계; 및

(2) 건성 불활성 가스의 맞흐름으로 폴리올레핀 입자를 건조시키는 단계로서, 상기 건성 불활성 가스의 흐름은 폴리올레핀 입자를 유동화 조건에 유지시키고, 상기 응축된 증기의 증발은 폴리올레핀을 냉각시키는 단계를 포함하는, 1 종 이상의 α-올레핀의 중합에 의해 생성되는 폴리올레핀의 마감손질을 실행하기 위한 공정이다.

본 발명의 목적은 촉매 성분의 효율적인 비활성화 및 중합 반응기로부터 배출되는 폴리올레핀 분말로부터의 미반응 단량체 및 중탄화수소의 제거를 달성하는 것이다. 본 발명의 공정은 또한 점착성 폴리머의 마감손질을 실행하기 위한 만족스러운 방법을 나타낸다.

"점착성 폴리머" 는 점착 온도 미만의 온도에서 미립화되고 점착 온도 초과의 온도에서 응집하는 폴리머로서 규정된다. 유동층 또는 충전층의 폴리머 입자에 대하여 일반적으로 언급하는 "점착 온도" 는 폴리머 층의 입자의 응집으로 인해 폴리머의 유동화 또는 유동성이 멈추거나 상당히 감소되는 온도로 규정된다.

제 1 단계 (1) 에서의 포화된 증기의 사용은 폴리머로부터 미반응 단량체를 제거하고 또한 촉매 잔류물을 비활성화시키는 이중 효과를 갖는다. 또한, 질소와 달리, 포화된 증기는 잔류 미변환 단량체의 탈거의 높은 반응속도, 및 이에 따른 본 발명의 단계 (1) 에서의 폴리머의 낮은 체류 시간을 보장한다.

단계 (1) 동안, 포화된 증기는 폴리머 입자와 접촉한 상태에서 부분적으로 응축하고, 따라서 폴리머 입자 위에 물 층을 형성한다. 이러한 물 층은 폴리머 입자의 응집을 방지하여 특히 점착성 폴리머 또한 본 발명의 방법에 의해 효율적으로 마감손질될 수도 있기 때문에, 상당히 중요하다. 결과적으로, 상기 물 층의 존재는 비교적 고온에서도 폴리머 연화 및 응집 없이 점착성 폴리머를 처리하는 것을 가능하게 한다.

증기의 부분적인 응축으로 인해, 폴리올레핀은 응축 잠열의 방출로 인해 가열되고, 따라서 폴리올레핀의 온도는 단계 (1) 동안 증가한다. 이에 비해, 건조 단계 (2) 동안, 폴리머 미립자를 둘러싸는 상기 물 층은 불활성 가스의 흐름과의 접촉에 의해 증발되고, 따라서 폴리머로부터 열을 흡수하며, 그 결과 폴리머 온도는 단계 (2) 동안 낮아진다.

상기 관점에서, 본 발명의 단계 (1) 및 (2) 에서 성립되는 작동 조건은 건조 단계로부터의 출구에서 스티밍 단계의 입구에서의 폴리머 온도에 가까운 폴리머 온도를 갖는 것이다. 이는 중합 반응기로부터 폴리머가 배출되는 온도와 많이 다르지 않은 온도에서 폴리머가 마감손질 구역으로부터 나오는 것을 의미한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 스티밍 단계 (1) 의 입구에서, 폴리올레핀 온도는 중합 반응기에서의 작동 온도 즉 60 ~ 95 ℃ 와 실질적으로 유사하다. 단계 (1) 의 출구에서 그리고 건조 단계 (2) 의 입구에서, 폴리올레핀 온도는 90 ~ 110 ℃ 로 증가된다. 마지막으로, 건조 단계의 출구에서, 폴리올레핀 온도는 75 ~ 95 ℃ 이다.

단계 (1) 에서, 폴리올레핀은 탈거제로서 포화된 증기와 맞흐름식으로 접촉한다. 폴리올레핀 미립자는 스티머의 상부에 도입되고 스티머의 하부에 도입되는 포화된 증기의 스트림과 맞흐름식으로 접촉하면서 중력에 의해 하강한다.

폴리올레핀 1000 ㎏ 당 30 ~ 150 Kg 의 포화된 증기의 양이 단계 (1) 에서 사용된다. 포화된 증기의 상기 양의 바람직한 범위는 폴리올레핀 1000 ㎏ 당 50 ~ 100 Kg 이다. 이런 비교적 많은 양은 촉매 성분 특히 촉매 시스템의 유기-알루미늄 화합물을 비활성화시키는 기능뿐만 아니라 폴리올레핀 미립자로부터 미반응 단량체, 저급 알칸 C₂-C₆ 및 중탄화수소를 제거하는 기능을 갖는다.

물론, 단계 (1) 에 공급되는 포화된 증기의 유량은 폴리머 입자에 응축되는 증기의 양을 초과해야 하기 때문에, 미응축된 증기는 폴리머로부터의 미변환 단량체의 적절한 탈거를 보장할 수 있다. 일반적으로는, 단계 (1) 에 공급되는 포화된 증기의 전체 양은 폴리올레핀 입자에 응축되는 증기의 양을 적어도 50 중량% 초과한다. 바람직하게는, 단계 (1) 에서 포화된 증기의 총 공급은 폴리올레핀에 응축되는 증기의 양을 70 ~ 100 중량% 초과한다.

단계 (1) 의 스티머에 공급되는 증기는 이 증기를 포화된 조건에서 유지시키기 위한 온도 (120 ~ 140 ℃) 에서 일반적으로 저압 증기 (3 ~ 5 bar) 이다.

단계 (1) 의 스티머 내측의 온도는 95 ~ 120 ℃, 바람직하게는 100 ~ 110 ℃ 로 조정될 수 있다. 스티머 내측의 절대 압력은 1 ~ 4 bar, 바람직하게는 1.1 ~ 1.5 bar 일 수 있다.

단계 (1) 에서 유지되는 작동 온도에서, 탈거 반응의 반응속도는 상당히 증가된다. 미반응 단량체는 포화된 증기에 의해 탈거되고 촉매 잔류물은 종래 기술의 방법에 의해 요구되는 시간에 비해 매우 짧은 시간에 증기에 의해 비활성화된다. 폴리머를 통한 증기의 큰 확산성 및 플러그 흐름 조건은 10 ~ 45 분, 바람직하게는 15 ~ 35 분의 단계 (1) 에서의 폴리머의 체류 시간에 처리를 효율적으로 만든다. 따라서, 치수가 작은 용기가 사용될 수도 있다.

다른 실시예에서, 불활성 가스의 양이 20 중량% 미만이라면, 단계 (1) 의 포화된 증기의 스트림은 또한 질소와 같은 불활성 가스를 포함할 수도 있기 때문에, 포화된 스트림은 주 탈거제이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 스티밍 단계 및 건조 단계는 차례로 배열된 2 개의 분리된 용기에서 연속식으로 실행된다. 이 경우, 제 1 용기 및 제 2 용기의 양자에서 온도, 압력, 가스 유량, 폴리머 유량, 체류 시간과 같은 작동 파라미터를 독립적 및 개별적으로 조정하는 것이 가능하며, 따라서 차례로 배열된 스티밍 및 건조 용기에서 2 개의 상이한 단계 (1) 및 (2) 의 반응속도를 향상시키기 위한 조건을 성립시킨다. 그러므로, 마감손질 방법의 전체적인 효율성이 크게 향상되고 마감손질 장치의 전체적인 치수가 크게 감소될 수도 있다.

바람직하게는, 포화된 증기의 흐름과 만나는 폴리올레핀은 "플러그 흐름" 조건에서 용기를 통해 하강한다. 응축된 증기의 층의 존재 및 폴리머 표면에 대한 응축된 증기의 층의 윤활 효과에 의해, 제 1 용기에서 폴리머 덩어리의 형성 없이 폴리머의 "플러그 흐름" 조건을 사용하는 것이 가능하다. 플러그 흐름에서 이동하는 충전된 폴리머의 사용은 단계 (1) 의 스티밍 용기의 크기를 더 감소시키는 것을 가능하게 한다.

제거된 가스 유기 화합물에 농후해진 증기가 단계 (1) 로부터 인출된다. 본 발명의 마감손질 공정의 다른 이점은 단계 (1) 의 하류의 증기로부터의 미반응 단량체의 회수는 기술적으로 간단하며 비싼 분리 단계를 요구하지 않는 다는데 있다.

건조 단계 (2) 와 관련하여, 작동 조건은 건성 불활성 가스의 상방 흐름에 의한 유동화 조건에 폴리머 미립자를 유지시키는 것이다. 고온 건성 질소는 바람직하게는 폴리머 미립자로부터 물을 제거하기 위해 사용된다.

건성 질소는 약 85 ℃ ~ 115 ℃ 의 온도에서 단계 (2) 에 계속해서 공급되고, 상기 온도는 처리될 특정 폴리머를 고려하여 선택되어, 폴리머의 연화 및 이로 인한 건조기에서의 차단을 회피한다.

폴리머는 건조 단계 (2) 에서 낮은 체류 시간을 가지며, 낮은 체류 시간은 약 2 ~ 약 15 분, 바람직하게는 4 ~ 10 분이다. 폴리머의 유동화 조건으로 인해, 채널링 (channelling) 을 회피하는 것이 가능하고, 짧은 체류 시간에 폴리머로부터의 물의 완전한 제거를 보장한다.

고온 순수 질소가 단계 (2) 를 실행하는 건조기의 하부에 공급되고 증기가 농후해진 질소의 스트림이 건조기의 상부 부분으로부터 인출되며, 불순물이 섞인 질소로부터의 증기의 분리는 기술적으로 간단하며 비싼 분리 단계를 요구하지 않는다. 상기 불순물이 섞인 질소는 증기를 응축시키기 위해 압축 및 연속하여 냉각되며, 응축물이 액체 분리기에서 분리된 후에 정화된 질소는 적절한 온도에서 열교환기에서 가열되고 다시 건조기의 하부에 재도입되며, 따라서 고온 질소 폐루프를 형성한다.

단계 (2) 로부터 배출되는 건조된 폴리올레핀은 미반응 단량체, 휘발성 화합물 및 촉매 잔류물이 실질적으로 없고, 매우 고품질을 가지며, 후속의 처리 작업에서 처리될 수 있다. 폴리올레핀으로부터 방출되는 기상은 주로 미반응 올레핀을 포함하고, 이 미반응 올레핀은 폴리머 입자 사이의 공간에 존재하고 또한 폴리올레핀 포어 (pore) 에서 용해된다. 본 발명의 공정은 폴리올레핀 내측의 가스 탄화수소의 함량을 20 중량ppm 미만으로 감소시킬 수 있게 한다.

본 발명은 첨부의 도면을 참조하면 더 잘 이해되고 효과적으로 실행될 것이고, 이 첨부의 도면에서 본 발명의 실시예가 비제한적인 예로 도시되어 있다.

예로서, 지글러-나타 (Ziegler-Natta) 촉매 시스템을 사용하여 프로필렌 호모폴리머 또는 코폴리머와 같은 폴리올레핀을 생성하기 위한 플랜트에 대하여 도 1 을 참조한다.

이러한 플랜트에 있어서, 중합 반응은 단일 또는 다 단계로, 또는 예컨대 EP 0 517 183 에 기재된 바와 같은 공지된 방법 중 한 방법으로 실행될 수도 있다.

도 1 을 참조하면, 폴리머를 생산하기 위한 플랜트의 마감손질 영역에서 사용되는 마감손질 장치 (100) 가 도시되어 있으며, 마감손질 장치는 플래시 챔버 (1), 폴리머가 포화된 증기로 처리되는 제 1 용기 (4), 폴리머가 건성 질소로 건조되는 제 2 용기 (8) 를 포함한다.

폴리머 미립자를 포함하는 생성물 (B) 이 기상 또는 대안적으로는 액상에서 실행되는 중합 공정으로부터 배출된다.

생성물 (B) 은 미반응 단량체 및 촉매 잔류물과 함께 폴리머 미립자를 포함하며, 이 미반응 단량체 및 촉매 잔류물은 본 발명의 마감손질 공정을 사용하여 폴리머로부터 제거되어야 한다. 폴리머 미립자는 치수가 약 0.3 ~ 4 ㎜ 이고, 큰 조도를 가지며, 따라서 큰 비표면 (specific surface) 을 가지는 구 형상인 것이 바람직하다.

결정성 폴리머가 플래시 챔버 (1) 에서 처리되면 약 100 ~ 110 ℃ 의 온도가 도달될 수도 있는 한편, 매우 점착성의 폴리머가 처리되면 온도는 약 60 ~ 90 ℃ 로 유지된다. 어떤 경우에는, 플래시 챔버 (1) 의 온도는 폴리머 분말의 연화를 회피하기 위한 값으로 유지된다. 상기 작동 조건으로 인해, 생성물 (B) 에 존재하는 기상의 일부, 주로 미반응 단량체는 고형 폴리머로부터 휘발된다.

생성물 (B) 로부터 분리된 가스는 가스 라인 (2) 을 통해 챔버 (1) 의 상부 영역으로부터 플래시 챔버 (1) 를 떠나고 압축 후에 재순환 라인 (R) 에 의해 중합 반응기에 재순환되며, 반면 폴리머 (P) 는 공급 라인 (3) 을 통해 플래시 챔버 (1) 의 하부를 떠나 스티머 (4) 의 상부에 공급되어 본 발명의 스티밍 단계 (1) 가 실행된다. 스티머 (4) 의 하부에서, 포화된 증기 (V) 가 증기 라인 (5) 을 통해 공급된다.

폴리머 (P) 로부터 방출된 휘발성 가스 화합물 (G) 은 라인 (6) 을 통해 스티머 (4) 의 헤드로부터 추출된다. 정화된 폴리머 (P') 가 스티머 (4) 의 하부로부터 배출된다.

가스 화합물 (G) 은 증기, 미반응 단량체, 및 촉매 시스템으로부터 오는 고비점 촉매 성분을 포함한다. 증기로부터의 가스 성분의 분리는 간단하고 효율적이며, 공지된 방법에 따라 실행될 수도 있고 큰 또는 복잡한 장치를 필요로하지 않는다. 이러한 분리는 한편으로는 미반응 단량체의 중합 반응기로의 회수 및 재순환을 허용하며, 다른 한편으로는 물을 획득하는 것을 허용한다.

스트림 (G) 은 가스 스트림 (G) 에 동반되는 미세 폴리머 입자를 스트림 (G) 으로부터 분리하기 위해 사이클론 분리기 (101) 에 우선 공급된다. 상기 미세 입자는 스티머 (4) 에 재도입되고, 가스 화합물은 응축기 (102) 에 공급되며, 이 응축기 (102) 에서 가스 화합물은 냉각되어 증기 및 더 무거운 탄화수소의 응축을 일으켜 가스분획물 (G') 및 응축분획물 (C) 을 획득한다.

가스분획물 (G') 은 압축기 (103) 에 공급된 다음 건조기 (104) 에 공급되고, 그 후에 플래시 챔버 (1) 로부터 오는 가스 라인 (2) 과 혼합되며, 따라서 재순환 라인 (R) 을 통해 중합 반응기에 다시 재순환된다.

응축분획물 (C) 은 고분자량 탄화수소 (106) 가 수성 상 (W1) 으로부터 분리되는 중력 분리기 (105) 에 공급된다. 수성 상 (W1) 은 잔류 탄화수소의 존재로부터 정화된 후에 물 저장소에 배출될 수 있다.

증발기 (4) 의 하부로부터 인출된 폴리머 (P') 는 라인 (7) 을 통해 건조기 (8) 의 헤드부 (8a) 에 공급되며, 건성 불활성 가스 바람직하게는 뜨거운 질소의 흐름이 라인 (N1, N2) 을 통해 건조기 (8) 의 하부에 공급된다. 불활성 가스는 폴리머 입자로부터 스티머 (4) 에서 폴리머 미립자에 미리 응축된 증기를 제거할 수 있게 한다. 건조된 폴리머 (P'') 가 라인 (10) 을 통해 건조기 (8) 의 하부로부터 배출된다. 건조기 (8) 의 상부 영역으로부터, 가스 스트림 (9') 이 획득되고, 상기 가스 스트림은 증기와 함께 주로 질소를 포함한다.

그 다음, 가스 스트림 (9') 은 추가의 사이클론 분리기 (107) 에 공급되고, 이 사이클론 분리기 (107) 에서 미세 입자는 가스로부터 분리되고, 상기 미세 입자는 건조기 (8) 의 상부에 재순환되며, 기상 (109) 은 추가의 응축기 (108) 에 공급되고, 이 응축기 (108) 에서 증기는 질소로부터 물 (W2) 로서 응축되고 분리된다. 물 (W2) 의 획득된 스트림은 물 저장소에 배치될 수도 있으며, 질소는 라인 (G'') 을 통해 압축기 (110) 에 보내지고, 열교환기 (111) 에 의해 가열되며, 그 다음 라인 (N1 및 N2) 을 통해 건조기 (8) 의 하부에 재순환된다.

건조기 (8) 로부터 배출된 폴리머 (P'') 는 물, 휘발성 화합물 및 촉매 잔류물이 없고, 고순도를 가지며, 후속의 공정 작업에서 처리될 수도 있다. 폴리머 (P'') 는 마감손질 공정에 공급된 생성물 (B) 과 온도가 거의 동일하며, 어떤 다른 처리를 받지 않고 하류 공정에서 사용될 수도 있다.

도 2 를 참조하면, 포화된 증기의 제 1 스트림 (V1) 을 위한 제 1 입구 (411) 및 포화된 증기 (V2) 의 제 2 스트림을 위한 제 2 입구 (413) 를 포함하는 하부 및 헤드부 (41b) 가 제공된 실질적으로 수직인 원통형 탱크 (41) 를 포함하는 스티머 (4) 가 도시되어 있다.

스티머 (4) 의 헤드부 (41b) 에서, 폴리머 (P) 는 공급 라인 (3) 을 통해 공급되고, 폴리머 미립자 (P) 는 실질적으로 플러그 흐름 조건에서 원통형 탱크 (41) 에서 하방향으로 흐른다.

스티머 (4) 는 원통형 탱크 (41) 의 횡방향 표면을 거의 완전히 감싸도록 되어 있는 외부 재킷 (42) 을 구비하며, 상기 외부 재킷 (42) 내측에서 흐르는 증기를 가열한다. 스티머 (4) 의 폴리머 (P) 를 교반하기 위한 교반 장치 (50) 가 또한 제공되어 있다. 스티머 (4) 의 치수는 높이 (H) 와 직경 (D) 사이의 비가 약 H/D=3, 바람직하게는 H/D＞3 이 되도록 선택된다.

교반 장치 (50) 는 1 ~ 20 rpm 의 각속도 (ω) 로 회전하는 기계적인 교반기일 수 있고, 축 (52) 을 따라 서로 적절히 이격되어 있는 복수의 블레이드 (51) 를 지지하는 축 (52) 을 포함한다. 교반 장치 (50) 는 스티머 (4) 에서 하방향으로 흐르는 폴리머 (P) 를 휘젓는다. 복수의 블레이드 (51) 는 축 (52) 을 따라 배치되는 것이 바람직하기 때문에, 모든 블레이드는 폴리머 층에 잠긴다. 교반 장치 (50) 는 원통형 탱크 (41) 의 폴리머를 휘저어 폴리머 (P) 의 약한 국부적인 전단을 일으키고, 비균질한 탈거 반응을 일으키는 포화된 증기의 숏컷 (short-cut) 및 채널링을 회피한다.

축 (52) 을 따라 배치되고 도 3 에 도 잘 도시되어 있는 증기 분배 링 (60) 에 의해 스티머 (4) 에 추가의 포화된 증기가 공급된다. 도 3 에 도시되어 있는 바와 같이, 증기 라인 (62) 으로부터 생기는 추가의 포화된 증기는 증기 분배 링 (60) 의 입구 부분 (61) 에 공급되고 화살표 (F1) 로 나타낸 방향을 향해 증기 분배 링 (60) 내측에 제공되는 원형 도관 (63) 을 통해 흐른다. 상기 포화된 증기는 증기 도관 (63) 의 하부 표면에 제공된 구멍으로부터 나온다. 분배 링 (60) 에 의한 상기 증기의 추가의 공급은 원하는 온도 및 압력으로 스티머 (4) 에 폴리머 (P) 를 유지시키는데 도움을 준다.

포화된 증기는 맞흐름 상태에서 폴리머 (P) 와 만나고 미반응 단량체를 탈거시키며 또한 촉매 잔류물을 비활성화시킨다. 증기의 제 1 스트림 (V1) 은 제 1 분배 격자 (70) 를 통해 스티머 (4) 의 하부 부분에 분배되며, 제 2 스트림 (V2) 의 증기는 제 2 분배 격자 (71) 를 통해 스티머 (4) 의 하부 부분에 분배된다. 제 1 및 제 2 분배 격자 (70, 71) 의 양자에는, 증기의 제 1 스트림 (V1) 및 제 2 스트림 (V2) 각각의 원통형 탱크 (41) 의 원주로부터 원통형 탱크 (41) 의 중심을 향하도록 배치되는 분배 구멍이 제공된다.

제 1 분배 격자 (70) 및 제 2 분배 격자 (71) 는 수평 방향 "x" 에 대하여 각각 각도 (α) 및 각도 (α1) 로 기울어져 있어, 중력에 의해 폴리머가 하강할 수 있게 하고 격자의 구멍의 차단을 방지한다. 각도 (α) 및 각도 (α1) 의 값은 차단 및/또는 스티머 (4) 에서의 넘침의 방지의 필요성 및 또한 시트머의 전체적인 치수의 제한의 필요성을 고려하여 선택된다. 일반적으로, 각도 (α) 및 각도 (α1) 는 수평 방향 "x" 에 대하여 규정된 처리된 폴리머의 안식각 (θ) 보다 더 크다.

포화된 증기는 스티머 (4) 에서 균질하게 확산되고 스티머 (4) 를 통해 하강하는 폴리머 입자와 맞흐름식으로 접촉한다. 어느 정도의 포화된 증기는 매우 짧은 시간에 폴리머 입자의 표면에서 응축한다. 그러므로, 폴리머에 물 층이 형성되고, 폴리머 미립자의 상기 물 층의 존재는 교반 장치 (50) 에 의해 발생된 국부적인 약한 전단과 조합되어 폴리머 응집 및 그에 따른 스티머 (4) 에서의 차단을 방지할 수 있게 한다.

도 4 는 도 1 에 도시된 건조기 (8) 의 바람직하고 비제한적인 실시예를 도시한다. 건조기 (8) 에는, 헤드부 (8a), 실질적으로 원통형인 형상을 가지는 중앙 본체 (83), 헤드부 (8a) 와 중앙 본체 (83) 사이에 있는 감속 영역 (84), 및 중앙 본체 (83) 의 직경 (D4) 보다 더 작은 직경 (D5) 을 가지는 내부 수직 관 (85) 이 제공되어 있다.

스티머 (4) 로부터 오는 폴리머 입자 (P') 는 긴 공급 도관 (87) 에 의해 건조기 (8) 에 공급되고, 이 긴 공급 도관 (87) 은 건조기 (8) 의 감속 영역 (83) 내측으로 돌출한다. 공급 도관 (87) 은 건조기 (8) 의 출구 (9') 를 통해 나가는 가스 스트림에 결국 동반되는 폴리머 입자의 양을 최소화시키기 위해서 특별히 길다. 폴리머 입자는 건조기 (8) 의 하부에 공급되는 고온 질소의 상방향 흐름에 의해 유동화 조건에서 건조기 (8) 내측에 유지된다. 감속 영역 (84) 은 중앙 본체 (83) 로부터 헤드부 (8a) 까지 발산하도록 되어 있고, 이는 영역 (84) 에서 유동화 가스의 속도를 줄일 수 있게 하고, 따라서 출구 (9') 를 통해 나가는 가스에 의해 동반될 수 있는 미세 입자의 분획물을 최소화시킨다.

건조 가스로서의 고온 질소의 제 1 스트림 (N₁) 이 중앙 본체 (83) 의 하부에 배치된 입구 (88) 에서 건조기 (8) 에 공급되고 환상 형상을 가지는 제 1 분배 격자 (89) 를 통해 건조기 (8) 에 분배된다. 고온 질소의 제 2 스트림 (N₂) 이 수직 관 (85) 의 하부에 배치된 입구 (89) 에서 공급되고 분배 격자 (91) 를 통해 수직 관 (85) 에 분배된다. 상기 격자 (91) 는 수평 방향 (x) 에 대하여 처리된 폴리머의 안식각보다 더 큰 각도 (α₂) 로 기울어져 있어, 중력에 의해 폴리머가 하강할 수 있게 되고 건조기 (8) 의 하부에서의 차단을 방지한다. 제 1 분배 격자 (89) 및 제 2 분배 격자 (91) 의 양자에는 건조기 (8) 에 질소의 제 1 스트림 (N1) 및 제 2 스트림 (N2) 을 각각 분배하기 위한 복수의 분배 구멍이 제공되어 있다.

도 5 에 더 잘 도시되어 있는 바와 같이, 내부 수직 관 (85) 은 실질적으로 원통형인 형상을 가지며 중앙 본체 (83) 에 대하여 동심이다. 수직 관 (85) 은 중앙 본체 (83) 에 대하여 상방으로 연장되도록 배치되어 있기 때문에, 수직 관 (85) 과 중앙 본체 (83) 사이에 포함된 영역은 환상 챔버 (831) 를 규정한다. 수직 관 (85) 에는 제 1 분배 격자 (89) 바로 위에 위치된 개구부 (853) 가 제공되어 있고, 상기 개구부 (853) 는 긴급한 정지의 경우에 환상 챔버 (831) 를 비우는 기능을 갖는다.

중앙 본체 (83) 내측에의 수직 관 (85) 의 삽입은 건조기 (8) 에 2 개의 별도의 건조 챔버인 환상 형상의 제 1 건조 챔버 (831) 및 원통형 형상의 제 2 건조 챔버를 형성시키며, 원통형 형상의 제 2 건조 챔버는 수직 관 (85) 의 내측에 배치된다. 건조될 폴리머 입자는 환상 챔버 (831) 에서 유동화 조건에서 유지되고, 연속해서 무작위적인 상태에서 폴리머 미립자는 노칭 (notching) (86) 을 통과하면서 수직 관 (85) 에서 하강하며, 이 노칭 (86) 은 수직 관 (85) 의 상부 부분에 형성되어 있다. 폴리머 미립자가 노칭 (86) 을 통과한 후에, 폴리머 입자는 수직 관 (85) 으로 들어가고, 더 이상 유동화 조건을 받지 않으며, 플러그 흐름 조건에서 수직 관 (85) 을 따라 하방으로 흐른다.

종합해서, 폴리머 (P') 는 제 1 분배 격자 (89) 를 통해 공급되는 고온 질소의 상방 흐름에 의해 환상 챔버 (831) 에서 유동화 조건에서 계속 유지된다. 격자 (89) 의 분배 구멍의 특별한 배치로 인해, 질소는 환상 챔버 (831) 내측에서 선회 운동하는 상태로 도 5 에 화살표 (F6) 로 나타낸 바와 같이 원주방향으로 상승하며 흐른다. 결과적으로, 폴리머 미립자 또한 질소의 상방 흐름에 의한 선회 운동 상태로 환상 챔버 (831) 에서 상방으로 유동화된다.

일단 노칭 (86) 을 통과하면, 폴리머 미립자는 입구 (98) 를 경유하여 공급되고 제 2 분배 격자 (91) 를 통해 분배되는 고온 질소의 제 2 스트림 (N₂) 과 맞흐름식으로 접촉하는 플러그 흐름 조건에서 수직 관 (85) 을 따라 하강한다.

실질적으로 물이 없는 폴리머 (P'') 가 건조기 (8) 의 하부로부터 배출된다. 포화된 증기의 응축에 의해 스티머 (4) 의 폴리머에 형성된 물은 건조기 (8) 의 건조 챔버에서 전체적으로 증발하고 도 4 에 도시된 가스 출구 (9) 에 도달할 때까지 질소와 함께 상방향으로 흐른다. 건조 단계 동안, 폴리머 (P') 는 폴리머 입자를 둘러싸는 물의 증발로 인해 냉각된다.

건조기 (8) 의 하부로부터 배출되는 폴리머 미립자는 물, 미반응 단량체, 다른 휘발성 화합물 및 촉매 잔류물이 없다. 고순도는 압출 및 펠릿화와 같은 하류의 공정 단계에서 처리되는데 적합한 폴리머를 만들어낸다.

이하의 실시예는 본 발명의 범위를 제한하지 않으면서 본발명을 더 설명할 것이다.

실시예

특징

제조된 폴리올레핀에 용해된 기상 탄화수소의 함량의 측정: 측정은 "스태틱 헤드-스페이스 (static head-space)" 추출 방법에 따라 실행된다.

이 방법은 덮개가 쒸워진 플라스크 (capped flask) 에서 120 분 동안 90 ℃ 의 온도에서 폴리올레핀의 3 g 의 샘플을 가열하는 것을 포함한다. 폴리머의 샘플로부터 방출된 기상 혼합물은 그 후 상이한 유기 화합물을 검출하기 위해서 가스 크로마토그래피 장치에 분사된다. 검출된 탄화수소의 척도는 (코)폴리머 그램 당 마이크로그램, 즉 중량 피피엠 (parts per million: ppm) 으로 표현된다.

실시예 1

중합 조건

폴리프로필렌은 루프 반응기에서 액체 단량체의 슬러리 중합에 의해 생성된다.

지글러-나타 촉매가 이하를 포함하는 중합 촉매로서 사용된다.

- WO 00/63261 에 기재된 절차인, 디에틸 2,3-디이소프로필-숙시네이트가 내부 도너 화합물로서 사용되는 실시예 10 에 의해 제조되는 티타늄 고형 촉매;

- 공촉매로서 트리에틸알루미늄 (TEAL);

- 외부 도너로서 디사이클로펜틸디메톡시실란.

프로필렌이 분자량 조절제로서 H₂ 를 사용하여 루프 반응기에서 중합된다. 공단량체는 이 반응기에 공급되지 않는다. 보충 (make-up) 프로필렌 및 수소가 루프 반응기에 계속 공급된다. 프로필렌의 중합은 70 ℃ 의 온도 및 34 bar 의 절대압력에서 실행된다.

루프 반응기로부터 계속 배출되는 폴리프로필렌 슬러리는 재킷 관 내측에서 흐르도록 강제되고, 이때 폴리프로필렌 슬러리는 액상의 필연적인 증발에 의해 85 ℃ 의 온도에 도달하도록 가열된다. 계속해서, 폴리프로필렌 및 증발된 단량체의 획득된 스트림은 플래시 탱크 (flash tank) (도 1 에서 도면부호 1) 에 도입되고, 이 플래시 탱크에서 증발된 단량체는 폴리머 입자로부터 분리된다.

스티밍 단계 a)

30000 Kg/h 의 폴리프로필렌이 플래시 탱크 (1) 의 하부로부터 계속해서 배출되고 스티머 (도 1 에서 도면부호 4) 의 상부에 이송되어 본 발명의 스티밍 단계가 실행된다.

500 g 의 폴리프로필렌 분말이 스티머의 상류에서 취해져서 3 g 의 대표 샘플을 인출하도록 분할되며, 이 3 g 의 대표 샘플은 폴리머 입자에 용해된 기상 탄화수소의 양을 측량하기 위해 "스태틱 헤드-스페이스" 추출된다. 2500 중량ppm 의 가스 성분의 양이 측정된다.

스티머 (4) 의 입구에서의 폴리머 입자의 온도는 약 70 ℃ 이다. 포화된 증기는 처리될 폴리올레핀 1000 ㎏ 당 스팀 60 Kg 에 대응하는 1800 Kg/h 의 총 유량으로 스티머 (4) 의 하부에 대부분 공급된다. 포화된 증기의 이 총량은 본 설명의 도 2 에 도시된 공급 라인 (411, 413 및 62) 에 의해 스트머 (4) 에 공급된다.

폴리머 입자는 중력에 의해 스티머를 따라 하강하고, 따라서 맞흐름 상태에서 포화된 증기의 상방 흐름과 접촉한다. 작동 조건은 스티머에서 105 ℃ 의 온도 및 1.2 bar 의 절대압력을 유지시키는 것이다. 스티머에서의 폴리머의 평균 잔류 시간은 20 분이다.

상기 작동 조건에서, 폴리올레핀 입자 주위에 물 층을 형성할 가능성이 높은 상태에서, 약 1000 ㎏/h 의 증기가 응축된다. 포화된 증기의 나머지 양은 탈거제로서 작용하고 스티머 (4) 의 상부로부터 배출된다.

기상 탄화수소, 주로 프로필렌 및 프로판에 농후해진 증기가 스티머의 상부로부터 배출되고, 도 1 에 도시된 바와 같이 상기 기상 혼합물은 사이클론 분리기 (101) 및 응축기 (102) 로 이송되어 미반응 프로필렌으로부터 물을 분리하며, 이 미반응 프로필렌은 다시 루프 중합 반응기로 재순환될 수 있다.

스티머의 하부로부터 입출된 폴리프로필렌 입자는 본 발명의 건조 단계로 이송된다.

건조 단계 b)

폴리프로필렌 입자는 105 ℃ 의 온도에서 건조기 (8) 의 상부로 들어간다. 건조기의 내측에서, 폴리머 입자는 건성 질소의 상향 흐름에 의해 유동화 조건에서 유지된다. 110 ℃ 의 약 15000 ㎥/h 의 질소가 건조기 (8) 의 하부 부분에 위치된 유동화 격자에 공급된다. 건성 질소와의 접촉은 폴리올레핀 입자를 둘러싸는 물의 증발을 일으키며, 이 폴리올레핀 입자를 둘러싸는 물은 또한 본 발명의 단계 b) 동안 폴리머를 냉각시킨다. 실제로, 건조기의 출구에서 폴리올레핀 온도는 78 ℃ 로 낮아진다.

건조기에서 폴리머의 체류 시간은 12 분이다. 건조기 (8) 의 상부로부터, 증기가 농후해진 질소의 스트림이 획득되고, 이 증기가 농후해진 질소의 스트림은 질소로부터 증기를 분리하도록 응축된다. 그 후 분리된 질소는 압축되고, 열교환기에서 가열되며, 다시 건조기 (8) 의 하부에 재도입되고, 따라서 고온 질소 폐루프를 형성한다.

500 g 의 건조된 폴리올레핀이 건조기의 하류에서 취해지고 3 g 의 대표 샘플을 인출하도록 분할되며, 이 3 g 의 대표 샘플은 "스태틱 헤드-스페이스" 추출된다. 동봉된 표 1 은, 폴리머 그램 당 중량ppm 으로, 폴리머 입자에 용해된 탄화수소의 잔류량을 나타낸다. 표 1 에 도시된 바와 같이, 상기 잔류량은 12 중량ppm 이다.

실시예 2

중합 조건

루프 반응기에서 액상 단량체의 슬러리 중합에 의해 프로필렌/에틸렌/1-부텐 코폴리머가 생성된다. 실시예 1 의 동일한 지글러-나타 촉매가 사용된다. 프로필렌이 주 단량체이며, 에틸렌 및 1-부텐이 루프 반응기에 공급되어, 2.5 중량% 의 에틸렌 및 4.8 중량% 의 1-부텐을 함유하는 최종 프로필렌 코폴리머가 획득된다.

루프 반응기에서의 슬러리 중합은 62 ℃ 의 온도 및 34 bar 의 절대압력에서 실행된다.

루프 반응기로부터 계속해서 배출되는 코폴리머 슬러리는 재킷 관 내측으로 흐르게 되며, 이때 코폴리머 슬러리는 액상의 결과적인 증발에 의해 78 ℃ 의 온도에 도달하도록 가열된다. 연속해서, 폴리프로필렌 및 증발된 단량체의 획득된 스트림이 플래시 탱크에 도입되며, 증발된 단량체는 폴리머 입자로부터 분리된다.

스티밍 단계 a)

20000 Kg/h 의 코폴리머가 플래시 탱크의 하부로부터 계속 배출되고 스티머 (4) 의 상부로 이송된다.

500 g 의 폴리프로필렌 분말이 스티머의 상류에서 취해지고 3 g 의 대표 샘플을 인출하도록 분할되며, 이 3 g 의 대표 샘플은 폴리머 입자에 용해된 기상 탄화수소의 양을 측량하기 위해 "스태틱 헤드-스페이스" 추출된다. 2130 중량ppm 의 기상 성분의 양이 측정된다.

스티머로 들어가는 폴리올레핀의 온도는 약 65 ℃ 이다. 스티머 (4) 에 공급되는 포화된 증기의 총 유량은 처리될 폴리올레핀 1000 ㎏ 당 증기 90 Kg 에 대응하는 1800 Kg/h 이다. 포화된 증기는 본 설명의 도 2 에 도시된 공급 라인 (411, 413, 62) 에 의해 스티머 (4) 에 공급된다.

폴리머 입자는 중력에 의해 스티머를 따라 하강하고, 따라서 맞흐름 상태에서 포화된 증기의 흐름과 접촉한다. 작동 조건은 스티머에서 105 ℃ 의 온도 및 1.2 bar 의 절대압력을 유지시키는 것이다. 스티머에서 폴리머의 평균 잔류 시간은 30 분이다.

상기 작동 조건에서, 폴리올레핀 입자 주위에 물 층을 형성할 가능성이 큰 상태에서, 약 860 ㎏/h 의 증기가 응축된다. 포화된 증기의 나머지 양은 탈거제로서 작용하고 스티머 (4) 의 상부로부터 배출된다.

기상 탄화수소, 주로 에틸렌, 프로필렌, 1-부텐 및 프로판에 농후해진 증기가 스티머의 상부로부터 배출되고, 도 1 도시된 바와 같이 상기 기상 혼합물은 미반응 (공)단량체로부터 물을 분리하기 위해 사이클론 분리기 (101) 및 응축기 (102) 로 이송되며, 이 미반응 (공)단량체는 루프 중합 반응기로 다시 재순환될 수 있다. 스티머의 하부로부터 인출된 폴리올레핀 입자는 본 발명의 건조 단계로 이송된다.

건조 단계 b)

폴리올레핀은 105 ℃ 의 온도에서 건조기 (8) 의 상부로 들어간다. 건조기의 내측에서, 폴리머 입자는 질소의 상방 흐름에 의해 유동화 조건에서 유지된다. 110 ℃ 의 약 13000 ㎥/h 의 질소가 건조기 (8) 의 하부 부분에 위치된 유동화 격자에 공급된다. 고온 질소와의 접촉은 입자를 둘러싸는 물 층의 증발을 일으키기 때문에, 폴리머는 본 발명의 단계 b) 동안 냉각된다. 건조기의 출구에서 폴리올레핀 온도는 약 72 ℃ 로 낮아진다.

건조기에서 폴리머의 체류 시간은 17 분이다. 건조기 (8) 의 상부로부터, 증기가 농후해진 질소의 스트림이 획득되고, 이 증기가 농후해진 질소의 스트림은 질소로부터 증기를 분리하기 위해 응축된다.

500 g 의 건조된 폴리올레핀이 건조기의 하류에서 취해지고 3 g 의 대표 샘플을 인출하도록 분할되며, 이 3 g 의 대표 샘플은 "스태낵 헤드-스페이스" 추출된다. 동봉된 표 1 은, 폴리머 그램 당 중량ppm 으로, 폴리머 입자에 용해된 탄화수소의 잔류량을 나타낸다. 표 1 에 도시된 바와 같이, 상기 잔류량은 8 중량ppm 이다.

그러므로, 점착성 폴리올레핀의 경우에, 본 발명의 마감손질 공정은 스티밍 단계 동안 폴리머 유동성의 문제를 일으키지 않으면서 폴리올레핀의 탄화수소의 잔류 농도를 고효율로 감소시키는 것이 가능하다.

실시예 3 (비교예)

실시예 2 에 기재된 바와 같은 중합 공정에 의해 획득된 동일한 프로필렌/에틸렌/1-부텐 코폴리머는 스티밍 단계를 받으며, 과열된 증기가 스티머를 따라 상방으로 흐른다는 차이가 있다.

스티밍 단계 a)

실시예 2 의 20000 Kg/h 의 동일한 코폴리머가 약 65 ℃ 의 온도에서 스티머의 상부에 계속해서 도입된다.

처리될 폴리올레핀 1000 ㎏ 당 증기 90 Kg 에 대응하는 1800 Kg/h 의 증기가 과열된 조건에서 스티머 (4) 에 공급된다. 과열된 증기의 이 전체 양은 도 2 에 도시된 공급 라인 (411, 413 및 62) 에 의해 공급된다.

폴리머 입자는 중력에 의해 스티머를 따라 하강하고, 따라서 맞흐름 상태에서 과열된 증기와 접촉한다. 작동 조건은 스티머에서 120 ℃ 의 온도 및 1.2 bar 의 압력을 유지시키는 것이다. 스티머에서 폴리머의 평균 체류 시간은 30 분이다. 상기 작동 조건에서, 스티머의 하부에서 응축되는 증기의 양은 무시할만하다.

스티머로부터의 배출에서, 폴리올레핀 입자의 응집에 의해 많은 폴리머 덩어리의 존재가 관찰된다. 결과적으로, 배출 라인이 폴리머 덩어리에 의해 막힐 높은 위험이 있다.

건조 단계 b)

폴리올레핀은 120 ℃ 의 온도에서 건조기 (8) 의 상부로 들어간다. 건조기 내측에서, 폴리머 입자는 건성 질소의 상방 흐름에 의해 유동화 조건에서 유지된다. 110 ℃ 의 약 13000 ㎥/h 의 건성 질소가 건조기 (8) 의 하부 부분에 위치된 유동화 격자에 공급된다. 유동화 조건은 폴리머 덩어리의 존재로 인해 불안정하고 조정이 어렵게 된다.

건조기에서 폴리머의 평균 체류 시간은 17 분이다. 500 g 의 건조된 폴리올레핀이 건조기의 하류에서 취해지고 3 g 의 대표 샘플을 인출하도록 분할되며, 도 1 에 도시된 바와 같이, 폴리올레핀 입자에 용해된 탄화수소의 잔류량은 600 중량ppm 이다.

점착성 폴리머의 경우에, 수용불가능한 폴리머 덩어리의 형성에 의해, 스티머에서 과열된 증기의 사용은 스티밍 작업 동안 폴리머 유동성의 문제를 일으킨다. 또한, 폴리올레핀에서의 탄화수소 제거의 효율성은 매우 낮다.

	스티밍단계 상류 가스의 양 (중량ppm)	건조단계 하류 가스의 양 (중량ppm)
실시예 1	2500	12
실시예 2	2130	8
실시예 3(비교예)	2130	600

Claims (14)

1. (1) 중합 반응기로부터 배출되는 폴리올레핀을 포화된 증기의 맞흐름과 접촉시켜 상기 폴리올레핀으로부터 가스를 탈거시키고 상기 폴리올레핀의 입자에 응축된 증기를 형성시키는 단계; 및

   (2) 건성 불활성 가스의 맞흐름으로 폴리올레핀 입자를 건조시키는 단계로서, 상기 건성 불활성 가스의 흐름은 폴리올레핀 입자를 유동화 조건에 유지시키고, 상기 응축된 증기의 증발은 폴리올레핀을 냉각시키는 단계를 포함하는, 1 종 이상의 α-올레핀의 중합에 의해 생성되는 폴리올레핀의 마감손질을 실행하기 위한 공정.
2. 제 1 항에 있어서, 단계 (1) 동안, 상기 폴리올레핀이 가열되는, 1 종 이상의 α-올레핀의 중합에 의해 생성되는 폴리올레핀의 마감손질을 실행하기 위한 공정.
3. 제 1 항에 있어서, 단계 (1) 의 입구에서, 폴리올레핀 온도는 60 ~ 95 ℃ 인, 1 종 이상의 α-올레핀의 중합에 의해 생성되는 폴리올레핀의 마감손질을 실행하기 위한 공정.
4. 제 1 항에 있어서, 단계 (1) 의 출구에서, 폴리올레핀 온도는 90 ~ 110 ℃ 인, 1 종 이상의 α-올레핀의 중합에 의해 생성되는 폴리올레핀의 마감손질을 실행하기 위한 공정.
5. 제 1 항에 있어서, 단계 (2) 의 출구에서, 폴리올레핀 온도는 75 ~ 95 ℃ 인, 1 종 이상의 α-올레핀의 중합에 의해 생성되는 폴리올레핀의 마감손질을 실행하기 위한 공정.
6. 제 1 항에 있어서, 단계 (1) 에 공급되는 상기 포화된 증기의 양은 폴리올레핀 1000 ㎏ 당 30 ~ 150 Kg 인, 1 종 이상의 α-올레핀의 중합에 의해 생성되는 폴리올레핀의 마감손질을 실행하기 위한 공정.
7. 제 6 항에 있어서, 포화된 증기의 상기 양은 폴리올레핀 입자에 응축되는 증기의 양을 적어도 50 중량% 를 초과하는, 1 종 이상의 α-올레핀의 중합에 의해 생성되는 폴리올레핀의 마감손질을 실행하기 위한 공정.
8. 제 1 항에 있어서, 단계 (1) 에서 포화된 증기의 상기 흐름은 20 중량% 미만의 양으로 불활성 가스를 포함하는, 1 종 이상의 α-올레핀의 중합에 의해 생성되는 폴리올레핀의 마감손질을 실행하기 위한 공정.
9. 제 1 항에 있어서, 단계 (1) 및 (2) 는 차례로 배열된 2 개의 분리된 용기에서 연속식으로 실행되는, 1 종 이상의 α-올레핀의 중합에 의해 생성되는 폴리올레핀의 마감손질을 실행하기 위한 공정.
10. 제 1 항 및 제 9 항에 있어서, 상기 폴리올레핀은 "플러그 흐름" 조건에서 단계 (1) 의 용기를 통해 하강하는, 1 종 이상의 α-올레핀의 중합에 의해 생성되는 폴리올레핀의 마감손질을 실행하기 위한 공정.
11. 제 1 항에 있어서, 스티밍 단계 (1) 는 95 ~ 120 ℃ 의 온도 및 1 ~ 4 bar 의 압력에서 작동되는, 1 종 이상의 α-올레핀의 중합에 의해 생성되는 폴리올레핀의 마감손질을 실행하기 위한 공정.
12. 제 1 항에 있어서, 단계 (1) 에서 상기 폴리올레핀의 체류 시간은 10 ~ 45 분인, 1 종 이상의 α-올레핀의 중합에 의해 생성되는 폴리올레핀의 마감손질을 실행하기 위한 공정.
13. 제 1 항에 있어서, 상기 건성 불활성 가스는 85 ℃ ~ 115 ℃ 에서 건성 질소인, 1 종 이상의 α-올레핀의 중합에 의해 생성되는 폴리올레핀의 마감손질을 실행하기 위한 공정.
14. 제 1 항에 있어서, 단계 (2) 에서 폴리올레핀의 체류 시간은 2 ~ 15 분인, 1 종 이상의 α-올레핀의 중합에 의해 생성되는 폴리올레핀의 마감손질을 실행하기 위한 공정.