KR0155982B1 - 증기 회수 시스템 - Google Patents
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Abstract
내용 없음.
Description
제1도는 본 발명에 따르는 용매 회수 시스템의 공정도이다.
본 발명은 용매 회수 시스템에 관한 것이며, 특히 비디오 테이프 및 유사물질의 피복 도중에 사용하는 유기 용매를 회수하기 위한 용매 회수 시스템에 관한 r서이다.
각종 마그네틱 테이프[예; 비디오 테이프 및 오디오 테이프]는 산화금속 분날, 유기용매 및 가소성 필름의 결합제를 피복시킴으로써 제조한다. 이후에, 용매[예; 메틸 에틸 케톤과 톨루엔과 메틸 이소부틸 케톤의 혼합물]를 오븐속에서 증발시켜 필름 표면에 산화금속 분말과 결합제의 혼합물을 잔류시킨다. 용매 재생은 경제적인 이유와 환경적인 이유 모두로 필요하다.
용매를 결합제와 산화철로부터 분리하는데 바람직한 오븐은 비접촉 건조기 오븐[예; 불활성 부력 건조기 오븐]이다. 로울러를 사용하여 필름을 이동시키는 통상적인 오븐과는 달리, 부력 건조기 오븐은 물리적 접촉없이 필름을 통과시킨다. 이러한 오븐은 전형적으로 바람직하게는 4% 이하의 최소의 산소가 관입되어 있는, 불활성 기체를 건조기 내부에 유지시키기 위한 입구 및 출구 분리 칸막이가 장착되어 있다. 안전성과 경제적인 이유 때문에, 질소가 일반적으로 불활성 기체로서 사용되고, 다른 불활성 기체를 질소 이외에 또는 질소 대신에 사용할 수 있는 것으로 이해될지라도, 불활성 기체는 이후로는 질소로서 언급될 것이다. 당해 공정에서는 건조 오븐 속에서 공기 대신에 불활성 기체를 이용하기 때문에, 오븐 속에서 폭발이나 화재의 위험이 적다. 결과적으로, 증기 기류 속에 최저 폭발 한계의 용매 농도를 초과하는 위험없이 저지체 속도를 사용할 수 있다.
피복된 필름은 부력 오븐을 통해 피복선에 의해 견인되고, 견인된 필름은 전형적으로 필름 하부 및 상부 모두에 부착된 기체 노즐에 의해 유도된 질소 증기의 완충대 위에 지지시킨다. 필름의 운행통로 위와 아래에 위치한 많은 기체 노즐의 질소 증기압을 조정하여 목적하는 필름 통로를 유지시킨다. 통상적으로, 오븐은 각각의 영역을 상이한 온도로 유지시키는 다수의 영역의 포함함으로써 온도를 운행 통로 방향으로 오븐을 통해 통제적으로 증가시켜 용매의 증발 속도를 조절한다.
고정된 변환 취입기와 같은 취입기는 질소 증기와 용매 증기를 포함하는 증기 기류를 오븐으로부터 제거한다. 이어서, 방출된 증기 기류를 용매 회수수단으로 통과시켜 증기 기류 속의 용매 증기를 응축시키고 질소 증기와 액체 용매를 각각 분리시킨다. 액체 용매는 전형적으로 재사용하기 위해 필름을 피복시키는데 사용한 혼합물 속에 저장하고, 질소 증기는 오븐속의 불활성 기체 노즐로 회수하여 질소와 용매를 모두 효과적으로 재순환신킨다. 바람직한 용매 회수수단은 응축형[여기서, 용매 증기는 질소증기의 액화온도 이상의 온도에서 작동하는 일련의 열교환기 속에서 이의 액화온도 이하로 냉각시킨다]이기 때문에, 질소는 증기상 속에 잔류하는 반면에 용매는 액체상으로 공급되어 상이한 2개의 상으로 분리된다. 용매 증기를 용축시키기 위해 응축형 용매 회수수단에 증기 기류와 열교환 관계가 있는 순환수를 사용하는 경우, 용매 회수수단의 효과는 냉각수의 온도에 따라 상당히 변화한다. 냉각 순환수는, 예를 들면, 계절에 따라 온도가 광범위하게 변함에 따라, 용매 회수수단의 용량도 상당히 가변적일 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 용매 회수수단 내에서 용매 증기를 응축시키기 위해 순환수에 좌우되지 않는 부력형 피복오븐 및 응축형 용매 회수수단을 이용하는 용매 회수 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 단순하고 경제적이며, 작동 효율이 높은 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명에 의해, 본 발명의 상기한 목적 및 이의 관련된 목적은 필름을 질소 증기대 위에 지지시키고 질소 증기와 용매 증기를 포함하는 증기 기류를 배출시키기 위한 수단을 포함하는, 필름 위의 피복물로부터 용매를 증발시키기 위한 부력형 피복 오븐 수단을 이용하는 용매 회수 시스템에 의해 수독되는 것으로 밝혀졌다. 증기상 분자체 수단(molecular sieve mean)은 오븐 수단으로부터의 증기 기류를 건조시키고 건조된 증기 기류를 배출시킨다. 응축형 용매 회수수단은 증기상 분자체 수단으로부터 건조시킨 증기 기류 속의 용매 증기를 용축시키고 질수 증기와 액체 용매를 각각 배출시킨다. 저온 증발 수단은 액체 질소와 열교환 관계가 있는 열교환 유체로부터의 열을 사용하여 액체 질소를 질소 증기로 전환시킨다. 당해 수단은 증발 수단으로부터의 열교환 유체를 내부에 건조 증기 기류와 열교환 관계가 있는 용매 회수수단으로 통과시켜 열교환 유체를 냉각시키기 위해 제공한다.
바람직하게는, 액체 질소는 건조 증기 기류와 열교환 관계가 있는 용매 회수수단으로 도입시켜 내부에 있는 용매 증기를 응축시키고, 증발 수단으로부터의 질소 증기를 주기적으로 상기한 증기 상 분자체 수단으로 통과시켜 증기 상 분자체 수단을 주기적으로 건조시킨다.
바람직한 양태에 있어서, 액체 상 분자체 수단은 용매 회수수단으로부터의 액체 용매의 일부를 건조시키고 건조된 액체 용매를 용매 회수수단으로 도입되는 건조 증기 기류로 배출(즉, 분무)시켜 이의 유효 함수량을 감소시키기 위해 제공한다.
상기한 본 발명에 관한 간단한 설명과 본 발명의 추가의 목적 및 양태는, 단지 예시적인 것이기는 하나, 첨부한 도면 [여기서, 제1도는 본 발명에 따르는 용매 회수 시스템의 공정도이다]과 함께 본 발명의 바람직한 양태에 관한 하기의 상세한 설명을 참고로 함으로써 보다 상세히 이해될 수 있는 것이다.
도면, 특히 제1도에 있어서, 본 발명은 일반적으로 참고번호(10)으로 나타낸 용매 회수 시스템에 관한 것이다. 통상적인 측면에 있어서, 용매 회수 시스템(10)은 불활성 부력형 건조기 오븐 시스템(12)[일본국 마쓰야마시에 소재하는 테이진세이끼(Teijin-Seiki)에서 시판]과 응축형 용매 회수수단(14) [예; 미합중국 뉴 저어지주 머레이 힐에 소재하는 에이코 인더스트리알 개시즈(Airco Industrial Gases)에서 상표명 ASRS 360으로 시판]를 포함한다. 공급원(16)으로부터의 액체 질소를 증발시켜 하나 이상의 공기형 증발기(18)[예 : 미합중국 뉴 저어지주 머레이 힐에 소재하는 에이코 인더스트리알 개시즈에서 시판되는 제품] 속에서 질소 증기로 전환시킨다. 액체 질소를 공기형 증발기(18)속에서 질소 증기로 전환시키는데 필요한 열은, 참고번호(20)으로 나타낸 바와 같이, 열교환 관계가 있는 증발기(18)를 통과한 공기에 의해 제공된다. 용매 회수수단(14)으로 부터의 배출물은 습윤성용매 저장 탱크(22) 속에 저장된 액화 용매[수증기 등의 다른 각종 응축성 기체를 포함할 수 있는] 및 건조기 오븐(12)으로 회수되어 피막을 지지하는 질소 증기[다른 각종 비응축성 기체를 포함할 수 있는]를 포함한다.
이의 신규한 측면에 있어서, 본 발명의 용매 회수 시스템(10)은 추가로 저온 증발기(30)[예; 미합중국 매사츄세츠주 세인트 다트마우스에 소재하는 테르맥스 인코포레이티드(Thermax Inc.)에서 상표명 P 100-20-CW로 시판] 및 증기산 분자체(32)[예; 미합중국 뉴 저어지주 머레이 힐에 소재하는 에이코 인더스트리알 개시즈에서 상표면 AVPMS-2500으로 시판]을 포함한다. 순환 공기의 열을 이용하여 공급원(16)으로부터 액체 질소를 증발 시키는 공기형 증발기(18)와는 달리, 저온 증발기(30)는 저온 증발기(30) 속의 액체 질소와 열 교환기(36)에서 열교환 관계가 있는 열교환 유체(34)에 의해 공급된 열을 이용하여 액체 질소를 증발시킨다. 열교환 유체(34)[일반적으로 냉각제라고 함]로는 다른 통상의 냉각제를 사용할 수도 있지만 물이 편리하다.
냉각수(34)는 바람직하게는 저온 증발기(30)속의 열교환기(36) 및 용매 회수수단(14) 속의 열교환기(42)를 둘다 포함하는 폐쇄 순환로(40) 속에서 유지시킨다. 액체 질소는 전형적으로 대략 -300°F 의 온도에서 공급하기 때문에, 냉각제를 목적하는 온도로 용이하게 급냉시킬 수 있다. 저온 증발기(30)를 통과하는 냉각제(34)의 목적하는 유동 속도에 있어서, 액체 질소의 저온 증발기(30)로의 유속을 용이하게 조정하여 목적하는 냉각도를 수득할 수 있다.
용매 회수수단(14)로 공급되는 냉각제의 바람직한 온도는 25°F이고, 순환로(40)가 냉각제 유동을 유지시키는 압력[즉, 20 내지 80psi, 바람직하게는 60 내지 70psi]하에 있을지라도, 물은 동결방지제[즉, 더 다우 케미칼 캄파니(The Dow Chemical Company)에서 상표명 다우썸(Dowtherm) SR-1로 시판되는 장애된 에틸렌 글리콜]를 가함으로써 당해 온도의 액체와 같이 유지시켜 냉각제의 빙점을 약 -20°F(60 내지 70psi에서)로 감소시킨다. 물의 빙점(32°F) 이하의 온도에서 냉각제를 사용하면 용매 회수수단(14)의 첫 번째 열교환기 속에서의 응축이 증가된다. 이는 다시 최종 열교환기로 공급되는 용매 증기속의 함수량을 감소시켜, 내부의 동결 현상을 감소시킨다. 특히 최종 열교환기 속에서 동결이 발생하는 경우에, 열교환기 속의 기체 유동을 제한하여 용매 회수수단(14)으로부터 건조 오븐(12)으로 재순환된 질소 증기속에서 공기압을 다시 변동시키고 용매의 도입을 가능하도록 한다. 이러한 용매의 도입은 오븐(12) 속에서 건조시키는 도중에 자기 테이프 위의 피복물 속의 핀홀 형성의 주된 원인이 되는 것으로 밝혀졌다. 오븐(12) 속의 증기 농도를 정밀하게 통제함으로써 핀홀 형성을 최소화하기 위하여, 오븐(12)으로 도입시킨 질소 증기는 가능한 한 순수하고 건조된 상태이어야 한다(즉, 가능한 한 저농도의 용매, 수증기 등을 포함해야 한다).
전형적으로, 용매 회수수단(14)은 제1 열교환기(42)를 냉각시키는 도관(40)으로부터의 냉각제(34)와 최종 열교환기를 냉각시키는 공급원(16)으로부터의 액체 질소를 함유하는 다수의 역류 열교환기(즉, 4개의 열교환기)로 이루어져 있어서, 최종 열교환기가 바람직하게는 -50° 내지 -100°F의 온도에서 작동 하도록 한다. 중간 냉각제(예; 톨루엔)를 용매 회수수단(14)의 중간 열교환기에 사용할 수 있다. 액체 질소는, 이를 오븐(12)의 기체 노즐을 통해 질소 증기로 연속 배출시키기 위해 증발시키는 증기 기류의 열을 지닌 용매 회수수단(14)의 최종 열교환기 속의 증기 기류와 열교환 관계에 있도록 사용한다. 또한, 공급원(16)으로부터의 액체 질소는 용매 회수수단(14) 내의 건조증기 기류로 직접 도입하여 오븐(12)에서 배출되는 증기 기류로부터의 질소 증기와 함께 질소 증기로서 용매로부터 연속적으로 분리 시킨다.
증기 상 분자체(32)는 용매 회수수단(14)으로 공급되는 증기 기류의 함수량을 강하시킴으로써 용매 회수수단(14)내에서의 동결 문제를 개선시키고 대부분의 경우에 제거시킨다. 분자체(32)를 바져나온 증기 기류의 최종 함수량은 바람직하게는 200ppm 미만이다. 경우에 따라, 수분 함량을 1000ppm까지 강하시키가 위한 제1 상과 수분 함량을 200ppm 미만으로 감소시키기 위한 제2 상을 포함하는 2상 분자체(32)를 사용할 수 있다.
본 발명의 바람직한 양태에 있어서, 증기 상 분자체(32)는 각각 규산알루미늄[더블유. 알. 그레이스 캄파니(W.R.Grace Co.)에서 상표명 Type 564로 시판] 또는 기타 저온 물질로 충전되고 가열기가 장착된 2개의 건조 베드(나타나지 않았음)로 이루어져 있다. 오븐(12)에서 배출되는 증기 기류를 단번에 하나의 베드로 통과시켜(여기서, 증기 기류 속의 수증기는 규산 알루미늄에 의해 증기 기류로부터 제거된다) 건조 증기 기류 또는 적어도 건조기 증기 기류를 베드로 통과시킨다. 베드는 결국 증기 기류로부터 제거된 물로 포화되기 때문에, 분자체(32)에 공급되는 증기 기류는 몇시간마다 2개의 베드 사이에서 교호된다. 하나의 베드는 직결(on line)되어 있으나[즉, 오븐(12)으로부터 증기 기류를 접수하나]; 다른 베드는 비직결(off-line)되어 있어 이로부터 수분을 제거하여 계속해서 직결 베드를 대체시킬 수 있도록 한다. 바람직하게는, 저온 증발기(30)로부터의 건조 질소 증기는 가열기로 가열시킨 다음 비직결 베드를 통과시킴으로써 이의 건조를 돕는다. 이와 같이, 저온 증발기(30)는 냉각수(34)를 용매 회수수단(14)에 사용하기 위한 열교환기(36)에서 냉각시키고 건조 질소증기를 제공함으로써 증기상 분자체(32)의 비직결 베드의 건조를 보조하는 이중 기능을 수행한다.
본 발명의 바람직한 양태에 있어서는, 습윤성 용매 저장 탱크(22)로부터의 습윤성용매의 일부를, 증기상 분자체(32)와 같이, 함수량을 목적하는 만큼 강하시키는데 필요한 하나의 단계 또는 다수의 단계로 이루어질 수 있고 다수의 베드를 포함할 수 있는 액상 분자체(50)로 통과시켜, 주어진 순간에, 하나의 베드를 직결시키고 다른 베드를 비직결시킬 수 있다. 바람직한 액체 상 분자체(50)는 에어코 인더스트리알 개시즈로부터 ALPMS-900의 상표명으로 시판되고 있으며 임의로는 증기상 분자체(32)와 동일한 제올라이트 저온 재료를 사용한다. 액체 상 분자체(50)로부터 배출되는 건조 용매는 임의로는 건조 용매 저장 탱크(52) 속에 저장하고 최종적으로 용매 회수수단(14)으로 공급하기 전에 증기상 분자체(32)를 빠져나온 건조 증기 기류로 직접 분무시킨다. 건조 용매는 이미 수분에 대한 건조 증기 기류속에 존재하는 용매 증기와 경쟁하여 용매 회수수단(14)으로 공급되는 건조 증기 기류의 유효 함수량을 추가로 감소시킨다. 본 발명에 의해, 용매 회수수단(14)으로 공급되는 증기 기류로 분무된 건조 용매는 용매 회수수단(14) 속의 응축액의 유효 함수량을 감소시켜 수분의 동결로 인한 프리즈-업(freeze-up_의 위험을 경감시키는 실질적인 효과가 있는 것으로 밝혀졌다. 건조 용매와 증기 기류의 유동속도는, 다소 크거나 작은 비율로 사용할 수도 있지만, 대략 동일한 것이 바람직하다.
고정 변환 취입기 등의 취입기(나타내지 않았음)는 오븐(12)과 용매 회수수단(14)[통상적으로, 필수적이지는 않지만, 오븐(12)의 부분으로서]로 이루어진 순환로에 부착시켜 순환로를 통해 증기 기류 성분을 이동시키는데, 예를 들면 오븐(12)(질소 증기와 용매 증기를 함유하는)으로부터 배출된 증기 기류를 증기상 분자체(32)를 통해 용매 회수수단(14)으로 이동시키고, 분리된 질소 증기를 오븐(12)으로 회수한다.
본 발명의 용매 회수 시스템은 규칙적으로 공급되는 순환수를 사용하여 이용될 수 있는 온도 이하로 양호하게 냉각시킨 냉각제가 공급되는 용매 회수수단을 제공하는 것이 바람직하다. 냉각제의 온도가 낮아서 용매 회수수단의 제1 열교환기의 작동온도가 낮아질수록 용매 회수수단의 효율은 증가되고 그리하여 용매 회수용량이 증가될 뿐만 아니라 오븐으로 재순환 되는 질소 증기의 순환도 탁월해진다. 위의 시스템은 단순하고 경제적이며 효과적으로 작동한다.
지금까지 본 발명의 바람직한 양태를 상세하게 기술했지만, 본 분야의 전문가에게는 이에 대한 다양한 변화 및 개선이 가능하다는 사실이 명백한 일일 것이다. 따라서, 첨부된 특허청구의 범위는 본원에 기술된 본 발명의 취지 및 범주와 일치하는 방법으로 광범위하게 이해될 수 있을 것이다.
Claims (10)
- 필름을 질소 증기대 위에 지지시키고 질소 증기와 용매 증기를 포함하는 증기 기류를 배출시키기 위한 수단을 포함하는, 필름 위에 피복물로부터 용매를 증발시키기 위한 부력형 피복 오븐 수단(A), 오븐 수단으로부터의 증기 기류를 건조시키고 건조 증기 기류를 배출시키기 위한 증기상 분자체 수단(molecular sieve mean)(B), 증기상 분자체 수단으로부터의 건조 증기 기류 속의 용매 증기를 응축시키고 질소 증기와 액체 용매를 각각 배출시키기 위한 응축형 용매 회수수단(C) 및 열교환 유체를 내부의 건조 증기 기류와 열교환 관게에 있는 용매 회수수단으로 통과시켜 열교환 유체를 냉각시키는 수단을 포함하는, 액체 질소와 열교환 관계에 있는 열교환 유체로부터 열을 사용하여 액체 질소를 질소 증기로 전환시키기 위한 저온 증발수단(D)을 포함하는 용매 회수 시스템.
- 제1항에 있어서, 액체 질소를 건조 증기 기류와 열교환 관계가 있는 용매 회수수단으로 도입시켜 내부에 용매 증기를 응축시키는 수단을 추가로 포함하는 시스템.
- 제1항에 있어서, 증발수단으로부터의 질소 증기를 증기상 분자체 수단을 통해 주기적으로 통과시켜 증기상 분자체 수단을 주기적으로 건조시키기 위한 수단을 추가로 포함하는 시스템.
- 제2항에 있어서, 증발수단으로부터의 질소 증기를 증기상 분자체 수단을 통해 주기적으로 통과시켜 증기상 분자체 수단을 주기적으로 건조시키기 위한 수단을 추가로 포함하는 시스템.
- 제3항에 있어서, 용매 회수수단으로부터의 액체 용매의 일부를 건조시키고 건조된 액체 용매를 건조 증기 기류로 배출시킨 다음 용매 회수수단으로 공급하여 이의 유효 함수량을 감소시키는 액체상 분자체 수단을 추가로 포함하는 시스템.
- 제5항에 있어서, 액체상 분자체 수단으로부터의 건조 액체 용매를 건조 증기 기류로 분무시켜 용매 회수수단으로 공급하기 위한 수단을 추가로 포함하는 시스템.
- 제2항에 있어서, 용매 회수수단으로부터의 액체 용매의 일부를 건조시키고 건조된 액체 용매를 건조 증기 기류로 배출시켜 용매 회수수단으로 공급하여 이의 유효 함수량을 감소 시키기 위한 액체상 분자체 수단을 추가로 포함하는 시스템.
- 제1항에 있어서, 용매 회수수단으로부터의 액체 용매의 일부를 건조시키고 건조된 액체 용매를 건조 증기 기류로 배출시킨 다음 용매 회수수단으로 공급하여 이의 유효 함수량을 감소시키는 시스템.
- 제8항에 있어서, 액체상 분자체 수단으로부터의 건조 액체 용매를 건조 증기 기류로 분무시켜 용매 회수수단으로 공급하는 수단을 추가로 포함하는 시스템.
- 필름을 질소 증기대 위에 지지시키고 질소 증기와 용매 증기를 포함하는 증기 기류를 배출시키기 위한 수단을 포함하는, 필름 위의 피복물질로부터 용매를 증발시키기 위한 부력형 피복 오븐 수단(A), 오븐 수단으로부터의 증기 기류를 건조시키고 건조 증기 기류를 배출시키기 위한 증기상 분자체 수단(B), 건조 증기 기류와 열교환 관계에 있는 액체 질소를 통과시켜 내부의 용매 증기를 응축시키기 위한 수단을 포함하는, 증기상 분자체 수단으로부터의 건조 증기 기류 속의 용매 증기를 응축시키고 질소 증기와 액체 용매를 각각 배출시키기 위한 응축형 용매 회수수단(C), 열교환 유체를 내부의 건조 증기 기류와 열교환 관계에 있는 용매 회수수단으로 통과시켜 열교환 유체를 냉각시키는 수단과 증발수단으로부터의 질소 증기를 증기상 분자체 수단으로 주기적으로 통과시켜 증기상 분자체 수단을 주기적으로 건조 시키는 수단을 포함하는, 액체 질소와 열교환 관계에 있는 열교환 유체로부터의 열을 사용하여 액체 질소를 질소 증기로 전환기키는 위한 증발수단(D) 및 용매 회수수단으로부터의 액체 용매의 일부를 건조시키고 건조된 액체 용매를 건조 증기 기류로 분무시킨 다음 용매 회수수단으로 공급하여 이의 유효 함수량을 감소시키기 위한 액체상 분자체 수단(E)을 포함하는 용매 회수 시스템.
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