KR100347720B1 - 다중 흡착-탈착 반응조에 의해 유기용제를 회수하는 방법, 이에 사용되는 장치 및 상기 방법에 사용되는 제올라이트 흡착제 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다중 흡착-탈착 반응조에 의해 유기용제를 회수하는 방법, 이에 사용되는 장치 및 상기 방법에 사용되는 제올라이트 흡착제에 관한 것이다. 더욱 자세하게는 본 발명은 제올라이트 흡착제가 충진된 2개 이상의 다중 흡-탈착 반응조를 사용하여, 유기용제를 흡착시키는 단계; 다중 흡-탈착 반응조가 포화 흡착 상태가 되면 유기용제를 탈착시키면서 제올라이트 흡착제를 재생시키는 단계; 및 응축조를 사용하여 탈착되는 유기용제를 회수하는 단계를 포함하며, 상기 제올라이트 흡착제는 일반적인 방법에 의해 합성된 제올라이트를 400∼800℃에서 1∼10 시간 소성시킨 후, 다시 200∼500℃로 0.5∼5 시간 소성시키고, 수증기 중에서 500∼700℃로 0.5∼5 시간 처리하는 과정을 1∼10회 반복하여 준비된 것을 특징으로 하는 유기용제의 회수방법 및 상기 방법에 적절하도록 후처리된 제올라이트 흡착제에 관한 것이다.

본 발명은 2개 이상의 다중 흡-탈착 반응조와 탈착된 유기용제를 회수할 수 있는 응축조가 설치된 유기용제 회수 장치를 이용하여 공장에서 배출되는 유기용제를 효과적으로 제거하여 환경오염 방지에 기여할 수 있다. 또한 흡착으로 제거된 유기용제는 탈착시키면서 이를 액화시킴으로써 다시 회수하여 재사용할 수 있다. 한편, 본 발명에 따라 합성된 제올라이트 흡착제는 열처리하는 방법을 통해 내구성을 향상시킨 제올라이트 흡착제를 사용하여 간편하게 재생되면서도 흡착 활성이 저하되지 않아 지속적으로 유기용제를 회수하는 방법을 제공한다.

Description

다중 흡착-탈착 반응조에 의해 유기용제를 회수하는 방법, 이에 사용되는 장치 및 상기 방법에 사용되는 제올라이트 흡착제{A Method for Recovery of Organic Solvents Using a Multiple Adsorption-desorption Reactor, An Appliance thereof, and Zeolite Adsorbent packed at the above appliance}

본 발명은 다중 흡착-탈착 반응조에 의해 유기용제를 회수하는 방법, 이에 사용되는 장치 및 상기 방법에 사용되는 제올라이트 흡착제에 관한 것이다.

더욱 자세하게는, 본 발명은 제올라이트 흡착제가 충진된 2개 이상의 다중 흡-탈착 반응조를 사용하여, 유기용제를 흡착시키는 단계; 다중 흡-탈착 반응조가 포화 흡착 상태가 되면 유기용제를 탈착시키면서 제올라이트 흡착제를 재생시키는 단계; 및 응축조를 사용하여 탈착되는 유기용제를 회수하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기용제의 회수방법 및 상기 방법에 적절하도록 후처리된 제올라이트 흡착제에 관한 것이다.

벤젠, 톨루엔, 메틸에틸케톤 등 휘발성 유기용제(유기용매)는 화학, 기계, 전자공업의 제조공정에서 추출, 세척, 용해 등의 목적으로 다량 사용된다. 이들 유기용제는 합성수지, 고무 제품을 생산하는 대규모 고분자 제조업뿐만 아니라 인쇄, 자기테이프, 필름 코팅 등 소규모 제조 공정에서도 널리 사용되고 있다. 유기용제는 휘발성이 강하므로 작업 중 공기에 쉽게 유출되어 심각한 공해를 일으키며 인체에도 암을 유발시키는 등 큰 피해를 준다. 이와 같은 유기용제의 유출은 심각한 환경 오염은 물론 화재와 같은 사고를 일으키는 요인이 되기도 한다. 또한, 이들 유기용제는 석유를 출발 원료로 하여 제조되므로 석유 비생산국인 우리나라로서는 사용한 유기용제를 효과적으로 회수하여 재사용하는 것이 경제적 손실을 줄이는 방법이다. 즉, 유출되는 휘발성 유기용제를 효율적인 방법으로 회수할 수 있다면 제품의 원가 절감, 에너지 절약, 작업환경 개선 및 공해방지 등의 여러 가지 이득을 얻을 수 있다.

최근 작업환경 개선에 대한 관심이 높아지고 환경오염에 대한 법적 규제가 엄격해지면서 공장에서 발생하는 휘발성 유기용제의 제거 또는 회수의 필요성이 증대되고 있다. 유기용제의 제거는 대규모 화학회사 등 유기용제의 사용량이 매우 많고 또한 다량의 유기용제를 유출하는 대규모 공장에서는 이를 처리하기 위한 방법으로 촉매에 의한 연소 방법을 주로 사용하고 있다. 그러나 이 방법은 짧은 시간에 대량 처리가 가능한 장점은 있으나 주로 방향족 화합물로 이루어진 유기용제를 완전히 연소시키기 위해서는 상당한 기술과 설비가 필요하다. 또한, 촉매 연소방법은 장치의 설비규모가 커서 비용이 많이 들고 연소에 사용하는 촉매 역시 고가의 귀금속 담지 촉매를 사용해야 하며, 연소과정에도 상당한 에너지가 필요하므로 경제적인 부담이 크다. 그러나, 유출되는 유기용제의 농도가 높고 양이 매우 많으며 연속 공정이 계속 유지되어야 하는 대단위 공장으로서는 이 방법에 의존할 수 밖에 없는 실정이다.

비교적 유기용제의 유출량이 많지 않고 배출 농도도 그리 높지 않은 소규모 공장에서는 경제적인 부담이 매우 큰 촉매연소에 의한 제거 방법보다 유기용제를 회수하는 방법이 더 효과적이다. 촉매연소법은 유기용제를 제거하는데 그치는 반면, 응축법, 흡수법 및 흡착법 등은 유기용제를 회수할 수 있는 방법이다.

응축법은 혼합기체를 노점 이하로 냉각하여 용제를 회수하는 방법으로 노점이 높은 온도가 아니면 이용하기 어렵고 회수율이 높지 않다. 흡수법은 적당한 흡수액을 사용하여 용제를 흡수시키는 방법으로 연속적인 운전을 할 수 있고 비교적회수율이 높지만 흡수액으로부터 용제를 분리하는 별도의 장치가 필요하여 비용이 많이 드는 단점이 있다. 흡착법은 1000∼3000 ppm의 농도로 유출되는 대부분의 유기용제를 거의 완벽하게 제거할 수 있으며 특히 저농도의 경우에도 효과적으로 이용할 수 있다는 장점이 있다.

흡착법은 흡착제로서 활성탄을 사용하여 흡착물질을 제거하는 방법이 널리 알려져 있으나, 흡착제를 교환하고 재생하는 과정에서 연속공정이 이루어지지 않는 경우가 많다. 유기용제를 포화 흡착하여 활성이 저하된 활성탄은 스팀으로 처리하여 세척하고 건조하는 과정을 되풀이하여 재생시켜야 하고 이를 다시 흡착조에 충진해야 한다. 이와 같이 활성탄에 의한 흡착제거의 경우 활성이 저하된 활성탄을 적절히 교체하여 주어야 하는 것이 필수적이나 소규모의 공장에서는 이러한 교체가 제대로 지켜지고 있지 않는 경우가 많다. 이러한 이유로 최근 울산, 창원 등지의 염색공장 등 소규모 용제 사용 공장에 대해서 유기용제의 유출농도를 엄격히 규제하면서 공장 운전 허가과정에서도 활성탄에 의한 흡착 제거 방법을 제약하고 있는 실정이다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 연구한 결과, 제올라이트를 흡착제로 사용하여 유기용제를 흡착 제거시킨 후 간편하게 흡착제를 재생할 수 있으며, 재생공정에서 탈착 배기되어 나오는 휘발 유기용제를 응축조에서 응축시켜 이를 회수하여 상기 문제점을 해결할 수 있음으로써 본 발명에 이르게 되었다.

즉, 본 발명의 목적은 제올라이트 흡착제가 충진된 2개 이상의 다중 흡-탈착 반응조를 사용하여 유출되는 유기용제를 흡착하여 제거하는 동안, 이미 포화흡착되어 활성이 저하된 다른 흡-탈착 반응조 내의 제올라이트 흡착제를 재생시키면서 유기용제를 탈착시키고, 동시에 탈착 배기되는 유기용제를 응축시켜 회수하는 방법과 장치를 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명에서는 소성과 수증기 가열 과정을 통해 제올라이트 세공의 공간부피를 크게 하고 결정의 구조를 견고하게 하여, 재생공정이 매우 간단하고 활성저하가 거의 없이 지속적으로 사용이 가능한 제올라이트 흡착제를 제공하고자 하며, 이러한 제올라이트 흡착제를 사용하여 유기용제를 효율적으로 회수하는 방법을 제공하고자 한다.

도 1은 제올라이트를 충진한 다중 흡-탈착 반응조를 이용하여 흡착과 탈착 공정을 동시에 진행시키면서 휘발성 유기용제를 회수하는 장치를 나타내는 도이다.

도 2는 본 발명에 따른 장치를 사용하여 유기용제들을 흡착 제거할 때 얻어진 파과곡선이다.

<도 1의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 흡-탈착 반응조, 2: 응축조, 3: 기체펌프, 4: 온도조절기, 5: 가스크로마토그라프, 6: 온도 조절 순환기, 7: 유량계, 8: 3-웨이 밸브(3-way valve), 9: 6-포트(port), 10: 휘발유기용제 인입구 11: 불활성 기체 인입구, 12: 가열 히터.

본 발명은 다중 흡착-탈착 반응조에 의해 휘발성 유기용제를 회수하는 방법, 이에 사용되는 장치 및 상기 방법에 적절하도록 후처리된 제올라이트 흡착제를 제공하고자 한다.

더욱 자세하게는, 본 발명은 제올라이트 흡착제가 충진된 2개 이상의 다중 흡-탈착 반응조를 사용하여, 유기용제를 흡착시키는 단계; 다중 흡-탈착 반응조가 포화 흡착 상태가 되면 유기용제를 탈착시키면서 제올라이트 흡착제를 재생시키는 단계; 및 응축조를 사용하여 탈착되는 유기용제를 회수하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 유기용제의 회수방법 및 상기 방법에 적절하도록 후처리된 제올라이트 흡착제를 제공하고자 한다.본 발명에 따른 유기용제의 회수방법은, 제올라이트 흡착제가 충진된 2개 이상의 다중 흡-탈착 반응조를 사용하여, 유기용제를 흡착시키는 단계; 다중 흡-탈착 반응조가 포화 흡착 상태가 되면 유기용제를 탈착시키면서 제올라이트 흡착제를 재생시키는 단계; 및 응축조를 사용하여 탈착되는 유기용제를 회수하는 단계를 포함하여 구성되는 유기용제의 회수방법으로서, 상기 제올라이트 흡착제는 일반적인 방법에 의해 합성된 제올라이트를 400∼800℃에서 1∼10 시간 소성시킨 후, 다시 200∼500℃로 0.5∼5 시간 소성시키고, 수증기 중에서 500∼700℃로 0.5∼5 시간 처리하는 과정을 1∼10회 반복하여 준비된 것임을 특징으로 한다.본 발명에 따른 유기용제의 회수방법에 있어서, 다중 흡-탈착 반응조의 온도를 25∼120℃로 유지시키면서 휘발성 유기용제를 흡착시키며, 흡착시간이 경과하여 포화 흡착 상태가 되면 유기용제의 유출방향을 바꾸어 재생된 제올라이트 흡착제가 충진되어 있는 다른 흡-탈착 반응조로 유기용제가 흘러가도록 하여 연속적으로 유기용제를 흡착 제거하고, 이미 포화 흡착된 반응조는 50∼550℃로 승온시켜 흡착된 유기용제를 탈착 배기시키면서 제올라이트 흡착제를 재생시키는 것을 특징으로 한다.본 발명에 따른 다중 흡-탈착 반응조는, 유기용매를 흡착 및 탈착할 수 있는 제올라이트를 충진한 다중 흡-탈착 반응조로서, 상기 제올라이트는 400∼800℃에서 1∼10 시간 소성 시킨 후, 다시 200∼500℃로 0.5∼5 시간 소성 시키고, 수증기 중에서 500∼700℃로 0.5∼5 시간 처리하는 과정을 1∼10회 반복하여 후처리된 것을 특징으로 한다.또한, 본 발명에서 사용하는 제올라이트 흡착제는 기존의 제올라이트를 400∼800℃에서 1∼10 시간 소성 시킨 후, 다시 200∼500℃로 0.5∼5 시간 소성 시키고, 수증기 중에서 500∼700℃로 0.5∼5 시간 처리하는 과정을 1∼10회 반복하여 후처리된 것을 특징으로 한다.

본 발명은 메틸에틸케톤(Methyl Ethyl Keton), 벤젠(Benzene), 톨루엔(Toluene) 등의 휘발성 유기용제를 처리하기 위해 다중 흡-탈착 반응조 및 응축조를 이용한 유기용제 회수공정으로 흡착→탈착→배기→응축 등의 과정을 거쳐 유기용제를 회수한다.

아래에서는, 도 1을 참고로 하면서, 본 발명에 따라 메틸에틸케톤, 벤젠, 톨루엔 등의 유기용제를 회수하는 방법 및 장치를 자세히 설명하고자 한다.

다중 흡-탈착 반응조에 충진되는 흡착제로는 제올라이트가 바람직하다.

제올라이트는 결정성 알루미노 규산염으로 알루미늄과 규소를 주요 구성요소로 하는 다공성 물질로서, 제올라이트는 합성과정에서 규소와 알루미늄과의 배열에 따라 산성도, 내구성 등이 달라진다. 규소와 알루미늄으로 이루어진 제올라이트의 골격에서 알루미늄을 제거하면 산강도는 약해지고 내구성이 향상된다. 이런 방법으로 Si/Al 몰비를 조절하면 사용 목적에 부합하는 제올라이트를 얻을 수 있다.

본 발명에서는 한번 충진된 제올라이트 흡착제로 흡착특성이 변화하지 않고 장기간 교체없이 사용하는 것이 중요하므로, 제올라이트의 내구성을 높이기 위하여 합성된 제올라이트를 후처리하여 제올라이트의 강도를 향상시킨다. 이러한 후처리 방법은 일반적인 방법으로 합성된 제올라이트를 400∼800℃에서 1∼10시간 소성시키면서 유기화합물을 제거한 후, 다시 200∼500℃로 0.5∼5시간 동안 소성하여 알루미늄 원자의 일부가 골격에서 빠져 나가도록 한다. 이를 다시 0.5∼5시간 동안 수증기중에서 500∼700℃로 처리하여 남아있는 알루미늄이 골격밖으로 빠져 나가도록 한다. 이와같은 과정을 1∼10회 반복하여 초안정 제올라이트를 만들 수 있다.

본 발명에 바람직한 제올라이트의 Si/Al 몰비는 5∼50이다. Si/Al 몰비가 클수록 제올라이트 구조에 알루미늄의 양이 적고 상대적으로 견고한 실리카가 많아져 제올라이트의 내구성이 향상되었음을 뜻한다.

X선 회절 분석 결과를 조사하여 처리전과 후의 제올라이트의 변형 여부를 조사한 결과 X선 회절 패턴은 제올라이트 고유의 특성피크와 똑같아 제올라이트의 고유 특성은 변화하지 않았음를 확인할 수 있었다.

한편, 다중 흡-탈착 반응조에서 휘발성 유기용제를 흡착시키는 단계는 상기 반응조의 온도를 25∼120℃로 유지시키며, 상압 유통식 흡착을 시키는 것이 바람직하다.

흡착 시간이 경과하여 포화 흡착 상태가 되면 유기용제의 유출방향을 바꾸어 재생된 제올라이트 흡착제가 충진되어 있는 다른 흡-탈착 반응조로 유기용제가 흘러가도록 하여 연속적으로 흡착 제거하도록 한다.

그리고, 이미 포화 흡착된 반응조는 흡착된 유기용제를 제올라이트로부터 탈착시키고 제올라이트의 흡착활성을 회복시키기 위하여 50∼550℃까지 5∼20℃/분으로 승온시키며 가열한다. 반응조는 50∼550℃에서 2∼5 시간동안 유지하며 흡착된 유기용제를 탈착시킴과 동시에 제올라이트 흡착제를 재생시킨다.

유기용제에 대한 흡착이 포화된 흡착제는 운반기체를 흘려주면서 승온시키면 흡착제의 세공이나 외표면에 흡착되었던 유기용제 입자가 탈착되어 빠져 나온다.

운반기체로는 유기용제와 반응하지 않으며 이를 응축조로 운반해야 하므로 비활성 기체인 질소, 알곤, 헬륨가스가 바람직하며, 운반기체를 10∼100 ㎖/분으로 흘려주면서 유기용제를 탈착시킨다.

본 발명에 사용한 제올라이트는 이런 식으로 수십차례 흡착과 재생과정을 반복하여도 흡착능력이 감소하지 않으며 재생 온도만 잘 지켜주면 반영구적으로 지속되는 큰 장점이 있다(실시예 5 참조).

한편, 본 발명에 따라 후처리된 제올라이트는 합성 후 열처리 등의 조작을 통해 골격의 구조를 단단하게 만들었기 때문에 550℃ 이하의 온도에서는 본래의 구조를 그대로 유지한다. 휘발성 유기용제 입자는 제올라이트의 세공내의 산점에 대부분 흡착되어 있기 때문에 제올라이트에 열을 가하면 유기용제 입자는 산점에서 떨어져 세공 밖으로 빠져 나오고 제올라이트는 구조 변화없이 비어있는 세공을 유지하기 때문에 본래의 활성을 유지할 수 있는 것이다.

앞서 탈착 배기되는 유기용제는 -200∼20℃로 유지된 응축조에서 응축시키면, 응축조를 지나면서 대부분 응축되어 액체 생성물로 회수된다.

본 발명에 따라 응축조를 빠져 나가는 기류에는 유기용제가 거의 포함되지않고, 유기용제를 회수하는 과정에서 탈착되어 나오는 유기용제는 응축조에서 대부분 회수된다(실시예 4 참조).

이와같이, 본 발명에 따르면 작업장에서 유출되는 휘발성 유기용제를 연속공정으로 회수할 수 있다.

이하 본 발명을 다음의 실시예와 시험예에 의하여 설명하고자 한다. 그러나 이들 실시예와 시험예는 본 발명의 설명을 용이하게 하기 위하여 제공되는 것일 뿐 본 발명의 기술적 범위가 이들에 의해 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1: 제올라이트의 후처리 방법>

일반적인 공정에 따라 합성된 제올라이트를 550℃에서 5시간 소성 시키면서 유기화합물을 제거한 후, 다시 400℃로 1시간 동안 소성하여 알루미늄 원자의 일부가 골격에서 빠져 나가도록 하였다. 이를 다시 한 시간 동안 수증기중에서 700℃로 처리하여 남아있는 알루미늄이 골격밖으로 빠져 나가도록 하였다. 이와같은 과정을 3회 반복하여 초안정 제올라이트를 만들었다.

실험에서 처음 합성한 제올라이트의 Si/Al 몰비를 ICP를 이용하여 조사한 결과 Si/Al 몰비는 5.5이었다. 이 제올라이트를 앞에서 설명한 방법으로 알루미늄을 제거한 결과 최종 제올라이트의 Si/Al 몰비는 18.2로 골격내의 알루미늄의 비율이 적어졌다.

이로인해, 흡착제로 흡착특성이 변화하지 않으면서 내구성이 향상된 제올라이트 흡착제를 준비하였다.

<실시예 2; 제올라이트의 흡착능력을 측정>

메틸에틸케톤, 벤젠, 톨루엔 등의 유기용제의 회수방법을 도 1에 보인 장치에서 실시하였다.

제올라이트 흡착제의 흡착능력을 측정하기 위하여 흡착이 포화될 때까지 유기용제를 연속적으로 공급하여 흡-탈착 반응조(1 A)에서 흡착시켰다. 이 때 흡-탈착 반응조를 통과한 기체는 응축조를 거치지 않고 직접 가스크로마토그래피로 흘러 나가게 하여 유기용제의 배출량을 조사하였다. 유출시키는 유기용제의 농도는 메틸에틸케톤의 경우 3.6 mol/m³, 벤젠은 2.2 mol/m³, 톨루엔은 0.5 mol/m³로 초기농도(C₀)를 일정하게 유지시켜 흘려보내며 각각에 대하여 흡착 파과곡선을 조사하였다. 흡-탈착 반응조에 충진시킨 제올라이트는 10g이었으며 흡착온도는 40℃로 일정하게 유지시켰다. 한편, 15 ㎖/분 으로 공급되는 질소가스를 운반기체로 하여 휘발성 유기용제가 운반되도록 하였다.

메틸에틸케톤, 벤젠, 톨루엔 등 여러 가지 유기용제에 대한 흡착 결과를 도 2에 나타내었다. 즉, 도 2는 배출 가스 중 유기용제의 흡-탈착 반응조를 통과하고 나오는 장치의 시간별 출구농도를 유기용제의 인입 유출농도로 나눈 값에 대한 결과를 파과곡선으로 나타낸 것이다. 유출농도는 도 1의 장치에서 휘발유기용제인입구(10)로 인입되는 유기용제의 유출농도를 뜻하며 이 농도는 실험 전과정에 걸쳐 균일한 농도로 공급된다. 출구농도/유출농도의 값이 0이면 유출되는 유기용제가 흡-탈착 반응조에서 완전히 흡착 제거되고 있음을 나타내고, 값이 1이면 흡착제가 완전히 포화되어 흡-탈착 반응조에서 유기용제가 더 이상 흡착에 의해 제거되지 않음을 나타낸다.

메틸에틸케톤의 경우 상기 실험조건에서 약 8시간까지는 제올라이트 흡착제에서 완전히 흡착제거되고 11시간이 경과하면 포화되어 더 이상 메틸에틸케톤을 흡착하지 않았다. 벤젠에 대한 경우에는 15시간이 경과하면 포화흡착 상태가 되고, 톨루엔에서는 22시간 동안 유지하였다. 즉, 상기 실험 조건에서는 제올라이트 흡착제에 대하여 메틸에틸케톤은 8시간, 벤젠은 12시간, 톨루엔에 대해서는 22시간이 지나면 흡착을 중단시키고 휘발 유기용제의 흐름을 재생시킨 흡착제가 충진된 새로운 흡-탈착 반응조로 흘러가도록 조작하여 주어야 함을 시사한다.

포화흡착된 제올라이트의 재생은 승온시키며 탈착과 함께 재생과정을 거치면 된다.

<실시예 3; 유기용제에 대한 제올라이트의 평형흡착량 측정>

메틸에틸케톤, 벤젠, 톨루엔 등의 휘발 유기용제에 대한 제올라이트의 평형흡착량을 측정하여 표 1에 정리하였다. 이 흡착실험은 흡착제의 온도가 40℃이고 전체 장치는 상온에서 실행되었으므로 측정 가능한 압력의 범위는 이들 용매의 상온에서의 증기압보다 작다. 실험 결과, 세 유기용제 중에서 톨루엔의 흡착량이 가장 많았으며 케톤류인 메틸에틸케톤의 평형흡착량은 방향족 화합물인 벤젠과 톨루엔에 비해 작았다. 흡착온도가 낮아지면 흡착량은 약간 증가하였으나 유기용제에 대한 평형흡착량의 순서는 달라지지 않았다. 이 결과는 학술적으로 보통 Langmuir 흡착등온식이나 Freundlich 흡착등온식으로 해석하며 이 데이타는 연속 흐름 반응식 장치를 설계하는데 중요한 자료가 된다.

<실시예 4; 유기용제의 탈착 및 응축조에서의 회수>

유기용제에 대한 흡착이 포화된 흡착제는 운반기체를 흘려주면서 승온시키면 흡착제의 세공이나 외표면에 흡착되었던 유기용제 입자가 탈착되어 빠져 나온다. 실험에서는 질소 가스를 15 ㎖/분 으로 흘려주면서 5 ℃/분의 속도로 승온시키며 유기용제를 탈착시켰다. 탈착된 유기용제는 -10 ℃로 유지되는 응축조를 지나면서 대부분 응축되어 액체 생성물이 얻어졌다. 표 2는 탈착시간에 따라 응축되어 액체 생성물로 얻어지는 유기용제(메틸에틸케톤) 회수량을 나타낸 것이다. 한편, 응축되지 않고 냉각조를 빠져 나가는 기체중 유기용제의 농도를 조사한 결과도 함께 제시하였다.

유기용제를 회수하는 과정에서 탈착되어 나오는 유기용제는 실험 결과에서 알 수 있듯이 응축조를 빠져 나가는 기류에는 유기용제가 거의 포함되지 않았고 응축조에서 대부분 회수됨을 확인하였다.

<실시예 5; 제올라이트를 재생 및 재생회수에 따른 제올라이트 흡착제의 활성변화>

포화 흡착된 제올라이트를 재생하기 위하여 제올라이트 흡착제가 들어있는 반응조의 온도를 400℃까지 5℃/분으로 승온시키며 가열하였다. 반응조는 400℃에서 2∼5 시간동안 유지하며 흡착된 유기용제를 탈착시킴과 동시에 제올라이트 흡착제를 재생시켰다. 이런 식으로 수십차례 흡착과 재생과정을 반복하였다.

표 3은 재생회수에 따른 제올라이트 흡착제의 활성변화를 조사한 것이다. 흡착 파과곡선에서 출구농도/유출농도의 비가 0.1에 도달하는 시간과, 1이 되는 시간을 조사하여 포화상태가 되는 시간을 확인하였다.

표 3의 결과에서 볼 수 있듯이, 제올라이트 흡착제는 유기용제에 대하여 10회 이상 재생하여도 흡착활성이 감소하지 않았음을 알 수 있다.

<시험예>

상기의 실시예 1의 방법과 같이 제조된 제올라이트의 특성과 내구성을 도 1에서 보인 장치에서 실시예 2의 방법으로 시험하였다. 각각의 유기용제의 유출농도 및 출구농도는 유기용제 성분에 따라 공지의 분리, 정제 기술을 이용하여 가스크로마토그래피를 사용하여 분석하였다. 포화흡착된 제올라이트는 실시예 5의 방법과 같이 승온 및 탈착의 방법으로 재생하였으며, 이 과정을 10회 반복 후 출구농도/유출농도의 비율을 비교하였고 그 결과를 표 4에 나타내었다.

본 발명은 상기의 시험예에서 나타낸 표 4와 같이 휘발성 유기용제가 본 발명의 흡-탈착 반응조에서 90% 이상 지속적으로 제거되고 있음을 알 수 있고, 본 발명의 실시예 1의 방법으로 처리한 제올라이트의 경우 처리 전 제올라이트에 비해 우수한 처리효과를 나타내었다.

이상과 같이 본 발명에서 2개 이상의 다중 흡-탈착 반응조와 탈착된 유기용제를 회수할 수 있는 응축조가 설치된 유기용제 회수 장치를 이용하여 공장에서 배출되는 유기용제를 연속공정으로 효과적으로 제거하여 환경오염 방지에 기여할 수 있다. 또한 흡착으로 제거된 유기용제는 탈착시키면서 이를 액화시킴으로써 다시 회수하여 재사용할 수 있다.

흡착제로 사용한 제올라이트는 소성과 수증기 가열 등으로 후처리하여 제올라이의 내구성을 높일 수 있어 유기용제 회수 장치의 흡착제로 사용할 경우 제올라이트의 고유 흡착 활성이 저하되지 않아 잦은 교체 없이 장기간 사용할 수 있다.

Claims (5)

1. 제올라이트 흡착제가 충진된 2개 이상의 다중 흡-탈착 반응조를 사용하여, 유기용제를 흡착시키는 단계;

   다중 흡-탈착 반응조가 포화 흡착 상태가 되면 유기용제를 탈착시키면서 제올라이트 흡착제를 재생시키는 단계; 및

   응축조를 사용하여 탈착되는 유기용제를 회수하는 단계를 포함하여 구성되는 유기용제의 회수방법으로서,

   상기 제올라이트 흡착제는 일반적인 방법에 의해 합성된 제올라이트를 400∼800℃에서 1∼10 시간 소성시킨 후, 다시 200∼500℃로 0.5∼5 시간 소성시키고, 수증기 중에서 500∼700℃로 0.5∼5 시간 처리하는 과정을 1∼10회 반복하여 준비된 것임을 특징으로 하는 유기용제의 회수방법.
2. 제1항에 있어서, 다중 흡-탈착 반응조의 온도를 25∼120℃로 유지시키면서 휘발성 유기용제를 흡착시키며,

   흡착시간이 경과하여 포화 흡착 상태가 되면 유기용제의 유출방향을 바꾸어 재생된 제올라이트 흡착제가 충진되어 있는 다른 흡-탈착 반응조로 유기용제가 흘러가도록 하여 연속적으로 유기용제를 흡착 제거하고,

   이미 포화 흡착된 반응조는 50∼550℃로 승온시켜 흡착된 유기용제를 탈착 배기시키면서 제올라이트 흡착제를 재생시키는 것을 특징으로 하는 유기용제의 회수방법.
3. 삭제
4. 유기용매를 흡착 및 탈착할 수 있는 제올라이트를 충진한 다중 흡-탈착 반응조로서,

   상기 제올라이트는 400∼800℃에서 1∼10 시간 소성 시킨 후, 다시 200∼500℃로 0.5∼5 시간 소성 시키고, 수증기 중에서 500∼700℃로 0.5∼5 시간 처리하는 과정을 1∼10회 반복하여 후처리된 것을 특징으로 하는 다중 흡-탈착 반응조.
5. 제올라이트를 400∼800℃에서 1∼10 시간 소성 시킨 후, 다시 200∼500℃로 0.5∼5 시간 소성 시키고, 수증기 중에서 500∼700℃로 0.5∼5 시간 처리하는 과정을 1∼10회 반복하여 후처리된 것을 특징으로 하는 제올라이트 흡착제.