KR100643342B1

KR100643342B1 - 필터링 장치와 이를 이용한 고체성분 회수시스템 및회수방법

Info

Publication number: KR100643342B1
Application number: KR1020050045475A
Authority: KR
Inventors: 송병준; 김승수
Original assignee: 삼성석유화학(주)
Priority date: 2005-05-30
Filing date: 2005-05-30
Publication date: 2006-11-10

Abstract

본 발명은, 장치의 유지 보수 비용을 절감함과 동시에 필터링된 고체성분 특히 테레프탈산(TA) 성분에 대한 회수율을 증대시킬 수 있는 시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위하여, 가압용기; 상기 가압용기 내부에 설치되는 필터지지부; 상기 필터지지부보다 상단부에 위치하며, 모액을 투입하기 위하여 상기 가압용기에 형성되는 모액투입구; 상기 투입된 모액 중 고체 및 액체성분을 분리하기 위하여 상기 필터지지부 상에 부착되는 필터부; 상기 필터지지부보다 상단부에 위치하며, 상기 모액의 고체성분을 화학적으로 회수하기 위하여 상기 가압용기에 형성되는 회수용액투입구; 상기 분리된 고체성분을 건조하며 상기 분리된 액체성분을 퍼지(purge)하기 위한 가압공기공급구; 상기 필터지지부보다 하단부에 위치하며, 상기 분리된 액체성분을 배출하기 위한 모액배출구; 및 상기 화학적으로 회수된 용액을 배출하기 위하여 상기 가압용기에 형성되는 고체회수구;를 포함하는 필터링 장치를 특징으로 한다.

필터링 장치, 고체성분, 테레프탈산, 회수용액

Description

필터링 장치와 이를 이용한 고체성분 회수시스템 및 회수방법{FILTERING APPARATUS AND SOLID RECOVERY SYSTEM AND METHOD USING THE SAME}

도 1은 종래기술에 의하여 테레프탈산의 정제공정에서 발생되는 폐수 중에 포함된 테레프탈산(TA)을 회수하는 시스템으로서, 도 1a는 평면도, 도 1b는 단면도를 나타냄.

도 2는 상기 종래의 시스템에 사용되는 필터캔들(filter candle)로서, 도 2a는 횡방향으로 절단된 단면도, 도 2b는 필터케이크(filter cake) 부착 및 이탈 공정을 설명하기 위한 도면을 나타냄.

도 3은 본 발명에 의한 고체성분 필터링 장치를 나타냄.

도 4는 본 발명에 대한 일실시예로서, 고체성분 필터링 장치를 이용하는 고체성분 회수시스템을 나타냄.

<도면의 주요 부호에 대한 설명>

1 : 필터링 장치 2 : 가압용기

3 : 필터부 4 : 모액투입구

5 : 회수용액투입구 6 : 가압공기공급구

7 : 고체회수구 8 : 모액배출구

본 발명은, 필터링 장치 및 이 필터링 장치를 포함하는 고체성분 회수시스템(solid recovery system)으로서, 보다 구체적으로는 유지 보수 비용을 절감함과 동시에 필터링된 고체성분 특히 테레프탈산(TA) 성분에 대한 회수율을 증대시킬 수 있는 필터링 장치 및 이 필터링 장치를 포함하는 고체성분 회수시스템에 관한 것이다.

일반적으로 중합체 제조용(polymer grade) 테레프탈산(Terephthalic Acid : TA)은 폴리에스테르 섬유, 폴리에스테르 필름 및 기타 용기용 수지에 대한 주된 중합체인 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)용 출발물질이다. 폴리에스테르 섬유는 섬유제품은 물론 타이어 코드와 같은 산업용으로도 사용된다. 접착제 및 유제로 코팅된 폴리에스테르 필름은 랩 테이프(wrapping tape), 사진용 필름, 기록용 테이프 등으로 유용하다.

이러한 중합체 제조용 테레프탈산은 상업적으로 통상 초산 용매 하에서 촉매를 사용하여 파라자일렌을 공기 중의 산소와 반응시키는 산화공정으로 제조된다. 이때 사용되는 촉매로는 코발트, 망간 및 브롬 등이 사용된다. 그러나 이 경우에 제조된 테레프탈산은 순도가 낮은 미정제 테레프탈산(Crude Terephthalic Acid : CTA)으로, 고농도의 4-카르복시벤즈알데히드 등 다량의 유기불순물을 함유하고 있어 폴리에스테르 필름 및 섬유의 제조에 직접 사용하기에는 적당하지 못하다.

따라서 상기 미정제 테레프탈산을 정제한 테레프탈산(Purified Terephthalic Acid : PTA)을 사용하여야 하며, 상업적으로 실시되고 있는 정제 방법으로는 일반적으로 수소화 정제 방법과 산화 방법이 알려져 있다.

도 1은 종래기술에 의하여 테레프탈산의 정제공정에서 발생되는 폐수 중에 포함된 테레프탈산(이하, TA라 칭함)을 회수하는 시스템으로서, 도 1a는 정면도, 도 1b는 단면도를 각각 나타낸다. 또한, 도 2는 상기 종래의 시스템에 사용되는 필터캔들(filter candle)로서, 도 2a는 횡방향으로 절단된 단면도, 도 2b는 필터케이크(filter cake) 부착 및 이탈 공정을 설명하기 위한 도면이다.

도 1a에 도시된 바와 같이, 상기 시스템은 크게, 압력용기로 이루어진 필터용기(101)와, 상기 필터용기(101) 내에 설치되는 필터캔들(filter candle; 106), 및 상기 필터캔들(106)를 통하여 여과된 모액(mother liquor)을 수집하고 배출하기 위한 레지스터 파이프(register pipe; 107, 108)로 이루어 진다.

먼저 상기 필터용기(101)는, 그 내부에 TA와 불순물이 포함된 모액이 공급되기 위하여 하부에 형성된 모액 입구(102)와, 상기 필터캔들(106)을 통하여 분리된 TA 성분을 포함하는 필터케이크(filter cake; 163)를 외부로 배출하기 위한 케이크 배출구(103)와, 여과되지 않고 남은 모액을 외부로 배출하기 위한 모액 드레인(drain) 출구(104)를 포함한다.

한편, 상기 필터캔들(106)은 도 2a에 도시된 바와 같이, 상하부 리드(167, 166)와 상기 상하부 리드 사이에 배치되고 상기 상부 리드(167)를 관통하도록 형성된 중심관(165) 및 상기 중심관(165)을 중심으로 환형으로 배열되며 천공홀이 형성된 지지관(161)을 포함하는 튜브 조립체와, 상기 튜브 조립체 주위에 감싸도록 상 기 상하부 리드측에 부착되도록 형성된 여과포(162)를 포함한다. 상기 상부 리드(167)를 관통하도록 형성된 중심관(165)의 상부측은, 도 1b에 도시된 바와 같이, 상기 레지스터 파이프(107, 108)와 연통되도록 연결되어 있다. 상기 레지스터 파이프(107, 108)는, 3방향 밸브(181) 등을 경유하여, 상기 필터캔들(106)를 통하여 여과된 모액(mother liquor)을 수집하고 배출하기 위한 진공펌프 및 상기 필터캔들(106)에 부착된 필터케이크(163)를 필터캔들(106)로부터 이탈시키기 위한 블로어에 연결되어 있다.

이러한 종래의 시스템에 있어서의 필터링 작동을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 압력용기로 이루어진 필터용기(101) 내부에 TA와 불순물이 포함된 모액이 그 하부에 형성된 모액 입구(102)을 통하여 공급된다.

다음, 상기 TA와 불순물이 포함된 모액은 상기 필터용기(101) 내에 설치되는 필터캔들(106)에 의하여 여과되고, TA와 같은 고체성분을 제외한 여과액만이 상기 레지스터 파이프(107, 108)를 통하여 외부로 배출된다. 구체적으로 3방향 밸브(181) 등을 통하여 진공펌프가 레지스터 파이프(107, 108)를 사이에 두고 상기 필터캔들(106)과 연통되어 있으므로, 결국 상기 필터캔들(106)의 튜브 조립체 또한 진공상태가 되어, 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 튜브 조립체 주위에 감싸도록 상기 상하부 리드측에 부착된 여과포(162)가 수축되면서 여과된 모액이 상기 튜브 조립체의 중심관(165)을 통하여 수집 및 배출되게 된다. 이때, 여과포(162)를 통과하지 못한 필터케이크(163)는 일정두께로 여과포(162)에 부착된 상태로 남아 있 게 된다.

다음, 이러한 필터캔들(106)에서의 필터링 공정이 끝나면 상기 모액 드레인 출구(104)를 통하여 잔여 모액을 외부로 배출하게 되고, 3방향 밸브(181) 등을 통하여 블로어가 레지스터 파이프(107, 108)를 사이에 두고 상기 필터캔들(106)과 연통되어 있으므로, 도 2b에 도시된 바와 같이 블로어의 가압작용에 의하여 상기 필터캔들(106)의 여과포(162)에 부착되어 있던 필터케이크(163)를 이탈시키게 된다.

마지막으로, 이러한 이탈된 필터케이크(163) 즉 고체의 TA 성분은 케이크 배출구(103)를 통하여 외부로 배출되며, 상술한 공정들이 하나의 사이클을 이루어 반복적으로 동일한 공정을 수행하여 폐수로부터 TA 성분을 회수하여 회수된 TA 성분을 TA 제조공정으로 다시 투입하여 재활용하게 된다.

그러나, 상술한 종래기술에 의한 시스템은 다음과 같은 시스템의 구조적 문제점 및 운전방식에 따른 문제점을 갖고 있다.

먼저, 구조적 문제점에 있어서, 상기 튜브조립체의 중심관(165) 파손에 의한 필터캔들(106)의 손상을 들 수 있다. 즉, 필터캔들(106)의 중심관(165) 부분이 강프로필렌과 같은 플라스틱으로 제조되어 있어 운전시 부하를 견디지 못하고 파손될 수 있으며, 이 경우 튜브조립체를 포함한 여과포(162)를 모두 교체해야만 하는 문제점이 발생하였다.

또한, 필터캔들(106)에 부착된 여과포(162)가 진공작동에 의한 음압력 및 블로어에 의한 양압력에 따라 수축과 팽창을 반복하게 되어 이러한 반복작용에 의하여 특정부위, 특히 여과포와 튜브조립체와의 접합부가 찢어지거나 틈새가 벌어져서 여과성능이 현저히 감소되는 문제점이 발생되었다.

다음, 운전방식에 의한 문제점에 있어서, 상향 유동(up-flow) 운전방식을 채택하고 있는 종래의 시스템에서는 상술한 바와 같이 필터링 공정을 실시한 후 상기 시스템 내부 하단에 남아있던 농축된 모액을 그대로 모액 드레인 출구(104)를 통하여 배출하게 되는데, 이때 드레인 되는 모액의 TA 농도는, 필터링 공정 진행동안 농축된 TA 결정과 필터캔들(106)에 부착되어 있던 필터케이크(163)가 자중에 의하여 일부 이탈되어 드레인되는 모액에 다시 포함되는 현상으로 인하여, 상당히 높은 상태가 된다. 이는 TA 회수 전체 효율 측면에서의 손실을 의미하며 결국 필터캔들(106)에서의 여과효율이 높더라도 여과된 TA를 회수하는 단계에서 손실이 크다는 것을 의미한다.

또한, 상기 필터캔들(106)에 부착된 필터케이크(163) 즉 TA를 회수하기 위하여 블로어에 의한 여과포(162)의 팽창작용을 이용하고 있지만, 이 경우 필터캔들(106)에 부착된 TA를 완전히 회수하기는 실질적으로 불가능할 뿐만 아니라 블로잉 공정시 이탈된 TA 성분의 일부분은 필터링 용기의 하부 콘(cone) 부위에 부착되어 TA 회수효율을 저하시키는 요인이 된다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 기존의 필터링 장치와는 새로운 구조의 필터링 장치를 사용함으로써 장치의 유지 보수 비용을 절감함과 동시에 필터링된 고체성분 특히 TA 성분에 대한 회수율을 증대시킬 수 있는 시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

한편, 상기 필터부는, SUS 재질의 다층 필터; 상기 다층 필터 내부에 삽입되며, 천공된 관형태로 이루어진 다공관; 및 상기 다공관 내부에 삽입되며, 상기 다층필터 및 다공관을 지지하기 위한 지지대;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 필터부는, 복수의 칼럼(columb)을 구비한 원형지지부에 의하여 상기 가압용기내에 정렬되어 지지되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 가압용기에는 상기 회수용액에 의하여 회수된 고체성분을 배출하기 위한 상기 고체배출구가 복수개 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 필터링 장치는, 상기 모액투입구로부터 상기 가압용기 내부에 공급되는 모액을 분산시키기 위한 디플렉터(deflector)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위하여, 상술한 필터링 장치; 상기 필터링 장치의 모액투입구에 모액을 공급하는 모액공급부; 상기 필터링 장치의 회수용액투입구에 고체성분을 화학적으로 회수하기 위한 회수용액을 공급하는 회수용액공급부; 상기 필터링 장치의 가압공기공급구에 가압공기를 공급하는 가압공기공급부; 상기 필터링 장치의 모액배출구로부터 배출되는 액체성분의 모액을 처리하기 위한 폐수처리부; 및 상기 화학적으로 회수된 용액을 포집하여 처리하기 위한 고체성분회수부;를 포함하는 고체회수시스템을 특징으로 한다.

여기서 상기 모액은 PTA 공정으로부터 배출되는 폐수인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 고체는 테레프탈산(TA)인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 회수용액은 초산인 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명은 상술한 필터링 장치를 이용한 고체회수방법에 있어서, 상기 필터링 장치의 모액투입구에 모액을 공급하는 단계; 상기 공급된 모액의 고체성분과 액체성분을 상기 필터링 장치에 의하여 분리하는 단계; 상기 분리된 고체성분을 건조시키기 위하여, 상기 필터링 장치의 가압공기공급구에 가압공기를 공급하는 단계; 상기 건조된 고체성분을 화학적으로 회수하기 위하여 상기 회수용액투입구에 회수용액을 공급하여 상기 고체성분을 회수하는 단계;를 포함하는 고체회수방법에 의하여 상기 목적을 달성할 수 있다.

또한, 상기 필터링 장치의 모액배출구로부터 배출되는 액체성분의 모액을 처리하기 위한 폐수처리단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 모액으로서, PTA 공정으로부터 배출되는 폐수를 공급하는 것을 특징으로 하는 한다.

또한, 상기 고체성분으로서 테레프탈산(TA)이 분리되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 회수용액으로서, 초산이 공급되는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 필터링 장치의 필터부를 세정하기 위하여 초산공급단계를 더 포함하며, 또한, 상기 필터링 장치 내의 모액을 제거하기 위하여 상기 가압공급부에 의한 퍼지단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시예에 대하여 관련 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.

도 3은 본 발명에 의한 고체성분 필터링 장치를 나타낸다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 필터링 장치(1)는, 가압용기(2), 상기 가압용기(2) 내부에 설치되는 필터지지부(9), 상기 필터지지부(9)보다 상단부에 위치하며 모액을 투입하기 위하여 상기 가압용기(2)에 형성된 모액투입구(4), 상기 투입된 모액 중 고체 및 액체성분을 분리하기 위하여 상기 필터지지부(9) 상에 부착된 필터부(3), 상기 필터지지부(9)보다 상단부에 위치하며 상기 모액의 고체성분을 화학적으로 회수하기 위한 회수용액을 공급하기 위하여 상기 가압용기(2)에 형성된 회수용액투입구(5), 상기 필터부(3)에 의하여 분리된 고체성분을 건조하며 상기 분리된 액체성분을 퍼지(purge)하기 위한 가압공기를 공급하기 위하여 형성된 가압공기공급구(6), 및 상기 필터지지부(9)보다 하단부에 위치하며 상기 필터부(3)에 의하여 분리된 액체성분과 상기 화학적으로 회수된 고체성분을 배출하기 위하여 상기 가압용기(2)에 형성된 고체회수구(7) 및 모액배출구(8)를 포함한다.

가압용기(2)는, 실린더 형상을 하며 상부는 플랜지에 의하여 커버와 결합된다. 상기 커버에는 환기부가 연결될 수 있다. 상기 가압용기(2) 내부에는 PTA 공정에서 발생되는 모액 내에 포함된 고체성분을 필터링하기 위한 필터부(3)를 지지하기 위한 필터지지부(9)가 설치된다.

PTA 공정에서 발생되는 폐액에 해당되는 모액(mother liquor) 중 고체 및 액체성분을 분리하기 위하여 상기 필터지지부(9) 상에 부착되는 필터부(3)는, SUS 재질의 다층 구조로서 복수개의 필터링 요소(filtering element)로 구성된다. 상기 필터링 요소는, SUS 재질의 다층 필터(31)와, 상기 다층 필터 내부에 삽입되며, 천공된 관형태로 이루어진 다공관(32), 및 상기 다공관 내부에 삽입되며 상기 다층필터 및 다공관을 지지하기 위한 십자형태의 지지대(33)를 포함한다. 상기 다층필터(31)는 바람직하게는 5층 이상의 다층구조를 이루며, 크기는 직경이 약 80mm, 높이가 약 1000mm이며, 공극 사이즈가 약 5㎛로 이루어져 있으며 또한, 상기 다공관(32)은 10mmΦ×12pinch×3t의 규격을 갖고, 상기 십자형태의 지지대(33)는 약 6t의 규격을 갖는다. 이러한 필터링 요소가 약 40개 이상 상기 필터지지부(9)에 부착된다.

상술한 바와 같이, 이러한 필터부(3)의 필터링 요소 각각이 SUS 재질로 이루져 있으므로, 플라스틱 재질로 이루어진 필터캔들을 구비한 종래기술에 비하여 견고성 측면에서 우수하여 반영구적으로 사용될 수 있으며, 또한 후술하겠지만 필터링된 고체성분을 회수용액(가령, 초산)을 통하여 화학적으로 회수하여야 하므로, SUS 재질의 필터링 요소가 플라스틱 재질에 비하여 더욱 화학적으로 안정된 것이다. 또한 종래기술에 있어서 여과포의 내구성이 약하여 블로잉 공정시 그 압력으로 찢어지거나 틈새가 벌어져 효율이 떨어지는 문제점도 해결할 수 있다.

또한, 상기 필터부(3)의 필터링 요소들의 흔들림이나 휘어짐 등 구조적 변형을 방지하기 위하여, 복수의 스틸 칼럼(steel columb)을 구비한 원형지지부(9')가 상기 가압용기 내에 설치되는 것을 특징으로 한다.

PTA 공정에서 발생되는 폐액에 해당되는 모액을 투입하기 위하여 상기 가압용기(2)에 형성되는 모액투입구(4)는, 상기 가압용기(2) 내부에 설치된 상기 필터지지부(9)의 위치보다 상단부에 위치하도록 형성된다. 즉, 상술한 종래기술에 있어서는 모액투입구(102)는 가압용기(101)의 하단부에 형성되어 있는 상향유동(up-flow) 운전방식을 채택하고 있으나, 본 발명에서는 모액투입구(4)가 상기 가압용기(2) 내부에 설치된 상기 필터지지부(9)의 위치보다 상단부에 형성된 하향유동(down-flow)방식을 채택하고 있다.

본 발명의 하향유동 운전방식에 있어서는, 상향유동 운전방식에서와는 달리, 필터링 공정을 실시한 후 시스템 내부 하단에 남아있던 농축된 모액을 모액 드레인 출구를 통하여 배출할 필요가 없게 된다. 따라서, 상향유동 운전방식에 있어서 필터링공정 진행 동안 농축된 고체성분 가령 TA 결정과 필터캔들에 부착되어 있던 필터케이크가 자중에 의하여 일부 이탈되어 드레인되는 모액에 다시 포함되는 현상으로 인하여 드레인 되는 모액의 고체성분인 TA 농도가 상당히 높은 상태임을 고려한다면, 본 발명과 같은 하향유동 운전방식은 고체성분인 TA 회수 전체 효율 측면에 서의 손실을 방지할 수 있게 된다.

또한, 상기 필터링 장치에는, 상기 가압용기의 커버 내측 중앙부에 상기 디플렉터(deflector; 4')가 설치되며, 모액투입구를 형성하는 모액투입관의 내측출구가 상기 디플렉터에 서로 대응되는 위치에 설치되어 서로 마주보는 형상을 이루고 있으므로, 상기 가압용기 내부의 필터부에 공급되는 모액을 분산시키는 작용을 하고 있다.

회수용액투입구(5)가 상기 가압용기(2)에 형성되어 있으며, 상기 회수용액투입구(5) 또한 상기 모액투입구(4)와 마찬가지로 하향유동 운전방식이 가능하도록 상기 필터지지부(9)보다 상단부에 위치되도록 설치된다. 상기 회수용액투입구(5)를 통하여 공급되는 회수용액은, 예를들어 PTA 공정에서 발생되는 폐액에 해당되는 모액 중 필터부(3)에 의하여 분리된 고체성분인 TA 성분을 화학적으로 회수하기 위하여 공급되는 용매라고 볼 수 있다. 가령, 필터부(3)에 부착된 TA 성분을 용해하기 위하여는 초산이 사용될 수 있다.

이러한 회수용액을 통한 고체성분의 회수는, 종래기술에 비하여 드레인 손실이 없으며 또한 특별한 세정공정을 거칠 필요가 없으며 고체성분의 완전회수가 가능하여 회수효율 측면에서 탁월한 장점을 갖는다.

상기 필터부(3)에 의하여 분리된 고체성분을 건조하며 상기 필터부(3)에 의하여 여과된 액체성분을 퍼지(purge)하기 위한 가압공기를 공급하기 위하여 가압공기공급구(6)가 상기 가압용기(2)의 상단부에 제공된다. 한편, 가압공기공급부가 모액투입구(4)와 별개로 형성되어 있으나, 가압공기의 공급공정과 모액 투입공정은 별개의 공정으로서 시간적 간격을 두고 각각 진행되므로 공통의 라인을 설치한 후 3방향 밸브 등과 같은 밸브작동으로 가압공기를 상기 모액투입구(4)를 통하여 공급할 수도 있다.

한편, 종래기술에 있어서 블로어에 의하여 공급되는 가압공기는 필터캔들의 여과포를 팽창시켜 상기 여과포에 부착된 필터케이크를 이탈시키는 역할을 하였다. 그러나, 본 발명에 있어서의 가압공기는 필터부(3)에 부착된 필터케이크 즉 고체성분을 탈수 또는 건조시키는 역할을 하며, 아울러 상기 필터부(3)에 의하여 여과된 액체성분을 퍼지하기 위한 역할만을 한다. 즉, 상술한 바와 같이 고체성분의 회수는 별도의 회수용액에 의하여 화학적으로 녹여서 분리하게 되므로 종래기술에 비하여 완전한 고체성분의 회수가 가능하며, 또한 종래기술에 있어서 블로잉 공정시 이탈된 고체성분의 일부분은 필터링 용기의 하부 콘(cone) 부위에 부착되어 고체성분 회수효율을 저하시키는 요인을 제거할 수 있는 장점이 있다.

상기 가압용기(2)의 하단부에는 모액배출구(8)가 형성되어 있다. 상기 모액배출구(8)는 상기 필터지지부(9)보다 하단부에 위치하므로 하향유동 운전방식에 의해 상기 필터부(3)에 의하여 분리된 액체성분 및/또는 상기 화학적으로 회수된 고체성분을 배출할 수 있게 된다. 한편, 상기 화학적으로 회수된 고체성분은 상기 모액배출구(8)를 통하여 배출될 수도 있으나, 별도의 회수용액배출구인 고체회수구(7)가 가압용기(2)에 복수개 형성되는 것이 더욱 바람직하다.

상술된 필터링 장치에 대하여, PTA 공정에서 발생되는 폐액에 해당되는 모액 중 고체성분과 액체성분을 분리하는 것을 예로서 설명하였으나, 본 발명인 필터링 장치는 단순히 상기 공정에만 한정되는 것은 아니며, 고체성분과 액체성분이 혼재된 기타 모액에 대하여도 적용가능하다.

실시예

도 4는 본 발명에 대한 일실시예로서, 상술한 필터링 장치(1)를 포함하는 고체성분 회수시스템을 나타낸다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 고체회수시스템은, 상술된 필터링 장치(1), 상기 필터링 장치(1)의 모액투입구(4)에 모액을 공급하는 모액공급부(10), 상기 필터링 장치(1)의 회수용액투입구(5)에 고체성분을 화학적으로 회수하기 위한 회수용액을 공급하는 회수용액공급부 또는 초산공급부(20), 상기 필터링 장치(1)의 가압공기공급구(6)에 가압공기를 공급하는 가압공기공급부 또는 블로잉부(30), 상기 필터링 장치(1)의 모액배출구(8)로부터 배출되는 액체성분의 모액을 처리하기 위한 폐수처리장치(50), 및 상기 화학적으로 회수된 용액을 포집하여 처리하기 위한 고체성분회수장치(60)를 포함한다.

상기 구성에 의한 고체성분 회수방법을 PTA 공정에서 발생된 모액 중 TA 성분의 회수방법을 일예로서 설명하면 구체적으로 다음과 같다.

본 실시예에 의한 필터링 요소의 용량은 40m³/m²hr로 PTA 모액 120ton/hr를 40분동안 필터링하도록 설계되어져 있다.

먼저 모액공급부(10)로부터 상기 필터링 장치(1)의 모액투입구(4)에 모액을 공급한다. 여기서 모액은 PTA 공정으로부터 배출되는 폐수를 의미하며 총 고체성분은 PTA 모액의 약 0.65wt%를 포함한다(단계 1).

다음, 상기 공급된 모액의 고체성분인 TA와 액체성분을 상기 필터링 장치(1)에 의하여 분리한다. 고체성분 필터링 요소는, 5층구조의 다층구조를 이루며 SUS 재질로 구성되며 80mm의 직경과 1000mm의 높이로서 총 40개 정도 제공된다. 여기서 필터링 요소에 의하여 분리된 고체성분은 필터부(3) 외부에 부착되며 필터링 요소를 통과한 액체성분은 필터지지부(9) 하단부로 집결되어 모액배출구(8)를 통하여 외부로 배출된다(단계 2). 통상적으로 필터링 요소를 통과한 모액에 있어서의 총 고체성분은 PTA 모액의 약 0.15wt%를 포함하게 된다. 모액배출구(8)를 통하여 외부로 배출된 모액은 폐수처리장치(50)에 보내진다.

그 다음, 상기 필터부(3)에 의하여 분리된 고체성분인 TA는, 상기 필터링 장치(1)의 가압공기공급구(6)로 공급된 가압공기에 의하여 탈수 및/또는 건조되는 단계를 거치게 된다(단계 3).

그 다음, 상기 건조단계에 의하여 탈수 및 건조된 고체성분인 TA를 화학적으로 회수하기 위하여 회수단계가 진행된다(단계 4). 즉, 고체성분인 TA를 용해하기 위하여 상기 회수용액투입구(5)에 회수용액인 초산을 공급한다. 용해된 TA를 포함하는 회수용액은 고체성분회수부인 회수드럼(60)으로 회수된다.

한편, 상기 필터링 장치(1)의 필터부(3)를 세정하기 위하여 초산공급단계를 더 포함할 수 있으며, 또한, 상기 필터링 장치(1) 내의 모액을 제거하기 위하여 상기 가압공급부 또는 블로잉부(30)에 의하여 공급된 가압공기에 의한 퍼지단계를 더 포함할 수도 있다.

결국, 상술한 단계들을 반복적으로 수행함으로써 폐수 중에 포함한 TA 고체성분을 효율적으로 회수하여 다시 TA 제조공정으로 되돌릴 수 있다.

이상의 본 발명은 상기에 기술된 실시예들에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 특허청구범위에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함되는 것으로 보아야 할 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 기존의 필터링 장치와는 새로운 구조의 필터링 장치를 사용함으로써 장치의 유지 보수 비용을 절감함과 동시에 필터링된 고체성분 특히 TA 성분에 대한 회수율을 증대시킬 수 있는 효과를 창출한다.

Claims

가압용기;

상기 가압용기 내부에 설치되는 필터지지부;

상기 필터지지부보다 상단부에 위치하며, 모액을 투입하기 위하여 상기 가압용기에 형성된 모액투입구;

상기 투입된 모액 중 고체 및 액체성분을 분리하기 위하여 상기 필터지지부 상에 부착된 필터부;

상기 필터지지부보다 상단부에 위치하며, 상기 모액의 고체성분을 화학적으로 회수하기 위한 회수용액을 공급하기 위하여 상기 가압용기에 형성된 회수용액투입구;

상기 필터부에 의하여 분리된 고체성분을 건조하며 분리된 액체성분을 퍼지(purge)하기 위한 가압공기를 공급하기 위하여 형성된 가압공기공급구;

상기 필터지지부보다 하단부에 위치하며, 상기 필터부에 의하여 분리된 액체성분을 배출하기 위한 모액배출구; 및

상기 회수용액에 의하여 회수된 고체성분을 배출하기 위하여 상기 가압용기에 형성된 고체회수구;

를 포함하는 필터링 장치.
제1항에 있어서,

상기 필터부는,

SUS 재질의 다층 필터;

상기 다층 필터 내부에 삽입되며, 천공된 관형태로 이루어진 다공관; 및

상기 다공관 내부에 삽입되며, 상기 다층필터 및 다공관을 지지하기 위한 지지대;를 포함하는 것을 특징으로 하는 필터링 장치.
제1항에 있어서,

상기 필터부는, 복수의 칼럼(columb)을 구비한 원형지지부에 의하여 상기 가압용기내에 정렬되어 지지되는 것을 특징으로 하는 필터링 장치.
제1항에 있어서,

상기 가압용기에는 상기 회수용액에 의하여 회수된 고체성분을 배출하기 위한 상기 고체배출구가 복수개 형성된 것을 특징으로 하는 필터링 장치.
제1항에 있어서,

상기 모액투입구로부터 상기 가압용기 내부에 공급되는 모액을 분산시키기 위한 디플렉터(deflector)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 필터링 장치.
고체회수시스템에 있어서,

제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 필터링 장치;

상기 필터링 장치의 모액투입구에 모액을 공급하는 모액공급부;

상기 필터링 장치의 회수용액투입구에 고체성분을 화학적으로 회수하기 위한 회수용액을 공급하는 회수용액공급부;

상기 필터링 장치의 가압공기공급구에 가압공기를 공급하는 가압공기공급부;

상기 필터링 장치의 모액배출구로부터 배출되는 액체성분의 모액을 처리하기 위한 폐수처리부; 및

상기 화학적으로 회수된 용액을 포집하여 처리하기 위한 고체성분회수부;

를 포함하는 고체회수시스템.
제6항에 있어서,

상기 모액은 PTA 공정으로부터 배출되는 폐수인 것을 특징으로 하는 고체회수시스템.
제7항에 있어서,

상기 고체는 테레프탈산(TA)인 것을 특징으로 하는 고체회수시스템.
제8항에 있어서,

상기 회수용액은 초산인 것을 특징으로 하는 고체회수시스템.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 필터링 장치를 이용한 고체회수방 법에 있어서,

상기 필터링 장치의 모액투입구에 모액을 공급하는 단계;

상기 공급된 모액의 고체성분과 액체성분을 상기 필터링 장치에 의하여 분리하는 단계;

상기 분리된 고체성분을 건조시키기 위하여, 상기 필터링 장치의 가압공기공급구에 가압공기를 공급하는 단계;

상기 건조된 고체성분을 화학적으로 회수하기 위하여 상기 회수용액투입구에 회수용액을 공급하여 상기 고체성분을 회수하는 단계;

를 포함하는 고체회수방법.
제10항에 있어서,

상기 필터링 장치의 모액배출구로부터 배출되는 액체성분의 모액을 처리하기 위한 폐수처리단계를 더 포함하는 고체회수방법.
제10항에 있어서,

상기 모액으로서, PTA 공정으로부터 배출되는 폐수를 공급하는 것을 특징으로 하는 고체회수방법.
제12항에 있어서,

상기 고체성분으로서 테레프탈산(TA)이 분리되는 것을 특징으로 하는 고체회 수방법.
제13항에 있어서,

상기 회수용액으로서, 초산이 공급되는 것을 특징으로 하는 고체회수방법.
제14항에 있어서,

상기 필터링 장치의 필터부를 세정하기 위하여 초산공급단계를 더 포함하는 고체회수방법.
제14항에 있어서,

상기 필터링 장치 내의 모액을 제거하기 위하여 상기 가압공급부에 의한 퍼지단계를 더 포함하는 고체회수방법.