KR100957770B1 - Recycling treatment system of hydroflourocarbons and method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 지구온난화를 촉진하는 수소불화탄소를 불화탄소염으로 합성하여 재활용하는 시스템에 관한 것으로, 상세하게는 수소불화탄소를 고온에서 연소시키지 않고 저온에서 냉각 응축하고 불화탄소염으로 합성하므로 에너지 사용량을 크게 저감할 수 있으며, 합성된 불화탄소염을 화학산업의 원료물질로 사용할 수 있는 수소불화탄소의 재활용 처리 시스템 및 그 재활용 처리 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a system for synthesizing and recycling hydrogen fluorocarbons that promote global warming to fluorocarbon salts, and in particular, cooling and condensing hydrogen fluorocarbons at low temperatures without synthesizing them at low temperatures and thus synthesizing them with fluorocarbon salts. The present invention relates to a hydrogen fluorocarbon recycling treatment system and a method for recycling the fluorocarbon salt which can greatly reduce the fluorocarbon salt and use the synthesized fluorocarbon salt as a raw material of the chemical industry.
21세기에 사는 인류에게 지구 온난화 현상은 해결해야 할 큰 과제이므로 온실가스가 지구환경에 미치는 영향에 대해 큰 관심이 쏟아지고 있다.Global warming is a big challenge for humans living in the 21st century, so much attention is being paid to the impact of greenhouse gases on the global environment.
온실가스가 기후변화에 가장 큰 원인이라고 세계 각국에서 인식하고 1994년 3월 브라질 리우에서 기후변화협약(UNFCC)를 체결하였으며 각국에게 온실가스 배출 저감대책을 수립, 보고, 이행해야 할 의무가 부과되었다. 구체적인 배출량 감축목표는 1997년 12월 일본 교토에서 다시 논의되어 선진국 38개국이 2008년에서 2012년까지 온실가스를 1990년 대비 평균 5.2 % 감축하기로 결정하였으며, 온실가스 감축 이행을 효과적으로 이행하기 위한 3대 메카니즘인 청정개발체계(CDM), 공동이행 제도(JI) 배출권 거래제도(ET) 등의 경제적 수단을 도입 비준하여 시행하고 있다. Recognizing that greenhouse gases are the biggest cause of climate change, countries around the world signed the Climate Change Convention (UNFCC) in Rio, Brazil in March 1994, and were obliged to establish, report and implement greenhouse gas emission reduction measures. . Specific emission reduction targets were discussed again in Kyoto, Japan in December 1997, and 38 industrialized countries decided to reduce greenhouse gas emissions by 5.2% on average from 2008 to 2012 from 2008 to 2012. Economic instruments such as the Clean Mechanism for Development (CDM) and the Joint Implementation Scheme (JI), the Emission Trading Scheme (ET), have been ratified and implemented.
한국도 2013년부터 온실가스 감축의무 대상국으로 지정될 예정이고, 이에 따라 발전, 정유, 석유화학, 시멘트, 제지, 자동차, 반도체, 도시가스, 디스플레이 등의 10대 업종이 탄소배출 감축 업종으로 우선 선정될 예정이며, 국가의 탄소배출 감축량은 1995년 대비 5.2%의 감축의무를 부여받을 것으로 예측되어 범국가적, 기업적인 대응책 수립이 요구되고 있다.Korea will be designated as the target of greenhouse gas reduction from 2013, and accordingly, 10 industries including power generation, refinery, petrochemical, cement, paper, automobile, semiconductor, city gas, and display will be selected as carbon emission reduction industries. The nation's carbon emission reduction is expected to be 5.2% lower than in 1995, and it is required to establish national and corporate countermeasures.
특히, 지구 온난화 표준물질인 이산화탄소의 온난화지수(GWP)가 1인데 비하여, 현재 프레온의 대체물질로 사용되고 있는 수소불화탄소군의 온난화지수는 HFC-23(CHF3) 11700, HFC-43(C5H2F10) 1300, HFC-125(C2HF5) 2800, HFC-143a(C2H3F3) 3800, HFC-227a(C3HF7) 2900, HFC-236(C3H2F7) 6300으로 매우 높을 뿐만 아니라, 사용한 수소불화탄소를 제거효율(DRE : Destruction & Removal Efficency) 90 % 이상으로 제거할 것을 요구받고 있다.In particular, the global warming index of carbon dioxide, the global warming standard (GWP) is 1, whereas the hydrofluoric carbon group currently used as a substitute for Freon is HFC-23 (CHF 3 ) 11700, HFC-43 (C 5 H 2 F 10 ) 1300, HFC-125 (C 2 HF 5 ) 2800, HFC-143a (C 2 H 3 F 3 ) 3800, HFC-227a (C 3 HF 7 ) 2900, HFC-236 (C 3 H 2 F 7), as well as very high as 6300, the efficiency of removal of hydrogen fluoride with carbon (DRE: Destruction & removal Efficency) has been required to remove 90% or more.
사용한 수소불화탄소를 처리하기 위한 종래의 방법 또는 수단으로는, 본체 상부에 입상체인 충진물을 채워넣고 본체 하부에서 상부로 오염기체를 공급하고 상기 충진물의 표면에 세정액을 분무시켜서 상기 오염기체가 충진물 사이로 통과하면서 세정액과 접촉, 용해되는 세정탑이 개시되어 있으나, 상기와 같이 세정탑을 이용한 수소불화탄소 처리 방법은 수소불화탄소의 처리효율이 매우 낮고, 폐수로 발생되는 세정액을 처리해야 하는 문제점이 있다. Conventional methods or means for treating used hydrofluorocarbons include filling particulates in the upper part of the main body, supplying contaminant gas from the lower part of the main body to the upper part, and spraying the cleaning liquid on the surfaces of the fillings to allow the contaminated gas to pass between the fillings. Although a washing tower is disclosed in which the washing liquid contacts and dissolves while passing through, the hydrofluorocarbon treatment method using the washing column as described above has a problem in that the treatment efficiency of the hydrofluorocarbon is very low and the washing liquid generated from the waste water must be treated. .
또한, 카본 등의 흡착제를 일정크기의 다공판으로 구획된 챔버에 충진시키고 오염기체를 충진층에 통과시켜서 상기 흡착제의 미세한 기공에 오염기체를 흡착하여 제거하는 흡착탑이 개시되어 있으나, 상기와 같이 흡착탑을 이용한 수소불화탄소 흡착법은 흡착제의 수소불화탄소 흡착량이 너무 적고, 흡착제의 미세기공이 막히면 흡착기능이 상실되므로 적합하지 않으며, 지속적으로 폐기물이 발생하는 문제점이 있다. In addition, an adsorption tower is disclosed in which an adsorbent such as carbon is filled into a chamber partitioned by a porous plate having a predetermined size, and a contaminant gas is passed through a packing layer to adsorb and remove contaminant gas to fine pores of the adsorbent. Hydrogen fluorocarbon adsorption method using the fluoride carbon adsorption amount is too small, the adsorption function is not suitable when the micropores of the adsorbent is blocked, there is a problem that waste is generated continuously.
또한, 세라믹 벽돌로 세라믹 미디어층을 형성하고 인접하여 Retention Chamber를 형성하며 액화천연가스의 연소열로 승온시켜서 상기 세라믹 미디어층에서 오염가스를 예열하고, 상기 Retention Chamber에서 800 ℃ 이상으로 가열하여 세라믹 미디어층에서 발생하는 원적외선과 내부 축열된 열에 의하여 상기 오염가스를 연소소각 처리하는 방법이 개시되어 있으나, 상기와 같이 오염가스를 연소소각 처리하는 방법에 대하여 미국의 MERK INDEX자료를 인용하면, 수소불화탄소는 1150 ℃까지 안정하기 때문에 800 ℃ 이상으로 소각하더라도 제거효율을 기대할 수 없다는 문제점이 있다. In addition, a ceramic media layer is formed of ceramic bricks, and a retention chamber is formed adjacent to each other. The temperature is increased by combustion heat of liquefied natural gas to preheat contaminant gas in the ceramic media layer, and the ceramic media layer is heated to 800 ° C. or higher in the retention chamber. Although combustion incineration of the polluted gas is disclosed by far-infrared rays and internally regenerated heat generated from, when citing the MERK INDEX data of the United States for the combustion incineration of the polluted gas as described above, hydrogen fluorocarbon is Since it is stable up to 1150 ° C., there is a problem in that removal efficiency cannot be expected even if it is incinerated above 800 ° C.
이 외에도, 연소실에 액화천연가스를 공급 연소한 연소열로 1200 ℃까지 승온 유지하여 수소불화탄소를 분해, 산화 처리하는 방법이나, 한국 공개특허공보 제2009-5295호(발명의 명칭 : PFC 및 HFC와 같은 불소화합물을 처리하는 방법)에서는 플라즈마를 사용하여 액화천연가스를 분해, 산화 처리하는 방법이 개시되어 있으나, 수소불화탄소를 분해 처리하는 온도가 1150 ℃ 이하로 저하되면 수소불화탄소가 처리되지 않으며, 액화천연가스가 연소할 때 이산화탄소가 발생되어 또다시 지구온난화 물질이 배출되는 폐단이 있을 뿐만 아니라, 결과적으로 장치 부식은 물론 별도의 중화처리 설비를 필요로 하는 문제점이 있다.강한 부식작용을 가진 2차 오염물질인 불화수소가 발생되어 장치를 부식시키므로, 결과적으로 장치 부식은 물론 별도의 중화처리 설비를 필요로 하는 문제점이 있다.In addition to this, a method of decomposing and oxidizing hydrogen fluorocarbon by maintaining the temperature up to 1200 ° C by the combustion heat of supplying liquefied natural gas to the combustion chamber, or Korean Patent Publication No. 2009-5295 (Invention: PFC and HFC) The same method of treating fluorine compounds) discloses a method of decomposing and oxidizing liquefied natural gas using plasma. However, when the temperature at which the hydrofluorocarbon is decomposed is lowered below 1150 ° C., the fluorocarbon is not treated. In addition, there is a problem that carbon dioxide is generated when liquefied natural gas is combusted, and the global warming material is discharged again, and as a result, there is a need for a separate neutralization facility as well as device corrosion. Hydrogen fluoride, a secondary pollutant, is generated to corrode the device, resulting in a separate neutralization facility as well as device corrosion. There is a problem that is needed.
따라서, 본 발명의 목적은 수소불화탄소를 1200 ℃ 이상의 고온에서 연소시키지 않고 저온에서 냉각 응축하고 불화탄소염으로 합성하므로 에너지 사용량을 크게 저감할 수 있으며, 합성된 불화탄소염을 화학산업의 원료물질로 사용할 수 있는 수소불화탄소의 재활용 처리 시스템 및 그 재활용 처리 방법을 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to cool condensate at low temperature without combusting hydrogen fluorocarbon at 1200 ℃ or more and synthesized into a fluorocarbon salt, thereby greatly reducing energy consumption, and synthesized fluorocarbon salt as a raw material of chemical industry. The present invention provides a recycling treatment system for hydrofluorocarbons and a recycling treatment method thereof.
상기와 같은 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에서는 수소불화탄소를 냉각 응축하여 액화 수소불화탄소를 형성하는 냉각응축 장치, 상기 냉각응축 장치에서 냉각 응축된 액화 수소불화탄소를 용매, 염기성 화합물과 반응하여 불화탄소염 조성물로 합성시키도록 형성되는 알칼리화 반응 장치, 및 상기 알칼리화 반응 장치에서 합성된 불화탄소염 조성물을 비점 차이에 의해 분류하여 잔여 용매, 염기성 화합물, 부산물을 분리하고 불화탄소염을 회수하는 분류 회수 장치를 포함하는 수소불화탄소의 재활용 처리 시스템이 제공된다.In order to achieve the above object, the present invention provides a cooling condensation apparatus for cooling and condensing hydrogen fluorocarbon to form liquefied hydrogen fluorocarbon, and reacting the liquefied hydrogen fluoride carbon condensed in the cooling condensation with a solvent and a basic compound. Alkalization reaction apparatus formed to synthesize into the fluorocarbon salt composition, and the fluorocarbon salt composition synthesized in the alkalizing reaction apparatus is classified by the boiling point difference to separate the residual solvent, basic compounds, by-products and to recover the fluorocarbon salt Provided is a recycling system for hydrofluorocarbons comprising a recovery device.
또한, 본 발명에서는 수소불화탄소를 냉각응축 장치에서 -93∼-47 ℃로 냉각, 응축하여 액화 수소불화탄소를 형성하는 단계, 상기 액화 수소불화탄소를 알칼리화 반응 장치에서 디메틸포름아마이드 및 디메틸포름아마이드 유도체, 또는 디메틸술폭사이드 및 디메틸술폭사이드 유도체인 용매, KOH, t-BUO-K+, CH3O-K+, C2H5O-K+, C3H7O-K, C4H9O-K+, NaOH, t-BUO-Na, CH3O-Na, C2H5O-Na, C3H7O-Na+, C4H9O-Na로 이루어지는 군으로부터 적어도 하나 이상 선택되는 염기성 화합물과 혼합하고 -70∼-40 ℃로 30분∼2 시간동안 반응하여 불화탄소염 조성물로 합성시키는 단계, 및 상기 불화탄소염 조성물을 분류 회수 장치에서 비점 차이에 의해 분류하여 잔여 용매, 염기성 화합물, 부산물을 분리하고, 불화탄소염을 회수하는 단계를 포함하는 수소불화탄소의 재활용 처리 방법이 제공된다.In the present invention, the step of cooling and condensing the hydrogen fluorocarbon to -93 ~ -47 ℃ in a cooling condensation apparatus to form liquefied hydrogen fluorocarbon, dimethylformamide and dimethylformamide in the alkalizing reaction apparatus Derivatives or solvents that are dimethyl sulfoxide and dimethyl sulfoxide derivatives, KOH, t-BUO-K + , CH 3 OK + , C 2 H 5 OK + , C 3 H 7 OK, C 4 H 9 OK + , NaOH, mixed with at least one basic compound selected from the group consisting of t-BUO-Na, CH 3 O-Na, C 2 H 5 O-Na, C 3 H 7 O-Na + , and C 4 H 9 O-Na Reacting at −70 to −40 ° C. for 30 minutes to 2 hours to synthesize the fluorocarbon salt composition, and classifying the fluorocarbon salt composition by boiling point difference in a fractionation recovery apparatus to separate residual solvents, basic compounds, and by-products. And, the hydrofluorocarbon ash comprising the step of recovering the fluorocarbon salts This processing method is provided for.
본 발명에 의한 수소불화탄소의 재활용 처리 시스템은 지구온난화 지수가 매우 높은 수소불화탄소을 1200 ℃까지 승온하지 않고 저온에서 냉각 응축하여 처리하기 때문에, 에너지 사용량을 크게 저감시킬 수 있어서 경제성이 크게 향상되는 효과를 지니고 있다.Hydrogen fluorocarbon recycling treatment system according to the present invention because the hydrofluoric carbon having a very high global warming index is treated by cooling and condensing at a low temperature without raising the temperature to 1200 ℃, the energy consumption can be significantly reduced, thereby greatly improving the economic efficiency It has
또한, 본 발명의 수소불화탄소의 재활용 처리 시스템은 액화천연가스 연소로 인한 이산화탄소, 및 2차 오염물질인 불화수소가 발생하지 않아서 불화수소 처리를 위한 별도의 설비를 필요로 하지 않는 효과를 지니고 있다.In addition, the hydrogen fluorocarbon recycling treatment system of the present invention does not require carbon dioxide due to liquefied natural gas combustion, and hydrogen fluoride, which is a secondary pollutant, does not require a separate facility for treating hydrogen fluoride. .
또한, 본 발명의 수소불화탄소의 재활용 처리 시스템은 처리과정 중에 발생되는 불화탄소염을 화학산업의 원료물질로 사용할 수 있으므로 폐자원 활용에 따른 자원 절약의 효과를 기대할 수 있다. In addition, the hydrogen fluorocarbon recycling treatment system of the present invention can use the fluorocarbon salts generated during the treatment process as a raw material of the chemical industry can be expected to the effect of saving resources by utilizing waste resources.
본 발명은 수소불화탄소를 1200 ℃까지 승온하지 않고, 저온에서 냉각 응축하고 염기성 화합물과 반응시켜서 불화탄소염 조성물로 합성하고, 상기 불화탄소염 조성물을 분류 및 정제하여 불화탄소염을 회수하는 것을 기술사상으로 하고 있다.The present invention relates to recovering fluorocarbon salts by synthesizing into a fluorocarbon salt composition by cooling and condensing hydrogen fluorocarbon at a low temperature, reacting with a basic compound, and classifying and purifying the fluorocarbon salt composition without heating the hydrogen fluorocarbon to 1200 ° C. I do it with a thought.
이하, 본 발명의 수소불화탄소의 재활용 처리 시스템에 대하여 바람직한 실시예 및 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings and preferred embodiments of the hydrofluorocarbon recycling treatment system of the present invention will be described in detail. In describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the related well-known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
도 1은 본 발명에 의한 수소불화탄소 처리 시스템의 전체적인 구성을 도시한 것이다.Figure 1 shows the overall configuration of the hydrofluorocarbon treatment system according to the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 수소불화탄소의 재활용 처리 시스템은 수소불화탄소를 냉각, 응축하여 액화 수소불화탄소를 형성하는 냉각응축 장치가 포함된다.Referring to Figure 1, the hydrofluorocarbon recycling processing system of the present invention includes a cooling condensation apparatus for cooling and condensing the hydrofluorocarbon to form liquefied hydrogen fluorocarbon.
본 발명에서는 수소불화탄소인 HFC-23(CHF3), HFC-32(CH2F2), HFC-41(CH3F), HFC-43(C5H2F10), HFC-125(C2HF5), HFC-134(C2H2F4), HFC-134a(CH2FCF3), HFC-152a(C2H4F2), HFC-143(C2H3F3), HFC-143a(C2H3F3), HFC-227(C3HF7), HFC-236(C3H2F7), HFC-245(C3H3F5) 등이 단독으로 재활용 처리되거나 또는 둘 이상 혼합된 수소불화탄소 혼합물이 재활용 처리된다. 이러한 수소불화탄소는 종류에 따라 비점이 -93∼-47 ℃로서 매우 낮고, 인화성(예를 들면, HFC-32는 LEL/UFL 14∼33.4 %)이 있는 것을 특징으로 하고 있다. 그리고, 수소불화탄소는 증기밀도가 매우 크고 증기압이 대단히 높기 때문에, 초저온 상태인 냉각응축 장치(100)의 내부에서도 일부가 기화되어 기체상태인 수소불화탄소를 형성하게 된다.In the present invention, HFC-23 (CHF 3 ), HFC-32 (CH 2 F 2 ), HFC-41 (CH 3 F), HFC-43 (C 5 H 2 F 10 ), HFC-125 ( C 2 HF 5 ), HFC-134 (C 2 H 2 F 4 ), HFC-134a (CH 2 FCF 3 ), HFC-152a (C 2 H 4 F 2 ), HFC-143 (C 2 H 3 F 3 ), HFC-143a (C 2 H 3 F 3 ), HFC-227 (C 3 HF 7 ), HFC-236 (C 3 H 2 F 7 ), HFC-245 (C 3 H 3 F 5 ), etc. The hydrofluorocarbon mixture or recycled mixture of two or more is recycled. Such hydrofluorocarbons are characterized by having a very low boiling point of -93 to -47 deg. C, depending on the type, and flammability (for example, HFC-32 has a LEL / UFL of 14 to 33.4%). Further, since the hydrogen fluorocarbon has a very high vapor density and a very high vapor pressure, a part of the hydrogen fluorocarbon is vaporized even inside the
그런데, 기체 상태인 수소불화탄소는 염기성 화합물과의 반응속도가 극히 지연되는 반면 액체 상태인 수소불화탄소는 염기성 화합물과 신속하게 반응하기 때문에, 수소불화탄소를 냉각 응축하여 형성된 액화 수소불화탄소를 사용하여 불화탄소염을 합성한다.However, since the hydrogen fluorocarbon in the gaseous state is extremely slow in the reaction rate with the basic compound, while the hydrogen fluorocarbon in the liquid state reacts rapidly with the basic compound, liquefied hydrogen fluorocarbon formed by cooling and condensing the hydrogen fluorocarbon is used. To synthesize a fluorocarbon salt.
수소불화탄소를 냉각 응축하여 액화 수소불화탄소를 형성하는 냉각응축 장치(100)는 수소불화탄소를 열교환 작용에 의해 냉각 응축하는 열교환기(150), 상기 열교환기(150)에서 냉각, 응축된 수소불화탄소를 알칼리화 반응기(220)로 이송하는 이송펌프(181), 및 냉각응축 장치(100)의 내부에서 일부가 기화되어 기체 상태를 이루는 수소불화탄소를 알칼리화 반응기(220)로 이송하는 송풍기(170)가 구성된다.The
냉각응축 장치(100)의 핵심 구성요소인 열교환기(150)는 냉매로 비점이 -196 ℃인 액체질소, 또는 비점이 -162 ℃인 액화천연가스를 사용하며, 상기와 같이 비점이 극저온인 냉매의 기화잠열, 현열에 의하여 냉각되어 수소불화탄소를 -93∼-47 ℃로 냉각, 응축하도록 구성된다. 이를 위하여, 열교환기(150)가 액체질소, 액화천연가스를 저장하는 냉매저장용기(161)에 연결되거나, 또는 시스템 외부의 냉매 파이프라인과 냉매 이송 파이프(162)에 의해 연결되도록 구성된다. 열교환기(150)에서 수소불화탄소를 냉각, 응축하는 온도가 -93 ℃ 미만이면 상기 수소불화탄소를 냉각 응축하는데 사용되는 에너지 소비가 과다하게 되며, 수소불화탄소를 냉각, 응축하는 온도가 -47 ℃를 초과하면 상기 수소불화탄소가 냉각, 응축되지 않는다.The
또는, 열교환기(150)에 냉각기가 연결 형성되어, 상기 냉각기에서 제공되는 냉기에 의한 열교환기(150)에서의 열교환 작용으로 수소불화탄소를 냉각, 응축하도록 구성될 수 있다. 다만, 수소불화탄소의 비점이 -93∼-47 ℃의 저온이므로, 이러한 수소불화탄소를 효과적으로 냉각, 응축할 수 있도록 -140 ℃의 극저온 냉기를 제공할 수 있는 냉각기를 열교환기(150)에 연결 형성해야 한다.Alternatively, the cooler may be connected to the
상기와 같이 액체질소, 액화천연가스의 기화잠열, 현열에 의하여 냉각되거나 또는 냉각기에서 제공되는 냉기에 의해 열교환기(150)에서 냉각 응축된 액화 수소불화탄소는 이송펌프(181)에 의해 가압되어 알칼리화 반응 장치(200)로 이송된다.As described above, the liquefied hydrogen fluorocarbon which is cooled by the latent heat of vaporization, sensible heat of liquid nitrogen, liquefied natural gas, or cooled in the
또한, 본 발명의 수소불화탄소의 재활용 처리 시스템은 상기 냉각응축 장치에서 냉각 응축된 액화 수소불화탄소를 용매, 염기성 화합물과 반응하여 불화탄소염 조성물로 합성시키도록 형성되는 알칼리화 반응 장치가 포함된다.In addition, the hydrogen fluorocarbon recycling treatment system of the present invention includes an alkalizing reaction device that is formed to react the liquefied hydrogen fluoride carbon condensed in the cooling condensation device with a solvent, a basic compound to synthesize a fluorocarbon salt composition.
액화 수소불화탄소에 용매, 염기성 화합물을 혼합 반응하여 불화탄소염 조성물로 합성시키는 반응의 특성을 화학적인 측면에서 설명하면, 불소는 전기 음성도가 가장 큰 원소로서, 인접한 다른 원소로부터 전자를 끌어당기는 성질을 지니고 있다. 따라서 탄소화합물에 불소가 존재하게 되면, 불소가 결합된 탄소는 전자를 뺏기는 상태가 되며, 이로 인하여 상기 탄소에 결합된 수소는 쉽게 양이온으로 떨어지려는 성질을 지니게 된다. 특히 불소 성분이 많이 결합된 탄소일수록 결합되어 있는 수소가 보다 쉽게 양이온으로 분리되려고 하는 경향을 나타낸다. In terms of chemical characteristics, the reaction of liquefied hydrogen fluorocarbon with a solvent and a basic compound to be synthesized into a fluorocarbon salt composition is described in terms of chemistry. It is tempered. Therefore, when fluorine is present in the carbon compound, the fluorine-bonded carbon is deprived of electrons, so that hydrogen bonded to the carbon has a property of easily falling into a cation. In particular, the more fluorine-containing carbon is bonded, the more likely hydrogen is bound to cation.
결론적으로 수소불화탄소에 결합되어 있는 수소원자는 전자를 끌어당기는 성질을 지닌 불소원자 및 염기성 화합물에 의해 쉽게 떨어져 나가고 수소불화탄소는 음이온 형태로 존재하게 되며, 상기와 같이 음이온 형태로 존재하게 된 수소불화탄소가 염기성 화합물과 반응하여 불화탄소염으로 합성된다.In conclusion, the hydrogen atoms bonded to the fluorocarbons are easily separated by the fluorine atoms and basic compounds having the property of attracting electrons, and the hydrogen fluorocarbons exist in the anion form. Carbon fluoride is reacted with a basic compound to synthesize a fluorocarbon salt.
그런데, 기체 상태인 수소불화탄소는 염기성 화합물과의 반응속도가 극히 느리기 때문에, 염기성 화합물과 신속하게 반응할 수 있는 액화 수소불화탄소가 사용되어 불화탄소염이 합성된다.By the way, since the reaction rate with the basic compound is extremely slow in the gaseous hydrogen fluorocarbon, liquefied hydrogen fluorocarbon which can react quickly with the basic compound is used to synthesize the fluorocarbon salt.
액화 수소불화탄소와 반응하여 불화탄소염이 생성하는 염기성 화합물은, 수소불화탄소와의 반응성이 탁월하고, 음이온 상태인 수소불화탄소의 탄소원자에 용이하게 결합하는 칼륨원자 또는 나트륨원자를 지닌 KOH(Potassium Hydroxide), t-BUO-K+(Potassium Tertiary Butoxide), CH3O-K+(Potassium Methoxide), C2H5O-K+(Potassium Ethoxide), C3H7O-K+(Potassium Propoxide), C4H9O-K+(Potassium Butoxide), NaOH(Sodium Hydroxide), t-BUO-Na(Sodium Tertiary Butoxide), CH3O-Na(Sodium Methoxide), C2H5O-Na(Sodium Ethoxide), C3H7O-Na+(Sodium Propoxide), C4H9O-Na(Sodium Butoxide)로 이루어지는 군으로부터 적어도 하나 이상 선택되는 염기성 화합물이 사용된다.The basic compound produced by the fluorocarbon salt by reacting with liquefied hydrogen fluorocarbon has excellent reactivity with hydrogen fluorocarbon and has a KOH (with potassium or sodium atom) which easily binds to a carbon atom of hydrogen fluorocarbon in an anion state. Potassium Hydroxide), t-BUO-K + (Potassium Tertiary Butoxide), CH 3 OK + (Potassium Methoxide), C 2 H 5 OK + (Potassium Ethoxide), C 3 H 7 OK + (Potassium Propoxide), C 4 H 9 OK + (Potassium Butoxide), NaOH (Sodium Hydroxide), t-BUO-Na (Sodium Tertiary Butoxide), CH 3 O-Na (Sodium Methoxide), C 2 H 5 O-Na (Sodium Ethoxide), C 3 H At least one basic compound selected from the group consisting of 7 O-Na + (Sodium Propoxide) and C 4 H 9 O-Na (Sodium Butoxide) is used.
액화 수소불화탄소의 일종인 CHF3(HydroTriFluoro Methane)와 염기성 화합물인 t-BUO-K+의 반응을 예로 들어 설명하면, 하기에 도시된 바와 같이 우선 CHF3의 탄소 원자와 결합되어 있는 3개의 불소 원자분자가 전자를 끌어당기게 되어 수소 원자는 쉽게 양이온으로 분리될 수 있으며, 이 때 음이온 상태인 수소불화탄소가 t-BUO-K+와 용이하게 반응하여 알칼리화된 불화탄소염 CF3-K+가 발생하게 된다.As an example, the reaction between CHF 3 (HydroTriFluoro Methane), which is a type of liquefied hydrogen fluorocarbon, and t-BUO-K +, which is a basic compound, is described below. First, three fluorine groups bonded to a carbon atom of CHF 3 are illustrated. Atomic molecules attract electrons, and hydrogen atoms can be easily separated into cations. At this time, anhydrous hydrogen fluorocarbon reacts easily with t-BUO-K + , resulting in alkalized fluorocarbon CF 3 -K + . Will occur.
↓↓
↓t-BUO-K↓ t-BUO-K
그리고 액화 수소불화탄소인 CHF3와 염기성 화합물인 K-OH의 반응을 예로 들어 설명하면, 우선 CHF3의 탄소 원자와 결합되어 있는 3개의 불소 원자분자가 전자 를 끌어당기게 되어 수소 원자는 쉽게 양이온으로 분리될 수 있으며, 이 때 음이온 상태인 수소불화탄소가 K-OH와 반응하여 알칼리화된 불화탄소염 CF3-K+가 발생하게 된다.For example, the reaction between CHF 3 , a liquefied hydrogen fluorocarbon, and K-OH, a basic compound, will first attract three fluorine atoms bonded to a carbon atom of CHF 3 to attract electrons. In this case, anhydrous hydrogen fluorocarbon reacts with K-OH to generate an alkalized fluorocarbon salt CF 3 -K + .
액화 수소불화탄소와 염기성 화합물의 반응은 용액 상태에서 진행이 되며, 이 때 사용되는 용매는 수소불화탄소와 염기성 화합물을 동시에 용해할 수 있는 반면, 용매 자체는 염기성 화합물 및 수소불화탄소와 반응하지 않는다는 조건을 지녀야 한다. 상기 조건을 충족하는 용매로서는 디메틸포름아마이드(DMF) 및 디메틸포름아마이드 유도체, 또는 디메틸술폭사이드(DMSO) 및 디메틸술폭사이드 유도체를 열거할 수 있으며, 상기와 같은 디메틸포름아마이드 계열, 디메틸술폭사이드 계열의 용매를 단독으로 사용하거나 2종 이상을 혼합 사용하여 수소불화탄소와 염기성 화합물의 반응을 진행시킬 수 있다.The reaction of liquefied hydrofluorocarbons and basic compounds proceeds in solution, wherein the solvent used can dissolve both hydrofluorocarbons and basic compounds at the same time, whereas the solvents themselves do not react with the basic compounds and hydrofluorocarbons. You must have a condition. Examples of the solvent that meet the above conditions include dimethylformamide (DMF) and dimethylformamide derivatives, or dimethyl sulfoxide (DMSO) and dimethyl sulfoxide derivatives. The reaction of the hydrogen fluorocarbon and the basic compound may proceed by using a solvent alone or by using two or more kinds thereof in combination.
상기에서 기술된 화학반응에 의거하여, 냉각응축 장치(100)에서 이송된 액화 수소불화탄소에 용매, 염기성 화합물과 혼합 반응하여 불화탄소염 조성물로 합성시키는 알칼리화 반응 장치(200)가 구성된다.Based on the above-described chemical reaction, an alkalizing
이러한 알칼리화 반응 장치(200)는 액화 수소불화탄소에 용매, 염기성 화합물을 혼합 반응하여 불화탄소염 조성물로 합성시키는 알칼리화 반응기(220), 상기 알칼리화 반응기(220)로 용매를 공급하는 용매저장탱크(240), 및 상기 알칼리화 반응기(200)로 염기성 화합물을 공급하는 염기성 화합물 저장탱크(230)가 포함된다.The alkalizing
이러한 알칼리화 반응기(220)의 내부에서 액화 수소불화탄소에 용매저장탱 크(240)에서 공급된 용매, 및 염기성 화합물 저장탱크(230)에서 공급된 염기성 화합물을 혼합하고 교반기(250)로 교반하여 용액을 형성하면서 -70∼-40 ℃로 30분∼2 시간동안 반응하게 되면, 상기 용액 내에서 염기성 화합물이 수소불화탄소의 수소 이온을 제거하여 수소불화탄소 음이온이 형성되며, 상기 수소불화탄소 음이온이 염기성 화합물의 양이온과 결합하여 불화탄소염으로 합성됨으로써 불화탄소염 조성물을 형성하게 된다.The solvent supplied from the
불화탄소염 조성물을 형성하도록 알칼리화 반응기(220)의 내부에서 액화 수소불화탄소, 용매, 및 염기성 화합물의 용액을 반응시키는 온도가 -70 ℃ 미만이면 상기 액화 수소불화탄소와 염기성 화합물의 사이의 반응성이 저하되며, 알칼리화 반응기(220)의 내부에서 액화 수소불화탄소, 용매, 및 염기성 화합물의 용액을 반응시키는 온도가 -40 ℃를 초과하면 상기 용액 중의 액화 수소불화탄소가 기화되어 염기성 화합물과의 반응속도가 극히 지연되는 현상이 발생하게 된다. 또한, 불화탄소염 조성물을 형성하도록 알칼리화 반응기(220)의 내부에서 액화 수소불화탄소, 용매, 및 염기성 화합물의 용액을 반응시키는 시간이 30분 미만이면 상기 액화 수소불화탄소와 염기성 화합물이 충분히 반응하지 않으며, 알칼리화 반응기(220)의 내부에서 액화 수소불화탄소, 용매, 및 염기성 화합물의 용액을 반응시키는 시간이 2 시간을 초과하면 상기 액화 수소불화탄소와 염기성 화합물이 더 이상 반응하지 않을 뿐만 아니라 반응시간 과다에 따른 알칼리화 반응기(220)의 가동비용이 증가하게 된다.If the temperature at which the solution of the liquefied hydrogen fluorocarbon, the solvent, and the basic compound is reacted in the
이러한 불화탄소염 조성물은, 수소불화탄소 음이온이 염기성 화합물의 양이 온과 결합하여 합성된 불화탄소염 이외에도, 미반응 수소불화탄소, 부산물(주로 알콜), 용매가 함유되어 있다. 따라서, 상기와 같은 조성의 불화탄소염 조성물에서 불화탄소염을 분리하는 것은 물론 미반응 수소불화탄소, 부산물, 용매까지 각각 분류하여 재활용하는 것이 바람직하며, 이를 위하여 불화탄소염 조성물이 분류 회수 장치(300)로 이송된다.The fluorocarbon salt composition contains unreacted hydrogen fluorofluorocarbons, by-products (mainly alcohols), and solvents, in addition to the fluorocarbon salts in which hydrogen fluorocarbon anions are combined with a cation of a basic compound. Therefore, in addition to separating the fluorocarbon salts from the fluorocarbon salt composition of the composition as described above, it is preferable to classify and recycle unreacted hydrogen fluorocarbons, by-products, and solvents, respectively. 300).
또한, 본 발명의 수소불화탄소의 재활용 처리 시스템은 상기 알칼리화 반응 장치에서 합성된 불화탄소염 조성물을 비점 차이에 의해 분류하여 미반응 수소불화탄소, 부산물, 용매를 분리하고 불화탄소염을 회수하는 분류 회수 장치가 포함된다.In addition, the hydrogen fluorocarbon recycling treatment system of the present invention classifies the fluorocarbon salt composition synthesized in the alkali reaction apparatus by boiling point separation to separate unreacted fluorofluorocarbons, by-products, solvents and recover fluorocarbon salts. A recovery device is included.
불화탄소염 조성물에서 불화탄소염을 분리하는 것은 물론 미반응 수소불화탄소, 부산물, 용매까지 각각 분류하는 분류 회수 장치(300)가 구성된다.In addition to separating the fluorocarbon salts from the fluorocarbon salt composition, the fractionation and
이를 위하여, 분류 회수 장치(300)는 알칼리화 반응 장치(200)에서 이송된 불화탄소염 조성물을 가열하여 미반응 수소불화탄소, 부산물, 용매를 증발시키는 증발기(310), 상기 증발기(310)에서 증발된 미반응 수소불화탄소, 부산물, 용매를 비점 차이에 의해 분류하도록 망상원통(Sieve Plate Columm)형 구조로 이루어지는 분류타워(320), 및 상기 증발기(310)에 잔류하는 불화탄소염을 회수하는 불화탄소염 회수 용기(360)가 포함된다.To this end, the fractionation and
알칼리화 반응 장치(200)에서 이송된 불화탄소염 조성물이 증발기(310)에 주입되고, 상기 증발기(310)에서 교반하면서 가열하게 되면 상기 불화탄소염 조성물에 함유된 미반응 수소불화탄소, 부산물, 용매가 비점 순서에 따라 순차적으로 기 화되어 분류타워(320)로 유입되며, 이에 따라 상기 증발기(310)에서는 불화탄소염과 미반응 염기성 화합물만 잔류하게 된다.When the fluorocarbon salt composition transferred from the
구체적으로, 증발기(310)에서 불화탄소염 조성물을 가열하게 되면, 우선 -93∼-47 ℃의 저비점인 미반응 수소불화탄소가 가장 먼저 기화되고, 70∼100 ℃의 중비점인 부산물이 다음으로 기화되고, 이어 189 ℃ 이상의 고비점인 디메틸포름아마이드 계열 또는 디메틸술폭사이드 계열의 용매가 마지막으로 기화되어 망상원통형 구조인 분류타워(320)로 유입되며, 상기 분류타워(320)에서 미반응 수소불화탄소 증기, 부산물 증기, 용매 증기가 차례로 응축되어 배출된다. Specifically, when the fluorocarbon salt composition is heated in the
이를 위하여 분류타워(320)는 미반응 수소불화탄소 증기를 응축하는 미반응 수소불화탄소 응축기 및 상기 미반응 수소불화탄소 응축기에서 응축되어 배출된 미반응 수소불화탄소를 저장하는 미반응 수소불화탄소 저장용기, 부산물 증기를 응축하는 부산물 응축기 및 상기 부산물 응축기에서 응축되어 배출된 부산물을 저장하는 부산물 저장용기, 용매 증기를 응축하는 용매 응축기 및 상기 용매 응축기에서 응축되어 배출된 용매를 저장하는 용매 저장용기와 배관으로 연결되도록 구성된다.To this end, the
미반응 수소불화탄소 저장용기에 저장된 미반응 수소불화탄소는 냉각응축 장치(100)로 반송되어 다시 냉각 응축되며, 용매 저장용기에 저장된 용매는 정제되고 알칼리화 반응 장치(200)로 반송되어 액화 수소불화탄소의 알칼리화 반응에 재사용되며, 부산물 저장용기에 저장된 부산물의 주성분인 알콜 역시 정제되어 다른 용도로 사용될 수 있다.The unreacted hydrogen fluorocarbon stored in the unreacted hydrogen fluorocarbon storage container is returned to the cooling
그리고, 증발기(310)에 잔류된 불화탄소염과 미반응 염기성 화합물은 불화탄 소염 회수 용기(360)로 이송되어 회수된다. In addition, the fluorocarbon salt and the unreacted basic compound remaining in the
상기 회수된 불화탄소염과 미반응 염기성 화합물을 유기용매에 대한 용해도 차이에 의해 분리하여 정제된 불화탄소염을 구성하며, 상기 불화탄소염을 화학산업의 원료물질로 사용할 수 있다. The recovered fluorocarbon salt and the unreacted basic compound are separated by a difference in solubility in an organic solvent to form a purified fluorocarbon salt, and the fluorocarbon salt may be used as a raw material of the chemical industry.
예를 들면, 불화탄소염을 포스겐(Phosgen, COCl2)과 반응시켜서 불화탄소 성분을 포함하는 산, 아마이드, 에스테르, 안하이드라이드 등을 제조할 수 있는 것이다.For example, a fluorocarbon salt can be reacted with phosgene (Phosgen, COCl 2 ) to produce acids, amides, esters, anhydrides, and the like containing fluorocarbon components.
그 구체적인 실시예로서, As a specific embodiment thereof,
① CF3K + Phosgen(COCl2) -> CF3COCl(Trifluotro acetylchloride)① CF 3 K + Phosgen (COCl 2 )-> CF 3 COCl (Trifluotro acetylchloride)
② CF3COCl + Ethanol -> CF3COOC2H5(Trifluoro acetate)② CF 3 COCl + Ethanol-> CF 3 COOC 2 H5 (Trifluoro acetate)
③ CF3COCl + Ethylene Diamine -> CF3CON(C2H5)2 (Trifluoro aceteamide)③ CF 3 COCl + Ethylene Diamine-> CF 3 CON (C 2 H 5 ) 2 (Trifluoro aceteamide)
④ CF3COCL + H2O -> CF3COOH (Trifluoro aceticacid) ④ CF 3 COCL + H 2 O-> CF 3 COOH (Trifluoro aceticacid)
등을 열거할 수 있으며, 이에 따라 폐자원 활용에 따른 자원 절약의 효과를 기대할 수 있다. Etc., and thus, the effect of resource saving due to the utilization of waste resources can be expected.
상기에서 기술된 수소불화탄소의 재활용 처리 시스템은 수소불화탄소를 1200 ℃까지 승온하지 않고 저온에서 냉각 응축하여 처리하기 때문에, 에너지 사용량을 크게 저감시킬 수 있어서 경제성이 크게 향상된다.The above-described recycling system for hydrofluorocarbons treats hydrofluorocarbons by cooling and condensing them at low temperatures without raising the temperature to 1200 ° C, thereby greatly reducing energy consumption and greatly improving economic efficiency.
또한, 상기 수소불화탄소의 재활용 처리 시스템은 액화천연가스 연소로 인한 이산화탄소, 및 2차 오염물질인 불화수소가 발생하지 않아서 불화수소 처리를 위한 별도의 설비를 필요로 하지 않는다.In addition, the hydrogen fluorocarbon recycling treatment system does not generate carbon dioxide due to liquefied natural gas combustion, and hydrogen fluoride, which is a secondary pollutant, does not require a separate facility for treating hydrogen fluoride.
이하, 본 발명의 수소불화탄소의 재활용 처리 방법에 대하여 바람직한 실시예를 참조하여 상세하게 설명한다. EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the recycling method of the hydrofluorocarbon of this invention is demonstrated in detail with reference to a preferable Example.
본 발명의 수소불화탄소의 재활용 처리 방법은 수소불화탄소를 냉각응축 장치에서 -93∼-47 ℃로 냉각, 응축하여 액화 수소불화탄소를 형성하는 단계가 포함된다.The recycling method of the hydrofluorocarbon of the present invention includes the step of cooling and condensing the hydrofluorocarbon at -93 to -47 ° C in a cooling condensation apparatus to form liquefied hydrogen fluorocarbon.
수소불화탄소인 HFC-23, HFC-32, HFC-41, HFC-43, HFC-125, HFC-134, HFC-134a, HFC-152a, HFC-143, HFC-143a, HFC-227, HFC-236, HFC-245 등이 단독으로 재활용 처리하거나 또는 둘 이상 혼합 사용된 수소불화탄소 혼합물을 재활용 처리한다. 이러한 수소불화탄소는 종류에 따라 비점이 -93∼-47 ℃로서 매우 낮고, 인화성이 있는 것을 특징으로 하고 있다. 그리고, 수소불화탄소는 증기밀도가 매우 크고 증기압이 대단히 높기 때문에, 초저온 상태인 냉각응축 장치의 내부에서도 일부가 기화되어 기체상태인 수소불화탄소를 형성하게 된다.HFC-23, HFC-32, HFC-41, HFC-43, HFC-125, HFC-134, HFC-134a, HFC-152a, HFC-143, HFC-143a, HFC-227, HFC- 236, HFC-245, or the like, can be recycled alone or in combination with two or more hydrofluorocarbon mixtures. Such hydrofluorocarbons are characterized by having a low boiling point of -93 to -47 deg. In addition, since the hydrogen fluorocarbon has a very high vapor density and a very high vapor pressure, a part of the hydrogen fluorocarbon is vaporized even inside the cryogenic condensation apparatus to form gaseous hydrogen fluorocarbon.
그런데, 기체 상태인 수소불화탄소는 염기성 화합물과의 반응속도가 극히 느리기 때문에, 염기성 화합물과 신속하게 반응할 수 있는 액화 수소불화탄소를 사용하여 불화탄소염을 합성한다.By the way, since the reaction rate with the basic compound is extremely slow in the gaseous hydrogen fluorocarbon, fluorocarbon salts are synthesized using liquefied hydrogen fluorocarbon which can react quickly with the basic compound.
이를 위하여, 기체 상태인 수소불화탄소를 냉각응축 장치의 냉각기에서 -93∼-47 ℃로 냉각 응축하여 액화 수소불화탄소를 형성하며, 상기 액화 수소불화탄소를 이송펌프에 의해 가압하여 알칼리화 반응 장치로 이송한다. 그리고, 냉각응축 장치의 내부에서 일부가 기화되어 기체 상태를 이루는 수소불화탄소 역시 송풍기에 의해 알칼리화 반응 장치의 알칼리화 반응기)로 이송한다.To this end, gaseous hydrogen fluoride carbon is cooled and condensed at -93 to -47 ° C. in a condenser of a cooling condenser to form liquefied hydrogen fluorocarbon, and the liquefied hydrogen fluorocarbon is pressurized by a transfer pump to an alkalizing reaction device. Transfer. In addition, hydrogen fluorocarbon, which is partially vaporized inside the cooling condensation apparatus and forms a gas state, is also transferred to an alkalizing reactor of the alkalizing reaction apparatus by a blower.
또한, 본 발명의 수소불화탄소의 재활용 처리 방법은 상기 액화 수소불화탄소를 알칼리화 반응 장치에서 디메틸포름아마이드 및 디메틸포름아마이드 유도체, 또는 디메틸술폭사이드 및 디메틸술폭사이드 유도체인 용매, KOH, t-BUO-K+, CH3O-K+, C2H5O-K+, C3H7O-K, C4H9O-K+, NaOH, t-BUO-Na, CH3O-Na, C2H5O-Na, C3H7O-Na+, C4H9O-Na로 이루어지는 군으로부터 적어도 하나 이상 선택되는 염기성 화합물과 혼합하고 -70∼-40 ℃로 30분∼2 시간동안 반응하여 불화탄소염 조성물로 합성시키는 단계가 포함된다.In addition, the method for recycling the hydrofluorocarbon of the present invention is a dimethylformamide and a dimethylformamide derivative, or a dimethyl sulfoxide and a dimethyl sulfoxide derivative in the alkalizing reaction apparatus of the liquefied hydrogen fluorocarbon, KOH, t-BUO- K + , CH 3 OK + , C 2 H 5 OK + , C 3 H 7 OK, C 4 H 9 OK + , NaOH, t-BUO-Na, CH 3 O-Na, C 2 H 5 O-Na, C 3 H 7 O-Na + , C 4 H 9 O-Na mixed with at least one basic compound selected from the group and reacted for 30 minutes to 2 hours at -70 ~ -40 ℃ to the fluorocarbon salt composition Synthesis is included.
수소불화탄소에 결합되어 있는 수소원자는 전자를 끌어당기는 성질을 지닌 불소원자 및 염기성 화합물에 의해 쉽게 떨어져 나가고 수소불화탄소는 음이온 형태로 존재하게 되며, 상기와 같이 음이온 형태로 존재하게 된 수소불화탄소가 염기성 화합물과 반응하여 불화탄소염으로 합성된다.The hydrogen atoms bonded to the fluorocarbons are easily separated by the fluorine atoms and basic compounds having the property of attracting electrons, and the fluorocarbons exist in the anion form, and the fluorocarbons exist in the anion form as described above. Is reacted with a basic compound to synthesize a fluorocarbon salt.
액화 수소불화탄소와 염기성 화합물의 반응은 용액 상태에서 진행이 되며, 이 때 사용되는 용매는 수소불화탄소와 염기성 화합물을 동시에 용해할 수 있는 반면, 염기성 화합물 및 수소불화탄소와 반응하지 않는다는 조건을 충족하는 디메틸포름아마이드 및 디메틸포름아마이드 유도체, 또는 디메틸술폭사이드 및 디메틸술폭사이드 유도체를 단독으로 사용하거나 2종 이상을 혼합 사용하여 수소불화탄소와 염기성 화합물의 반응을 유지하도록 지원할 수 있다.The reaction of the liquefied hydrogen fluorocarbon and the basic compound proceeds in a solution state, and the solvent used here can simultaneously dissolve the fluorocarbon and the basic compound, while satisfying the condition that it does not react with the basic compound and the fluorofluorocarbon. The dimethylformamide and dimethylformamide derivatives, or the dimethyl sulfoxide and dimethyl sulfoxide derivatives may be used alone or in combination of two or more thereof to support maintaining the reaction of the fluorocarbon and the basic compound.
따라서,알칼리화 반응 장치의 알칼리화 반응기에서 액화 수소불화탄소, 디메틸포름아마이드 및 디메틸포름아마이드 유도체, 또는 디메틸술폭사이드 및 디메틸술폭사이드 유도체인 용매, KOH, t-BUO-K+, CH3O-K+, C2H5O-K+, C3H7O-K, C4H9O-K+, NaOH, t-BUO-Na, CH3O-Na, C2H5O-Na, C3H7O-Na+, C4H9O-Na로 이루어지는 군으로부터 적어도 하나 이상 선택되는 염기성 화합물과 혼합하여 교반기로 교반하면서 -70∼-40 ℃로 30분∼2 시간동안 반응시킴으로써, 불화탄소염 이외에도 미반응 수소불화탄소, 부산물(주로 알콜), 용매가 함유된 불화탄소염 조성물을 형성하며, 상기 불화탄소염 조성물을 분류 회수 장치로 이송한다.Therefore, liquefied hydrogen fluorocarbons, dimethylformamide and dimethylformamide derivatives, or dimethyl sulfoxide and dimethyl sulfoxide derivatives, KOH, t-BUO-K + , CH 3 OK + , C in the alkalizing reactor of the alkaline reaction apparatus 2 H 5 OK + , C 3 H 7 OK, C 4 H 9 OK + , NaOH, t-BUO-Na, CH 3 O-Na, C 2 H 5 O-Na, C 3 H 7 O-Na + , Unreacted hydrogen fluorocarbon in addition to the fluorocarbon salts by mixing with a basic compound selected from the group consisting of C 4 H 9 O-Na and reacting for 30 minutes to 2 hours at -70 to -40 ° C while stirring with a stirrer. And a fluorocarbon salt composition containing by-products (mainly alcohols) and solvents, and transferring the fluorocarbon salt composition to a fractionation recovery apparatus.
또한, 본 발명의 수소불화탄소의 재활용 처리 방법은 상기 불화탄소염 조성물을 분류 회수 장치에서 비점 차이에 의해 분류하여 미반응 수소불화탄소, 부산물, 용매를 분리하고. 불화탄소염과 미반응 염기성 화합물을 회수하는 단계가 포함된다.In addition, the method for recycling the hydrofluorocarbon of the present invention is to classify the fluorocarbon salt composition by the boiling point difference in the fractionation recovery apparatus to separate unreacted hydrofluorocarbons, by-products, and solvents. Recovering the fluorocarbon salt and the unreacted basic compound.
알칼리화 반응 장에서 이송된 불화탄소염 조성물을 증발기에 주입하고, 상기 증발기에서 교반하면서 가열하게 되면 상기 불화탄소염 조성물에 함유된 미반응 수소불화탄소, 부산물, 용매가 비점 순서에 따라 순차적으로 기화되어 분류타워로 유입되며, 이에 따라 상기 증발기에서는 불화탄소염과 미반응 염기성 화합물만 잔류하게 된다.When the fluorocarbon salt composition transferred from the alkaline reaction field is injected into the evaporator and heated with stirring in the evaporator, the unreacted hydrogen fluorocarbon, by-products, and the solvent contained in the fluorocarbon salt composition are sequentially vaporized in the boiling point order. It flows into the fractionation tower, so that only the fluorocarbon salt and the unreacted basic compound remain in the evaporator.
즉, 알칼리화 반응 장치에서 이송된 불화탄소염 조성물을 분류 회수 장치의 증발기에서 가열하면, 저비점인 미반응 수소불화탄소가 가장 먼저 기화되고, 중비점인 부산물이 다음으로 기화되고, 고비점인 용매가 마지막으로 기화되어 Sieve Plate Columm 구조를 이루는 분류타워로 유입되며, 상기 분류타워에서 미반응 수소불화탄소 증기, 부산물 증기, 용매 증기가 차례로 응축되어 배출된다. That is, when the fluorocarbon salt composition transferred from the alkalizing reaction apparatus is heated in the evaporator of the fractionation and recovery apparatus, the low boiling unreacted hydrogen fluorocarbon is first vaporized, the middle boiling by-product is vaporized next, and the high boiling solvent is Finally, the gas is introduced into a fractionation tower forming a Sieve Plate Columm structure, and unreacted hydrogen fluorocarbon vapor, by-product vapor, and solvent vapor are sequentially condensed and discharged from the fractionation tower.
분류타워에서 배출된 미반응 수소불화탄소 증기를 미반응 수소불화탄소 응축기에서 응축하여 미반응 수소불화탄소 저장용기에 저장하며, 상기 미반응 수소불화탄소 증기 다음으로 배출된 부산물 증기를 부산물 응축기에서 응축하여 부산물 저장용기에 저장하며, 상기 부산물 증기 다음으로 배출된 용매 증기를 용매 응축기에서 응축하여 용매 저장용기에 저장한다.The unreacted hydrogen fluorocarbon vapor discharged from the fractionation tower is condensed in an unreacted hydrogen fluorocarbon condenser and stored in an unreacted hydrogen fluorocarbon storage container, and the by-product vapor discharged after the unreacted hydrogen fluorocarbon vapor is condensed in a by-product condenser. And the by-product storage container, the solvent vapor discharged after the by-product steam is condensed in a solvent condenser and stored in the solvent storage container.
상기와 같이 미반응 수소불화탄소 저장용기에 저장된 미반응 수소불화탄소를 냉각응축 장치로 반송하여 다시 냉각 응축시키며, 용매 저장용기에 저장된 용매를 정제하고 알칼리화 반응 장치로 반송하여 액화 수소불화탄소의 알칼리화 반응에 재사용하며, 부산물 저장용기에 저장된 부산물의 주성분인 알콜 역시 정제하여 다른 용도로 사용한다.As described above, the unreacted hydrogen fluorocarbon stored in the unreacted hydrogen fluorocarbon storage container is returned to the cooling condensation apparatus for cooling and condensing again, and the solvent stored in the solvent storage container is purified and returned to the alkalizing reaction apparatus to alkalinize the liquefied hydrogen fluorocarbon. It is reused in the reaction and alcohol, the main component of the by-product stored in the by-product storage container, is also purified and used for other purposes.
그리고, 증발기에 잔류된 불화탄소염과 미반응 염기성 화합물을 불화탄소염 회수 용기로 이송하여 회수한다. Then, the fluorocarbon salt and the unreacted basic compound remaining in the evaporator are transferred to the fluorocarbon salt recovery vessel and recovered.
또한, 본 발명의 수소불화탄소의 재활용 처리 방법은 상기 회수된 불화탄소염과 미반응 염기성 화합물을 유기용매에 대한 용해도 차이에 의해 분리하여 정제된 불화탄소염을 구성하는 단계가 포함된다.In addition, the method for recycling the hydrogen fluorocarbon of the present invention comprises the step of separating the recovered fluorocarbon salt and the unreacted basic compound by the difference in solubility in an organic solvent to form a purified fluorocarbon salt.
상기 회수된 불화탄소염과 미반응 염기성 화합물을 유기용매에 대한 용해도 차이에 의해 분리하여 정제된 불화탄소염을 구성한다.The recovered fluorocarbon salt and unreacted basic compound are separated by a difference in solubility in an organic solvent to form a purified fluorocarbon salt.
즉, 회수된 불화탄소염과 미반응 염기성 화합물의 혼합물을 불화탄소염만 용해하거나 불화탄소염에 대한 용해도가 매우 높은 유기용매에 혼합 교반하고, 석출되는 미반응 염기성 화합물을 여과 분리함으로써 정제 불화탄소염을 회수할 수 있다. 반면 회수된 불화탄소염과 미반응 염기성 화합물의 혼합물을 염기성 화합물만 용해하거나 또는 염기성 화합물에 대한 용해도가 매우 높은 유기용매에 혼합 교반하고, 석출되는 정제 불화탄소염을 여과 회수할 수 있다.That is, the mixture of recovered carbon fluoride salt and unreacted basic compound is dissolved in only the fluorocarbon salt or mixed and stirred in an organic solvent having high solubility in fluorocarbon salt, and the precipitated unreacted basic compound is separated by filtration and purified. The salt can be recovered. On the other hand, the mixture of the recovered fluorocarbon salt and the unreacted basic compound may be dissolved only in the basic compound or mixed and stirred in an organic solvent having a high solubility in the basic compound, and the precipitated purified fluorocarbon salt may be filtered out.
상기 회수된 정제 불화탄소염을 화학산업의 원료물질로 사용한다. The recovered purified fluorocarbon salt is used as a raw material of the chemical industry.
예를 들면, 불화탄소염을 포스겐(Phosgen, COCl2)과 반응시켜서 불화탄소 성분을 포함하는 산, 아마이드, 에스테르, 안하이드라이드 등을 제조하는 것이다.For example, a fluorocarbon salt is reacted with phosgene (Phosgen, COCl 2 ) to produce an acid, an amide, an ester, an hydride or the like containing a fluorocarbon component.
한편, 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 적용 부위를 변경하여 사용하는 것이 가능하고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형을 할 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다. 따라서, 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.On the other hand, the present invention is not limited to the described embodiments, it is possible to use and change the application site, it is common in the art that various modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. It is self-evident to those who have knowledge. Therefore, such modifications or variations will have to belong to the claims of the present invention.
도 1은 본 발명에 의한 수소불화탄소 처리 시스템의 전체 구성도1 is an overall configuration diagram of a hydrofluorocarbon treatment system according to the present invention
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
100 : 냉각응축 장치 150 : 열교환기100: cooling condensing device 150: heat exchanger
161 : 냉매저장용기 162 : 냉매 이송 파이프161: refrigerant storage container 162: refrigerant transfer pipe
170 : 송풍기 180 : 액화 수소불화탄소 저장탱크170: blower 180: liquefied hydrogen fluorocarbon storage tank
181 : 이송펌프 200 : 알칼리화 반응 장치181: transfer pump 200: alkalizing reaction device
220 : 알칼리화 반응기 230 : 염기성 화합물 저장탱크220: alkalizing reactor 230: basic compound storage tank
240 : 용매 저장탱크 250 : 교반기240: solvent storage tank 250: stirrer
300 : 분류 회수 장치 310 : 증발기300: classification recovery device 310: evaporator
320 : 분류타워 360 : 불화탄소염 회수 용기320: classification tower 360: fluorocarbon salt recovery container
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