KR101569246B1 - 발포성 폴리스티렌의 제조 장치 및 방법 - Google Patents

발포성 폴리스티렌의 제조 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 발포성 폴리스티렌의 제조 장치 및 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 제조 장치에 의하면, 작은 면적의 분리막을 이용하여 분리하고자 하는 성분, 특히 휘발성 유기화합물(VOC)을 고선택도로 분리할 수 있어, 공정의 효율성 및 경제성을 탁월하게 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, VOC를 분리 및 회수함으로써, 지구 온난화에 의한 환경오염을 예방할 수 있는 효과가 있다.

Description

발포성 폴리스티렌의 제조 장치 및 방법{MANUFACTURING APPARATUS AND METHOD OF EXPANDABLE POLYSTYRENE}
본 출원은 발포성 폴리스티렌의 제조 장치 및 방법에 관한 것이다.
발포성 폴리스티렌(Expandable Polystyrene, 이하 EPS)을 생산하기 위한 공정에서는, EPS 반응기 내에 발포제로서 VOC인 펜탄을 과량으로 투입하여 폴리스티렌(Polystyrene, PS) 비드에 펜탄을 함침시키고, 미함침된 펜탄은 상기 반응기 외부로 배출하게 된다. 이렇게 배출된 펜탄이 바로 대기 중으로 배출되는 것을 막기 위하여, 예를 들면, 축열식 연소장치(Regenerative Thermal Oxidation, RTO)를 통하여 소각 후 대기로 배출되나, 상기 과정에서, 다량의 일산화탄소, 이산화탄소 또는 질소 산화물 등의 유독가스가 대기 중으로 방출되게 된다.
또한, 이 과정에서, 상기 발포제는 투입량의 약 5 내지 20%가 손실되어, 경제성의 측면에서도, 상기 폴리스티렌의 제조 비용이 상승하는 문제가 발생하게 된다.
본 출원은 발포성 폴리스티렌의 제조 장치 및 방법을 제공한다.
본 출원의 발포성 폴리스티렌의 제조 장치는 반응기, 상기 반응기에 비응축성 기체 공급 장치 및 배출 장치, 상기 배출 장치에 연결된 분리막을 포함한다. 예를 들면, 상기 배출 장치에서 배출된 비응축성 기체 및 발포성 폴리스티렌(Expandable Polystyrene, 이하 EPS)에 미함침된 발포 기체의 혼합 기체를 상기 분리막을 통과시킴으로써, EPS 제조 시에 발포제로 사용되는 펜탄을 저비용으로 분리 및 회수할 수 있으며, 이에 따라 친환경적인 EPS의 제조 공정을 실현 가능하고, 분리된 발포 기체를 재생하여 EPS 제조 공정에 재사용함으로써 생산 단가를 절감할 수 있는 효과가 있다.
이하에서 첨부하는 도면을 참조하여 본 출원의 발포성 폴리스티렌의 제조 장치를 보다 구체적으로 설명하기로 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지의 범용적인 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 첨부되는 도면은 본 발명의 이해를 돕기 위한 개략적인 것으로 본 발명을 보다 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 상기 도면에 의하여 본 발명의 범위가 제한되지 아니한다.
도 1은, 본 출원의 제조 장치의 예시적인 실시 형태를 나타내는 도면이다.
도 1에 나타나듯이, 예시적인 본 출원의 제조 장치는, 반응기(2), 비응축성 기체 공급 장치(3) 및 배출 장치(4) 및 분리막(1)을 포함할 수 있다.
상기에서, 반응기(2)는 폴리스티렌 비드가 중합되는 반응기로서, 상기 반응기에는, 상기 폴리스티렌 비드를 중합시키기 위한, 스티렌계 단량체, 중합 개시제가 충전되어 있을 수 있다. 또한, 상기 반응기에는, 필요에 따라, 중합 시 필요한 분자량 조절제, 난연제, 분산제, 분산 보조제, pH 조절제 및 계면 활성제로 이루어진 군으로부터 선택된 첨가제가 추가적으로 충전되어 있을 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 폴리스티렌 비드는, 기술 분야에서 공지된 다양한 중합 방법에 의하여 중합될 수 있으며, 특별히 제한되는 것은 아니나, 예를 들면, 현탁 중합법에 의하여 중합될 수 있다.
또한, 상기 반응기(2) 내에는, 상기 폴리스티렌 비드가 상기 반응기 내에서 중합된 후, 상기 폴리스티렌 비드를 발포시키기 위한 발포 기체가 충전될 수 있다. 상기 발포 기체는, 상기 폴리스티렌 비드내로 함침되며, 상기 발포 기체의 일부는 상기 폴리스티렌 비드로 함침되지 못한채로 반응기 내부에 남아있을 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 발포 기체로는, 다양한 종류의 발포성 기체가 기술분야에 공지되어 있으며, 특별히 제한되는 것은 아니나, 휘발성 유기 화합물, 예를 들면, 펜탄 기체가 사용될 수 있다.
또한, 도 1에 나타나듯이, 예시적인 상기 제조 장치는, 비응축성 기체 공급 장치(3)를 포함할 수 있다. 상기 비응축성 기체 공급 장치(3)는 상기 반응기(2)에 상기 비응축성 기체를 공급하기 위한 장치로서, 상기 반응기(2)의 일측에 연결된다. 상기 비응축성 기체가 상기 반응기(2)로 공급됨으로서, 미함침된 발포 기체가 응축되는 것을 막을 수 있으며, 이에 따라 폴리스티렌 비드 내로 함침되지 않은 발포 기체를 반응기(2)로부터 용이하게 배출할 수 있다.
상기 비응축성 기체는, 기술 분야에서 공지된 다양한 종류의 비응축성 기체를 제한 없이 사용할 수 있으며, 예를 들면, 질소가 사용될 수 있다.
또한, 도 1에 나타나듯이, 상기 제조 장치는 상기 발포 기체 중 상기 반응기(2)에서 중합된 폴리 스티렌 비드에 미함침된 발포 기체 및 상기 비응축성 기체를 포함하는 혼합 기체를 배출하기 위한, 배출 장치(4)를 포함할 수 있다. 상기 미함침된 발포 기체 및 비응축성 기체는 상기 반응기(2)의 상기 배출 장치(4)를 통하여 배출될 수 있으며, 예를 들면, 상기 배출 장치에서 배출된 혼합 기체 흐름(F1)은, 후술할 분리막(1)으로 유입되는 공급 흐름(F1)일 수 있다. 예를 들면, 상기 배출 장치(4)는, 도 1과 같이, 비응축성 기체 공급 장치(3)가 연결된 부분의 타측에 연결될 수 있다.
하나의 예시에서, 본 출원의 제조 장치는, 또한, 상기 배출 장치(4)에서 배출된 상기 혼합 기체 흐름이 유입되도록 연결된 분리막(1)을 포함할 수 있다. 본 출원의 제조 장치에서는, 상기 미함침된 발포 기체 성분을 포함하는 혼합 기체 흐름을 상기 분리막(1)에 통과시킴으로써, 상기 미함침된 발포 기체를 분리할 수 있으며, 상기 분리된 발포 기체는 상기 EPS의 제조에 재사용됨으로써, 경제적으로 EPS를 제조할 수 있으며, 환경 오염을 방지할 수 있다.
상기 분리막(1)은, 예를 들면, 상기 혼합 기체 흐름이 유입되도록, 상기 배출 장치(4)에 연결되어 있을 수 있으며, 상기 분리막(1)으로 유입된 혼합 기체 흐름은, 상기 분리막을 통과하는 투과 흐름 및 상기 분리막을 투과하지 않는 비투과 흐름으로 나뉘어 배출될 수 있다. 상기 분리막을 통과하는 투과 흐름은, 상기 혼합 기체 흐름에 비하여, 상대적으로 발포 기체의 농도가 높은 흐름일 수 있다.
하나의 예시에서, 도 1과 같이, 상기 발포성 폴리스티렌의 제조 장치에 포함되는 분리막은 제 1 분리막(11)에 연결된 제 2 분리막(21)과 같이, 둘 이상의 분리막을 포함한다. 예를 들면, 상기 발포성 폴리스티렌의 제조 장치는, EPS 반응기에서 배출되는 혼합 기체와 같은 공급 흐름 중에서 펜탄과 같이 분리하고자 하는 발포 기체 성분에 대한 선택도가 상대적으로 높은 제 1 분리막(11) 및 상기 제 1 분리막(11)의 후단에 직렬로 연결되며, 발포 기체 성분에 대한 선택도는 상대적으로 작으나 투과도가 제 1 분리막(11)에 비하여 큰 제 2 분리막(21)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 발포성 폴리스티렌의 제조 장치는, 도 1에 나타나듯이 기체 흐름이 제 1 분리막으로 유입되어 상기 제 1 분리막을 통과하는 제 1 투과 흐름(F3) 및 상기 제 1 분리막을 통과하지 않는 제 1 비투과 흐름(F2)으로 나뉘어 배출되는 제 1 분리막; 및 상기 제 1 비투과 흐름(F2)이 제 2 분리막으로 유입되어 상기 제 2 분리막을 통과하는 제 2 투과 흐름(F5) 및 상기 제 2 분리막을 통과하지 않는 제 2 비투과 흐름(F4)으로 나뉘어 배출되는 제 2 분리막(21)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제 1 분리막(11) 및 제 2 분리막(21)은, 전술한 바와 같이, 선택도 및 투과도가 상이할 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 용어 「직렬로 연결」은 상기 제 1 분리막 및 제 2 분리막의 투과 흐름 및 비투과 흐름이 상기와 같이 배출되도록 연결된 것을 의미한다.
본 명세서에서, 사용되는 용어 「선택도」는 분리막을 투과하는 둘 이상의 성분 중 특정 성분을 선택적으로 투과할 수 있는 정도를 의미하며, 또한, 본 명세서에서, 사용되는 용어 「투과도」는 분리막이 특정 성분을 투과시키는 투과 속도를 의미한다. 예를 들어, 성분 A 및 성분 B로 이루어진 2 성분의 혼합물 흐름이 분리막 장치로 유입되는 경우, 성분 A의 투과도를 PA, 성분 B의 투과도를 PB라고 나타낼 경우, 상기 성분 A의 투과도 PA는 하기 수학식 1에 의하여 계산될 수 있다.
[수학식 1]
PA(GPU) = [표준 상태(STP)에서 혼합물 흐름 중 성분 A의 분리막 투과 부피 속도×106]/[분리막 면적×투과 흐름과 비투과 흐름의 압력차](cm3/cm2·s·cmHg)
상기에서 표준 상태는 0?의 온도 및 1 기압의 압력 상태를 의미한다. 또한, 상기에서 투과 흐름은 분리막으로 유입되는 흐름 중 분리막을 통과하는 흐름을 의미하며, 상기 비투과 흐름은 상기 분리막으로 유입되는 흐름 중 분리막을 통과하지 않는 흐름을 의미한다.
또한, 성분 A 및 성분 B로 이루어진 2 성분의 혼합물 흐름이 분리막 장치로 유입되는 경우, 상기 성분 B에 대한 성분 A의 선택도는 하기 수학식 2에 의하여 계산될 수 있다.
[수학식 2]
αAB = PA/PB
일반적으로 막 분리 공정의 용량은 막의 면적과 관계되나, 분리막의 경우, 면적에 비례하여 가격이 큰 폭으로 상승하며, 고 선택도를 가지는 분리막의 경우, 투과도가 떨어져 넓은 면적의 분리막을 사용하여야 한다. 그러나 본 출원의 제조 장치에서는, 상기와 같이 분리하고자 하는 성분에 대한 선택도 및 투과도가 상이한 이종의 분리막, 예를 들면, 선택도가 상대적으로 높은 분리막을 전단에, 투과도가 상대적으로 큰 분리막을 후단에 직렬로 연결함으로써, 작은 면적의 분리막을 사용하고서도 고효율로 발포 기체의 분리가 가능하므로 경제적이고 효율적으로 공정을 진행할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 제 1 분리막(11) 및 제 2 분리막(21)은 하기 식 1을 만족할 수 있다.
[식 1]
α1 AB - α2 AB > 0
또한, 이와 동시에, 상기 제 1 분리막(11) 및 제 2 분리막(21)은 하기 식 2를 만족할 수 있다.
[식 2]
P2 A - P1 A > 0
상기 식 1에서,
α1 AB는 상기 제 1 분리막에 유입되는 혼합 기체 흐름(F1) 중 존재하는 성분 B에 대한 성분 A의 선택도(P1 A/P1 B)를 나타내고,
α2 AB는 상기 제 2 분리막에 유입되는 제 1 비투과 흐름(F2) 중 존재하는 성분 B에 대한 성분 A의 선택도(P2 A/P2 B)를 나타내며,
상기에서 P1 A 및 P1 B는 각각 상기 제 1 분리막에 유입되는 혼합 기체 흐름(F1) 중 존재하는 성분 A 및 성분 B의 투과도를 나타내고,
P2 A 및 P2 B는 각각 상기 제 2 분리막에 유입되는 제 1 비투과 흐름(F2) 중 존재하는 성분 A 및 성분 B의 투과도를 나타내며,
상기에서 성분 A는 각 분리막에 유입되는 적어도 둘 이상의 성분 중 적어도 하나 이상의 분리 대상 성분, 예를 들면, VOC 성분을 나타내고, 성분 B는 각 분리막에 유입되는 적어도 둘 이상의 성분 중 상기 성분 A를 제외한 나머지 성분을 나타낸다.
또한, 이하에서, α1 AB, α2 AB, P1 A, P1 B, P2 A 및 P2 B는 상기에서 정의한 바와 동일하다.
본 출원에서는, 상기 식 1 및 2를 만족하도록 분리막(11, 21)을 직렬로 연결함으로써, 발포 기체, 예를 들면, VOC 성분을 고효율로 회수할 수 있으며, 고 선택도를 가지는 제 1 분리막 하나 만으로 막 분리 장치를 구성하는 경우에 비하여, 작은 단면적의 분리막을 사용하고도 발포 기체를 높은 회수율로 분리할 수 있으므로, 보다 경제적으로 발포 기체의 분리 공정을 수행할 수 있다.
예를 들어, 도 1에서 나타나듯이, 본 출원의 제 1 분리막 장치(10)로 공급 흐름(F1)이 유입되면, 상기 공급 흐름(F1)은 제 1 분리막(11)을 통과한 제 1 투과 흐름(F3)과 제 1 분리막(11)을 통과하지 않고, 배출되어 제 2 분리장치(20)로 유입되는 제 1 비투과 흐름(F2)으로 나뉘어 질 수 있다. 이 경우, 상기 제 1 투과 흐름(F3)에는 제 2 분리막(21)에 비하여 상대적으로 성분 A에 대한 매우 높은 선택도 및 낮은 투과도를 가지는 제 1 분리막(11)을 통과하므로, 상기 제 1 투과흐름(F3)은 상대적으로 성분 A 가 농후한 흐름일 수 있다. 또한, 상기 제 1 비투과 흐름(F2)은, 제 2 분리막 장치(20)로 유입된 후에, 제 2 분리막(21)을 통과한 제 2 투과 흐름(F5)과 제 2 분리막(21)을 통과하지 않고 유출되는 제 2 비투과 흐름(F4)로 나뉘어 질 수 있다. 이 경우, 상기 제 2 투과 흐름(F5)은, 제 1 분리막(11) 보다 상대적으로 선택도는 낮으나, 투과도는 높은 제 2 분리막(21)을 통과하므로, 제 1 투과 흐름(F3)에 비하여는 적지만, 상대적으로 성분 A가 농후한 흐름일 수 있다. 또한, 이러한 과정을 거쳐 최종적으로 유출되는 제 2 비투과 흐름(F4)에는 결과적으로 성분 A가 거의 포함되지 않을 수 있다. 상기에서, 사용되는 용어 「농후한 흐름」이란, 공급 흐름(F1)에 포함된 적어도 하나 이상의 분리 대상 성분 각각의 함량보다 제 1 투과 흐름(F3) 또는 제 2 투과흐름(F5)에 포함된 분리 대상 성분 각각의 함량이 더 높은 흐름을 의미하며, 제 1 투과 흐름(F3) 또는 제 2 투과흐름(F5)에 포함된 분리 대상 성분 각각의 함량이, 예를 들어, 50 중량% 이상, 80 중량% 이상, 90 중량% 이상, 95 중량% 이상 또는 99 중량% 이상인 흐름을 의미할 수 있다.
또한 상기 분리막(1)은 상기 식 1 및 2를 만족하는 제 1 분리막(11) 및 제 2 분리막(21)을 포함함과 동시에, 바람직하게는, 분리하고자 하는 물질, 특히 발포 기체에 대한 선택도가 1 보다 큰 분리막(11, 21)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 도 1와 같이, 발포 기체 성분 A 및 각 분리막에 유입되는 적어도 둘 이상의 성분 중 상기 성분 A를 제외한 나머지 성분 B를 포함하는 공급 흐름(F1)이 분리막(1)으로 유입되는 경우, 제 1 분리막(11)의 상기 성분 B에 대한 상기 성분 A의 선택도(α1 AB) 와 상기 제 2 분리막(21)의 상기 성분 B에 대한 상기 성분 A의 선택도(α2 AB)는 하기 식 3 및 식 4를 만족할 수 있다
[식 3]
α1 AB > 1
[식 4]
α2 AB > 1
상기 막 분리 장치(1)에서, 제 1 분리막(11)의 상기 성분 B에 대한 상기 성분 A의 선택도(α1 AB)와 상기 제 2 분리막(21)의 상기 성분 B에 대한 상기 성분 A의 선택도(α2 AB)가 상기 식 3 및 식 4를 만족함으로써, 발포 기체, 예를 들면, VOC를 높은 선택도로 분리 및 회수할 수 있다.
또한, 바람직하게는, 상기 막 분리 장치(1)에 포함되는 제 1 분리막(11) 및 제 2 분리막(21)은, 상기 식 1 및 2를 만족함과 동시에, 제 1 분리막(11)의 상기 성분 B의 투과도(P1 B) 및 제 2 분리막(21)의 상기 성분 B의 투과도(P2 B)는 하기 식 5를 만족할 수 있다.
[식 5]
P2 B - P1 B > 0
예를 들면, 상기 막 분리 장치(1)의 제 1 분리막(11)의 P1 A가 20, P1 B가 2 이고, 제 2 분리막(21)의 P2 A가 40, P2 B가 10일 경우, 제 1 분리막(11)의 α1 AB 값은 10, 제 2 분리막(21)의 α2 AB 값은 4가 되며, 따라서 α1 AB - α2 AB의 값은 6으로 식 1을 만족하게 되고, 또한, P2 A - P1 A의 값은 20으로 식 2를 만족하게 된다. 한편, 이 경우, 식 3 및 식 4와 같이, α1 AB 및 α2 AB 는 모두 1보다 큰 값을 가지며, 또한, P2 B - P1 B의 값은 8로 식 5를 만족하게 된다.
본 출원의 분리막(1)에 사용되는 분리막 장치(10, 20)에 포함될 수 있는 분리막(11, 21)은 상기 식 1 및 2를 만족한다면, 특별히 제한되는 것은 아니며, 공지된 다양한 종류의 분리막 중에서 분리하고자 하는 VOC 성분에 따라 선택하여 제한 없이 사용할 수 있다.
또한, 전술한 식 1 및 2를 만족하는 범위라면, 특별히 제한되는 것은 아니나, 제 1 분리막 장치(10)에 포함되는 제 1 분리막(11)의 투과도(P1 A) 및 제 2 분리막 장치(20)에 포함되는 제 2 분리막(21)의 투과도(P2 A)는 20 GPU 이상, 예를 들면, 30 GPU 이상, 40 GPU 이상, 바람직하게는 50 GPU 이상, 보다 바람직하게는 100 GPU 이상일 수 있다. 상기 제 1 분리막(11)의 투과도(P1 A) 및 제 2 분리막(21)의 투과도(P2 A)가 20 GPU 미만일 경우, 분리막의 처리용량이 저하되는 문제가 발생할 수 있다. 상기 투과도의 상한은 특별히 제한되는 것은 아닌, 실제 적용 가능성을 고려할 때, 예를 들면, 100,000 GPU 이하일 수 있다.
하나의 예시에서, 전술한 식 1 및 2를 만족하는 범위라면 특별히 제한되는 것은 아니나, 상기 제 1 분리막(11)의 상기 성분 B에 대한 상기 성분 A의 선택도(α1 AB)와 상기 제 2 분리막(21)의 상기 성분 B에 대한 상기 성분 A의 선택도(α2 AB는 10 이상, 예를 들면, 15 이상, 바람직하게는 20 이상, 보다 바람직하게는 30 이상일 수 있다. 상기 성분 A의 선택도(α1 AB)와 상기 제 2 분리막(21)의 상기 성분 B에 대한 상기 성분 A의 선택도(α2 AB)가 10 미만일 경우, 분리 효율이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 EPS 제조 장치는, 진공 펌프(40)을 포함할 수 있다. 상기 진공 펌프(40)는 상기 제 1 분리막(11) 및 제 2 분리막(21)의 제 1 및 제 2 투과 흐름과 제 1 및 제 2 비투과 흐름에 대하여 압력 차를 제공하기 위하여, 본 출원의 제조 장치에 포함될 수 있다. 또한, 비록 도시되지는 않았지만, 상기 막 분리 장치(1)는 공급 흐름이 상기 제 1 분리막(11)으로 유입되기 전에 상기 제 1 분리막으로 유입되는 흐름의 압력을 조절하기 위한 가압 장치, 예를 들면, 압축기(Compressor)를 추가로 포함할 수 있다. 상기 가압 장치에 의하여, 공급 흐름의 압력을 가압시킬 수 있으며, 이에 의하여, 상기 제 1 분리막(11) 및 제 2 분리막(21)의 제 1 및 제 2 투과 흐름과 제 1 및 제 2 비투과 흐름에 대하여 압력 차를 제공할 수 있다.
도 2는 본 출원의 EPS 제조 장치의 다른 예시적인 실시형태를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 2에 나타나듯이, 예시적인 EPS 제조 장치는, 반응기(2), 상기 반응기(2)에 비응축성 기체를 공급하는 비응축성 기체 공급 장치(3), 상기 반응기(2)에 연결된 배출 장치(4), 상기 배출 장치에 연결된 응축기(5) 및 상기 응축기에서 비응축된 흐름이 유입되는 분리막(1)을 포함한다. 하나의 예시에서, 상기 분리막(1)은 전술한 바와 같이, 제 1 분리막 및 제 2 분리막을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 응축기(5)에서 비응축된 흐름이 제 1 분리막으로 유입되어 상기 제 1 분리막을 통과하는 제 1 투과 흐름(F3) 및 상기 제 1 분리막을 통과하지 않는 제 1 비투과 흐름(F2)으로 나뉘어 배출되는 제 1 분리막; 및 상기 제 1 비투과 흐름(F2)이 제 2 분리막으로 유입되어 상기 제 2 분리막을 통과하는 제 2 투과 흐름(F5) 및 상기 제 2 분리막을 통과하지 않는 제 2 비투과 흐름(F4)으로 나뉘어 배출되는 제 2 분리막(21)을 포함할 수 있다. 상기 제 1 분리막(11) 및 제 2 분리막(21)은, 전술한 바와 같이, 선택도 및 투과도가 상이할 수 있다. 또한, 상기 제 1 분리막(11) 및 상기 제 2 분리막(21)은 상기 EPS 제조 장치의 제 1 실시예에서 전술한 식 1 내지 5를 만족할 수 있으며, 이에 따른 효과는 전술한 바와 동일하다.
하나의 예시에서, 도 2와 같이, 상기 응축기(5)는 상기 배출 장치(4)에서 배출된 혼합 기체가 유입되도록 상기 배출 장치(4)에 연결되어 있을 수 있다. 본 출원의 제조 장치가 상기 응축기(5)를 포함함으로써, 상기 공급 흐름(F1)이 제 1 분리막(11)으로 유입되기 전에 응축기(5)를 통과함으로써, 분리하고자 하는 성분, 즉, 발포 기체 중 응축 가능한 성분(F7)은 응축되어 사전 분리될 수 있다. 또한, 비응축된 발포 기체 성분과 비응축성 기체 혼합물의 혼합 기체만을 제 1 분리막(11)으로 유입시킴으로써, 사용되는 막의 면적을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
도 3은 본 출원의 EPS 제조 장치의 또 다른 예시적인 실시 형태를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 3에 나타나듯이, 예시적인 EPS 제조 장치는, 반응기(2), 상기 반응기(2)에 비응축성 기체를 공급하는 비응축성 기체 공급(3) 장치, 상기 반응기(2)에 연결된 배출 장치(4) 및 상기 배출 장치(4)에 연결된 분리막(1) 이외에도, 상기 분리막(1)에 연결된 기액 분리기(30)를 포함한다.
하나의 예시에서, 상기 분리막(1)은 전술한 바와 같이, 제 1 분리막(11) 및 제 2 분리막(21)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 배출 장치(4)에서 배출된 혼합 기체 흐름이 제 1 분리막으로 유입되어 상기 제 1 분리막을 통과하는 제 1 투과 흐름(F3) 및 상기 제 1 분리막을 통과하지 않는 제 1 비투과 흐름(F2)으로 나뉘어 배출되는 제 1 분리막; 및 상기 제 1 비투과 흐름(F2)이 제 2 분리막으로 유입되어 상기 제 2 분리막을 통과하는 제 2 투과 흐름(F5) 및 상기 제 2 분리막을 통과하지 않는 제 2 비투과 흐름(F4)으로 나뉘어 배출되는 제 2 분리막(21)을 포함할 수 있다. 상기 제 1 분리막(11) 및 제 2 분리막(21)은, 전술한 바와 같이, 선택도 및 투과도가 상이할 수 있다. 또한, 상기 제 1 분리막(11) 및 상기 제 2 분리막(21)은 상기 EPS 제조 장치의 제 1 실시예에서 전술한 식 1 내지 5를 만족할 수 있으며, 이에 따른 효과는 전술한 바와 동일하다.
하나의 예시에서, 도 3에 나타나듯이, 상기 EPS 제조 장치는 기액 분리기(30)를 포함할 수 있다. 상기 기액 분리기(30)에 막 분리 장치(1)의 제 1 투과 흐름(F3) 및 제 2 투과흐름(F5)이 유입될 수 있으며, 상기 기액 분리기(30)에서는, 제 1 투과흐름(F3) 및 제 2 투과흐름(F5)에 포함된 성분을 기액 분리하여, 분리된 기상 성분의 흐름(F6)을 상기 제 1 분리막(11) 및/또는 상기 제 2 분리막(21)으로 재유입하여, 재분리할 수 있다. 예를 들어, 본 출원의 EPS 제조 장치가 상기 기액 분리기(30)를 포함할 경우, 상기 분리된 기상 성분을 막 분리 공정에 재사용함으로써 공정에서 회수되는 성분의 양을 극대화 하는 효과가 있다.
하나의 예시에서, 비록 도시되지는 않았지만, 상기 EPS 제조 장치는 압력 조절 장치, 예를 들면, 가압 또는 감압 장치를 추가로 포함할 수 있다.
예를 들면, 상기 기액 분리기(30)는, 상기 기상 흐름(F6)이 상기 제 1 분리막(11)으로 유입되기 전에 상기 기상 흐름(F6)을 가압시키기 위한 가압 장치를 추가로 포함할 수 있다. 하나의 예시에서, 상기 가압 장치는 압축기(compressor)일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 제 1 분리막(11)으로 유입되는 공급 흐름(F1) 및 상기 제 2 분리막(21)으로 유입되는 제 1 비투과 흐름(F2)은 상압의 기상 흐름(F6)보다 높은 압력 상태의 고압 흐름이며, 따라서, 상압의 상기 기상 흐름(F6)은, 제 1 분리막(11)으로 공급되는 공급 흐름(F1) 및 상기 제 2 분리막(21)으로 유입되는 제 1 비투과 흐름(F2)에 혼합되기 전에, 상기 가압 장치를 통해 상기 공급 흐름(F1) 및/또는 상기 제 1 비투과 흐름(F2)과 동일한 압력으로 조절될 수 있다.
또한, 하나의 예시에서, 상기 압력 조절 장치는, 감압 장치일 수 있으며, 예를 들어 상기 막 분리 장치(1)는 제 1 비투과 흐름(F2)을 감압시키는 감압 장치, 예를 들면, 상기 제 1 비투과 흐름(F2)이 흐르는 배관에 설치된 컨트롤 밸브를 추가로 포함할 수 있다. 이 경우, 도 3에 도시되듯이, 기액 분리기(30)는, 상기 기액 분리기(30)에서 배출되는 기상 흐름(F6)이 제 2 분리막(21)으로 유입되도록 연결될 수 있다. 상기 상압의 상기 기상 흐름(F6)을 제 1 분리막(11)으로 유입하기 위해서는, 전술한 가압 장치를 별도로 설치하여야 하므로, 추가적인 비용이 발생하나, 상기와 같이, 제 1 비투과 흐름(F2)을 감압 장치를 통하여, 상압으로 압력을 조절함으로써, 추가적인 가압 장치를 설치하지 않고도, 상기 분리된 기상 성분(F6)을 막 분리 공정에 재사용함으로써 공정에서 회수되는 성분의 양을 극대화 하는 효과가 있다. 상기에서 용어 「상압」은, 대기압, 예를 들면 1 기압을 의미한다.
도 4는 본 출원의 EPS 제조 장치의 또 다른 예시적인 실시 형태를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 4에 나타나듯이, 예시적인 EPS 제조 장치는, 반응기(2), 상기 반응기(2)에 비응축성 기체를 공급하는 비응축성 기체 공급 장치(3), 상기 반응기(2)에 연결된 배출 장치(4), 상기 배출 장치에 연결된 응축기(5), 상기 응축기에서 비응축된 흐름이 유입되는 분리막(1) 및 상기 분리막(1)에 연결된 기액 분리기(30)를 포함한다. 하나의 예시에서, 상기 분리막(1)은 전술한 바와 같이, 제 1 분리막(11) 및 제 2 분리막(21)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 응축기(5)에서 비응축된 흐름이 제 1 분리막으로 유입되어 상기 제 1 분리막을 통과하는 제 1 투과 흐름(F3) 및 상기 제 1 분리막을 통과하지 않는 제 1 비투과 흐름(F2)으로 나뉘어 배출되는 제 1 분리막; 및 상기 제 1 비투과 흐름(F2)이 제 2 분리막으로 유입되어 상기 제 2 분리막을 통과하는 제 2 투과 흐름(F5) 및 상기 제 2 분리막을 통과하지 않는 제 2 비투과 흐름(F4)으로 나뉘어 배출되는 제 2 분리막(21)을 포함할 수 있다. 상기 제 1 분리막(11) 및 제 2 분리막(21)은, 전술한 바와 같이, 선택도 및 투과도가 상이할 수 있다. 또한, 상기 제 1 분리막(11) 및 상기 제 2 분리막(21)은 상기 EPS 제조 장치의 제 1 실시예에서 전술한 식 1 내지 5를 만족할 수 있으며, 이에 따른 효과는 전술한 바와 동일하다.
하나의 예시에서, 도 4에 나타나듯이, 상기 막 분리 장치(1)는 응축기(2), 기액 분리기(30) 및 압력 조절 장치를 포함할 수 있으며, 이에 따른 효과는 전술한 바와 동일하다.
본 출원은 또한, 발포성 폴리스티렌의 제조 방법에 대한 것이다.
하나의 예시에서, 상기 발포성 폴리스티렌의 제조 방법은, 폴리스티렌 비드가 중합되며, 발포 기체가 충전된 반응기에 비응축성 기체를 공급하고, 상기 폴리스티렌 비드에 미함침된 발포 기체와 상기 비응축성 기체의 혼합 흐름을 분리막으로 공급하여, 상기 분리막을 통과하는 투과 흐름 및 상기 분리막을 통과하지 않는 비투과 흐름으로 나뉘어 배출하는 것을 포함한다.
상기에서 폴리스티렌 비드의 중합은, 전술한 EPS 제조 장치에서 설명한 바와 동일한 방법에 의하여, 제조 될 수 있다.
하나의 예시에서, 상기 제조 방법은, 폴리스티렌 비드에 미함침된 발포 기체와 비응축성 기체의 상기 혼합 흐름을 제 1 분리막(11)으로 공급하여 상기 제 1 분리막(11)을 통과한 제 1 투과 흐름(F3) 및 상기 제 1 분리막(11)을 통과하지 않은 제 1 비투과 흐름(F2)을 배출하는 단계; 및 상기 제 1 비투과 흐름(F2)을 제 2 분리막(21)으로 공급하여 상기 제 2 분리막(21)을 통과한 제 2 투과 흐름(F5) 및 상기 제 2 분리막을 통과하지 않은 제 2 비투과 흐름(F4)을 배출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제 1 분리막(11) 및 상기 제 2 분리막(21)은 상기 EPS 제조 장치에서 전술한 식 1 내지 5를 만족할 수 있으며, 이에 따른 효과는 전술한 바와 동일하다.
하나의 예시에서, 상기 발포성 폴리스티렌의 제조 방법은, 폴리스티렌 비드에 미함침된 발포 기체와 비응축성 기체의 상기 혼합 흐름을 제 1 분리막(11)에 공급하기 전에 응축시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 발포 기체를 포함하는 혼합 기체 흐름을 제 1 분리막(11)에 공급하기 전에 응축기(3)에 유입하여 응축시키고, 상기 발포 기체를 포함하는 기체 흐름중 응축된 흐름(F7)을 분리할 수 있으며, 또한 상기 발포 기체를 포함하는 기체 흐름 중 비응축된 흐름(F1)은 제 1 분리막(11)으로 공급할 수 있다. 상기 발포 기체, 예를 들면 휘발성 유기 화합물(VOC)을 포함하는 기체 흐름을 제 1 분리막(11)으로 유입되기 전에 응축시킴으로써, 응축 가능한 발포 기체 성분은 응축되어 사전 분리할 수 있으며, 응축되지 않은 발포 기체 성분과 비응축성 기체 혼합물의 혼합 기체 만을 제 1 분리막(11)으로 유입시킴으로써, 사용되는 막의 면적을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 하나의 예시에서, 본 출원의 발포성 폴리스티렌의 제조 방법에서는, 제 1 투과 흐름(F3) 및 제 2 투과 흐름(F5)을 기액 분리기(30)에 유입시켜 액상 흐름 및 기상 흐름으로 분리할 수 있으며, 상기 분리된 기상 흐름(F6)을 제 1 분리막(11) 및/또는 제 2 분리막(21)으로 공급하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 상기 기액 분리기(30)에 막 분리 장치(1)의 제 1 투과 흐름(F3) 및 제 2 투과흐름(F5)을 유입시킴으로써, 상기 기액 분리기(30)에서는, 제 1 투과흐름(F3) 및 제 2 투과흐름(F5)에 포함된 성분을 기액 분리할 수 있다. 또한, 분리된 기상 성분의 흐름을 상기 제 1 분리막(11) 또는 상기 제 2 분리막(21)으로 재유입하여, 재분리할 수 있다. 이 경우, 상기 분리된 기상 성분(F6)을 EPS 제조 공정에 재사용함으로써 공정에 사용되는 비용을 절약할 수 있는 효과가 있다.
하나의 예시에서, 상기 분리된 기상 흐름(F6)을 제 1 분리막(11) 및/또는 제 2 분리막(21)으로 공급하는 단계는, 상기 분리된 기상 흐름(F6)을 공급 흐름의 압력과 동일한 압력으로 가압하여 제 1 분리막(11) 및/또는 제 2 분리막(21)으로 공급하여 수행될 수 있다. 상기 제 1 분리막(11)으로 유입되는 공급 흐름(F1) 및 제 2 분리막(21)으로 유입되는 제 1 비투과 흐름(F2)은 상압의 기상 흐름(F6)보다 높은 압력 상태의 고압 흐름이며, 따라서, 상압의 상기 기상 흐름(F6)은, 제 1 분리막(11)으로 공급되는 공급 흐름(F1) 및 제 2 분리막(21)으로 유입되는 제 1 비투과 흐름(F2)에 혼합되기 전에, 가압 장치, 예를 들면 압축기를 통해 상기 공급 흐름(F1) 및 제 1 비투과 흐름(F2)과 동일한 압력으로 조절될 수 있다.
또한, 하나의 예시에서, 상기 분리된 기상 흐름(F6)을 제 1 분리막(11) 및/또는 제 2 분리막(21)으로 공급하는 단계는, 제 1 비투과 흐름(F2)을 분리된 기상 흐름(F6)과 동일한 압력으로 감압하고, 상기 감압된 제 1 비투과 흐름(F2) 및 상기 분리된 기상 흐름(F6)을 제 2 분리막(21)으로 공급하여 수행될 수 있다. 상기 상압의 상기 기상 흐름(F6)을 제 1 분리막(11)으로 유입하기 위해서는, 전술한 가압 장치를 별도로 설치하여야 하므로, 추가적인 비용이 발생하나, 상기와 같이, 제 1 비투과 흐름(F2)을 감압 장치를 통하여, 상압으로 압력을 조절함으로써, 추가적인 가압 장치를 설치하지 않고도, 상기 분리된 기상 성분(F6)을 막 분리 공정에 재사용함으로써 공정에서 회수되는 성분의 양을 극대화 하는 효과가 있다.
본 출원의 EPS 제조 방법에 의하면, EPS 제조 시에 발포제로 사용되는 펜탄을 저비용으로 분리 및 회수할 수 있으며, 이에 따라 친환경적인 EPS의 제조 공정을 실현 가능하고, 분리된 VOC를 재생하여 EPS 제조 공정에 재사용함으로써 생산 단가를 절감할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 발포성 폴리스티렌의 제조 장치에 의하면, 작은 면적의 분리막을 이용하여 분리하고자 하는 발포 기체 성분, 특히 휘발성 유기화합물을 고 선택도로 분리할 수 있어, 공정의 효율성 및 경제성을 탁월하게 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 휘발성 유기화합물을 분리 및 회수함으로써, 지구 온난화에 의한 환경오염을 예방할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 출원의 예시적인 발포성 폴리스티렌의 제조 장치를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 2 내지 4는 본 출원의 예시적인 막 분리 장치의 다양한 실시 형태를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 5는, 시간에 따른, 본 출원의 제 3 실시예의 제조 장치에 도입된 미 함침된 펜탄 및 질소가 혼합된 기체 내의 펜탄의 함량을 나타낸 그래프이다.
도 6은, 시간에 따른, 본 출원의 제 4 실시예의 제조 장치에 도입된 미 함침된 펜탄 및 질소가 혼합된 기체 내의 펜탄의 함량을 나타낸 그래프이다.
이하 본 발명에 따르는 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하나, 본 발명의 범위가 하기 제시된 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
분리막을 이용한 펜탄 기체의 분리
실시예 1
펜탄 및 질소가 혼합된 기체(펜탄 함량 12.7 몰%)를 계기 압력 4.0 kgf/cm2 및 4.1 kg/hr의 유량으로 펜탄 기체에 대하여 고 선택도를 가지는 제 1 분리막으로 유입시켰다. 수학식 1에 의하여 계산된 제 1 분리막의 펜탄(성분 A) 및 질소(성분 B)의 투과도는 각각 P1 A = 56.2 GPU 및 P1 B = 0.5 GPU이며, 수학식 2에 의하여 계산된 제 1 분리막의 질소(성분 B)에 대한 펜탄(성분 A)의 선택도 α1 AB = 115 이었다. 이 경우, 제 1 분리막을 투과하지 않고 배출되는 비투과 흐름 내의 펜탄의 함량은 3.9 몰%로 측정되었다.
실시예 2
펜탄 및 질소가 혼합된 기체(펜탄 함량 12.7 몰%)를 계기 압력 4.0 kgf/cm2 및 3.8 kg/hr의 유량으로 펜탄 기체에 대하여 고 투과도를 가지는 제 2 분리막으로 유입시켰다. 수학식 1에 의하여 계산된 제 2 분리막의 펜탄(성분 A) 및 질소(성분 B)의 투과도는 각각 P1 A = 244.5 GPU 및 P1 B = 3.3 GPU이며, 수학식 2에 의하여 계산된 제 2 분리막의 질소(성분 B)에 대한 펜탄(성분 A)의 선택도 α1 AB = 73.4 이었다. 이 경우, 제 2 분리막을 투과하지 않고 배출되는 비투과 흐름 내의 펜탄의 함량은 0.4 몰%로 측정되었다.
EPS 제조 공정에서의 분리막 이용한 펜탄 기체의 분리
실시예 3
700 L 용량의 고압 반응기에 스티렌 단량체 269 kg, 폴리스티렌 리싸이클 비드(분자량 200,000 내지 300,000) 4 kg, 개시제인 벤조일 퍼옥사이드 1.16 kg, t-부틸퍼벤조에이트 0.13 kg, 디큐밀퍼옥사이드 0.8kg, 분자량 조절제인 디비닐벤젠 0.06 kg 및 난연제인 헥사브로모시클로도데칸 1.27kg을 혼합하여 제조한 분산액을 투입하고 교반하였다. 이 후 분산제로 트리칼슘포스페이트 0.28kg을 이온수 219 L와 함께 반응기에 투입하고 교반하였다.
반응기를 밀폐시킨 후, 90분간 반응기 내부 온도를 90℃까지 승온시키되, 승온 중 1 시간이 경과 후에 분산 보조제인 1%의 TSC를 가지는 포타슘퍼설페이트 수용액 0.03 kg을 투입하였다. 반응기 내부 온도가 90℃에 도달한 후, 210분 간 90℃를 유지 하며, 그 동안에 반응기에 pH 조절제인 트리칼슘포스페이트 0.3 kg, 계면 활성제인 폴리옥시에틸렌솔비탄모노라우레이트 0.007 kg을 투입하였다. 반응기 내부 온도를 90℃로 유지한 지 260분이 경과한 후에, 발포제인 펜탄 25 kg을 투입하였으며, 50분에 걸쳐 반응기 내부 온도를 100℃까지 승온시킨 후, 40분간 유지하였다. 이 후 50분에 걸쳐 반응기 내부 온도를 125℃까지 승온 시키고, 이 온도를 150분간 유지한 후에, 반응기를 냉각시켰다. 반응기를 냉각함에 따라 반응기 내부 압력이 감소하게 되며, 반응기 내부 계기압력이 3.1 kgf/cm2에 도달하면 계기압력이 4.8 kgf/cm2인 질소를 반응기에 공급하였다. 이 후, 상기 반응기 내부 계기 압력이 3.5 kgf/cm2로 일정해지면, 배출 장치에 의해 미함침된 펜탄 및 질소의 혼합 기체를 상기 반응기로부터 배출하고, 도 2와 같이, 계기 압력이 3.5 kgf/cm2로 유지되고, 15℃로 냉각되는 응축기에 6.0 kg/hr의 유량으로 투입하여 상기 펜탄의 일부를 응축시켰다. 상기 응축기에서 유출되는 응축된 흐름 (F7)은 별도로 분리하고, 비응측된 펜탄 기체와 질소 기체의 혼합 흐름을 5.4 kg/hr의 유량으로 실시예 1에서 사용한 제 1 분리막에 유입하였다.
제 1 분리막을 투과하지 않고 배출되는 제 1 비투과 흐름 내의 펜탄의 함량은 4 몰% 미만으로 측정되었다. 도 5는, 시간에 따른, 미 함침된 펜탄 및 질소가 혼합된 기체 내의 펜탄의 함량을 나타낸 그래프이다.
실시예 4
반응기를 냉각함에 따라 반응기 내부 계기압력이 3.8 kgf/cm2에 도달하면 계기압력이 4.8 kgf/cm2인 질소를 반응기에 공급하였으며, 상기 반응기 내부 계기 압력이 4.0 kgf/cm2로 일정해지면, 배출 장치에 의해 미함침된 펜탄 및 질소의 혼합 기체를 상기 반응기로부터 배출하고, 도 4와 같이, 계기 압력이 4.0 kgf/cm2로 유지되고, 15℃로 냉각되는 응축기에 6.6 kg/hr의 유량으로 투입하여 상기 펜탄의 일부를 응축시킨 것을 제외하고는 실시예 3과 동일한 방법으로 발포성 폴리스티렌을 제조하였다. 상기 응축기에서 유출되는 응축된 흐름 (F7)은 별도로 분리하고, 비응측된 펜탄 및 질소의 혼합 흐름을 5.6 kg/hr의 유량으로 실시예 1에서 사용한 제 1 분리막, 실시예 2에서 사용한 제 2 분리막 및 기액 분리기를 도 4와 같이 연결한 막 분리 장치에 유입하였다. 이 경우, 상기 제 1 분리막의 비투과 흐름을 상압으로 제어하면서, 상기 제 2 분리막으로 유입시켰으며, 기액 분리기에서 분리된 기상 흐름은 제 2 분리막으로 순환시켰다.
제 2 분리막을 투과하지 않고 배출되는 제 2 비투과 흐름 내의 펜탄의 함량은 1 몰% 미만으로 측정되었다. 도 6은, 시간에 따른, 도 4의 제조 장치에 도입된 미 함침된 펜탄 및 질소가 혼합된 기체 내의 펜탄의 함량을 나타낸 그래프이다.
1: 분리막
10: 제 1 분리막 장치
11: 제 1 분리막
20: 제 2 분리막 장치
21: 제 2 분리막
30: 기액 분리기
40: 진공 펌프
2: 반응기
3: 비응축성 기체 공급 장치
4: 배출 장치
5: 응축기
F1: 공급 흐름
F2: 제 1 비투과 흐름
F3: 제 1 투과 흐름
F4: 제 2 비투과 흐름
F5: 제 2 투과 흐름
F6: 분리된 기상 성분의 흐름
F7: 응축기에서 유출되는 응축된 흐름

Claims (29)

  1. 폴리스티렌 비드가 중합되고, 발포 기체가 충전된 반응기;
    상기 반응기에 비응축성 기체를 공급하는 비응축성 기체 공급 장치;
    상기 중합된 폴리스티렌 비드에 미함침된 발포 기체 및 상기 비응축성 기체를 포함하는 혼합 기체를 배출하는 배출 장치; 및
    상기 배출 장치에서 배출된 상기 혼합 기체 흐름이 분리막으로 유입되어 상기 분리막을 통과하는 투과 흐름 및 상기 분리막을 통과하지 않는 비투과 흐름으로 나뉘어 배출되는 분리막을 포함하고,
    상기 분리막은, 상기 배출 장치에서 배출된 혼합 기체 흐름이 제 1 분리막으로 유입되어 상기 제 1 분리막을 통과하는 제 1 투과 흐름 및 상기 제 1 분리막을 통과하지 않는 제 1 비투과 흐름으로 나뉘어 배출되는 제 1 분리막; 및 상기 제 1 비투과 흐름이 제 2 분리막으로 유입되어 상기 제 2 분리막을 통과하는 제 2 투과 흐름 및 상기 제 2 분리막을 통과하지 않는 제 2 비투과 흐름으로 나뉘어 배출되는 제 2 분리막을 포함하며,
    상기 제 1 분리막과 제 2 분리막은 선택도 및 투과도가 상이하고,
    상기 제 1 분리막 및 상기 제 2 분리막은 하기 식 1 및 식 2를 만족하는 발포성 폴리스티렌의 제조 장치:
    [식 1]
    α1 AB - α2 AB > 0
    [식 2]
    P2 A - P1 A > 0
    상기 식 1에서,
    α1 AB는 상기 제 1 분리막에 유입되는 혼합 기체 흐름 중 존재하는 성분 B에 대한 성분 A의 선택도(P1 A/P1 B)를 나타내고,
    α2 AB는 상기 제 2 분리막에 유입되는 제 1 비투과 흐름 중 존재하는 성분 B에 대한 성분 A의 선택도(P2 A/P2 B)를 나타내며,
    상기에서 P1 A 및 P1 B는 각각 상기 제 1 분리막에 유입되는 혼합 기체 흐름 중 존재하는 성분 A 및 성분 B의 투과도를 나타내고,
    P2 A 및 P2 B는 각각 상기 제 2 분리막에 유입되는 제 1 비투과 흐름 중 존재하는 성분 A 및 성분 B의 투과도를 나타내며,
    상기에서 성분 A는 각 분리막에 유입되는 성분 중 분리 대상 성분을 나타내고, 성분 B는 각 분리막에 유입되는 성분 중 상기 성분 A를 제외한 나머지 성분을 나타낸다.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서, 제 1 분리막 및 제 2 분리막은 하기 식 3 및 식 4를 만족하는 발포성 폴리스티렌의 제조 장치:
    [식 3]
    α1 AB > 1
    [식 4]
    α2 AB > 1
    상기 식 3 및 식 4에서 α1 AB 및 α2 AB는 제 1 항에서 정의한 바와 같다.
  5. 제 1 항에 있어서, 제 1 분리막의 P1 A 및 제 2 분리막의 P2 A는 20 GPU 이상인 발포성 폴리스티렌의 제조 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 제 1 분리막의 α1 AB 및 제 2 분리막의 α2 AB는 10 이상인 발포성 폴리스티렌의 제조 장치.
  7. 폴리스티렌 비드가 중합되고, 발포 기체가 충전된 반응기;
    상기 반응기에 비응축성 기체를 공급하는 비응축성 기체 공급 장치;
    상기 중합된 폴리스티렌 비드에 미함침된 발포 기체 및 상기 비응축성 기체를 포함하는 혼합 기체를 배출하는 배출 장치;
    상기 배출 장치에서 배출된 혼합 기체가 유입되도록 상기 배출 장치에 연결된 응축기; 및
    상기 응축기에서 비응축된 흐름이 분리막으로 유입되어 상기 분리막을 통과하는 투과 흐름 및 상기 분리막을 통과하지 않는 비투과 흐름으로 나뉘어 배출되는 분리막을 포함하며,
    상기 분리막은, 상기 응축기로 유입된 혼합 기체 중 비응축된 흐름이 제 1 분리막으로 유입되어 상기 제 1 분리막을 통과하는 제 1 투과 흐름 및 상기 제 1 분리막을 통과하지 않는 제 1 비투과 흐름으로 나뉘어 배출되는 제 1 분리막; 및 상기 제 1 비투과 흐름이 제 2 분리막으로 유입되어 상기 제 2 분리막을 통과하는 제 2 투과 흐름 및 상기 제 2 분리막을 통과하지 않는 제 2 비투과 흐름으로 나뉘어 배출되는 제 2 분리막을 포함하고,
    상기 제 1 분리막과 제 2 분리막은 선택도 및 투과도가 상이하며,
    상기 제 1 분리막 및 상기 제 2 분리막은 하기 식 1 및 식 2를 만족하는 발포성 폴리스티렌의 제조 장치:
    [식 1]
    α1 AB - α2 AB > 0
    [식 2]
    P2 A - P1 A > 0
    상기 식 1에서,
    α1 AB는 상기 제 1 분리막에 유입되는 비응축된 흐름 중 존재하는 성분 B에 대한 성분 A의 선택도(P1 A/P1 B)를 나타내고,
    α2 AB는 상기 제 2 분리막에 유입되는 제 1 비투과 흐름 중 존재하는 성분 B에 대한 성분 A의 선택도(P2 A/P2 B)를 나타내며,
    상기에서 P1 A 및 P1 B는 각각 상기 제 1 분리막에 유입되는 비응축된 흐름 중 존재하는 성분 A 및 성분 B의 투과도를 나타내고,
    P2 A 및 P2 B는 각각 상기 제 2 분리막에 유입되는 제 1 비투과 흐름 중 존재하는 성분 A 및 성분 B의 투과도를 나타내며,
    상기에서 성분 A는 각 분리막에 유입되는 성분 중 분리 대상 성분을 나타내고, 성분 B는 각 분리막에 유입되는 성분 중 상기 성분 A를 제외한 나머지 성분을 나타낸다.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제 7 항에 있어서, 제 1 분리막 및 제 2 분리막은 하기 식 3 및 식 4를 만족하는 발포성 폴리스티렌의 제조 장치:
    [식 3]
    α1 AB > 1
    [식 4]
    α2 AB > 1
    상기 식 3 및 식 4에서 α1 AB 및 α2 AB는 제 7 항에서 정의한 바와 같다.
  11. 폴리스티렌 비드가 중합되고, 발포 기체가 충전된 반응기;
    상기 반응기에 비응축성 기체를 공급하는 비응축성 기체 공급 장치;
    상기 중합된 폴리스티렌 비드에 미함침된 발포 기체 및 상기 비응축성 기체를 포함하는 혼합 기체를 배출하는 배출 장치;
    상기 배출 장치에서 배출된 혼합 기체 흐름이 분리막으로 유입되어 상기 분리막을 통과하는 투과 흐름 및 상기 분리막을 통과하지 않는 비투과 흐름으로 나뉘어 배출되는 분리막; 및
    상기 분리막에 연결된 기액 분리기를 포함을 포함하고,
    상기 분리막은, 상기 배출 장치에서 배출된 혼합 기체 흐름이 제 1 분리막으로 유입되어 상기 제 1 분리막을 통과하는 제 1 투과 흐름 및 상기 제 1 분리막을 통과하지 않는 제 1 비투과 흐름으로 나뉘어 배출되는 제 1 분리막; 및 상기 제 1 비투과 흐름이 제 2 분리막으로 유입되어 상기 제 2 분리막을 통과하는 제 2 투과 흐름 및 상기 제 2 분리막을 통과하지 않는 제 2 비투과 흐름으로 나뉘어 배출되는 제 2 분리막을 포함하며,
    상기 제 1 분리막과 제 2 분리막은 선택도 및 투과도가 상이하고,
    상기 기액 분리기는 상기 제 1 투과 흐름 및 상기 제 2 투과 흐름을 기상 흐름 및 액상 흐름으로 분리하고, 상기 분리된 기상 흐름을 배출하며, 상기 기상 흐름이 상기 공급 흐름 또는 제 1 비투과 흐름과 함께 상기 제 1 분리막 및/또는 제 2 분리막으로 유입되도록 상기 제 1 분리막의 전단 및/또는 상기 제 1 분리막과 상기 제 2 분리막 사이에 연결되며,
    상기 제 1 분리막 및 상기 제 2 분리막은 하기 식 1 및 식 2를 만족하는 발포성 폴리스티렌의 제조 장치:
    [식 1]
    α1 AB - α2 AB > 0
    [식 2]
    P2 A - P1 A > 0
    상기 식 1에서,
    α1 AB는 상기 제 1 분리막에 유입되는 혼합 기체 흐름 중 존재하는 성분 B에 대한 성분 A의 선택도(P1 A/P1 B)를 나타내고,
    α2 AB는 상기 제 2 분리막에 유입되는 제 1 비투과 흐름 중 존재하는 성분 B에 대한 성분 A의 선택도(P2 A/P2 B)를 나타내며,
    상기에서 P1 A 및 P1 B는 각각 상기 제 1 분리막에 유입되는 혼합 기체 흐름 중 존재하는 성분 A 및 성분 B의 투과도를 나타내고,
    P2 A 및 P2 B는 각각 상기 제 2 분리막에 유입되는 제 1 비투과 흐름 중 존재하는 성분 A 및 성분 B의 투과도를 나타내며,
    상기에서 성분 A는 각 분리막에 유입되는 성분 중 분리 대상 성분을 나타내고, 성분 B는 각 분리막에 유입되는 성분 중 상기 성분 A를 제외한 나머지 성분을 나타낸다.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제 11 항에 있어서, 제 1 분리막 및 제 2 분리막은 하기 식 3 및 식 4를 만족하는 발포성 폴리스티렌의 제조 장치:
    [식 3]
    α1 AB > 1
    [식 4]
    α2 AB > 1
    상기 식 3 및 식 4에서 α1 AB 및 α2 AB는 제 11 항에서 정의한 바와 같다.
  15. 제 11 항에 있어서, 상기 기액 분리기에서 배출되는 기상 흐름이 상기 제 1 분리막 및/또는 제 2 분리막으로 유입되기 전에 상기 기상 흐름을 가압시키는 가압 장치를 추가로 포함하는 발포성 폴리스티렌의 제조 장치.
  16. 제 11 항에 있어서, 제 1 비투과 흐름을 감압시키는 감압 장치를 추가로 포함하며, 기액 분리기는, 상기 기액 분리기에서 배출되는 기상 흐름이 제 1 비투과 흐름과 함께 제 2 분리막으로 유입되도록 연결된 발포성 폴리스티렌의 제조 장치.
  17. 폴리스티렌 비드가 중합되고, 발포 기체가 충전된 반응기;
    상기 반응기에 비응축성 기체를 공급하는 비응축성 기체 공급 장치;
    상기 중합된 폴리스티렌 비드에 미함침된 발포 기체 및 상기 비응축성 기체를 포함하는 혼합 기체를 배출하는 배출 장치;
    상기 배출 장치에서 배출된 혼합 기체가 유입되도록 상기 배출 장치에 연결된 응축기;
    상기 응축기에서 비응축된 흐름이 분리막으로 유입되어 상기 분리막을 통과하는 투과 흐름 및 상기 분리막을 통과하지 않는 비투과 흐름으로 나뉘어 배출되는 분리막; 및
    상기 분리막에 연결된 기액 분리기를 포함을 포함하고,
    상기 분리막은, 상기 응축기에서 비응축된 흐름이 제 1 분리막으로 유입되어 상기 제 1 분리막을 통과하는 제 1 투과 흐름 및 상기 제 1 분리막을 통과하지 않는 제 1 비투과 흐름으로 나뉘어 배출되는 제 1 분리막; 및 상기 제 1 비투과 흐름이 제 2 분리막으로 유입되어 상기 제 2 분리막을 통과하는 제 2 투과 흐름 및 상기 제 2 분리막을 통과하지 않는 제 2 비투과 흐름으로 나뉘어 배출되는 제 2 분리막을 포함하며,
    상기 제 1 분리막과 제 2 분리막은 선택도 및 투과도가 상이하고,
    상기 기액 분리기는 상기 제 1 투과 흐름 및 상기 제 2 투과 흐름을 기상 흐름 및 액상 흐름으로 분리하고, 상기 분리된 기상 흐름을 배출하며, 상기 기상 흐름이 상기 공급 흐름 또는 제 1 비투과 흐름과 함께 상기 제 1 분리막 및/또는 제 2 분리막으로 유입되도록 상기 제 1 분리막의 전단 및/또는 상기 제 1 분리막과 상기 제 2 분리막 사이에 연결되며,
    상기 제 1 분리막 및 상기 제 2 분리막은 하기 식 1 및 식 2를 만족하는 발포성 폴리스티렌의 제조 장치:
    [식 1]
    α1 AB - α2 AB > 0
    [식 2]
    P2 A - P1 A > 0
    상기 식 1에서,
    α1 AB는 상기 제 1 분리막에 유입되는 비응축된 흐름 중 존재하는 성분 B에 대한 성분 A의 선택도(P1 A/P1 B)를 나타내고,
    α2 AB는 상기 제 2 분리막에 유입되는 제 1 비투과 흐름 중 존재하는 성분 B에 대한 성분 A의 선택도(P2 A/P2 B)를 나타내며,
    상기에서 P1 A 및 P1 B는 각각 상기 제 1 분리막에 유입되는 비응축된 흐름 중 존재하는 성분 A 및 성분 B의 투과도를 나타내고,
    P2 A 및 P2 B는 각각 상기 제 2 분리막에 유입되는 제 1 비투과 흐름 중 존재하는 성분 A 및 성분 B의 투과도를 나타내며,
    상기에서 성분 A는 각 분리막에 유입되는 성분 중 분리 대상 성분을 나타내고, 성분 B는 각 분리막에 유입되는 성분 중 상기 성분 A를 제외한 나머지 성분을 나타낸다.
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 제 17 항에 있어서, 제 1 분리막 및 제 2 분리막은 하기 식 3 및 식 4를 만족하는 발포성 폴리스티렌의 제조 장치:
    [식 3]
    α1 AB > 1
    [식 4]
    α2 AB > 1
    상기 식 3 및 식 4에서 α1 AB 및 α2 AB는 제 17 항에서 정의한 바와 같다.
  21. 제 17 항에 있어서, 상기 기액 분리기에서 배출되는 기상 흐름이 상기 제 1 분리막 및/또는 제 2 분리막으로 유입되기 전에 상기 기상 흐름을 가압시키는 가압 장치를 추가로 포함하는 발포성 폴리스티렌의 제조 장치.
  22. 제 17 항에 있어서, 제 1 비투과 흐름을 감압시키는 감압 장치를 추가로 포함하며, 기액 분리기는, 상기 기액 분리기에서 배출되는 기상 흐름이 제 1 비투과 흐름과 함께 제 2 분리막으로 유입되도록 발포성 폴리스티렌의 제조 장치.
  23. 폴리스티렌 비드가 중합되며, 발포 기체가 충전된 반응기에 비응축성 기체를 공급하고, 상기 폴리스티렌 비드에 미함침된 발포 기체와 상기 비응축성 기체의 혼합 흐름을 분리막으로 공급하여 상기 분리막을 통과하는 투과 흐름 및 상기 분리막을 통과하지 않는 비투과 흐름으로 나뉘어 배출하는 것을 포함하고,
    상기 폴리스티렌 비드에 미함침된 발포 기체와 비응축성 기체의 혼합 흐름을 제 1 분리막으로 공급하여 상기 제 1 분리막을 통과한 제 1 투과 흐름 및 상기 제 1 분리막을 통과하지 않은 제 1 비투과 흐름을 배출하는 단계; 및
    상기 제 1 비투과 흐름을 제 2 분리막으로 공급하여 상기 제 2 분리막을 통과한 제 2 투과 흐름 및 상기 제 2 분리막을 통과하지 않은 제 2 비투과 흐름을 배출하는 단계를 포함하며,
    상기 제 1 분리막 및 제 2 분리막은 하기 식 1 및 식 2를 만족하는 발포성 폴리스티렌의 제조 방법:
    [식 1]
    α1 AB - α2 AB > 0
    [식 2]
    P2 A - P1 A > 0
    상기 식 1에서,
    α1 AB는 상기 제 1 분리막에 유입되는 기체 흐름 중 존재하는 성분 B에 대한 성분 A의 선택도(P1 A/P1 B)를 나타내고,
    α2 AB는 상기 제 2 분리막에 유입되는 제 1 비투과 흐름 중 존재하는 성분 B에 대한 성분 A의 선택도(P2 A/P2 B)를 나타내며,
    상기에서 P1 A 및 P1 B는 각각 상기 제 1 분리막에 유입되는 기체 흐름 중 존재하는 성분 A 및 성분 B의 투과도를 나타내고,
    P2 A 및 P2 B는 각각 상기 제 2 분리막에 유입되는 제 1 비투과 흐름 중 존재하는 성분 A 및 성분 B의 투과도를 나타내며,
    상기에서 성분 A는 각 분리막에 유입되는 성분 중 분리 대상 성분을 나타내고, 성분 B는 각 분리막에 유입되는 성분 중 상기 성분 A를 제외한 나머지 성분을 나타낸다.
  24. 삭제
  25. 제 23 항에 있어서, 제 1 분리막 및 제 2 분리막은 하기 식 3 및 식 4를 만족하는 발포성 폴리스티렌의 제조 방법:
    [식 3]
    α1 AB > 1
    [식 4]
    α2 AB > 1
    상기 식 3 및 식 4에서 α1 AB 및 α2 AB는 제 23 항에서 정의한 바와 같다.
  26. 제 23 항에 있어서, 폴리스티렌 비드에 미함침된 발포 기체와 비응축성 기체의 혼합 흐름을 제 1 분리막에 공급하기 전에 응축시키는 단계를 추가로 포함하고, 상기 기체 흐름 중 응축된 흐름을 분리하고 비응축된 흐름을 상기 제 1 분리막으로 공급하는 발포성 폴리스티렌의 제조 방법.
  27. 제 23 항에 있어서, 제 1 투과 흐름 및 제 2 투과 흐름을 기액 분리기에 유입시켜 액상 흐름 및 기상 흐름으로 분리하고, 상기 분리된 기상 흐름을 제 1 분리막 및/또는 제 2 분리막으로 공급하는 단계를 추가로 포함하는 발포성 폴리스티렌의 제조 방법.
  28. 제 27 항에 있어서, 상기 분리된 기상 흐름을 가압하여 제 1 분리막 및/또는 제 2 분리막으로 공급하는 발포성 폴리스티렌의 제조 방법.
  29. 제 27 항에 있어서, 제 1 비투과 흐름을 감압하고, 상기 감압된 제 1 비투과 흐름 및 상기 분리된 기상 흐름을 제 2 분리막으로 공급하는 발포성 폴리스티렌의 제조 방법.
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101664363B1 (ko) * 2015-02-05 2016-10-11 충남대학교산학협력단 발포형 이온교환 필터 및 그 제조 방법
US10335734B2 (en) * 2015-09-21 2019-07-02 Fujifilm Manufacturing Europe B.V. Gas separation process
US10335733B2 (en) * 2015-09-21 2019-07-02 Fujifilm Manufacturing Europe B.V. Gas separation process
FR3063437B1 (fr) * 2017-03-02 2019-03-29 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Installation et procede pour le traitement par permeation membranaire d'un flux gazeux d'alimentation comprenant du methane et du dioxyde de carbone
US11471823B2 (en) 2019-02-12 2022-10-18 Haffmans B.V. System and method for separating a gas mixture

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040099138A1 (en) 2002-11-21 2004-05-27 L'air Liquide, Societe Anonyme A Directoire Et Conseil De Surveillance Pour L'etude Et Membrane separation process

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4203734A (en) * 1976-03-16 1980-05-20 Ceagfilter Und Entstaubungstechnik Gmbh Method and apparatus for the selective adsorption of vaporous or gaseous impurities from other gases
JPS5699422A (en) * 1980-01-10 1981-08-10 Toyo Soda Mfg Co Ltd Separation of plasma albumin
US4659343A (en) * 1985-09-09 1987-04-21 The Cynara Company Process for separating CO2 from other gases
US4772295A (en) 1986-05-27 1988-09-20 Nippon Kokan Kabushiki Kaisha Method for recovering hydrocarbon vapor
US4936887A (en) 1989-11-02 1990-06-26 Phillips Petroleum Company Distillation plus membrane processing of gas streams
US5569381A (en) * 1995-05-24 1996-10-29 Spokane Industries, Inc. Upflow clarifier
JP3552084B2 (ja) * 1997-05-29 2004-08-11 日東電工株式会社 円偏光分離板、その製造方法、光学素子、偏光光源装置及び液晶表示装置
FR2770150B1 (fr) * 1997-10-29 1999-11-26 Commissariat Energie Atomique Membranes creuses a tubes capillaires, modules de traitement de fluide les utilisant et leurs procedes de fabrication
JP4268336B2 (ja) * 1998-08-27 2009-05-27 新日本石油株式会社 真正性識別システム並びに真正性識別フィルムの使用方法
US6572679B2 (en) 2000-05-19 2003-06-03 Membrane Technology And Research, Inc. Gas separation using organic-vapor-resistant membranes in conjunction with organic-vapor-selective membranes
US20020195250A1 (en) * 2001-06-20 2002-12-26 Underdown David R. System and method for separation of hydrocarbons and contaminants using redundant membrane separators
ITMI20012706A1 (it) * 2001-12-20 2003-06-20 Enichem Spa Procedimento per la produzione di granuli di polimeri termoplastici espandibili ed apparecchiatura adatta allo scopo
US6565626B1 (en) * 2001-12-28 2003-05-20 Membrane Technology And Research, Inc. Natural gas separation using nitrogen-selective membranes
US6986802B2 (en) * 2003-08-28 2006-01-17 Bp Corporation North America Inc. Selective separation of fluid compounds utilizing a membrane separation process
US7158299B2 (en) * 2003-09-26 2007-01-02 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Projection screen and projection system comprising the same
US20060081524A1 (en) * 2004-10-15 2006-04-20 Amitava Sengupta Membrane contactor and method of making the same
JP4765478B2 (ja) * 2005-08-23 2011-09-07 富士ゼロックス株式会社 積層型光変調素子の駆動方法、および積層型光変調素子の駆動装置
KR100711237B1 (ko) 2006-06-09 2007-04-25 한국에너지기술연구원 흡착제가 충진된 분리막 및 이를 이용한 이산화탄소 분리방법
CN100490944C (zh) * 2007-06-06 2009-05-27 江苏莱顿宝富塑化有限公司 聚苯乙烯生产中真空尾气的吸收方法
CN201337877Y (zh) * 2008-11-04 2009-11-04 江苏莱顿宝富塑化有限公司 聚苯乙烯生产中尾气的吸收集合装置
US9630141B2 (en) * 2009-02-20 2017-04-25 Cameron Solutions, Inc. Membrane filter element with multiple fiber types
BR112013000082B1 (pt) * 2010-07-01 2023-10-31 Evonik Operations Gmbh Processo de separação de um fluxo de gás bruto
US9726650B2 (en) * 2012-02-03 2017-08-08 Daicel Corporation Chromatographic medium
JP6435961B2 (ja) * 2014-03-31 2018-12-12 宇部興産株式会社 ガス分離システム及び富化ガスの製造方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040099138A1 (en) 2002-11-21 2004-05-27 L'air Liquide, Societe Anonyme A Directoire Et Conseil De Surveillance Pour L'etude Et Membrane separation process

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