KR101582457B1 - 폴리에스테르 합성 공정 슬러지의 화학적 재활용 방법 - Google Patents

폴리에스테르 합성 공정 슬러지의 화학적 재활용 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 폴리에스테르 합성 공정 슬러지의 화학적 재활용 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폴리에스테르의 합성 공정에서 발생되는 공정 슬러지와 PET를 활용하여 취급과 포장이 용이한 고상의 PET 올리고머 또는 BHET로 제조할 수 있는, 폴리에스테르 합성 공정 슬러지의 화학적 재활용 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 폴리에스테르의 합성 공정에서 발생되는 공정 슬러지와 PET를 활용하여 화학적 재활용이 가능한 고상의 PET 올리고머나 BHET를 제조할 수 있는 기술을 제공함으로써 매립이나 소각으로 처리되는 종래의 단점을 해소할 수 있다.

Description

폴리에스테르 합성 공정 슬러지의 화학적 재활용 방법{METHOD FOR CHEMICAL RECYCLING OF THE SLUDGY PRODUCED IN SYNTHETIC PROCESSING OF POLYESTER}
본 발명은 폴리에스테르 합성 공정 슬러지의 화학적 재활용 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폴리에스테르의 합성 공정에서 발생되는 공정 슬러지와 PET를 활용하여 취급과 포장이 용이한 고상의 PET 올리고머 또는 BHET로 제조할 수 있는, 폴리에스테르 합성 공정 슬러지의 화학적 재활용 방법에 관한 것이다.
범용 고분자 물질인 폴리에스테르, 폴리에틸렌테레프탈레이트(이하, PET라 함)는 반결정성의(semi-crystalline) 고분자로 가격에 비해 열안정성, 투명도, 강도 등의 물성이 우수하고 필름, 음료병, 섬유 등과 같은 다양한 분야에서 많은 효용성을 가지고 있어서 오늘날 소비되는 플라스틱 중 많은 부분을 차지하고 있다. PET의 세계 생산량은 약 4천만톤/년이나 PET 회수율은 약 20%에 그치고 나머지 양은 소각이나 매립으로 처리되고 있어 환경오염을 발생시키고 있다.
이러한 환경적 문제 및 경제적 문제를 해소하기 위해, 종래부터 다양한 기술과 공정에 의해 PET의 재활용 방법이 연구되어 왔다. 예를 들면 일반적으로 잘 알려진 자원 재활용법은 물리적 재활용기술로 폐 PET를 수집, 세척, 분쇄 및 과립화하여 이를, 고품질 및/또는 고순도 기준을 만족시킬 필요가 없는 여러 아이템을 생산하는데 이용하는 단순한 공정으로 이루어지고 있다.
이와 달리, "화학적 재활용법" (해중합법)은 폴리머 사슬을 끊는 방법으로, 물리적 재활용이 어려운 저급 폴리에스테르 폐기물을 화학적으로 해중합 시켜 고분자물질의 원료로 재활용할 수 있는 장점들이 많다. PET의 화학적 재활용 방법의 공정은 다음과 같다.
PET 병이나 필름과 같은 저급 폴리에스테르를 해중합 촉매를 포함하는 EG 중에 투입하여 BHET 및 올리고머로 해중합하고 에스테르 교환 반응촉매와 메탄올(MeOH)로 에스테르 교환반응시켜 디메틸테레프탈레이트(dimethyl terephthalate, DMT)와 EG를 생성시킨 후, 고온 증류하여 이물질을 남기고 메탄올, EG 및 DMT의 혼합물로 분리하고 냉각하여 DMT가 결정화되면 고액분리를 통해 최종제품인 DMT를 만들고, EG와 메탄올 혼합용액은 분별증류로 EG와 메탄올을 분리하여 화학적으로 재활용한다. 또는 폐 PET를 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 이소부틸렌글리콜 및 디에틸렌글리콜과 같은 알코올류와 해중합하여 글리콜류, 디하이드록시글리콜테레프탈레이트류 및 글리콜테레프탈산류 등이 혼합된 액상형태로 얻을 수 있다. 이는 불포화 폴리에틸렌 수지와 폴리올 수지의 합성 원료로 직접 사용할 수 있다.
그러나 종래 기술에서 알려진 화학적 분해 방법은 해중합 후 고온 및 고압에서 오랜 시간동안 메탄올로 에스테르화하여 증류하고 결정화하여 고액분리하고, 액체를 분별 증류하는 단계를 포함하고 있어 고에너지 소비로 인해 경제적 관점에서 불리하다.
또한 폴리에스테르 합성공정에서 과량의 EG를 포함한 저분자 PET의 공정 슬러지가 PET 생산량의 약 0.5%(20만톤/년) 정도를 발생하고 있으나 대부분이 점액이나 반고상의 형태로 배출하고 있어 폐기물로 버려지거나 연료로 소각 처리되고 있다.
일반적으로 PET 합성 공정에서 발생되는 공정 슬러지는 PET 저분자 물질과 약10-80% 정도의 과량의 EG를 포함하고 있고 그 밖의 수분과 이물질을 약 0.5-10% 정도를 포함하고 있어 지정 폐기물로 정하고 있으며 점액이나 반고상의 형태로 존재하기 때문에 취급 및 보관이 어려워 많은 문제점을 갖고 있어 경제적으로 유리한 재활용 방법을 개발할 필요가 대두되고 있다.
따라서 본 발명에서는 폴리에스테르의 합성 공정에서 발생되는 공정 슬러지와 폐 PET 분칩을 활용하여 화학적 재활용이 가능한 고상의 PET 올리고머나 BHET(bishydroxyethyl terephthalate)로 만들어 화학산업 분야의 원료로 사용할 수 있는 기술을 제공함으로써 상기 문제점을 해소하고자 한다.
한국등록특허 10-0539285
상기 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 폴리에스테르의 합성 공정에서 발생되는 공정 슬러지와 PET(polyethylene terephthalate)를 활용하여 화학적 재활용이 가능한 고상의 PET 올리고머나 BHET(bis-2-hydroxyethyl terephthalate)를 제조할 수 있는, 폴리에스테르의 합성공정에서 발생되는 공정 슬러지의 화학적 재활용 방법을 제공한다.
본 발명은 폴리에스테르의 합성 공정에서 발생되는 공정 슬러지를 PET(polyethylene terephthalate)와 혼합하여 해중합 함으로써, 취급과 포장이 용이한 단단한 고체 상태의 PET 올리고머나 BHET(bis-2-hydroxyethyl terephthalate)를 만들어 화학적 재활용하는 방법에 관한 것이다. 상기 공정 슬러지는, 취급이 어려운 점액이거나 반고상 형태일 수 있다. 상기 공정 슬러지는 PET의 저분자물질, 과량의 EG(ethylene glycol), 수분 등을 포함하고 있다.
구체적으로 본 발명은, 폴리에스테르 합성 공정에서 발생되는 공정 슬러지를 증류하여 상기 슬러지에 포함된 에틸렌글리콜(EG, Ethylene Glycol)을 회수하고 증류 잔류물을 수득하는 단계(단계 a); 및 상기 증류 잔류물에 PET 및 촉매를 혼합하여 해중합(depolymerization) 반응을 수행하는 단계(단계 b)를 포함하는 폴리에스테르 합성 공정 슬러지의 화학적 재활용 방법을 제공한다.
EG를 증류 회수하여 증류 잔류물 수득하는 단계
상기 단계 a는 폴리에스테르 합성 공정에서 발생되는 공정 슬러지에 EG를 투입하거나 가열한 후 이물질을 분리하고, EG를 증류 회수하는 방법으로 수행될 수 있다.
상기 단계 a는 폴리에스테르 합성 공정에서 발생되는 공정 슬러지에 EG를 투입하거나 가열하는 단계는 이물질이 용이하게 분리될 수 있도록 공정 슬러지의 점도를 낮추고 유동성을 좋게 하기 위하여 수행된다.
EG를 추가할 경우, 추가하는 EG의 양은 공정슬러지에 포함된 EG의 함량에 따라 달라질 수 있다. 공정슬러지에 포함된 EG의 함량 100 중량부를 기준으로, 10 ~ 500 중량부까지 EG를 추가할 수 있으나 더욱 바람직하게는 30-100 중량부가 적당하다. 다만 이에 한정되는 것은 아니다.
가열하는 단계는, 50℃ ~ 196℃까지, 바람직하게는 70 ~ 150℃로 가열하는 방법으로 수행할 수 있다. 가열온도가 50℃ 미만에서는 유체의 흐름성이 낮은 점액의 형태로 존재하여 이송 및 이물질 분리가 어렵고 196℃ 초과 시는 EG가 증발되기 때문에 상기 범위를 유지하는 것이 좋다.
상기 이물질의 분리는 이물질의 종류에 따라 부상하는 경우는 비중분리하고 부상하지 않는 이물질은 원심분리장치, 필터프레스, 벨트프레스 등을 이용하는 방법으로 수행할 수 있다. 다만 분리가 가능한 방법이면 이에 제한되지 않고 사용할 수 있다.
상기 EG를 증류 회수하여 증류 잔류물을 수득하는 단계에서, EG의 증류 회수는 공정 슬러지에 포함된 EG의 함량을 균일하게 하기 위하여 수행한다. 상기 폴리에스테르의 합성 공정에서 발생되는 공정슬러지의 재활용은 불포화폴리에스테르 수지나 폴리올의 원료물질을 만들 때 사용하게 된다. 그러나 EG의 함량이 균일하지 않으면 재활용하고자 하는 물질의 물성이 달라지게 되어 불포화폴리에스테르 수지나 폴리올의 원료물질로 사용할 수 없는 문제가 발생한다. 공정슬러지에 포함되는 EG의 함량은 발생하는 상황에 따라, 장소에 따라 상이하게 때문에 일정한 물성을 갖는 증류 잔류물을 구현하기 위해서는 상기 EG를 증류 회수단계가 필요하다.
상기 증류 잔류물은 증류 잔류물 100 중량부에 대하여 EG를 5 ~ 30 중량부 바람직하게는 15 ~ 20 중량부 포함할 수 있다. EG의 함량이 상기 범위를 벗어나는 경우 원료물질로 사용했을 때 최종생산물의 물성이 크게 달라지기 때문에 폴리에스테르 재활용 공정의 원료 물질로 사용하기가 어려워 지정 폐기물로 버려지는 문제가 있다. 그러나 본 발명에 따르면 상기 EG를 증류 회수하는 단계를 적용함으로써 일정량의 EG를 함유한 증발 잔류물을 제조할 수 있어 지정폐기물로 버려지는 공정슬러지를 재활용할 수 있다. 더불어 증발된 EG는 회수하여 재활용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, EG의 증류 회수는 다음과 같은 방법으로 수행할 수 있다. 응축기가 부착되어 있는 반응기에 공정 슬러지를 넣고 EG가 증발할 수 있도록 EG의 끓는점(196℃) 이상의 온도로 반응기의 온도를 설정하여 가열하게 되면 공정슬러지에 포함된 과량의 EG가 증발된다. 이때 에너지가 소모되면서 반응기의 온도가 일정하게 196℃로 유지하게 되며, 증발된 EG는 콘덴서를 통해 냉각되어 회수될 수 있다. 증류 잔류물에 EG의 함유량이 20 중량부(증류 잔류물 100 중량부 기준)에 도달하게 되면 반응기 온도가 상승하게 된다. 다만 반응기의 최종 온도를 제어함으로써 증류 잔류물에 약 5 ~ 30 중량부의 EG가 포함되도록 조절할 수 있고 감압시스템을 연결하게 되면 5 중량부 이하로도 조절할 수 있다.
PET 및 촉매를 혼합하여 해중합 반응을 수행하는 단계
상기 단계 b는 증류 잔류물에 PET를 화학양론적으로 혼합하고 촉매를 첨가하여 해중합 반응을 수행하는 방법으로 구성될 수 있다.
일반적으로 고상의 공정슬러지는 해중합 반응을 수행하는 경우 공정슬러지 100 중량부에 대하여 과량의 EG (약 110 중량부)를 추가해야 하지만 본 발명에서는 상기 증류 잔류물이 일정량의 EG를 함유하고 있어 별도의 EG를 약간만 추가(5 ~ 50 중량부)해도 반응이 가능하기 때문에 해중합 단계에서 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.
BHET를 생성하기 위해서는, 상기 증류 잔류물 100 중량부에 대하여 PET 5 ~ 50 중량부, 더욱 바람직하게는 10 중량부가 혼합될 수 있다.
PET 올리고머를 생성하기 위해서는, 증류 잔류물 100 중량부에 대하여 100 ~ 650 중량부, 더욱 바람직하게는 300 중량부가 혼합될 수 있다. 100 중량부 미만 시에는 저분자의 PET 올리고머가 만들어져 끈적이는 성질이 있으며 650 중량부 초과 시에는 고화되는 속도가 빨라 큰 덩어리로 만들어져 취급이 좋지 않을 수 있다. 다만 화학적 재활용을 할 수 있으면 이에 한정하지 않고 제조할 수 있다.
상기 촉매의 양은 혼합되는 PET 100 중량부에 대하여 0.5 ~ 2 중량부, 더욱 바람직하게는 1 중량부일 수 있다.
상기 촉매는 금속성 유기 촉매일 수 있고 구체적으로 알칼리 금속의 탄산염, 알칼리 금속의 탄산수소염, 알칼리 금속의 수산화물, 알칼리 금속의 알콕시드, 알칼리 토금속의 탄산염, 알칼리 토금속의 탄산수소염, 알칼리 토금속의 수산화물, 알칼리 토금속의 알콕시드, 아세트산망간, 아세트산아연, Mn3O4, Co3O4 및 ZnO로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니다.
해중합 반응은 대기압 하, 반응 매질의 비점에서 수행할 수 있다. 구체적으로 해중합 반응은 210 ~ 250 ℃에서 3 ~ 8 시간 동안 수행할 수 있고 더욱 바람직하게는 225 ℃에서 5 시간동안 수행할 수 있다. 210 ℃ 미만 시에서는 해중합 속도가 느리기 때문에 반응 시간이 지나치게 오래 걸릴 수 있고, 250 ℃ 초과 시에는 EG의 휘발에 따라 반응기의 압력이 상승하고 원료의 물성이 달라지는 문제가 있다. 또한 반응시간이 3 시간 미만 시에는 해중합율이 낮아지고 8시간 초과 시에는 해중합율의 변화가 없어 반응시간을 상기 범위로 유지하는 것이 바람직하다.
반응 종료 후 약 150 ℃까지 온도를 낮춘 다음 반응기에서 생성물을 배출할 수 있다.
상기 해중합 반응 단계에서 PET합성 공정에서 발생되는 공정 슬러지와 PET에 존재하는 저비점 유기 화합물나 수분 등이 제거될 수 있다.
이물질을 분리하는 단계 및 생성물을 포장하는 단계
상기 폴리에스테르 합성 공정 슬러지의 화학적 재활용 방법은 단계 b 이후 해중합 산물에 포함된 이물질을 제거하는 단계(단계 c)를 더 포함할 수 있다. 해중합 반응을 통해 수득되는 PET 올리고머나 BHET는 상온에서 고체형태로 존재하기 때문에 상온에서 이물질을 분리하기가 어려우므로 90 ~ 150 ℃, 더욱 바람직하게는 110 ~ 150 ℃에서 분리하는 것이 좋다. 상기 범위를 유지하는 경우 흐름성이 좋아 이물질 분리가 용이할 수 있다. 이물질은 다양한 방법을 사용하여 분리할 수 있다. 백 필터와 같은 필터링 방법과 원심분리기, 필터프레스, 벨트프레스 등 기계장치를 이용한 다양한 방법을 사용할 수 있으며 이물질의 종류에 따라 선택할 수 있으며, 이물질을 분리할 수 있는 방법이라면 이에 제한되지 않고 사용할 수 있다.
상기 폴리에스테르 합성 공정 슬러지의 화학적 재활용 방법은 단계 c이후 이물질이 분리된 최종 생성물을 포장하는 단계(단계 d)를 더 포함할 수 있다. 단계 d는 이물질이 분리된 최종 생성물을 상온으로 냉각하여 취급이 용이한 고상의 PET 올리고머 또는 BHET를 수득하고 이를 일정한 크리로 분쇄하여 포장하는 방법으로 수행할 수 있다.
최종 생성물인 BHET는 불포화폴리에스테르나 폴리올의 제조 원료로 사용할 수 있는 글리콜류, 디글리콜테레프탈레이트 및 글리콜테레프탈산 등의 혼합물의 형태로 재처리 필요 없이 직접 사용할 수 있으며, PET 올리고머는 종래의 PET 해중합 방법을 사용하여 BHET로 해중합한 후 불포화폴리에스테르나 폴리올의 제조 원료로 사용할 수 있다.
본 발명에 따르면, 폴리에스테르의 합성 공정에서 발생되는 공정 슬러지와 PET를 활용하여 화학적 재활용이 가능한 고상의 PET 올리고머나 BHET를 제조할 수 있는 기술을 제공함으로써 매립이나 소각으로 처리되는 종래의 단점을 해소할 수 있다.
아울러 본 발명에서 사용하는 폴리에스테르 합성 공정 슬러지에는 과량의 EG를 포함하고 있어 별도의 EG의 추가 없이 해중합반응의 수행이 가능하다는 장점이 있다.
또한 본 발명에 따라 제조된 PET 올리고머나 BHET는, 불포화폴리에스테르나 폴리올의 제조 원료로 사용할 수 있는 글리콜류, 디글리콜테레프탈레이트, 글리콜테레프탈산 등의 혼합물의 형태로 구성되고 순도가 높아 재처리가 필요 없이 직접 사용할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 실시예 1에 따라 수득된 BHET를 GPC를 이용하여 분석한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 2는 실시예 2에 따라 수득된 PET 올리고머를 GPC를 이용하여 분석한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 3은 실시예 2에 따라 수득된 BHET를 GPC를 이용하여 분석한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 4는 EG 증류 회수 공정에서의 가열시간에 따른 온도 변화를 분석한 그래프이다.
이하 첨부한 실시예를 통하여 본 발명의 기술을 상세히 설명한다. 본 발명의 목적, 특징, 장점은 실시예를 통하여 쉽게 이해될 수 있다. 다만 여기서 소개되는 내용은 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위하여 제공되는 것이다. 따라서 이하의 실시예에 의하여 본 발명의 권리범위가 제한되어서는 안 된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, PET합성 공정에서 발생되는 공정 슬러지(취급이 어려운 점액이거나 반고상의 공정 슬러지)에 과량으로 존재하는 EG를 증발 회수하여 일정량의 EG를 함유한 증류 잔류물을 만들어 PET 분칩(폐 PET 분칩)과 혼합한 후 해중합하여 PET 올리고머나 BHET를 만드는 방법을 제조할 수 제조할 수 있다.
상기 방법은 PET합성 공정에서 발생되는 공정 슬러지(상온에서 취급이 어려운 점액이거나 반고상의 공정 슬러지)를 취급이 용이한 고상의 PET 올리고머나 BHET를 만드는 것을 특징으로 한다.
실시예 1: 폴리에스테르 합성 공정 슬러지의 화학적 재활용 방법을 이용한 BHET의 제조
S사의 PET 합성공정에서 발생되는 공정 슬러지로부터 EG를 증류 회수하여 일정량의 EG를 포함하는 증류 잔류물을 제조하였다. 증류 잔류물에 포함된 EG의 양은, 증류 잔류물 100 중량부에 대하여 20 중량부로 포함되도록 하였다. 상기 증류 잔류물에 PET 및 촉매(ZnAc)를 첨가하고 반응시간 225℃에서 5 시간 동안 해중합 반응을 수행하였다. 상기 PET의 양은 증류 잔류물 100 중량부에 대하여 10 중량부로 포함되도록 하였고, 촉매(ZnAc)의 양은 상기 PET 10 중량부에 대하여 약 0.1 중량부가 되도록 하였다.
해중합 반응이 끝난 후 약 150℃까지 온도를 낮춘 후 해중합 반응기로부터 배출하여 백필터로 이물질을 분리하고 BHET를 얻었다. 수득한 BHET를 GPC를 이용하여 분자량을 측정하고 그 결과를 도 1 및 표 1에 나타내었다. 도 1 및 표 1에서 나타내는 바와 같이, 대부분이 단량체(monomer)와 이량체(dimer)이고 약간의 삼량체(trimer)의 BHET로 해중합되는 것을 확인하였다.
[표 1]
Figure 112015035149484-pat00001

실시예 2: 폴리에스테르 합성 공정 슬러지의 화학적 재활용 방법을 이용한 PET 올리고머의 제조 및 BHET 제조
PET 올리고머의 제조
S사의 PET 합성공정에서 발생되는 공정 슬러지로부터 EG를 증류 회수하여 일정량의 EG를 포함하는 증류 잔류물을 제조하였다. 증류 잔류물에 포함된 EG의 양은, 증류 잔류물 100 중량부에 대하여 20 중량부로 포함되도록 하였다. 상기 증류 잔류물에 PET 및 촉매(ZnAc)를 첨가하고 반응시간 225℃에서 5 시간 동안 해중합 반응을 수행하였다. 상기 PET의 양은 증류 잔류물 100 중량부에 대하여 300 중량부로 포함되도록 하였고, 촉매(ZnAc)의 양은 상기 PET 10 중량부에 대하여 약 0.1 중량부가 되도록 하였다.
해중합 반응이 끝난 후 약 150℃까지 온도를 낮춘 후 해중합 반응기로부터 배출하여 백필터로 이물질을 분리하고 PET 올리고머를 얻었다. 수득한 PET 올리고머를 GPC를 이용하여 분자량을 측정하고 그 결과를 도 2에 나타내었다. 도 2에서 나타내는 바와 같이, 중량 평균 분자량이 1,980g 인 PET 올리고머(oligomer)가 제조되었음을 확인하였다.
PET 올리고머를 BHET로 해중합
상기 방법으로 제조된 PET 올리고머(oligomer) 100중량부에 DEG(Diethylene glycol) 110 중량부를 혼합하고 촉매(ZnAc)를 PET 올리고머 100 중량부에 대하여 1 중량비가 되도록 넣고, 230℃에서 5시간 동안 해중합 하였다.
반응이 끝난 후 상온으로 온도를 낮춘 후 생성물로 BHET를 수득하고 GPC를 이용하여 분자량을 측정한 결과를 도 3 및 표 2에 나타내었다. 도 3 및 표 2에서 보는 바와 같이 대부분이 중량 평균 분자량이 542g 인 단량체, 이량체 및 삼량체인 BHET로 해중합된 것이 대부분이고 약간의 올리고머가 포함되는 것으로 확인되었다.
[표 2]
Figure 112015035149484-pat00002

실험예 1: 공정 슬러지의 열중량 분석
상기 실시예 1, 2에서 사용한, S사의 PET합성 공정에서 발생되는 공정슬러지를 열중량 분석(Model:MX-50, AND Co.)을 통하여 수분 및 EG의 함량을 측정하였다. 100℃로 일정하게 유지하고 무게변화를 측정한 결과 초기 중량의 4.9wt%가 감소되었고, 연속해서 200℃로 일정하게 유지했을 경우 68.9wt%의 중량감소가 일어났으며, 잔류물의 중량이 26.2wt%인 것으로 확인되었는 바 100℃이하의 저비점 물질이 4.9wt%, 100℃ ~ 200℃의 휘발물질이 68.9wt%, 200℃이상에서 휘발되지 않는 물질로 BHET나 PET 올리고머가 26.2 wt%가 포함된 조성으로 이루어진 것으로 확인되었다.
실험예 2: EG 증류 회수 공정에서의 가열시간에 따른 온도 변화 분석
도 4는 S사의 PET합성 공정에서 발생되는 공정 슬러지로부터 EG를 증류 회수하는 공정에서 가열 시간에 따른 온도 변화를 분석한 그래프이다. 도 4에서 나타내는 바와 같이 가열시간이 증가함에 따란 온도가 증가하다 100℃근처에서 변곡점이 나타나는 것을 확인 할 수 있으며 200℃근처에서는 온도의 변화가 없이 일정한 구간일 나타나는 것을 확인 할 수 있었다. 100℃까지는 가열하는 시간이 증가함에 따라 온도의 증가 속도가 상대적으로 느리게 나타났고 100℃에서 변곡점이 생겼으며 다시 200℃까지 급격하게 온도가 증가하다가 일정한 온도를 유지하는 것을 확인 할 수 있다. 이는 과량의 EG가 증발하는데 에너지를 소비하기 때문에 200℃에서 일정한 온도구간을 갖는 것이고, EG의 함량이 20 wt% 이하가 되면 다시 온도가 서서히 증가하게 되는데 이는 일부의 에너지는 잔류 EG를 증발하는데 소모되고 나머지 에너지는 온도를 상승하는데 사용되기 때문에 서서히 증가되는 것이다. 따라서 결론적으로, 증류 공정에서 최종 설정 온도를 조절함으로써 증류 잔류물에 포함되는 EG의 함량을 조절할 수 있다는 것을 알 수 있다.

Claims (8)

  1. PET(폴리에틸렌테레프탈레이트) 합성 공정에서 발생되는 공정 슬러지를 증류하여 상기 슬러지에 포함된 에틸렌글리콜을 회수하고 증류 잔류물을 수득하는 단계(단계 a); 및
    상기 증류 잔류물에 PET(폴리에틸렌테레프탈레이트) 및 촉매를 혼합하여 해중합 반응을 수행하는 단계(단계 b)를 포함하고,
    상기 증류 잔류물은 증류 잔류물 100 중량부에 대하여 에틸렌글리콜을 5 ~ 30 중량부로 포함하며,
    상기 증류 잔류물 내에 포함되는 에틸렌글리콜 함량의 조절은 응축기가 부착되어 있는 반응기의 온도 제어를 통해 수행되는 것을 특징으로 하는 PET(폴리에틸렌테레프탈레이트) 합성 공정 슬러지의 화학적 재활용 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 단계 a는 PET(폴리에틸렌테레프탈레이트) 합성 공정에서 발생되는 공정 슬러지에 에틸렌글리콜을 투입하거나 상기 슬러지를 가열한 후, 이물질을 분리하고 에틸렌글리콜을 증류 회수하는 방법으로 수행되는 것을 특징으로 하는 PET(폴리에틸렌테레프탈레이트) 합성 공정 슬러지의 화학적 재활용 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 가열은 50℃ ~ 196℃로 수행하는 것을 특징으로 하는 PET(폴리에틸렌테레프탈레이트) 합성 공정 슬러지의 화학적 재활용 방법.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 단계 b에서 PET(폴리에틸렌테레프탈레이트)는 증류 잔류물 100 중량부에 대하여 100 ~ 650 중량부로 혼합되는 것을 특징으로 하는 PET(폴리에틸렌테레프탈레이트) 합성 공정 슬러지의 화학적 재활용 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 촉매는 금속 유기성 촉매인 것을 특징으로 하는 PET(폴리에틸렌테레프탈레이트) 합성 공정 슬러지의 화학적 재활용 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 화학적 재활용 방법은 단계 b 이후 90 ~ 150 ℃에서 이물질을 분리하는 단계(단계 c)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 PET(폴리에틸렌테레프탈레이트) 합성 공정 슬러지의 화학적 재활용 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 화학적 재활용 방법은 단계 c 이후, 분리된 최종 생성물을 상온으로 냉각하여 고상의 PET(폴리에틸렌테레프탈레이트) 올리고머 또는 BHET(비스-2-하이드록시에틸 테레프탈레이트)를 수득하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 PET(폴리에틸렌테레프탈레이트) 합성 공정 슬러지의 화학적 재활용 방법.
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