KR101902987B1 - 석유화학시설의 냉각탑에서 배출되는 폐부동액의 재생방법 - Google Patents

석유화학시설의 냉각탑에서 배출되는 폐부동액의 재생방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 석유화학시설의 냉각탑에서 배출되는 폐부동액의 재생방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 흡착 및 감압증류 공정을 통해 폐부동액 중의 수분 및 불순물을 효과적으로 제거할 수 있는 폐부동액의 재생방법에 관한 것이다.
본 발명의 석유화학시설의 냉각탑에서 배출되는 폐부동액의 재생방법은 석유화학시설의 냉각탑에서 배출되는 폐부동액을 회수하는 회수단계와, 폐부동액 중의 부유물과 금속을 활성탄에 흡착시켜 제거하는 흡착단계와, 흡착단계에서 정제된 폐부동액을 감압상태에서 가열하여 상기 정제 폐부동액 중의 수분을 분리하는 증류단계를 포함한다.
본 특허(발명)는 환경부 지정 전남녹색환경지원센터의 연구비 지원에 의해 수행되었습니다.

Description

석유화학시설의 냉각탑에서 배출되는 폐부동액의 재생방법{renewable method of waste antifreezing liquid discharged from petrochemistry equipment}
본 발명은 석유화학시설의 냉각탑에서 배출되는 폐부동액의 재생방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 흡착 및 감압증류 공정을 통해 폐부동액 중의 수분 및 불순물을 효과적으로 제거할 수 있는 폐부동액의 재생방법에 관한 것이다.
최근, 국제화 및 산업화에 따른 국가적인 산업 활동에 의해 필연적으로 발생하는 산업폐기물은 그 발생량이 지속적으로 증가하고 있으며, 이로 인한 환경오염은 점점 심각한 수준에 이르고 있다.
많은 산업폐기물 중에서 폐부동액은 석유화학시설과 같은 공장, 자동차정비업소, 냉난방 설비, 선박, 공항, 가스공사, 대형건물 등에서 많은 양이 발생하고 있으나, 고가의 처리비용 및 수거처리 체계의 미비 등으로 처리에 많은 어려움이 있는 실정이다.
폐부동액 내 글리콜류 함량은 냉각수용은 10~55%, 열매체용 35%, 냉매용 25% 정도이며, 포함되어있는 글리콜류의 재이용을 위해 재생부동액으로의 재활용이 필요하다.
현재, 국내의 "자원의 절약과 재활용촉진에 관한 법률”에서 폐부동액을 폐기물 부담금 품목으로 지정하여 부동액 생산자 및 수입업자에게 리터당 189.8원의 부담금을 부과하고 있으며, 이러한 부담금에 의해 폐부동액 발생 기업의 경제적 부담은 가중되고 이에 의한 자연수로의 무단 방류가 빈번히 발생하여 환경오염의 심각성이 증가되고 있다.
국내의 자동차업계의 경우 생산자책임재활용제도(EPR, extended producer responsibility)로 관리하고 있기 때문에 폐부동액의 수거와 관련한 수거체계는 구축되었다 볼 수 있지만, 선박 및 산업현장에서 배출되는 폐부동액은 현재 수거체계 미흡으로 재활용이 되지 못하는 실정이며 대부분 폐수로 배출되고 있는 상황이다.
부동액은 냉각수의 동결방지와 내연기관의 각종 장치들의 부식방지를 목적으로 사용되고 있으며, 물을 30~70%를 혼합하여 혼합 수용액 형태로 사용하고 있다. 폐부동액은 화학적 산소 요구량(COD, chemical oxygen demand)이 약 460,000mg/L에 이르러 일반 폐수 방류기준의 1만 배에 해당하여 직접적인 폐수처리가 불가능하며, 폐기물 관리법 제2조 별표 1에서는 폐부동액을 특정 유기용제로 규정하여, 전량 수거하여 소각처분 대상으로 지정되어 있다.
에틸렌글리콜은 2가 알코올의 일종으로 화학식은(CO2OHCH2OH)이다. 에틸렌글리콜은 2가 알코올 중 가장 간단한 형태의 화합물로 무색의 끈끈한 액체이며 분자량은 62.07, 끓는점은 197°20°에서의 비중 1.1155, 어는점 -13°이다. 생성열은 -111.1kcal/mole, 연소열은 282.2kcal/mole이다. 흡습성이 있으며 물, 에탄올, 메탄올, 아세톤, 글리세롤, 피리딘과 잘 섞이며, 클로로폼, 에테르, 벤젠, 이황화탄소에는 잘 섞이지 않는다. 염화나트륨, 염화아연, 탄산칼륨, 수산화칼륨, 수산화칼슘 등의 무기화합물을 녹일 수 있다.
대한민국 공개특허 제10-2015-0064830호에는 자동차의 폐부동액 재활용 방법이 개시되어 있다.
상기 자동차의 폐부동액 재활용 방법은 폐차에서 발생하는 폐부동액을 회수하는 회수과정, 회수한 폐부동액에서 불순물을 제거하여 폐부동액을 정제하는 정제과정, 정제한 폐부동액을 분별증류하여 폐부동액 내 각각의 회수대상을 추출하는 추출과정으로 이루어진다.
상기 자동차의 폐부동액 재활용 방법은 용매에 폐부동액을 용해시킨 상태로 회수하므로 에틸렌글리콜을 얻기위한 공정이 매우 복잡하다는 문제점이 있다. 또한, 부유불순물과 금속슬러지를 제거하기 위해 메쉬와 필터를 이용하고 있으나 이는 정제효과가 낮고 미세한 금속입자의 제거가 어렵다는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허 제10-2015-0064830호: 자동차의 폐부동액 재활용 방법
본 발명은 상기의 문제점을 개선하고자 창출된 것으로서, 흡착 및 감압증류의 2개의 공정만을 이용하여 석유화학시설의 냉각탑에서 회수한 폐부동액 중의 수분 및 불순물을 간단하면서 효과적으로 제거할 수 있는 폐부동액의 재생방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 석유화학시설의 냉각탑에서 배출되는 폐부동액의 재생방법은 석유화학시설의 냉각탑에서 배출되는 폐부동액을 회수하는 회수단계와; 상기 폐부동액 중의 부유물과 금속을 활성탄에 흡착시켜 제거하는 흡착단계와; 상기 흡착단계에서 정제된 폐부동액을 감압상태에서 가열하여 상기 정제 폐부동액 중의 수분을 분리하는 증류단계;를 포함한다.
상기 흡착단계는 상기 활성탄이 내부에 충전된 반응기에 상기 폐부동액을 연속적으로 유입시켜 상기 폐부동액을 상기 반응기에서 24 내지 72시간 동안 체류시키면서 상기 부유물과 상기 금속을 제거한다.
상기 활성탄은 야자각 활성탄인 것을 특징으로 한다.
상기 활성탄은 비표면적 500 내지 800m2/g, 기공부피 0.2 내지 1.0cm2/g, 기공크기 7 내지 50nm인 것을 특징으로 한다.
상기 증류단계는 상기 정제 폐부동액을 5 내지 50torr로 감압시켜 증류한다.
상기 증류단계 후 수분이 제거된 폐부동액을 활성탄과 접촉시켜 잔존하는 금속을 제거하는 재흡착단계;를 더 포함한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 흡착 및 감압증류의 2개의 공정만을 이용하여 석유화학시설의 냉각탑에서 회수한 폐부동액 중의 수분 및 불순물을 간단하면서 효과적으로 제거할 수 있다.
도 1은 폐부동액과 새 부동액을 육안으로 관찰한 모습을 나타낸 사진이고,
도 2는 폐부동액과 새 부동액에 대한 비중 측정결과를 나타낸 그래프이고,
도 3은 폐부동액과 새 부동액에 대한 전기전도도 측정결과를 나타낸 그래프이고,
도 4는 폐부동액과 새 부동액에 대한 탁도 측정결과를 나타낸 그래프이고,
도 5는 폐부동액과 새 부동액에 대한 유기성분 분석결과를 나타낸 표이고,
도 6은 폐부동액과 새 부동액에 대한 금속성분의 분석결과를 나타낸 그래프이고,
도 7은 활성탄의 주사전자현미경 사진을 배율별로 나타낸 사진이고,
도 8은 활성탄의 화학적 물성을 평가하기 위하여 퓨리에 변환 적외선 분광의 분석결과를 나타낸 그래프이고,
도 9는 본 발명의 일 예에 따른 폐부동액의 재생방법에 적용되는 재생장치를 개략적으로 나타낸 구성도이고,
도 10 및 도 11은 2종류의 폐부동액과 새 부동액에 대한 흡착 후 금속성분 분석결과를 나타낸 그래프이고,
도 12는 2종류의 폐부동액에 대한 흡착 전후의 탁도 변화를 나타낸 그래프이고,
도 13 및 도 14는 2종류의 폐부동액에 대한 흡착 및 증류 후 금속성분의 변화를 나타낸 그래프이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 석유화학시설의 냉각탑에서 배출되는 폐부동액의 재생방법에 대하여 구체적으로 설명한다.
본 발명의 폐부동액의 재생방법은 석유화학시설의 냉각탑에서 배출되는 폐부동액을 회수하는 회수단계와, 폐부동액 중의 부유물과 금속을 활성탄에 흡착시켜 제거하는 흡착단계와, 흡착단계에서 정제된 폐부동액을 감압상태에서 가열하여 정제 폐부동액 중의 수분을 분리하는 증류단계를 포함한다. 각 단계별로 살펴본다.
1. 회수단계
회수단계에서 석유화학시설의 냉각탑에서 배출되는 폐부동액을 회수한다.
일반적으로 석유화학시설은 원유를 정제하기 위한 장치들을 냉각하기 위해 대형 냉각탑이 설치된다. 이러한 냉각탑에는 많은 양의 부동액이 냉각수로 사용된다. 따라서 석유화학시설의 냉각탑의 냉각수 교체서 많은 양의 폐부동액이 발생된다.
본 발명의 이와 같이 석유화학시설의 냉각탑에서 배출되는 폐부동액을 회수하여 사용한다.
2. 흡착단계
다음으로, 회수된 폐부동액 중의 불순물을 제거한다. 불순물로 미세 부유물과 금속을 들 수 있다.
본 발명은 폐부동액 중의 불순물을 제거하기 위해 활성탄을 이용하여 불순물을 흡착하여 제거한다.
활성탄의 원료로는 식물계와 광물계로 나뉘는데, 식물계로는 목재 또는 야자각 등을 주로 사용하고, 광물계로는 갈탄, 유연탄, 역청탄, 무연탄 등을 주로 사용한다. 이러한 물질들은 무정형 탄소를 이루고 있는데, 탄화와 활성화 과정에서 분자크기 정도로 미세 공(Pore)을 발달시켜 흡착능력이 향상된다. 활성탄의 형태로는 파쇄상, 분말상, 성형상, 섬유상이 존재한다. 파쇄상은 입자크기가 보통 3~80메쉬로서 불규칙한 형태이다. 분말상은 보통 100메쉬 이하의 입도이다. 성형상은 조립탄이라 불리기도 하며, 일정한 규격크기의 형상으로 구형된 원주형이다. 섬유상은 ACF라고 부른다.
본 발명에서는 활성탄으로 파쇄상 또는 성형상을 이용할 수 있다.
그리고 활성탄으로 야자각 활성탄을 이용하는 것이 바람직하다. 야자각 활성탄은 비표면적 및 공극 특성이 우수하여 폐부동액 중의 불순물을 제거하는 데 효과적이다.
본 발명에 적용된 야자각 활성탄의 일 예로 비표면적 500 내지 800m2/g, 기공부피 0.2 내지 1.0cm2/g, 기공크기 7 내지 50nm인 것을 사용할 수 있다.
흡착단계를 수행하기 위해 일 예로 활성탄이 내부에 충전된 반응기에 폐부동액을 연속적으로 유입시킬 수 있다. 이 경우 폐부동액의 반응기에서 체류시간은 24 내지 72시간이 되도록 폐부동액의 유입속도를 적절하게 조절한다. 이와 같은 반응기를 이용하여 흡착단계를 수행하는 경우 연속적인 공정으로 폐부동액 중의 불순물을 효과적으로 제거하여 정제된 폐부동액을 얻을 수 있다.
3. 증류단계
다음으로, 흡착단계에서 정제된 폐부동액 중의 수분을 분리하기 위해 증류단계를 수행한다.
증류방법으로 상압증류와 감압증류가 있는데, 본 발명에서는 감압증류방식을 적용한다. 따라서 정제된 폐부동액을 감압상태에서 가열하여 수분을 분리한다.
일 예로 증류단계는 정제 폐부동액을 5 내지 50torr로 감압시켜 증류한다. 이러한 감압증류를 통해 시간당 증류량을 높일 수 있고 저온에서 수분을 분리할 수 있는 장점을 갖는다.
상술한 흡착과 증류과정을 통해 본 발명은 폐부동액 중에 수분과 불순물을 효과적으로 제거할 수 있다. 이와 같이 수분과 불순물이 제거된 재생부동액은 다시 부동액으로 사용하거나 필요에 따라 적절한 양의 첨가제와 에틸렌글리콜, 물을 첨가하여 부동액으로 사용할 수 있다.
한편, 본 발명은 증류단계 후 재흡착단계를 더 수행할 수 있다. 재흡착단계는 증류단계에서 수분이 제거된 폐부동액을 활성탄과 접촉시켜 잔존하는 금속을 제거하기 위함이다.
회수된 폐부동액을 최초로 흡착하는 경우 활성탄의 표면에서 폐부동액 내에 존재하는 각종 부유물에 의한 물리흡착이 우선적으로 일어나므로 흡착을 할 수 있는 활성 사이트가 줄어들어 상대적으로 금속 이온의 흡착율이 떨어진다. 따라서 1차적인 흡착과 감압증류를 통해 얻은 폐부동액을 다시 활성탄에 의해 2차적으로 흡착을 진행시키면 물리적 흡착뿐만 아니라 화학적 흡착이 활발히 발생하여 금속성분의 제거효율을 크게 높일 수 있다.
재흡착과정은 상술한 흡착단계와 동일한 방법으로 진행할 수 있음은 물론이다.
이하, 실험 예를 통하여 본 발명에 대해 설명하고자 한다. 다만, 하기의 실험 예는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위를 하기의 실시 예로 한정하는 것은 아니다.
<폐부동액 특성 분석>
폐부동액으로 전라남도의 여수국가산업단지에 소재한 석유화학시설의 냉각탑 2곳에서 배출된 폐부동액을 회수하여 사용하였다.
(1)육안 비교
2종류의 폐부동액의 모습을 새 부동액과 비교하여 도 1에 나타내었다.
도 1을 참조하면, 육안 비교를 하였을 때 이론상 수분의 함량이 증가한 폐부동액의 경우 색도가 묽어진 것을 확인할 수 있었으며, 또한, 불순물에 의해 상층부에 막이 형성된 것을 확인할 수 있었다. 자외선 분광기를 통한 색도에 따른 흡광도의 차이로 판단하였을 때도 수분의 함량이 증가한 폐부동액의 경우 흡광도가 낮게 측정되는 것으로 확인되었다.
(2)비중 비교
부동액을 사용하며 변화하는 항목 중 가장 중요한 항목이라 할 수 있는 것은 물의 함량에 의한 비중의 차이라고 볼 수 있다. 새 부동액 및 폐부동액에 대한 비중을 비교 측정하였다. 비중에 대한 결과는 도 2에 나타내었다.
도 2를 참조하면, 새 부동액(New)의 경우 비중이 1.2 Kg/L 정도로 측정되었으며, 폐부동액 A, B의 경우 1.09, 1.03 Kg/L 정도로 감소하였음을 확인할 수 있었다. 이와 같은 결과는 부동액에 수분이 함유됨으로써 결과적으로 부동액의 비중이 감소하는 것을 확인할 수 있다.
물질 안전 보건 자료(MSDS, Material Safety Data Sheet)에 제시되어 있는 비중의 범위와 비교하였을 때 새 부동액의 경우 비중이 적정범위에 해당하는 것으로 판단할 수 있었으며, 폐부동액의 비중은 수분에 가깝기 때문에 겨울철에 동결(freezing)의 가능성이 발생할 수 있다.
(3)탁도 및 전기전도도 비교
부동액은 사용 연한이 지남에 따라 부동액에 불순물의 함유량이 증가될 수 있다. 용액상의 화학적, 물리적 불순물의 지표라 할 수 있는 전기전도도(electrical conductivity, Mettler Toledo)와 탁도(turbidity, Lutron)의 변화를 관찰하였다.
도 3에 전기전도도를 나타내었고, 도 4에 탁도를 나타내었다.
도 3을 참조하면, 부동액을 사용함에 따라 공통적으로 전기전도도가 증가하는 양상을 보여주었다. 새 부동액의 경우 500.4μS/cm의 값을 보여주었으며, 폐부동액 A, B의 경우 5,077, 4,265μS/cm 정도로 새 부동액 대비 평균 9.3배, 최대 10.1배까지 증가하는 양상을 보여주었다. 이는 부동액을 사용하면 부동액내의 이온성물질의 증가에 따른 결과로 유추할 수 있었다.
그리고 도 4를 참조하면, 탁도 변화에 대한 결과를 보게 되면 새 부동액의 경우 36.6 NTU 정도로 측정되었다. 하지만, 폐부동액의 경우 A와 B의 결과에 차이가 나타났다. 폐부동액 A의 경우 115.9 NTU 정도로 높은 탁도 수치를 보였으며 폐부동액 B의 경우 39.4 NTU 정도로 새 부동액과의 오차범위 내에 수치를 보여주었다. 이는 육안상 색도비교를 할 때와 마찬가지로 액면에 유막이 형성되어진 폐부동액에서 높은 탁도가 나타났으며, 같은 폐부동액이라 하더라도 부동액이 사용되어진 조건에 따라 물리-화학적 조성의 차이가 있음을 확인할 수 있었다.
(4)성분비교
부동액은 기본성분인 에틸렌글리콜(예: 부동액 성분의 98% 이상 함유)이외에 성능 향상을 위한 첨가제 및 품질 보존제가 함유되어 있다. 따라서, 기본 부동액의 물성을 분석하고 부동액의 사용에 따른 구체적 유기성분 및 중금속 성분의 증감을 비교를 위하여 기체 크로마토그래피-질량 분석기(GC-MS, Gas Chromatography-Mass Spectrometer, Agilent 7890A), 유도결합플라즈마/질량분석기(ICP-MS, Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometer, NexION, PerkinElmer)를 이용하여 성분분석을 실시하였다.
부동액의 유기성분은 도 5에 나타내었다. 도 5를 참조하면, 부동액을 오랜 시간 사용하였다 할지라도 폐부동액 내의 유기화합물 함량이 크게 증가하지 않는 것을 확인할 수 있다. 새 부동액의 경우 부동액의 주성분인 에틸렌글리콜(EG, ethylene glycol)이 99.2%의 조성을 보이고 있고, 유사 부동액 주성분인 프로필렌글리콜(PG, propylene glycol)도 미량(0.8%) 혼합되어 있는 것을 확인할 수 있었다. 그리고 폐부동액의 경우에도 유기화합물의 종류에서 증가가 있었지만 그 함량은 매우 미미하여 전체적인 EG와 PG의 성분에는 큰 영향이 없는 것으로 나타났다.
부동액의 금속성분의 분석결과를 도 6에 나타내었다. 도 6을 참조하면, 중금속의 경우 부동액을 사용하면서 상대적으로 증가하는 것으로 나타났다. 이는 부동액이 장치 내부에서 순환하여 냉각을 시키며 발생되는 금속류의 용해라고 판단할 수 있다. 또한 사용되는 장치 또는 장비의 종류에 따라 증가되는 성분의 양 및 종류가 달라지는 것을 알 수 있다.
<활성탄 특성 분석>
활성탄으로 파쇄상의 야자각 활성탄((주)씨엠텍코리아, 한국)을 이용하였다.
주사전자현미경(SEM, scanning electron microscope, S-3000N, Hitachi)을 이용하여 활성탄의 morphology를 관찰하였으며 다변 배율에 따른 결과를 도 7에 나타내었다.
도 7을 참조하면, SEM 결과, 활성탄 입자의 경우 전반적으로 각형화 되어있는 입형(shape)으로 구성되어 있으며 각각의 크기는 5㎛에서 20㎛ 정도 주요 구성을 바탕으로 하여 100㎛ 사이즈 근처까지 다양하게 분포되어있음을 확인할 수 있었다. 활성탄 입자의 사이즈 및 형태로 판단할 때 흡착용으로 적합할 것으로 판단되었다.
활성탄에 대한 제조사에서 제공한 기본적 사항은 아래의 표 1과 같다.
구분 물성
Raw material Coconut
Removable materials COD, BOD, SS, Oil, ion etc
Total moisture 5% max
Ash 8% max
pH 9-11
Hardness 95% min
Bulk density 0.43-0.47
(1)활성탄의 비표면적 측정
비표면적 분석기기를 이용하여 활성탄의 비표면적(specific surface area), 기공부피(pore volume) 및 기공크기(pore size)를 측정하였다(ASAP 2020, BET Surface Area and Porosimetry Analyzer, Micrometritics). 측정결과를 하기 표 2에 나타내었다.
구분 결과
specific surface area 743.14 m2/g
pore volume 0.9124~0.2845 cm2/g
pore size 8.11~48.25nm
분석된 활성탄의 비표면적 및 기공부피, 기공크기에 의해 활성탄의 흡착 메커니즘에 있어서 물리흡착(physio-sorption) 및 화학흡착(chemi-sorption)도 기대할 수 있을 것으로 보인다.
(2)활성탄의 표면 화학 분석
활성탄의 화학적 물성을 평가하기 위하여 퓨리에 변환 적외선 분광기(FT-IR, Fourier transform infrared spectroscopy, Vertex 70, Bruker)를 사용하여 분석하였다. 분석 결과를 도 8에 나타내었다.
도 8을 참조하면, 3060cm- 1와 2349cm-1 인근의 피크(peak)는 비대칭(asymmetric)과 대칭(symmetric) 구조의 탄소 단일결합임을 추측할 수 있으며 본 탄소는 aliphatic CH, CH2 and CH3의 branch로 존재함을 알 수 있다.
또한 1567cm-1 및 1492cm-1의 피크는 산소와 수소의 단일결합(OH) 또는 C-H bending vibrations 결합으로 추측할 수 있어서, 본 활성탄의 경우 순수하게 탄소, 산소, 수소로 이루어진 물질임을 확인할 수 있었다.
<재생실험>
폐부동액의 흡착과 증류를 위해 도 9에 도시된 바와 같이 실험실 규모의 재생장치를 만들어 실험하였다.
(1)흡착
먼저, 흡착효과를 살펴보기 위해 반응기 내부에 활성탄을 충진시킨 후 펌프를 이용하여 부동액을 순환시키면서 연속적으로 반응기 내부로 유입시켰다. 반응기에서 부동액의 체류시간은 24시간과 72시간으로 설정하여 부동액의 유속을 조절하였다.
흡착과정을 수행한 2종류의 폐부동액과 새 부동액에 대한 금속성분 분석결과를 도 10 및 도 11에 나타내었다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 72시간의 흡착을 실시하였을 경우 24시간의 흡착 보다는 제거 효과가 다소 높은 것으로 나타났다. 폐부동액 A의 경우 망간(Mn, 64.3%), 알루미늄(Al, 38.0%), 철(Fe, 31.8%), 브롬(Br, 37.1%), 납(Pb, 66.3%) 등에서 다른 원소에 비해 상대적으로 높은 흡착율을 보여주어 24시간 및 72시간의 처리를 통해 원소의 농도가 저감되는 것을 보여주었다. 폐부동액 B의 경우에도 A와 유사한 원소의 저감이 보였고(Al, 77.9%; Mn, 68.4%; Pb, 70.2%) 더불어, 구리(Cu, 43.7%), 아연(Zn, 56.1%), 안티몬(Sb, 63.0%), 백금(Pt, 43.0%) 등의 저감을 보여주었다.
폐부동액 B가 폐부동액 A보다 높은 저감율을 보여주는 것은 탁도의 차이라고 판단된다. 탁도를 유발하는 부유물질들의 파울링(fouling) 현상에 의해 활성탄 표면의 activated site의 정량적 감소가 일어나기 때문이다. 하지만, 일부 미량 금속의 경우 농도가 처리후에 높아지기도 했는데 이는 활성탄 자체에서 포함되어진 원소의 유출 또는 극미량의 경우 실험 오차라고 판단된다.
흡착을 하는 가장 큰 요인 중의 하나라 판단할 수 있는 탁도의 변화를 도 12에 나타내었다. 도 12를 참조하면, 탁도는 예상과 같이 큰 변화를 나타내었다. 실험에서 2종류의 폐부동액 모두 95.0% 이상의 탁도 제거 효율을 보여주었으며 72시간 처리의 경우 97.8%의 제거효율을 보여주었다.
(2)증류
쓰리웨이밸브를 조작하여 흡착이 완료된 폐부동액을 콘덴서가 설치된 증류기로 유입시켜 증류를 수행하였다. 증류는 상압과 감압 하에서 각각 실시하였다. 감압증류의 경우 진공펌프를 이용하여 내부압력을 200torr로 감압한 상태로 증류를 수행하였다.
증류발생온도는 증류가 시작될 때의 내부온도를 기록하고, 이때부터 12시간 동안의 증류량을 측정하여 상압증류와 감압증류의 차이에 대한 비교를 실시하였다.
실험결과를 하기 표 3에 나타내었다.
압력상태 부동액 종류 증류발생온도(℃) 시간당 증류량(mL/hr) 비중회복도(%)
상압
 폐부동액A 91.0±1.0 7.5 97.8±5.7
폐부동액B 89.0±0.8 10.4 96.7±2.9
감압
 폐부동액A 66.0±1.1 19.3 96.4±10.2
폐부동액B 63.0±1.2 22.0 97.1±8.1
상기 표 3의 결과를 참조하면, 압력의 차이에 의해 증류가 발생하는 온도의 차이가 나타났으며 감압을 하였을 때 증기의 온도가 낮아지는 즉, 끓는점이 낮아지는 효과를 볼 수 있었다. 상압 대비 감압을 하였을 경우 증류발생온도에서 폐부동액 A, B는 각각 27.5, 29.2% 감소하는 효과를 볼 수 있었다.
또한, 시간당 증류발생량의 차이도 나타났다. 상압의 경우 초기 증류 온도까지 도달하는 시간적인 필요가 감압에 비해 많았으며 발생하는 증류량도 낮게 측정되었다. 동일 에너지(예: 동일한 가열 온도)를 기준으로 하였을 때 수분의 발생량의 차이가 더 크게 나타났으며 낮은 압력에서 많은 부피의 수분이 증류되는 효과를 볼 수 있었다.
증류 후 비중의 회복도를 50%의 부동액과 비교하였을 때 대체적으로 유사하게 회복되는 비율을 확인할 수 있었으며 결과에 따라서 50%의 부동액보다 비중이 낮은 경우도 나타났다. 따라서 흡착-감압증류에 따른 비중 회복은 가능하다고 판단된다.
주요 금속이온 및 중금속 성분의 변화에 대한 분석결과를 도 13 및 도 14에 나타내었다. 도 13은 폐부동액A에 대한 결과이고, 도 14는 폐부동액B에 대한 결과이다.
도 13 및 도 14를 참조하면, 부동액 사용에 따른 증가된 오염성분의 저감량은 이온 및 금속의 성분별로 차이가 있는 것으로 나타났으며, 이는 성상에 의한 차이로 판단된다. 하지만, 새 부동액과 비교해보았을 때 성분상의 농도가 높은 경향이 있으며 특히, 이온 성분이 잔존하는 것을 판단할 수 있다.
이상, 본 발명은 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (6)

  1. 석유화학시설의 냉각탑에서 배출되는 폐부동액을 회수하는 회수단계와;
    상기 폐부동액 중의 부유물과 금속을 활성탄에 흡착시켜 제거하는 흡착단계와;
    상기 흡착단계에서 정제된 폐부동액을 감압상태에서 가열하여 상기 정제 폐부동액 중의 수분을 분리하는 증류단계;를 포함하고,
    상기 폐부동액은 비중 1.03 내지 1.09Kg/L, 전기전도도 4265 내지 5077μS/cm, 탁도 39.4 내지 115.9 NTU이며,
    상기 흡착단계는 상기 활성탄이 내부에 충전된 반응기에 상기 폐부동액을 연속적으로 유입시켜 상기 폐부동액을 상기 반응기에서 24 내지 72시간 동안 체류시키면서 상기 부유물과 상기 금속을 제거하며,
    상기 활성탄은 비표면적 500 내지 800m2/g, 기공부피 0.2 내지 1.0cm2/g, 기공크기 7 내지 50nm인 야자각 활성탄이고,
    상기 증류단계는 상기 정제 폐부동액을 5 내지 50torr로 감압시켜 증류하는 것을 특징으로 하는 석유화학시설의 냉각탑에서 배출되는 폐부동액의 재생방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서, 상기 증류단계 후 수분이 제거된 폐부동액을 활성탄과 접촉시켜 잔존하는 금속을 제거하는 재흡착단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 석유화학시설의 냉각탑에서 배출되는 폐부동액의 재생방법.
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