KR102104920B1 - 포름알데히드 수용액 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 포름알데히드 수용액 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 살균제, 소독제, 방부제 등으로 사용할 수 있으며, 침전을 억제할 수 있는 포름알데히드 수용액 조성물의 제조방법에 관한 것이다.
이러한 본 발명은, 화학 반응용 메탄올 및 공기를 550℃ ~ 700℃에서 화학 반응시켜 포름알데히드를 생성하는 포름알데히드 생성단계, 흡수탑을 이용하여 물 60.5 중량부에 상기 포름알데히드 36.6 내지 37.4 중량부를 용해시켜 흡수액으로 제조하는 흡수단계, 중합반응 억제용 메탄올을 상기 흡수액에 0.5 내지 10 중량부를 용해시키는 메탄올 용해단계 및 상기 흡수액에 유기산(Free Acid)을 용해시키는 유기산 용해단계를 포함한다.

Description

포름알데히드 수용액 제조방법{METHOD FOR PRODUCING FORMALDEHYDE AQUEOUS SOLUTION}

본 발명은 포름알데히드 수용액 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 살균제, 소독제, 방부제 등으로 사용할 수 있으며, 침전을 억제할 수 있는 포름알데히드 수용액 조성물의 제조방법에 관한 것이다.

포름알데히드(formaldehyde)는 1859년 러시아의 화학자 알렉산드르 부틀레로프가 발견한 것으로 실온에서 자극성이 강한 냄새를 띤 무색의 기체로 메탄알(methanal)이라고도 한다.

화학식은 HCHO이고, 녹는점 -92℃, 끓는점 -21℃, 밀도 0.8153 g/cm3 (-20℃)이며 물에 잘 녹는다.

탄소나 목재, 설탕 등 많은 유기물질의 불완전연소에 의해서 생겨 연기나 불꽃 속에 함유되며, 공기 중에서는 메테인과 같은 탄화수소에 햇빛과 산소가 가해지면서 합성되고, 미량이 인간을 포함한 대부분의 생물의 물질대사의 부산물로 만들어진다.

포름알데히드는 환원성이 강해 펠링용액이나 은암모늄용액을 환원시키는 반응을 통해 쉽게 검출된다.

플라스틱이나 수지와 같은 고분자합성에서 주요한 출발물질로 사용된다.

한편 종래의 기술인 등록특허 제10-1758368호(이하 종래기술)는 포름알데히드 수용액을 제조하는 방법으로, 보다 상세하게는 a) 메탄올을 산화시키고, 고온의 반응 기체를 반응후에 냉각시키고, 형성된 포름알데히드 용액을 물 또는 묽은 포름알데히드 용액으로 흡수 컬럼에서 역류식으로 여러 단계로 세척하여 목적하는 포름알데히드 함량보다 더 높은 포름알데히드 함량을 갖는 포름알데히드 수용액을 제조하고; b) 상기 포름알데히드 수용액의 포름알데히드 함량을 근적외선 스펙트럼, 중적외선 스펙트럼 또는 라만 스펙트럼을 온라인 기록함으로써 결정하고, 측정을 흡수 컬럼의 배출구에서, 또는 포름알데히드 수용액을 수집하거나 저장하는 용기에 이르는 파이프에서, 또는 상기 용기의 우회로에서 수행하고, 상기 스펙트럼을 화학계량학적 검정 모델 내에 입력하고; c) 상기 b)에서 결정된 포름알데히드 함량을 목적하는 포름알데히드 함량과 비교하고; d) 물을, 포름알데히드 수용액 중의 목적하는 포름알데히드 함량을 얻는데 필요한 비율로 농도가 단계 b)에서 측정된 포르말린 체적 스트림에 첨가하는 것을 포함하는, 포름알데히드 수용액의 중량을 기준으로 25 내지 56 중량%의 포름알데히드 함량을 갖는 포름알데히드 수용액의 연속적인 제조 방법을 포함함으로써, 제조된 포름알데히드 수용액의 포름알데히드 함량을 조정하는 것을 포함한, 포르말린의 제조는 완전 연속 공정이 가능하다는 효과가 있다.

그러나 이러한 종래기술은 고체 침전을 억제하고, 산도를 조절하는 구성을 포함하고 있지 않다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 살균제 및 보존제 등으로 사용할 수 있으며 고체 침전을 억제할 수 있는 포름알데히드 수용액 제조방법의 제공을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 페놀수지, 멜라민수지 등으로 생성하기 위해 알칼리 물질과 화학반응 할 수 있도록 산성을 유지할 수 있는 포름알데히드 수용액 조성물의 제공을 목적으로 한다.

상기 과제의 해결을 목적으로 하는 본 발명은 다음의 구성 및 특징을 갖는다.

화학 반응용 메탄올 및 공기를 550℃ ~ 700℃에서 화학 반응시켜 포름알데히드를 생성하는 포름알데히드 생성단계, 흡수탑을 이용하여 물 60.5 중량부에 상기 포름알데히드 36.6 내지 37.4 중량부를 용해시켜 흡수액으로 제조하는 흡수단계, 중합반응 억제용 메탄올을 상기 흡수액에 0.5 내지 10 중량부를 용해시키는 메탄올 용해단계 및 상기 흡수액에 유기산(Free Acid)을 용해시키는 유기산 용해단계를 포함한다.

또한 상기 유기산 용해단계에서 상기 유기산은 0.03 중량부 이하가 상기 흡수액에 용해될 수 있다.

또한 상기 포름알데히드 생성단계, 상기 흡수단계, 상기 메탄올 용해단계 및 상기 유기산 용해단계 중 적어도 어느 하나에서 증기(Steam)를 상기 포름알데히드 및 상기 흡수액 중 적어도 하나에 공급하는 온도 유지단계를 포함할 수 있다.

상기 구성 및 특징을 갖는 본 발명은 물에 포름알데히드를 용해시켜 흡수액을 제조하는 흡수단계와 상기 흡수액에 메탄올을 용해시키는 메탄올 용해단계를 포함함으로써, 살균제 및 보존제 등으로 사용할 수 있으며, 고체 침전을 억제할 수 있다는 효과를 갖는다.

또한 본 발명은 상기 흡수액에 유기산을 용해시키는 유기산 용해단계를 포함함으로써, 살균 효과가 증대되며, 페놀수지, 멜라민수지 등으로 생성하기 위해 알칼리 물질과 화학반응 할 수 있도록 산성을 유지할 수 있다는 효과를 갖는다.

또한 본 발명은 포름알데히드 생성단계, 흡수단계, 메탄올 용해단계 및 유기산 용해단계 중 적어도 어느 하나에서 증기를 포름알데히드 및 흡수액 중 적어도 하나에 공급하는 온도 유지단계를 포함함으로써, 흡수액 또는 포름알데히드의 온도를 떨어지지 않게 하여 고체 침전을 억제할 수 있다는 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 포름알데히드 수용액 제조방법을 설명하기 위한 개략적인 블록도이다.
도 2는 증발기, 반응기, 흡수탑, 증기공급기를 설명하기 위한 개략적인 블록도이다.
도 3은 흡수탑을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 추가 실시예를 도시한 도면이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 명세서에서 기재한 ~제1~, ~제2~ 등은 서로 다른 구성 요소들임을 구분하기 위해서 지칭할 것일 뿐, 제조된 순서에 구애받지 않는 것이며, 발명의 상세한 설명과 청구범위에서 그 명칭이 일치하지 않을 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 포름알데히드 수용액 제조방법을 설명하기 위한 개략적인 흐름도이고, 도 2는 증발기, 반응기, 흡수탑, 증기공급기를 설명하기 위한 개략적인 블록도이다.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 포름알데히드 수용액 제조방법을 설명의 편의상 '본 방법'이라 칭하기로 한다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 방법(포름알데히드 수용액 제조방법)은 포름알데히드 생성단계(S1), 흡수단계(S2), 메탄올 용해단계(S3) 및 유기산 용해단계(S4)를 포함한다.

포름알데히드 생성단계(S1)는 화학 반응용 메탄올 및 공기를 550℃ ~ 700℃에서 화학 반응시켜 포름알데히드를 생성하는 단계이다.

메탄올(methanol, CH3OH)은 천연가스 또는 코크스로 가스 중의 메탄을 산소, 수증기와 함께 일산화탄소와 수소로 구성된 합성가스로 만든 후, 이것을 다시 촉매에서 반응시켜 만든 것으로, 본 방법에서는 설명의 편의상 상기 포름알데히드 생성단계(S1)에서 포름알데히드를 생성하기 위한 화학 반응용 메탄올과 후술하는 메탄올 용해단계(S3)에서 후술하는 흡수액의 중합반응을 억제하기 위한 중합반응 억제용 메탄올로 구분하기로 한다. 중합반응 억제용 메탄올은 후술하는 메탄올 용해단계(S3)를 설명하며 보다 자세히 설명하기로 한다.

포름알데히드 생성단계(S1)에서 화학 반응용 메탄올은 예시적으로 증발기(1a)에서 기화되어 공기가 충진된 반응기(1b)에 공급되고, 반응기(1b)에서 기화된 화학 반응용 메탄올이 공기와 화학 반응(산화)되어 포름알데히드가 생성될 수 있다. 상기 반응기(1b)에서 메탄올은 산화되며 반응열을 생성하므로, 반응기(1b)에서 촉매(예시적으로 백금, 구리, 은망 등)를 사용할 경우 상기 반응열이 촉매를 가열하기 때문에 반응기(1b)에서 가열하기 위해 많은 양의 전력을 사용할 필요가 없다.

예시적으로 반응기(1b)에서 기화된 화학 반응용 메탄올과 공기가 콘트롤 밸브 등에 의하여 자동 조절될 수 있고, 따라서 반응압력은 0.3 kg/cm² 이하를 유지하도록 할 수 있다.

포름알데히드는 후술하는 흡수단계(S2)를 설명하며 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

예시적으로 포름알데히드 생성단계(S1)에서 화학 반응용 메탄올과 공기의 조성비는 1:2일 수 있다.

도 3은 흡수탑을 설명하기 위한 도면이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 흡수단계(S2)는 흡수탑(2)을 이용하여 물 60.5 중량부에 포름알데히드 36.6 내지 37.4 중량부를 용해시켜 흡수액으로 제조하는 단계이다.

상술한 포름알데히드 생성단계(S1)에서 생성된 포름알데히드(formaldehyde, HCHO)는 유기물이 미생물의 작용에 의해 부패하는 것을 억제하여 살균제, 소독제, 방부제 등의 성분으로 사용되는 것으로, 물 등 용매에 쉽게 용해될 수 있다.

흡수단계(S2)에서 흡수탑(2)은 기체 물질을 액상 물질에 용해시키기 위한 것으로 기체 물질과 액상 물질의 흐름에 따라 대향류, 동향류, 교차류 등으로 분류된다. 흡수탑(2)은 후술하는 순환되는 액상 물질이 후술하는 하우징(H)의 내측으로 공급되고 상기 액상 물질에 하우징(H) 내측으로 기체 물질이 공급되어 용해된다.

흡수탑(2)은 해당 분야에서 통상적으로 사용되는 것으로서, 보다 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

이와 같이 생성단계(S1)에서 포름알데히드는 흡수탑(2)에서 물에 용해되어 흡수액으로 제조될 수 있다.

후술하는 본 방법에 의해 제조되는 포름알데히드 수용액에서 중합 반응이 발생할 경우 상기 포름알데히드 수용액의 용도가 제한되기 때문에 메탄올 용해단계(S3)에서 상기 흡수액에 중합반응 억제용 메탄올을 용해시킨다(후술하는 메탄올 용해단계(S3)를 설명하며 보다 자세히 설명하기로 한다).

이때 흡수단계(S2)에서 포름알데히드가 물 60.5 중량부 대비 37.4 중량부를 초과하는 경우 흡수액에서 포름알데히드의 중합 반응이 활성화되어 안정성이 저하되고, 포름알데히드가 물 60.5 중량부 대비 36.6 중량부 미만일 경우 충분한 수율을 얻을 수 없게 된다. 물 60.5 중량부에 포름알데히드 37.0 중량부가 용해되는 것이 보다 바람직하다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 메탄올 용해단계(S3)는 중합반응 억제용 메탄올을 상기 흡수액에 0.5 내지10 중량부를 용해시키는 단계이다.

상기 메탄올 용해단계(S3)는 용해기(미도시)에서 수행될 수 있다.

상기 흡수액은 쉽게 중합 반응하여 고체 상태의 파라포름알데히드(paraformaldehyde) 등을 형성하여 침전될 수 있는데, 본 방법에 의해 제조되는 포름알데히드 수용액에 고체 침전이 발생할 경우 살균제, 소독제, 보존제 등으로 사용하기 어렵고, 특히 후술하는 설명에서 자세히 설명하겠지만 고체 침전으로 인해 본 조성물을 알칼리 물질과 화학반응 시켜 페놀 수지, 멜라민 수지 등으로 생성하기 어렵기 때문에 중합 반응을 억제하여 고체 침전이 발생되는 것을 억제할 필요가 있다.

다시 말해, 파라포름알데히드는 포름알데히드 제제의 한 가지 유형으로 포름알데히드의 비해 용도가 제한적이기 때문에 흡수액에서 포름알데히드의 중합 반응을 억제할 필요성이 있는 것이다.

이때 메탄올 용해단계(S3)에서 상기 흡수액에 중합반응 억제용 메탄올 0.5 내지 10 중량부를 용해시킴으로써, 본 방법에 의해 제조되는 포름알데히드 수용액이 물 이외에 메탄올이라는 유기 용매를 포함하여 포름알데히드와 반응함으로써 약한 또는 강한 착물을 형성하기 때문에 중합하고자 하는 포름알데히드의 활성도를 감소시킬 수 있다. 즉, 중합반응 억제용 메탄올은 물에 용해된 포름알데히드의 중합 반응을 억제하여 고체 침전 발생을 억제할 수 있다.

또한 포름알데히드는 시간이 지남에 따라 산화되어 포름산(formic acid, HCOOH)을 형성하는데, 본 조성물을 살균제, 소독제 등으로 사용할 때 포름알데히드가 포름산을 형성할 경우 유통기한이 짧아질 수 있다.

이때 상기 포름알데히드 수용액은 중합반응 억제용 메탄올 0.5 내지 10 중량부를 포함함으로써 포름알데히드의 산화를 억제하여 유통기한이 짧아지는 것을 억제할 수 있다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 유기산 용해단계(S4)는 상기 흡수액에 유기산(Free Acid)을 용해시키는 단계이다.

유기산 용해단계(S4)는 용해기(미도시)에서 수행될 수 있다.

유기산은 유기화합물 중 산성이 있는 것으로 포름산, 카르복시산, 술폰산, 아세트산, 뷰티르산, 팔미트산, 옥살산, 타타르산 등 중 어느 하나 일 수 있다.

예시적으로 유기산 용해단계(S4)에서 유기산은 0.03 중량부 이하가 상기 흡수액에 용해될 수 있다.

유기산은 유해 미생물을 제거하는 특성이 있기 때문에 유기산을 포함하는 본 방법에 의해 제조된 포름알데히드 수용액은 살균 효과가 증대된다는 이점이 있다.

특히, 물에 용해된 포름알데히드는 시간이 지날수록 산도가 높아져, 본 조성물이 페놀수지, 멜라민수지 등을 생성하기 위해 알킬 에스테르 제조 반응의 원료 등으로 사용되기 적합하지 않다는 문제점이 있다.

이때 유기산은 염을 형성하지 않고 산의 형태대로 존재하기 때문에, 포름알데히드가 용해된 물에 유기산이 용해되는 경우 본 방법에 의해 제조된 포름알데히드 수용액은 산도를 낮춰 본 산성으로 유지할 수 있기 때문에 알킬 에스테르 제조 반응의 원료 등으로 사용할 수 있다.

본 방법으로 제조된 포름알데히드 수용액은 유기산이 0.03 중량부 이하가 포함되는 경우 본 조성물의 PH는 2.5 내지 3.5 로 측정되었다.

즉, 유기산 0.03 중량부 이하가 포함되는 본 조성물은 페놀수지, 멜라민수지 등을 생성하기 위한 알칼리 물질과 반응시키는 원료로 사용할 수 있다는 이점이 있다.

본 조성물에서 유기산이 0.03 중량부보다 초과되는 경우, 본 조성물의 독성이 너무 강해지며, 제조비용이 증가된다는 단점이 있다.

상기한 메탄올 용해단계(S3)에서 중합반응 억제용 메탄올이 0.5 내지 10 중량부를 물에 용해시킨다고 하였는데, 메탄올 용해단계(S3)에서 중합반응 억제용 메탄올을 2 내지 3 중량부를 용해시키는 게 보다 바람직할 수 있다.

이를 통해 흡수액의 중합 반응을 보다 효과적으로 억제하는 동시에 포름산을 미량 형성할 수 있어 본 조성물의 산도를 낮출 수 있기 때문에 포름산 이외의 유기산을 따로 구매할 필요가 없다는 이점이 있다.

예시적으로 보다 구체적으로 설명하면, 상기 포름알데히드 수용액에서 메탄올이 2 중량부 미만일 경우 물에 용해된 포름알데히드의 중합 반응을 보다 효과적으로 억제할 수 없다. 즉, 상기 포름알데히드 수용액에서 메탄올이 2 중량부 이상이 포함되어 물에 용해된 포름알데히드의 중합 반응을 보다 효과적으로 억제할 수 있다.

또한 상술하였듯이 본 조성물은 페놀수지, 멜라민수지 등을 생성하기 위한 알킬 에스테르 제조 반응의 원료로 사용될 수 있다고 하였는데, 산성을 유지하기 위해 0.03 중량부 이하가 포함된다고 하였다.

그런데 포름알데히드는 시간이 지남에 따라 산화되어 포름산(개미산)을 형성하는데, 포름알데히드가 산화되는 것을 억제하는 메탄올이 3 중량부 이하가 포함되어 포름알데히드가 36.6 내지 37.4 중량부 범위를 유지하도록 산화되어 0.03 중량부 이하의 포름산을 형성할 수 있다.

즉, 상기한 유기산은 포름산이 되는데, 상기 포름알데히드 수용액에서 3 중량부 이하의 메탄올을 포함시키기 때문에 포름산 이외에 유기산을 구매하여 상기 포름알데히드 수용액에 포함시킬 필요가 없다는 이점이 있다.

즉, 본 조성물에 메탄올 2 내지 3 중량부를 포함함으로써, 물에 용해된 포름알데히드의 중합 반응을 보다 효과적으로 억제하는 동시에 포름산을 미량 형성할 수 있어 본 조성물의 산도를 낮출 수 있기 때문에 본 조성물을 페놀수지, 멜라민수지 등을 생성하기 위한 알킬 에스테르 제조 반응의 원료로 사용할 수 있다는 이점이 있다. 또한 상기 포름알데히드 수용액에서 포름산이 0.03 중량부 이하로 미량 포함되어 살균제, 소독제, 보존제 등으로 사용할 시 유통기한이 짧아짐을 최대한 억제할 수 있어, 살균제, 소독제, 보존제 등으로 사용할 수 있다.

이와 같이, 본 방법은 메탄올 용해단계(S3) 및 유기산 용해단계(S4)를 포함함으로써, 살균제, 소독제, 보존제 등으로 용이하게 사용할 수 있으며, 알킬 에스테르 제조 반응의 원료로 사용할 수 있는 포름알데히드 수용액을 용이하게 제조할 수 있다는 이점이 있다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 상술한 증발기(1a), 반응기(1b), 흡수탑(2) 및 용해기(미도시) 등은 상호 파이프(PIPE)를 매개로 연결되되 밸브에 의해 증발기(1a), 반응기(1b), 흡수탑(2) 및 용해기(미도시) 등의 각각이 상호 선택적으로 개폐되도록 하는 구성일 수 있다. 이와 관련에서는 해당 분야에서 통상적으로 사용되는 것이기 때문에 보다 구체적인 설명은 생략한다.

한편, 본 방법은 포름알데히드 생성단계(S1), 흡수단계(S2), 메탄올 용해단계(S3) 및 유기산 용해단계(S4) 중 적어도 어느 하나에서 증기(Steam)를 포름알데히드 및 흡수액 중 적어도 하나에 공급하는 온도 유지단계(S5)를 포함할 수 있다.

예시적으로 상기 증기는 물 등을 가열하는 증기공급기(5)에 의해 생성될 수 있고, 상기 증기공급기(5)는 마찬가지로 상기 증발기(1a), 반응기(1b), 흡수탑(2) 및 용해기(미도시) 등과 파이프를 매개로 연결되되 밸브에 의해 개폐되는 구조일 수 있다.

상기 흡수액에서 포름알데히드는 중합반응이 발생할 수 있다고 하였는데, 약 30℃ 이하인 저온에서 중합반응이 활발하게 일어날 수 있다. 이때 증기공급기(5)에서 가열되어 증발기(1a), 반응기(1b), 흡수탑(2) 및 용해기(미도시) 중 적어도 어느 하나에 공급되어 흡수액 또는 포름알데히드의 온도를 약 40℃ ~ 50℃로 유지하기 때문에 포름알데히드의 중합반응을 억제할 수 있다는 이점이 있다.

한편, 상기한 흡수탑(2)(도 3 참조)은 물에 포름알데히드 가스를 흡수시키기 위해 가스가 휘발되지 않도록 밀폐될 필요성이 있으며, 물이 유출될 경우 흡수탑(2)이 설치되는 장소의 환경을 더럽힐 수 있다. 특히 포름알데히드와 흡수액은 독성이 있기 때문에 흡수탑(2)의 포름알데히드 및 흡수액 등이 외부로 유출되지 않도록 밀폐되지 않는 것이 중요하다. 따라서 흡수탑(2)은 포름알데히드와 흡수액, 물 등이 외부로 유출되지 않도록 밀폐시키는 하우징(H)을 포함할 수 있다.

또한 흡수탑(2) 물을 분사시키는 액분사 장치(노즐, 위어, 구멍파이프, 오픈 스플래쉬 판 등), 미스트 제거장치(wire mesh pad, packed bed, zigzag baffle(chevron) plate, combination 등), 송풍기, 펌프, 계장장치, PH 센서, 돌결 방지 장치 등 복잡한 기계, 전자 장치 등을 포함하는데, 하우징(H)은 내측에 상기한 액분사 장치, 미스트 제거장치, 송풍기, 펌프, 계장장치, PH 센서, 돌결 방지 장치 등을 설치하기 위해 개구된 설치 공간(작업 공간)이 요구되며, 설치 이후에는 상술한 바와 같이 포름알데히드, 흡수액, 물 등이 하우징(H) 외부로 유출되지 않도록 하우징(H)을 밀폐하기 밀폐시킬 필요성이 있다.

상기 문제의 해결을 위한 수단으로서, 흡수탑(2)은 일 측에 개구부(H11)와 내부공간(H12)을 구비한 본체(H1), 본체(H1)와 결합되어 개구부(H11)를 덮는 커버(H2) 및, 본체(H1)와 커버(H2)를 결합 및 밀폐시키는 밀폐결합수단(C)을 포함하는 하우징(H)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

밀폐결합수단(C)은, 본체(H1)의 둘레를 따라 형성된 결속홈(C1), 결속홈(C1)의 벽면에 형성된 연장홈(C2), 연장홈(C2)의 벽면에서 커버(H2) 측으로 형성된 출입공(C3), 커버(H2)의 둘레를 따라 구비되고 결속홈(C1)에 삽입되는 결속돌기(C4), 커버(H2)의 둘레를 따라 구비되고 출입공(C3)에 상응하는 위치에 형성된 잠금홈(C5), 결속돌기(C4)의 외면에 구비된 밀폐부재(C6) 및 출입공(C3)에 수용되어 전후진하고 전진 시에 전단이 잠금홈(C5)에 삽입되는 잠금핀(C7)을 포함하고,

밀폐부재(C6)는 임계치 이상의 충격에 의해 발열하는 발열부(C61) 및 발열부(C61)의 외측에 구비되어 발열에 의해 팽창하는 팽창부(C62)를 포함한다.

이와 같이, 하우징(H)이 개구부(H11)를 가짐으로써, 내부공간(H12)(상기 작업 공간)에 대한 접근성이 향상되어 내부 구성에 대한 작업, 예컨대 조립, 배선, 교체, 납땜 등이 용이하다. 또한 밀폐결합수단(C)에 의해 상기한 개구부(H11)를 갖추기 위해 분체 결합 형태를 취하는 데에 따르는 밀폐성의 저하를 추가 장비, 추가 도구 및 숙련된 기술 없이도 원천적으로 방지할 수 있고, 나아가 본체(H1)와 커버(H2) 간의 결합력 및 결합 유지력을 향상시킬 수 있다.

(이하의 설명에서는 설명의 편의를 위해 도 4를 기준으로 상, 하, 좌, 우를 설정하여 설명하기로 한다. 이러한 방향 특정은 본 발명의 권리범위를 한정하는 요소로 해석되어서는 안 될 것이다.)

도 4를 참고하여, 보다 구체적으로 설명하면, 먼저 결속홈(C1)은 본체(H1)의 단부 측에 본체(H1)의 둘레를 따라 형성된 홈으로, 이 결속홈(C1)의 전체 형상은 본체(H1)의 형상을 따른다. 이러한 결속홈(C1)은 상단에서 본체(H1)의 둘레를 따라 하측으로 함몰되어 형성된다.

그리고 연장홈(C2)은 결속홈(C1)의 벽면(도면 기준 측벽면)에 형성된 홈으로, 역시 연장홈(C2)의 전체 형상은 본체(H1)의 형상을 따른다. 상기한 결속홈(C1)과 연장홈(C2)은 본체(H1)의 둘레를 따라 연속된 홈 구조를 취한다.

그리고 출입공(C3)은 연장홈(C2)의 벽면에서 커버(H2) 측으로 형성된다. 예시적으로 출입공(C3)은 연장홈(C2)에서 커버(H2)와 인접한 상측 벽면과 본체(H1) 상단을 관통하는 통공일 수 있다.

그리고 결속돌기(C4)는 커버(H2)의 둘레를 따라 하단에서 하측으로 돌출되어 구비되어 본체(H1)와 커버(H2) 간의 결합 시에 결속홈(C1)에 삽입된다.

그리고 잠금홈(C5)은 커버(H2)의 하단에서 상측으로 함몰된 홈으로, 마찬가지로 커버(H2)의 둘레를 따라 출입공(C3)에 상응하는 위치에 형성된다.

그리고 밀폐부재(C6)는 결속돌기(C4)의 외면에 구비된다. 이러한 밀폐부재(C6)는 임계치 이상의 충격에 의해 발열하는 발열부(C61) 및 발열부(C61)의 외측에 구비되어 발열에 의해 팽창하는 팽창부(C62)를 포함한다. 보다 상세히 설명하면, 발열부(C61)는 아세트산나트륨 80 중량부 대비 물 50 중량부를 포함하고, 열전도체(C63)에 수용된다. 발열부(C61)는 아세트산나트륨을 물에 과포화 상태로 용해시킴으로써 구비될 수 있다.

이러한 발열부(C61)는 커버(H2)와 본체(H1) 간의 결합 과정에서 커버(H2)와 결속홈(C1)의 하단벽에 의해 가압되면서 임계치 이상의 충격을 받아 발열하게 되며, 그 발열 온도는 약 50 ~ 90℃이다.

팽창부(C62)는 셀룰로스 에스테르 100 중량부 대비, 폴리올 디(메타)아크릴레이트 1 중량부 및 하이드로 플루오르 에테르 13 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기에서, 셀룰로스 에스테르는 중합성 단량체를 구성하는 열가소성 고분자로서 사용되고, 유리전이온도가 30 내지 120℃인데, 후술하는 가교제에 의해 유리전이온도가 55℃까지 낮아진다. 팽창부(C62)의 기타 조성물은 이 셀룰로스 에스테르 100 중량부를 기준으로 한다.

폴리올 디(메타)아크릴레이트는 가교제로서 첨가되며, 가교점간 분자량이 커 고분자 수지의 가교밀도를 지나치게 크게 하지 않고도 하이드로 플루오르 에테르의 발포 특성 저하 없이 팽창부(C62)의 점도를 증가시킨다. 또한 팽창부(C62)의 유리전이온도를 낮추어 낮은 온도에서 발포가 가능하게 하는 효과가 있다. 이러한 폴리올 디(메타)아크릴레이트는 너무 적으면 증점 효과가 미미하여 발포 도중 쉽게 찢어질 수 있고, 과도하면 가교밀도가 지나치게 높아져 발포배율을 저하시키게 된다. 반복 실험 결과 최적의 발포 특성을 보이는 함량은 4 중량부였다.

하이드로 플루오르 에테르는 발포제로서 첨가되고, 그 함량은 13 중량부인 것이 바람직하다. 상기 팽창부(C62)는 발열부(C61)에 의해 가열되면 열가소성 고분자가 연화되면서 동시에 발포제의 내부 압력이 상승하여 부피가 팽창하게 된다.

그리고 잠금핀(C7)은 전후진(도면 기준 상하)으로 이동하도록 출입공(C3)에 수용되며, 전진 시 전단이 잠금홈(C5)에 삽입된다. 이러한 잠금핀(C7)이 출입공(C3) 내에 수용되는 구체적인 사항에 관한 설명은 생략하고, 통상의 지식을 따르는 것으로 한다.

상기한 밀폐결합수단(C)은 크게 두 가지 효과를 제공하는데, 하나는 본체(H1)와 커버(H2) 간의 결합부위에 발생하는 틈새를 완전하게 밀폐하는 것, 그리고 또 다른 하나는 본체(H1)와 커버(H2) 간의 결합력, 결합 유지력 향상 및 커버(H2)의 흔들림을 억제하는 것이다.

도 4를 참조하여 상기 밀폐결합수단(C)의 동작 및 효과를 정리하면, 도 4 [A] 상태에서, 발열부(C61)는 본체(H1)아 커버(H2) 간의 결합 시에 가해지는 충격에 의해 발열되면서 팽창부(C62)를 팽창시키고, 이에 도 4 [B]와 같이 본체(H1)와 커버(H2) 간의 틈새가 메워져 완전히 밀폐된다. 그리고 이 과정에서, 팽창부(C62)가 팽창하여 연장홈(C2)에 충진됨으로써, 잠금핀(C7)을 전진시켜 잠금핀(C7)이 잠금홈(C5)에 삽입되도록 하여, 본체(H1)와 커버(H2) 간의 결합 및 잠금 구조를 실현한다.

이상에서 첨부된 도면을 참조하여 설명한 본 발명은 통상의 기술자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

증발기: 1a 반응기: 1b
흡수탑: 2 증기공급기: 5

Claims (4)

1. 화학 반응용 메탄올 및 공기를 550℃ ~ 700℃에서 화학 반응시켜 포름알데히드를 생성하는 포름알데히드 생성단계;
   흡수탑을 이용하여 물 60.5 중량부에 상기 포름알데히드 36.6 내지 37.4 중량부를 용해시켜 흡수액으로 제조하는 흡수단계;
   중합반응 억제용 메탄올을 상기 흡수액에 0.5 내지 10 중량부를 용해시키는 메탄올 용해단계; 및
   상기 흡수액에 유기산(Free Acid)을 용해시키는 유기산 용해단계;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 포름알데히드 수용액 제조방법.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 유기산 용해단계에서 상기 유기산은 0.03 중량부 이하가 상기 흡수액에 용해되는 것을 특징으로 하는 포름알데히드 수용액 제조방법.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 포름알데히드 생성단계, 상기 흡수단계, 상기 메탄올 용해단계 및 상기 유기산 용해단계 중 적어도 어느 하나에서 증기(Steam)를 상기 포름알데히드 및 상기 흡수액 중 적어도 하나에 공급하는 온도 유지단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 포름알데히드 수용액 제조방법.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 흡수탑은 일 측에 개구부와 내부공간을 구비한 본체, 상기 본체와 결합되어 상기 개구부를 덮는 커버 및, 상기 본체와 상기 커버를 결합 및 밀폐시키는 밀폐결합수단을 포함하는 하우징을 포함하고,
   상기 밀폐결합수단은, 상기 본체의 둘레를 따라 형성된 결속홈, 상기 결속홈의 벽면에 형성된 연장홈, 상기 연장홈의 벽면에서 상기 커버 측으로 형성된 출입공, 상기 커버의 둘레를 따라 구비되고 상기 결속홈에 삽입되는 결속돌기, 상기 커버의 둘레를 따라 구비되고 상기 출입공에 상응하는 위치에 형성된 잠금홈, 상기 결속돌기의 외면에 구비된 밀폐부재 및 상기 출입공에 수용되어 전후진하고 전진 시에 전단이 상기 잠금홈에 삽입되는 잠금핀을 포함하고,
   상기 밀폐부재는 임계치 이상의 충격에 의해 발열하는 발열부 및 상기 발열부의 외측에 구비되어 발열에 의해 팽창하는 팽창부를 포함하고,
   상기 발열부는 아세트산나트륨 80중량부 대비 물 50 중량부를 포함하고,
   상기 팽창부는 셀룰로스 에스테르 100 중량부 대비, 폴리올 디(메타)아크레이트 1 중량부 및 하이드로 플루오르 에테르 13 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 포름알데히드 수용액 제조방법.

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