KR102283486B1 - System for munufacturing high purity dimethylamine - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 고순도 디메틸아민 제조시스템에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 저순도의 디메틸아민 제품을 원료로 사용하고, 원료에 포함된 불순물을 저비용/고효율 공정을 통해 제거함으로써, 고순도의 디메틸아민을 수득하면서도 경제성이 향상시킬 수 있는 고순도 디메틸아민 제조시스템에 대한 것이다.The present invention relates to a high-purity dimethylamine manufacturing system, and more specifically, by using a low-purity dimethylamine product as a raw material and removing impurities contained in the raw material through a low-cost/high-efficiency process, while obtaining high-purity dimethylamine It relates to a high-purity dimethylamine manufacturing system that can improve economic efficiency.
디메틸아민(dimethylamine, DMA)은 저농도에서 어패류 냄새가 나며 고농도에서 암모니아 냄새가 나는 무색의 가스로, 반도체 공정 중 웨이퍼에 필름을 증착할 때 널리 사용된다.Dimethylamine (DMA) is a colorless gas that smells of fish and shellfish at low concentrations and ammonia at high concentrations. It is widely used when depositing films on wafers during semiconductor processing.
상기 디메틸아민은 일반적으로 하기 특허문헌에 기재된 바와 같이, 높은 온도와 고압에서 메탄올과 암모니아의 촉매 반응에 의해 생성된다.The dimethylamine is generally produced by the catalytic reaction of methanol and ammonia at high temperature and high pressure, as described in the following patent documents.
<특허문헌><Patent Literature>
특허 제10-0043886호(1991. 08. 28. 등록) "디메틸 아민의 제조방법"Patent No. 10-0043886 (registered on August 28, 1991) "Method for producing dimethyl amine"
하지만, 종래의 디메틸아민의 제조 공정의 특성 상, 제조된 디메틸아민과 함께 일정 량의 암모니아, 수분 등의 불순물이 함유되어, 즉 시판 중인 디메틸아민 제품은 순도가 낮아 고순도를 요구하는 반도체 공정에 이용할 수 없는 문제가 있다.However, due to the characteristics of the conventional manufacturing process of dimethylamine, it contains a certain amount of impurities such as ammonia and moisture along with the manufactured dimethylamine. There is an impossible problem.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,The present invention has been devised to solve the above problems,
본 발명은 저순도의 디메틸아민 제품을 원료로 사용하고, 원료에 포함된 불순물을 저비용/고효율 공정을 통해 제거함으로써, 고순도의 디메틸아민을 수득하면서도 경제성이 향상된 고순도 디메틸아민 제조시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention uses a low-purity dimethylamine product as a raw material and removes impurities contained in the raw material through a low-cost/high-efficiency process, thereby obtaining high-purity dimethylamine while providing a high-purity dimethylamine manufacturing system with improved economic feasibility. There is this.
또한, 본 발명은 불순물과 액상의 디메틸아민을 포함하는 원료에 열을 가해 디메틸아민을 기화시키고 잔류하는 액상의 디메틸아민을 제거한 후 흡착처리하므로, 흡착처리 효율을 향상시킬 수 있는 고순도 디메틸아민 제조시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.In addition, the present invention vaporizes dimethylamine by applying heat to a raw material containing impurities and liquid dimethylamine, removes the remaining liquid dimethylamine, and then adsorbs it, so a high-purity dimethylamine manufacturing system capable of improving the efficiency of adsorption treatment Its purpose is to provide
또한, 본 발명은 저장조에 일시 저장된 액상의 디메틸아민에 열을 가해 승압시키고 저장조에 배출된 디메틸아민이 이송저장부를 통과하는 과정에 냉각되어 압력이 감소되도록 함으로써, 펌프를 사용하지 않고서도 기액분리부에서 가벼운 불순물이 제거된 디메틸아민을 저장용기에 저장할 수 있는 고순도 디메틸아민 제조시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.In addition, the present invention applies heat to liquid dimethylamine temporarily stored in the storage tank to increase the pressure, and the dimethylamine discharged to the storage tank is cooled in the process of passing through the transfer storage unit to reduce the pressure, so that the gas-liquid separation unit without using a pump An object of the present invention is to provide a high-purity dimethylamine manufacturing system that can store dimethylamine from which light impurities have been removed in a storage container.
본 발명은 앞서 본 목적을 달성하기 위하여 다음과 같은 구성을 가진 실시예에 의해 구현된다.The present invention is implemented by an embodiment having the following configuration in order to achieve the above object.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 고순도 디메틸아민 제조시스템은 불순물과 액상의 디메틸아민을 포함하는 원료에 열을 가해 디메틸아민을 기화시키는 기화부와; 불순물과 기상의 디메틸아민을 포함하는 기화부의 배출물을 흡착처리하여 불순물을 제거하는 흡착부와; 비중 차이를 이용하여, 상기 흡착부의 배출물에서 불순물을 제거하는 비중이용처리부와; 상기 비중이용처리부의 배출물을 냉각하여 기상의 디메틸아민을 액화시키는 냉각부와; 상기 냉각부의 배출물을 냉각하여 수분을 응고시켜 수분을 제거하는 수분제거부;를 포함하며, 상기 불순물은 암모니아, 수분, 모노메틸아민, 질소 및 산소를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, a high-purity dimethylamine manufacturing system according to the present invention includes: a vaporizer for vaporizing dimethylamine by applying heat to a raw material containing impurities and liquid dimethylamine; an adsorption unit for removing impurities by adsorbing the waste product of the vaporization unit containing impurities and gaseous dimethylamine; a specific gravity utilization processing unit for removing impurities from the discharge of the adsorption unit by using the specific gravity difference; a cooling unit for cooling the discharge of the specific gravity utilization processing unit to liquefy dimethylamine in the gaseous phase; and a water removal unit that cools the exhaust from the cooling unit to solidify water to remove water, and wherein the impurities include ammonia, water, monomethylamine, nitrogen and oxygen.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 고순도 디메틸아민 제조시스템은 상기 수분제거부의 배출물을 기상의 불순물과 액상의 디메틸아민으로 분리하고 기상의 불순물을 제거한 후 액상의 디메틸아민을 열을 가해 배출하는 기액분리부와; 차압에 의해 기액분리부에서 배출된 디메틸아민이 저장용기에 저장될 수 있도록 상기 기액분리부에서 배출된 디메틸아민을 냉각하는 이송저장부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, the high-purity dimethylamine manufacturing system according to the present invention separates the discharge of the water removal unit into vapor phase impurities and liquid dimethylamine, removes vapor phase impurities, and then heats liquid dimethylamine. a gas-liquid separation unit for applying and discharging; and a transfer storage unit for cooling the dimethylamine discharged from the gas-liquid separation unit so that the dimethylamine discharged from the gas-liquid separation unit by the differential pressure can be stored in the storage container.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 고순도 디메틸아민 제조시스템에 있어서 상기 기화부는 외형을 형성하는 하우징과, 상기 하우징 내부에 위치하며 원료가 이동하는 원료이동관과, 상기 원료이동관의 말단에 연결되어 원료이동관에서 배출되는 원료에서 액상의 디메틸아민을 제거한 후 배출하는 분리부를 포함하여, 가열매체공급장치에서 공급되는 가열매체가 상기 하우징 내에 공급되어 상기 원료이동관의 주위를 흘러감에 따라 상기 원료이동관을 가열시켜 내부를 흐르는 원료에 열이 전달되도록 하여 액상의 디메틸아민을 기화시키고, 상기 원료이동관의 말단에서 배출되어 상기 분리부에 유입된 원료는 기액 분리되어 하측에 액상의 디메틸아민이 위치하고, 컨트롤러는 상측의 배출관을 통해 액상의 디메틸아민을 제외한 원료가 배출되도록 하고, 하측에 위치하는 액상의 디메틸아민은 하측의 배출관을 통해 중화설비로 보내는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, in the high-purity dimethylamine manufacturing system according to the present invention, the vaporization part includes a housing forming an outer shape, a raw material transfer tube located inside the housing and moving raw materials, and an end of the raw material transfer tube As the heating medium supplied from the heating medium supply device is supplied into the housing and flows around the raw material transfer tube, including a separator connected to the The liquid dimethylamine is vaporized by heating the raw material transfer tube to transfer heat to the raw material flowing inside, and the raw material discharged from the end of the raw material transfer tube and flowing into the separation unit is separated from the gas and liquid, and the liquid dimethylamine is located on the lower side. , the controller is characterized in that the raw materials except for the liquid dimethylamine are discharged through the upper discharge pipe, and the liquid dimethylamine located at the lower side is sent to the neutralization facility through the lower discharge pipe.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 고순도 디메틸아민 제조시스템에 있어서 상기 컨트롤러는 분리부 내부에 위치하는 수위센서에서 출력된 액상의 디메틸아민의 수위값을 확인하여 일정 수위값이 이상이라고 판단되면 상기 기화부로 원료가 공급되지 않도록 하여 액상의 디메틸아민이 흡착부에 공급되는 것을 방지하는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, in the high-purity dimethylamine manufacturing system according to the present invention, the controller checks the level value of dimethylamine in the liquid phase output from the water level sensor located inside the separation unit, and the predetermined level value is abnormal. If it is determined that the raw material is not supplied to the vaporization unit, it is characterized in that the liquid dimethylamine is prevented from being supplied to the adsorption unit.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 고순도 디메틸아민 제조시스템에 있어서 상기 흡착부에는 흡착제가 담지되게 되며, 상기 흡착제로는 모레큐레시브, 활성탄 및 수산화칼륨으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용되고, 상기 기화부의 배출물은 상기 흡착부를 통과하면서, 암모니아가 주로 제거되게 되며, 일부의 수분이 제거되는 것을 특징으로 하는 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, in the high-purity dimethylamine manufacturing system according to the present invention, an adsorbent is supported on the adsorbent, and the adsorbent is any one selected from the group consisting of morecuresib, activated carbon and potassium hydroxide. The above is used, and while the discharge of the vaporization unit passes through the adsorption unit, ammonia is mainly removed, and some moisture is removed.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 고순도 디메틸아민 제조시스템에 있어서 상기 비중이용처리부는 길이가 긴 타워 형태의 타워부를 포함하며, 상기 흡착부에서 배출된 배출물이 타워부에 유입되면 무거운 물질은 하측에 위치하고 가벼운 물질은 상측에 위치하여 흡착부의 배출물이 분리되게 되며, 상기 흡착부의 배출물이 상기 비중이용처리부를 통과하면서 가벼운 질소 및 산소가 제거되는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, in the high-purity dimethylamine manufacturing system according to the present invention, the specific gravity utilization processing unit includes a long tower-shaped tower unit, and when the discharge discharged from the adsorption unit flows into the tower unit, The heavy material is located on the lower side and the light material is located on the upper side so that the discharge of the adsorption unit is separated, and the light nitrogen and oxygen are removed while the discharge of the adsorption unit passes through the specific gravity utilization treatment unit.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 고순도 디메틸아민 제조시스템에 있어서 상기 기액분리부는 상기 수분제거부의 배출물을 일시 저장하는 저장조와, 상기 저장조를 에워싸며 냉각매체 또는 가열매체가 흐르는 자켓와, 상기 저장조의 상측에 연결되는 진공펌프와, 상기 저장조의 하단에 연결되어 디메틸아민을 배출하는 배출관과, 상기 저장조의 내부에 위치하여 내부의 수위를 측정할 수 있는 수위 센서를 포함하며, 상기 컨트롤러는 냉각매체공급장치를 작동시켜 상기 자켓에 냉각매체가 흐르도록 하여 유로를 원활하게 한 상태에서, 상기 수분제거부의 배출물이 저장조에 공급되도록 하고, 상기 컨트롤러는 수위센서에서 출력된 수위값을 확인하여 일정 수위값이 이상이라고 판단되면 배출물을 유입을 중단하고 일정 시간을 유지하여 상기 저장조에 저장된 배출물이 안정화되도록 하여 가벼운 상측의 불순물과 하측의 액상의 디메틸아민으로 분리되도록 하며, 상기 컨트롤러는 상기 진공펌프를 작동시켜 가벼운 상측의 불순물을 제거하고, 가열매체공급장치를 작동시켜 상기 자켓에 가열매체가 흐르도록 하여 남겨진 액상의 디메틸아민에 열을 가해 기화시켜 압력을 상승시켜 압력 차이에 의해 배출관을 통해 디메틸아민이 배출되도록 하는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, in the high-purity dimethylamine manufacturing system according to the present invention, the gas-liquid separation unit includes a storage tank for temporarily storing the discharge of the water removal unit, and a cooling medium or heating medium surrounding the storage tank. A jacket, a vacuum pump connected to the upper side of the storage tank, a discharge pipe connected to the lower end of the storage tank for discharging dimethylamine, and a water level sensor located inside the storage tank to measure the water level therein; The controller operates the cooling medium supply device so that the cooling medium flows through the jacket so that the flow path is smoothed, and the discharge of the water removal unit is supplied to the storage tank, and the controller receives the water level value output from the water level sensor. When it is checked and it is determined that the predetermined water level is abnormal, the discharge is stopped and the discharge is maintained for a predetermined time so that the discharge stored in the storage tank is stabilized so that it is separated into a light upper side impurity and a lower side liquid dimethylamine, and the controller is The vacuum pump is operated to remove the light impurities on the upper side, and the heating medium supply device is operated to allow the heating medium to flow through the jacket. It is characterized in that dimethylamine is discharged through.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 고순도 디메틸아민 제조시스템에 있어서 상기 기액분리부에서 배출된 디메틸아민은 고압을 가지나, 상기 이송저장부를 통과한 디메틸아민은 열을 빼앗겨 저압을 가져, 압력 차이가 발생하여 펌프를 사용하지 않고서도 이송저장부를 통과한 액상의 디메틸아민을 저장용기에 저장할 수 있는 것을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, in the high-purity dimethylamine manufacturing system according to the present invention, the dimethylamine discharged from the gas-liquid separation unit has a high pressure, but the dimethylamine that has passed through the transfer storage unit loses heat and has a low pressure , it is characterized in that the liquid dimethylamine that has passed through the transfer storage unit can be stored in the storage container without using a pump due to the pressure difference.
본 발명은 앞서 본 실시예에 의해 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.The present invention can obtain the following effects by the present embodiment above.
본 발명은 저순도의 디메틸아민 제품을 원료로 사용하고, 원료에 포함된 불순물을 저비용/고효율 공정을 통해 제거함으로써, 고순도의 디메틸아민을 수득하면서도 경제성이 향상시킬 수 있는 효과가 있다.The present invention uses a low-purity dimethylamine product as a raw material and removes impurities contained in the raw material through a low-cost/high-efficiency process, thereby obtaining high-purity dimethylamine and improving economic efficiency.
또한, 본 발명은 불순물과 액상의 디메틸아민을 포함하는 원료에 열을 가해 디메틸아민을 기화시키고 잔류하는 액상의 디메틸아민을 제거한 후 흡착처리하므로, 흡착처리 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, since the present invention vaporizes dimethylamine by applying heat to a raw material containing impurities and liquid dimethylamine and removes the remaining liquid dimethylamine, then adsorption treatment is performed, thereby improving the adsorption treatment efficiency.
또한, 본 발명은 저장조에 일시 저장된 액상의 디메틸아민에 열을 가해 승압시키고 저장조에 배출된 디메틸아민이 이송저장부를 통과하는 과정에 냉각되어 압력이 감소되도록 함으로써, 펌프를 사용하지 않고서도 기액분리부에서 가벼운 불순물이 제거된 디메틸아민을 저장용기에 저장할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention applies heat to liquid dimethylamine temporarily stored in the storage tank to increase the pressure, and the dimethylamine discharged to the storage tank is cooled in the process of passing through the transfer storage unit to reduce the pressure, so that the gas-liquid separation unit without using a pump There is an effect that dimethylamine from which light impurities have been removed can be stored in a storage container.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고순도 디메틸아민 제조시스템의 구성도.
도 2는 도 1의 기화부를 설명하기 위한 세부 구성도.
도 3은 도 1의 흡착부, 비중이용처리부 및 재비기를 설명하기 위한 세부 구성도.
도 4는 도 1의 냉각부 및 수분제거부를 설명하기 위한 세부 구성도.
도 5는 도 1의 기상분리부를 설명하기 위한 세부 구성도.
도 6은 도 1의 이송저장부를 설명하기 위한 세부 구성도.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 고순도 디메틸아민 제조 방법을 나타내는 순서도.1 is a block diagram of a high-purity dimethylamine manufacturing system according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a detailed configuration diagram for explaining the vaporizer of Figure 1;
3 is a detailed configuration diagram for explaining the adsorption unit, the specific gravity utilization processing unit and the reboiler of FIG. 1 .
4 is a detailed configuration diagram for explaining the cooling unit and the water removal unit of FIG. 1 .
5 is a detailed configuration diagram for explaining the gas phase separation unit of FIG. 1 .
6 is a detailed configuration diagram for explaining the transfer storage unit of FIG.
7 is a flowchart showing a method for preparing high purity dimethylamine according to another embodiment of the present invention.
이하에서는 본 발명에 따른 고순도 디메틸아민 제조시스템을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 특별한 정의가 없는 한 본 명세서의 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 기술자가 이해하는 당해 용어의 일반적 의미와 동일하고 만약 본 명세서에 사용된 용어의 의미와 충돌하는 경우에는 본 명세서에 사용된 정의에 따른다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Hereinafter, a high-purity dimethylamine manufacturing system according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Unless otherwise defined, all terms in this specification have the same general meaning as understood by those skilled in the art to which the present invention belongs, and in case of conflict with the meaning of the terms used in this specification, the According to the definition used in the specification. In addition, detailed descriptions of well-known functions and configurations that may unnecessarily obscure the gist of the present invention will be omitted. Throughout the specification, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included, rather than excluding other components, unless otherwise stated.
본 발명의 일 실시예에 따른 고순도 디메틸아민 제조시스템을 도 1 내지 6을 참조하여 설명하면, 상기 고순도 디메틸아민 제조시스템은 불순물과 액상의 디메틸아민을 포함하는 원료에 열을 가해 디메틸아민을 기화시키는 기화부(1)와; 불순물과 기상의 디메틸아민을 포함하는 기화부의 배출물을 흡착처리하여 불순물을 제거하는 흡착부(2)와; 비중 차이를 이용하여, 상기 흡착부(2)의 배출물에서 불순물을 제거하는 비중이용처리부(3)와; 상기 비중이용처리부(3)의 배출물을 냉각하여 기상의 디메틸아민을 액화시키는 냉각부(4)와; 상기 냉각부(4)의 배출물을 냉각하여 수분을 응고시켜 수분을 제거하는 수분제거부(5)와; 상기 수분제거부(5)의 배출물을 기상의 불순물과 액상의 디메틸아민으로 분리하고 기상의 불순물을 제거한 후 액상의 디메틸아민을 열을 가해 배출하는 기액분리부(6)와; 차압에 의해 기액분리부(6)에서 배출된 디메틸아민이 저장용기(200)에 저장될 수 있도록 상기 기액분리부(6)에서 배출된 디메틸아민을 냉각하는 이송저장부(7)와; 상기 기화부(1), 냉각부(4), 수분제거부(5), 기액분리부(6) 및 이송저장부(7)에 연결되어 가열매체(HM)를 공급 및 순환시키는 가열매체공급수단과; 상기 냉각부(4), 수분제거부(5), 기액분리부(6) 및 이송저장부(7)에 연결되어 냉각매체(CM)를 공급 및 순환시키는 냉각매체공급수단과; 각 구성에서 배출된 물순물을 중화하여 처리하는 중화장치와; 시스템의 전체적인 작동을 제어하는 컨트롤러(미도시) 등을 포함한다. 앞서 살펴본 바와 같이, 디메틸아민은 메탄올과 암모니아를 반응시켜 제조되고 액체 상태의 제품으로 판매되고 있는데, 제조공정의 특성 상 상기 제품에는 디메틸아민뿐만 아니라 암모니아, 수분, 모노메틸아민, 질소, 산소, 메탈 등의 불순물이 포함되어 있어, 즉 상기 제품에서 디메틸아민이 저순도(대략 95.5%)로 존재하여, 상기 제품을 반도체 공정 등의 산업용으로 사용할 수 없는 문제가 있다. 따라서, 본 발명은 디메틸아민이 저순도로 존재하는 제품을 원료로 사용하여, 즉 상기 원료에서 불순물을 제거함으로써 고순도(99.99%)의 디메틸아민을 제조할 수 있는 시스템 및 방법을 제공하는 것을 특징으로 한다.1 to 6 of the high-purity dimethylamine manufacturing system according to an embodiment of the present invention, the high-purity dimethylamine manufacturing system vaporizes dimethylamine by applying heat to a raw material containing impurities and liquid dimethylamine. a vaporization unit (1); an adsorption unit (2) for removing impurities by adsorbing the waste product of the vaporization unit containing impurities and gaseous dimethylamine; a specific gravity
상기 기화부(1)는 상기 컨트롤러의 제어에 의해, 불순물과 액상의 디메틸아민을 포함하는 원료에 열을 가해 디메틸아민을 기화시키는 구성으로, 외형을 형성하는 하우징(11)과, 상기 하우징(11) 내부에 위치하며 원료가 이동하는 원료이동관(12)과, 상기 원료이동관(12)의 말단에 연결되어 원료이동관(12)에서 배출되는 원료에서 액상의 디메틸아민을 제거한 후 배출하는 분리부(13)를 포함하며, 가열매체공급장치에서 공급되는 가열매체(예컨대, 온수 등)가 상기 하우징 내에 공급되어 상기 원료이동관(12)의 주위를 흘러감에 따라 상기 원료이동관(12)을 가열시켜 내부를 흐르는 원료에 열이 전달되도록 하여 액상의 디메틸아민을 기화시키는 것을 특징으로 한다.The
상기 분리부(13)는 상측이 상기 원료이동관(12)의 말단에 연통되며, 상기 원료이동관(12)에서 배출되는 원료에서 액상의 디메틸아민을 제거한 후 배출하는 구성으로, 종래의 기액분리장치가 사용될 수 있다. 상기 분리부(13)는 내부의 수위를 측정할 수 있는 수위 센서(미도시)를 포함할 수 있다.The
상기와 같은 구성을 포함하는 기화부(1)의 작동과정을 살펴보면, 원료공급용 탱크로리의 원료탱크(100)에 헬륨 가스를 공급하여 대략 2 내지 2.5bar의 압력으로 원료가 원료이동관(12)에 공급되도록 한 후, 상기 가열매체공급장치를 작동시켜 34 내지 40℃의 온수를 하우징(11)에 공급하면, 상기 원료이동관(12)이 가열되어 내부를 흐르는 원료에 열이 전달되어 액상의 디메틸아민이 기화되며, 이후 상기 원료이동관(12)의 말단에서 배출되어 상기 분리부(13)에 유입된 원료는 기액 분리되어 하측에 액상의 디메틸아민이 위치하고, 상측의 배출관(13a)을 통해 액상의 디메틸아민을 제외한 원료가 배출되게 되며, 하측에 위치하는 액상의 디메틸아민은 하측의 배출관(13b)를 통해 중화설비로 보내지게 된다. 원료에 포함되어 있는 액상의 디메틸아민을 모두 기화시키는 것은 불가능하며, 액상의 디메틸아민이 흡착부(2)에 유입되면 흡착처리 효율이 떨어짐으로, 본 발명은 상기 분리부(13)를 통해 액상의 디메틸아민이 제거된 원료가 상기 흡착부(2)에 공급되도록 한다. 또한, 컨트롤러는 분리부(13) 내부에 위치하는 수위센서에서 출력된 액상의 디메틸아민의 수위값을 확인하여 일정 수위값이 이상이라고 판단되면(예컨대, 분리부의 레벨이 15% 이상이면), 원료탱크(100)에서 기화부(1)로 원료가 공급되지 않도록 하여 액상의 디메틸아민이 흡착부(2)에 공급되는 것을 방지한다. 상기 기화부(1)를 포함하여 상기 제조시스템에서 유체의 이동은 밸브, 펌프 등을 컨트롤러가 제어하여 이루어지는데, 이는 발명의 요지와 무관한 공지의 사항이므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.Looking at the operation process of the
상기 흡착부(2)는 상기 컨트롤러의 제어 하에, 불순물과 기상의 디메틸아민을 포함하는 기화부의 배출물을 흡착처리하여 불순물을 제거하는 구성으로, 상기 흡착부(2)에는 흡착제가 담지되게 되며, 상기 흡착제로는 모레큐레시브(Molecular sieve), 활성탄 및 수산화칼륨으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용되게 된다. 상기 흡착부(2)는 병렬로 복수 개가 형성되는 것이 바람직하며, 디메틸아민의 온도/압력 편차에 따른 액화현상을 방지하기 위해 흡착부의 표면온도를 45 내지 50℃로 유지하는 것이 바람직하며, 상기 흡착부는 가연성 가스의 특성 상 방폭형 Heat tracing cable을 적용하는 것이 바람직하다. 상기 기화부(1)의 배출물은 상기 흡착부(2)를 통과하면서, 암모니아가 주로 제거되게 되며, 일부의 수분이 제거되게 된다.The
상기 비중이용처리부(3)는 상기 컨트롤러의 제어 하에, 비중 차이를 이용하여, 상기 흡착부(2)의 배출물에서 불순물을 제거하는 구성으로, 종래의 가스의 비중 차이를 이용하여 물질을 분리하는 장치가 이용될 수 있다. 상기 비중이용처리부(3)는 길이가 긴 타워 형태의 타워부(31)를 포함하며, 상기 흡착부(2)에서 배출된 배출물이 타워부(31)에 유입되면 무거운 물질은 하측에 위치하고 가벼운 물질은 상측에 위치하여 즉 상기 흡착부(2)의 배출물이 분리되게 된다. 이후, 상기 컨트롤러는 상기 타워부(31)의 상단에 설치된 상측관(32), 측면에 설치된 측면관(33)을 순차적으로 개방시켜, 불순물이 제거된 배출물이 상기 냉각부(4)에 공급되도록 한다. 상기 흡착부(2)의 배출물은 기상의 디메틸아민, 모노메틸아민, 질소, 산소, 일부 제거된 암모니아, 일부 제거된 수분 및 메탈 등을 포함하는데, 상기 흡착부(2)의 배출물이 상기 비중이용처리부(3)를 통과하면서 무거운 메탈, 가벼운 질소 및 산소 등이 주로 제거되게 된다. 가벼운 질소 및 산소 등은 상측관(32)을 통해 배출되어 중화설비로 보내지게 되며, 무거운 메탈은 하기에서 설명할 재비기에 보내지게 된다. The specific gravity
상기 냉각부(4)는 상기 컨트롤러의 제어 하에, 상기 비중이용처리부(3)의 배출물을 냉각하여 기상의 디메틸아민을 액화시키는 구성으로, 냉각매체를 이용하는 열교환기와 같은 종래의 장치가 이용될 수 있다. 상기 냉각부(4)의 작동 시, 컨트롤러는 냉각매체공급장치를 작동시켜, 대략 -25℃의 냉각매체를 공급하고 냉각매체의 회수 온도가 -17℃로 유지되도록 하여, 액상의 디메틸아민의 압력을 0.3bar 정도로 유지함이 바람직하다. 또한, 상기 냉각부(4)는 가열매체공급장치(미도시)와 연결되어, 필요 시 가열매체를 공급받아 상기 냉각부(4) 내의 오염물을 제거하는 것이 가능하다.The
상기 수분제거부(5)는 상기 컨트롤러의 제어 하에, 상기 냉각부(4)의 배출물을 냉각하여 수분을 응고시켜 수분을 제거하는 구성으로, 상기 냉각부(4)의 배출물이 이동하는 배출물이동관(51)과, 상기 배출물이동관(51)을 에워싸며 상기 냉각매체공급장치에서 공급된 냉각매체가 흐르는 매체이동부(52) 등을 포함하며, 열전달계수를 향상시키기 위해 상기 배출물이동관(51)의 내부에는 메쉬 플레이트 또는 세라믹볼이 충전되어 있다. 물의 어는점은 0℃이나 유로가 형성된 상태에서 물을 응고시켜 제거하기 위해서는 최소 -20℃로 유지되어야 하므로, 상기 수분제거부(5)의 작동 시, 컨트롤러는 냉각매체공급장치를 작동시켜 대략 -30℃의 냉각매체를 공급하고 냉각매체의 회수 온도가 상기 냉각부(4)의 냉각매체 공급온도조건인 -25℃로 유지되도록 하는 것이 바람직하다. 상기 냉각부(4)의 배출물이 상기 배출물이동관(51)을 통과하면, 매체이동부(52)를 흐르는 냉각매체에 의해 수분이 응고되어 상기 배출물이동관(51) 내에 고착되어 분리되게 된다. 상기 배출물에 극소량의 수분이 포함되므로(원료에 포함된 수분 자체가 소량이며, 이미 흡착부에 의해 일정 량의 수분이 제거되어 있음), 배출이동관(51)에서 수분이 응고되어 고착되더라도 배출물의 흐름에 영향을 미치지 않으며, 상기 매체이동부(52)는 가열매체공급치와 연결되어, 필요 시 온수를 공급받아 상기 배출물이동관(51) 내의 얼음을 녹여 수분배출관(53)을 통해 제거하는 것이 가능하다. 본 발명은 비중이용처리부의 배출물에 대하여 한꺼번에 기상의 디메틸아민을 액화시키고 수분을 제거하는 것이 아니라, 기상의 디메틸아민을 액화시킨 후, 다음 단계에서 수분을 응고시켜 제거함으로서 불순물 제거 효율을 향상시킬 수 있다.The
상기 기액분리부(6)는 상기 컨트롤러의 제어 하에, 상기 수분제거부(5)의 배출물을 기상의 불순물과 액상의 디메틸아민으로 분리하고 기상의 불순물을 제거한 후 액상의 디메틸아민에 열을 가해 배출하는 구성으로, 병렬로 복수 개가 형성되어 순차적으로 작동하는 것이 바람직하다. 상기 기액분리부(6)는 상기 수분제거부(5)의 배출물을 일시 저장하는 저장조(61)와, 상기 저장조(61)를 에워싸며 냉각매체 또는 가열매체가 흐르는 자켓(62)와, 상기 저장조(62)의 상측에 연결되는 진공펌프(63)와, 상기 저장조(61)의 하단에 연결되어 디메틸아민을 배출하는 배출관(64)와, 상기 저장조(61)의 내부에 위치하여 내부의 수위를 측정할 수 있는 수위 센서(미도시) 등을 포함한다.The gas-
상기 기액분리부(6)의 작동과정을 살펴보면, 상기 컨트롤러가 냉각매체공급장치를 작동시켜 상기 자켓(62)에 대략 -30℃의 냉각매체가 흐르도록 하여 유로를 원활하게 한 상태에서, 상기 수분제거부(5)의 배출물이 저장조(61)에 공급되도록 하고, 상기 컨트롤러는 수위센서에서 출력된 수위값을 확인하여 일정 수위값이 이상이라고 판단되면(예컨대, 저장조의 레벨이 65% 이상이면), 배출물을 유입을 중단하고 일정 시간(대략 60분)을 유지하여 상기 저장조(61)에 저장된 배출물이 안정화되도록 하여 가벼운 상측의 불순물(주로, 질소, 수소, 모노메틸아민 등)과 하측의 액상의 디메틸아민으로 분리되도록 한다. 이후, 컨트롤러는 2.5×10-2 torr 이하의 진공흡입도를 가지도록 상기 진공펌프(63)를 작동시켜 가벼운 상측의 불순물을 제거하고, 이후, 가열매체공급장치를 작동시켜 상기 자켓(62)에 대략 35℃의 가열매체가 흐르도록 하여 남겨진 액상의 디메틸아민에 열을 가해 기화시켜 압력을 대략 2bar까지 상승시켜 압력차이에 의해 배출관(64)을 통해 디메틸아민이 배출되도록 한다. 상기 기액분리부(6)는 병렬로 복수 개가 설치되므로, 일 기액분리부에 일정 수위로 배출물이 위치하게 되면, 일 기액분리부에 배출이 유입되는 것을 중단하고, 타 기액분리부에 배출물이 유입되로록 하여, 즉 복수 개의 기액분리부를 순차적으로 사용하여 처리 용량을 늘일 수 있다.Looking at the operation process of the gas-
상기 이송저장부(7)는 차압에 의해 기액분리부(6)에서 배출된 디메틸아민이 저장용기(200)에 저장될 수 있도록 상기 기액분리부(6)에서 배출된 디메틸아민을 냉각하는 구성으로, 상기 기액분리부(6)에서 배출된 디메틸아민은 고압을 가지나, 이송저장부(7)를 통과한 디메틸아민은 열을 빼앗겨 저압을 가져, 즉 압력 차이가 발생하여 펌프를 사용하지 않고서도 이송저장부(7)를 통과한 액상의 디메틸아민을 상기 저장용기(200)에 저장할 수 있다. 가벼운 불순물이 제거된 저장조에 저장된 액상의 디메틸아민을 펌프를 사용하여 바로 저장용기(200)에 충전하는 것을 고려할 수 있으나, 펌프를 사용하는 경우 누설에 의해 불순물이 유입될 수 있는 문제가 있으므로, 본 발명은 저장조에 일시 저장된 액상의 디메틸아민에 열을 가해 승압시키고 상기 저장조에 배출된 디메틸아민이 이송저장부(7)를 통과하는 과정에서 냉각되어 압력이 감소되도록 함으로써, 펌프를 사용하지 않고서도 상기 기액분리부에서 가벼운 불순물이 제거된 디메틸아민을 상기 저장용기에 저장할 수 있게 된다. 상기 이송저장부(7)는 상기 기액분리부(6)의 배출물이 이동하는 배출물이동관(71)과, 상기 배출물이동관(71)을 에워싸며 상기 냉각매체공급장치에서 공급된 냉각매체(대략 -15℃)가 흐르는 매체이동부(72) 등을 포함한다. 상기 매체이동부(72)는 가열매체공급치와 연결되어, 필요 시 대략 35℃의 가열매체를 공급받아 상기 배출물이동관(71) 내에 잔류하는 디메틸아민을 회수함으로써 액팽창에 의한 안전사고를 예방할 수 있다. The
본 발명의 다른 실시예에 따른 고순도 디메틸아민 제조시스템은 일단은 저장조(61)의 하단에 연통되고 타단은 측면관(33) 상측의 타워부(31)에 연통되어 일정 수준 이상의 불순물이 포함된 디메틸아민이 타워부(31)에 공급되도록 하는 제1이송관(81)과; 일단은 저장용기(200)의 상측에 연통되고 타단은 측면관(33) 상측의 타워부(31)에 연통되어 상기 저장용기(200)의 기상물질이 상기 타워부(31)에 공급되도록 하는 제2이송관(81)과; 상단은 타워부(31)이 하단에 연통되며, 상기 저장조(61)에서 공급된 디메틸아민 또는 상기 저장용기(200)에서 공급된 기상물질을 가열하여 비점에 의해 불순물이 제거되도록 하는 재비기(83) 등을 추가로 포함한다. 오작동 등에 의해 상기 저장조(61)에서 분리된 액상 디메틸아민에 메탈 등의 불순물이 요구 수준 이상 포함될 수 있고, 계속적 사용에 의해 상기 저장용기(200)에는 기화물질이 발생할 수 있으므로, 위와 같은 상황 발생 시 컨트롤러는 제1이송관(81) 또는/및 제2이송관(82)을 통해 저장조(61)의 액상 디메틸아민 또는/및 저장용기(200)의 기상물질을 타워부(31)에 공급하고 가열매체공급수단을 작동시켜 가열매체가 상기 재비기(83)에 공급되도록 하여 타워에 유입된 액상 디메틸아민 또는/및 기상물질을 가열하여 비점에 의해 기상의 불순물이 분리되어 상측관(31)을 통해 배출되도록 하고, 메탈 등의 불순물은 하측관(83a)을 통해 중화설비로 보내지도록 하고, 불순물이 제거된 기상의 디메틸아민은 측면관(33)을 통해 배출되도록 한다.A high-purity dimethylamine manufacturing system according to another embodiment of the present invention has one end communicating with the lower end of the
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 고순도 디메틸아민 제조시스템을 이용하여 고순도 디메틸아민을 제조하는 방법을 도 1 내지 7을 참조하여 설명하면, 상기 고순도 디메틸아민을 제조하는 방법은 불순물과 액상의 디메틸아민을 포함하는 원료에 열을 가해 디메틸아민을 기화시키는 기화단계(S1)와; 불순물과 기상의 디메틸아민을 포함하는 상기 기화단계(S1)의 생성물을 흡착처리하여 불순물을 제거하는 흡착단계(S2)와; 비중 차이를 이용하여, 상기 흡착단계(S2)의 생성물에서 불순물을 제거하는 비중이용처리단계(S3)와; 상기 비중이용처리단계(S3)의 생성물을 냉각하여 기상의 디메틸아민을 액화시키는 냉각단계(S4)와; 상기 냉각단계(S4)의 생성물을 냉각하여 수분을 응고시켜 수분을 제거하는 수분제거단계(S5)와; 상기 수분제거단계(S5)의 생성물을 기상의 불순물과 액상의 디메틸아민으로 분리하고 기상의 불순물을 제거한 후 액상의 디메틸아민을 열을 가해 배출하는 기액분리단계(S6)와; 차압에 의해 기액분리단계(S6)에서 배출된 디메틸아민이 저장용기(200)에 저장될 수 있도록 상기 기액분리단계(6)에서 배출된 디메틸아민을 냉각하는 이송저장단계(S7) 등을 포함한다.When a method for producing high-purity dimethylamine using a high-purity dimethylamine production system according to another embodiment of the present invention is described with reference to FIGS. 1 to 7, the method for producing the high-purity dimethylamine includes impurities and liquid dimethylamine. A vaporization step (S1) of vaporizing dimethylamine by applying heat to a raw material containing; an adsorption step (S2) of removing impurities by adsorbing the product of the vaporization step (S1) containing impurities and gaseous dimethylamine; a specific gravity utilization treatment step (S3) of removing impurities from the product of the adsorption step (S2) by using the specific gravity difference; a cooling step (S4) of cooling the product of the specific gravity utilization treatment step (S3) to liquefy the gaseous dimethylamine; a water removal step (S5) of cooling the product of the cooling step (S4) to solidify the water to remove the water; a gas-liquid separation step (S6) of separating the product of the water removal step (S5) into vapor phase impurities and liquid dimethylamine, removing the vapor phase impurities, and then discharging the liquid dimethylamine by heating; It includes a transfer and storage step (S7) of cooling the dimethylamine discharged in the gas-liquid separation step (6) so that the dimethylamine discharged in the gas-liquid separation step (S6) by the differential pressure can be stored in the storage container (200). .
상기 기화단계(S1)는 불순물과 액상의 디메틸아민을 포함하는 원료에 열을 가해 디메틸아민을 기화시키는 단계로, 불순물과 액상의 디메틸아민을 포함하는 원료를 가열하여 디메틸아민을 기화시키는 가열단계와, 상기 가열단계 후에 기화되지 못한 액상의 디메틸아민을 제거하는 분리단계 등을 포함한다.The vaporization step (S1) is a step of vaporizing dimethylamine by applying heat to a raw material containing impurities and liquid dimethylamine, and heating the raw material containing impurities and liquid dimethylamine to vaporize dimethylamine; , and a separation step of removing dimethylamine in the liquid phase that has not been vaporized after the heating step.
상기 가열단계는 불순물과 액상의 디메틸아민을 포함하는 원료를 가열하여 디메틸아민을 기화시키는 단계로, 상기 가열단계에서는 원료공급용 탱크로리의 원료탱크(100)에 헬륨 가스를 공급하여 대략 2 내지 2.5bar의 압력으로 원료가 원료이동관(12)에 공급되도록 한 후, 상기 가열매체공급장치를 작동시켜 34 내지 40℃의 온수를 하우징(11)에 공급하여, 상기 원료이동관(12)을 가열시켜 내부를 흐르는 원료에 열이 전달되어 액상의 디메틸아민이 기화되게 된다.The heating step is a step of heating a raw material containing impurities and liquid dimethylamine to vaporize dimethylamine. After the raw material is supplied to the raw
상기 분리단계는 상기 가열단계 후에 기화되지 못한 액상의 디메틸아민을 제거하는 단계로, 상기 분리단계에서는 상기 원료이동관(12)의 말단에서 배출되어 상기 분리부(13)에 유입된 원료가 기액 분리되어, 하측에 액상의 디메틸아민이 위치하고, 상측의 배출관(13a)을 통해 액상의 디메틸아민을 제외한 원료가 배출되게 되며, 하측에 위치하는 액상의 디메틸아민은 하측의 배출관(13b)를 통해 중화설비로 보내지게 된다.The separation step is a step of removing the liquid dimethylamine that has not been vaporized after the heating step. In the separation step, the raw material discharged from the end of the raw
상기 흡착단계(S2)는 불순물과 기상의 디메틸아민을 포함하는 상기 기화단계(S1)의 생성물을 흡착처리하여 불순물을 제거하는 단계로, 상기 흡착단계(S2)에서는 상기 기화단계(S1)의 생성물이 상기 흡착부(2)를 통과하면서, 암모니아가 주로 제거되게 되며, 일부의 수분이 제거되게 된다.The adsorption step (S2) is a step of removing impurities by adsorbing the product of the vaporization step (S1) containing impurities and gaseous dimethylamine, and in the adsorption step (S2), the product of the vaporization step (S1) While passing through the
상기 비중이용처리단계(S3)는 비중 차이를 이용하여, 상기 흡착단계(S2)의 생성물에서 불순물을 제거하는 단계로, 상기 비중이용처리단계(S3)에서는 상기 흡착단계(S2)의 생성물이 타워부(31)에 유입되어 무거운 물질은 하측에 위치하고 가벼운 물질은 상측에 위치하여 즉 상기 흡착단계(S2)의 배출물이 분리되게 되며, 가벼운 질소 및 산소 등은 상측관(32)을 통해 배출되어 중화설비로 보내지게 되며, 무거운 메탈은 하기에서 설명할 재비기에 보내지게 된다.The specific gravity utilization treatment step (S3) is a step of removing impurities from the product of the adsorption step (S2) by using the specific gravity difference, and in the specific gravity utilization treatment step (S3), the product of the adsorption step (S2) is a tower The heavy material introduced into the
상기 냉각단계(S4)는 상기 비중이용처리단계(S3)의 생성물을 냉각하여 기상의 디메틸아민을 액화시키는 단계로, 상기 냉각단계(S4)에서는 컨트롤러가 냉각매체공급장치를 작동시켜, 대략 -25℃의 냉각매체를 공급하고 냉각매체의 회수 온도가 -17℃로 유지되도록 하여, 액상의 디메틸아민의 압력을 0.3bar 정도로 유지되도록 한다.The cooling step (S4) is a step of cooling the product of the specific gravity utilization treatment step (S3) to liquefy the gaseous dimethylamine. In the cooling step (S4), the controller operates the cooling medium supply device, and approximately -25 A cooling medium of ℃ is supplied and the recovery temperature of the cooling medium is maintained at -17°C, so that the pressure of liquid dimethylamine is maintained at about 0.3 bar.
상기 수분제거단계(S5)는 상기 냉각단계(S4)의 생성물을 냉각하여 수분을 응고시켜 수분을 제거하는 단계로, 상기 수분제거단계(S5)에서는 상기 냉각단계(S4)의 생성물이 상기 배출물이동관(51)을 통과하여, 매체이동부(52)를 흐르는 냉각매체에 의해 수분이 응고되어 상기 배출물이동관(51) 내에 고착되어 분리되게 된다.The water removal step (S5) is a step of removing water by cooling the product of the cooling step (S4) to solidify the water, and in the water removing step (S5), the product of the cooling step (S4) is the discharge pipe Passing through (51), the moisture is solidified by the cooling medium flowing through the medium transfer unit (52), and is fixed and separated in the discharge transfer tube (51).
상기 기액분리단계(S6)는 상기 수분제거단계(S5)의 생성물을 기상의 불순물과 액상의 디메틸아민으로 분리하고 기상의 불순물을 제거한 후 액상의 디메틸아민을 열을 가해 배출하는 단계로, 수분제거단계(S5)의 생성물을 저장조에 유입시키는 유입단계와, 상기 저장조에 일정 수위로 생성물이 유입되면 생성물을 유입을 중단시키고 일정 기간 동안 생성물을 정치시켜 상측의 기상의 불순물과 하측의 액상의 디메틸아민으로 분리되도록 하는 분리단계와, 상기 분리단계 후 기상의 불순물을 제거하는 기상불순물제거단계와, 상기 기상불순물제거단계 후 액상의 디메틸아민에 열을 가해 승압시키는 승압단계 등을 포함한다.The gas-liquid separation step (S6) is a step of separating the product of the water removal step (S5) into gaseous impurities and liquid dimethylamine, removing the gaseous impurities, and then discharging the liquid dimethylamine by applying heat. The inflow step of introducing the product of step (S5) into the storage tank, and when the product flows into the storage tank at a predetermined water level, the product is stopped and the product is left still for a certain period of time to obtain impurities in the upper gas phase and dimethylamine in the liquid phase at the bottom. It includes a separation step to separate into
상기 유입단계는 수분제거단계(S5)의 생성물을 저장조에 유입시키는 단계로, 상기 유입단계(S4)에서는 상기 컨트롤러가 냉각매체공급장치를 작동시켜 상기 저장조(61)를 에워싸는 자켓(62)에 대략 -30℃의 냉각매체가 흐르도록 하여 유로를 원활하게 한 상태에서, 상기 수분제거단계(S5)의 생성물이 저장조(61)에 공급되도록 한다. The inflow step is a step of introducing the product of the water removal step (S5) into the storage tank. In the introduction step (S4), the controller operates the cooling medium supply device to the
상기 분리단계는 상기 저장조에 일정 수위로 생성물이 유입되면 생성물을 유입을 중단시키고 일정 기간 동안 생성물을 정치시켜 상측의 기상의 불순물과 하측의 액상의 디메틸아민으로 분리되도록 하는 단계로, 상기 분리단계에서는 상기 컨트롤러가 수위센서에서 출력된 수위값을 확인하여 일정 수위값이 이상이라고 판단되면(예컨대, 저장조의 레벨이 65% 이상이면), 배출물을 유입을 중단하고 일정 시간(대략 60분)을 유지하여 상기 저장조(61)에 저장된 배출물이 안정화되도록 하여 가벼운 상측의 불순물(주로, 질소, 수소, 모노메틸아민 등)과 하측의 액상의 디메틸아민으로 분리되도록 한다.In the separation step, when the product is introduced into the storage tank at a certain level, the product is stopped and the product is left still for a certain period of time so as to be separated into impurities in the gas phase at the upper side and dimethylamine in the liquid phase at the bottom, in the separation step When the controller checks the water level value output from the water level sensor and determines that the predetermined water level value is abnormal (for example, if the level of the storage tank is 65% or higher), it stops the inflow of the discharge and maintains a predetermined time (approximately 60 minutes). The discharge stored in the
상기 기상불순물제거단계는 상기 분리단계 후 기상의 불순물을 제거하는 단계로, 상기 기상불순물제거단계에서는 컨트롤러가 2.5×10-2 torr 이하의 진공흡입도를 가지도록 상기 진공펌프(63)를 작동시켜 가벼운 상측의 불순물이 제거되도록 한다.The gaseous impurities removing step is a step of removing impurities in the gaseous phase after the separation step. In the gaseous impurities removing step, the
상기 승압단계는 상기 기상불순물제거단계 후 액상의 디메틸아민에 열을 가해 승압시키는 단계로, 상기 승압단계에서는 상기 컨트롤러가 가열매체공급장치를 작동시켜 상기 자켓(62)에 대략 35℃의 가열매체가 흐르도록 하여 남겨진 액상의 디메틸아민에 열을 가해 기화시켜 압력을 대략 2bar까지 상승시켜 압력차이에 의해 배출관(64)을 통해 디메틸아민이 배출되도록 한다.The boosting step is a step of increasing the pressure by applying heat to the liquid dimethylamine after the gaseous impurity removal step. Heat is applied to the remaining liquid dimethylamine to flow, and the pressure is raised to approximately 2 bar, so that dimethylamine is discharged through the
상기 이송저장단계(S7)는 차압에 의해 기액분리단계(S6)에서 배출된 디메틸아민이 저장용기(200)에 저장될 수 있도록 상기 기액분리단계(6)에서 배출된 디메틸아민을 냉각하는 단계로, 상기 이송저장단계에서는 상기 저장조에 배출된 디메틸아민이 이송저장부(7)를 통과하는 과정에서 냉각되어 압력이 감소되도록 함으로써, 펌프를 사용하지 않고서도 상기 기액분리부에서 가벼운 불순물이 제거된 디메틸아민을 상기 저장용기에 저장할 수 있게 된다.The transfer and storage step (S7) is a step of cooling the dimethylamine discharged from the gas-liquid separation step (6) so that the dimethylamine discharged from the gas-liquid separation step (S6) can be stored in the
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 고순도 디메틸아민을 제조하는 방법은 상기 저장조(61)에서 공급된 디메틸아민 또는 상기 저장용기(200)에서 공급된 기상물질을 가열하여 비점에 의해 불순물을 제거한 후 배출하는 비점분리단계를 추가로 포함할 수 있으며, 상기 비점분리단계의 생성물은 상기 냉각부로 보내지게 된다.In the method for producing high-purity dimethylamine according to another embodiment of the present invention, the dimethylamine supplied from the
이하, 실시예를 통해서 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다. 하지만, 이들은 본 발명을 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. However, these are only for describing the present invention in more detail, and the scope of the present invention is not limited thereto.
<실시예 1> 제조시스템의 구축 및 작동 조건의 설정<Example 1> Construction of manufacturing system and setting of operating conditions
1. 도 1에 도시된 바와 같은 제조시스템을 구축하고, 모레큐레시브와 수산화칼륨이 혼합된 흡착제를 사용하였다.1. A manufacturing system as shown in FIG. 1 was constructed, and an adsorbent in which Morecuresib and potassium hydroxide were mixed was used.
2. 원료탱크(100)에 2.5bar의 압력으로 헬륨 가스를 공급하고, 상기 기화부(1)에 37℃의 온수를 공급하고, 흡착부(2)의 표면 온도가 45℃ 이상이 되도록 하고, 냉각부(4)에 -25℃의 냉각매체를 공급하고 냉각매체의 회수 온도가 -17℃로 유지되도록 하고, 수분제거부(5)에 -30℃의 냉각매체를 공급하고 냉각매체의 회수 온도가 -25℃로 유지되도록 하고, 상기 자켓(62)에 -30℃의 냉각매체가 흐르도록 하고, 저장조의 레벨이 65% 이상이면 배출물을 유입을 중단하고 60분을 유지하고, 2.5×10-2 torr 이하의 진공흡입도를 가지도록 진공펌프를 작동시키고, 이후 자켓(62)에 대략 35℃의 가열매체가 흐르도록 하여 남겨진 액상의 디메틸아민에 열을 가해 기화시켜 압력을 대략 2bar까지 상승시켰고, 상기 이송저장부(7)에 -15℃의 냉각매체를 공급하였다.2. Supplying helium gas at a pressure of 2.5 bar to the
<실시예 2> 제조시스템을 이용한 고순도 디메틸아민의 제조<Example 2> Preparation of high-purity dimethylamine using a manufacturing system
1. 실시예 1의 제조시스템과 작동 조건에 따라, 원료를 정제하여 고순도 디메틸아민을 제조하였다. 구체적으로, 원료를 기화부에 공급하여 디메틸아민을 기화시키고 액상의 디메틸아민이 제거된 기화부 배출물이 흡착부에 공급되도록 하였다. 이후, 기화부 배출물이 흡착부를 통과하여 불순물이 제거되도록 하고, 흡착부의 배출물이 비중이용처리부를 통과하여 불순물이 제거되도록 하고, 비중이용처리부의 배출물이 냉각부를 통과하여 기상의 디메틸아민이 액화되도록 하고, 냉각부의 배출물이 수분제거부를 통과하여 수분이 제거되도록 하였다. 또한, 상기 수분제거부의 배출물이 기액분리부를 통과하여, 기상의 불순물과 액상의 디메틸아민으로 분리되도록 한 후, 기상의 불순물을 제거하고, 액상의 디메틸아민을 열을 가해 승압시켰다. 이후, 싱기 기액분리부의 배출물이 이송저장부를 통과하여 디메틸아민이 냉각되도록 하여 차압에 의해 저장용기에 디메틸아민이 충전되도록 하여, 고순도 디메틸아민을 제조하였다.1. According to the production system and operating conditions of Example 1, the raw material was purified to prepare high-purity dimethylamine. Specifically, the raw material was supplied to the vaporizer to vaporize dimethylamine, and the liquid dimethylamine was removed from the vaporizer to be supplied to the adsorption unit. After that, the discharge from the vaporization unit passes through the adsorption unit to remove impurities, the discharge from the adsorption unit passes through the specific gravity utilization treatment unit to remove impurities, and the discharge from the specific gravity utilization treatment unit passes through the cooling unit to liquefy gaseous dimethylamine , the exhaust from the cooling unit passed through the water removal unit to remove moisture. In addition, the discharge of the water removal unit passed through the gas-liquid separation unit to be separated into vapor phase impurities and liquid dimethylamine, and then vapor phase impurities were removed, and the liquid dimethylamine was heated to increase the pressure. Thereafter, the discharge from the gas-liquid separation unit passed through the transfer storage unit to cool the dimethylamine, and the dimethylamine was filled in the storage container by the differential pressure to prepare high-purity dimethylamine.
2. 실시예 2의 제조과정 중 원료, 흡착부 배출물, 냉각부 배출물, 수분제거부 배출물 및 기액분리부 배출물의 성분을 분석하여 하기의 표 1에 나타내었다. 상기 표 1에서 "-" 표시는 특정 성분의 농도를 측정하지 않은 것을 의미한다.2. The components of the raw material, the adsorption unit discharge, the cooling unit discharge, the water removal unit discharge, and the gas-liquid separation unit discharge during the manufacturing process of Example 2 were analyzed and shown in Table 1 below. In Table 1, "-" indicates that the concentration of a specific component is not measured.
3. 표 1을 보면, 상기 제조시스템을 이용하여 고순도(99.99%)의 디메틸아민을 얻을 수 있음을 알 수 있고, 흡착부에서 암모니아, 수분이 제거되며, 비중이용처리부에서 질소, 수소가 제거되며, 수분제거부에서 수분이 제거되며, 기액분리부에서 질소, 수소, 모노메틸아민을 효과적으로 제거할 수 있음을 알 수 있다.3. Referring to Table 1, it can be seen that dimethylamine of high purity (99.99%) can be obtained using the manufacturing system, ammonia and moisture are removed from the adsorption unit, and nitrogen and hydrogen are removed from the specific gravity utilization treatment unit. , it can be seen that moisture is removed from the water removal unit, and nitrogen, hydrogen, and monomethylamine can be effectively removed from the gas-liquid separation unit.
배출물adsorption unit
emissions
배출물cooling unit
emissions
배출물moisture removal unit
emissions
배출물gas-liquid separator
emissions
이상에서, 출원인은 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명하였지만, 이와 같은 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 일 실시예일 뿐이며 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 한 어떠한 변경예 또는 수정예도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.In the above, the applicant has described preferred embodiments of the present invention, but these embodiments are only one embodiment that implements the technical idea of the present invention, and any changes or modifications as long as the technical idea of the present invention is implemented. should be construed as within the scope.
1: 기화부 2: 흡착부 3: 비중이용처리부
4: 냉각부 5: 수분제거부 6: 기상분리부
7: 이송저장부 11: 하우징 12: 원료이동관
13: 분리부 13a, 13b: 배출관 31: 타워부
32: 상측관 33: 측면관 51, 71: 배출물이동관
52: 72: 매체이동부 53: 수분배출관 61: 저장조
62: 자켓 63: 진공펌프 64: 배출관
81: 제1이송관 82: 제2이송관 83: 재비기
83a: 하측관 100: 원료탱크 200: 저장용기1: vaporization unit 2: adsorption unit 3: specific gravity utilization treatment unit
4: Cooling unit 5: Water removal unit 6: Gas phase separation unit
7: transfer storage unit 11: housing 12: raw material transfer tube
13:
32: upper pipe 33:
52: 72: medium transfer unit 53: water discharge pipe 61: storage tank
62: jacket 63: vacuum pump 64: exhaust pipe
81: first transfer tube 82: second transfer tube 83: reboiler
83a: lower pipe 100: raw material tank 200: storage container
Claims (8)
상기 불순물은 암모니아, 수분, 모노메틸아민, 질소 및 산소를 포함하는 것을 특징으로 하는 고순도 디메틸아민 제조시스템.a vaporizer for vaporizing dimethylamine by applying heat to a raw material containing impurities and liquid dimethylamine; an adsorption unit for removing impurities by adsorbing the waste product of the vaporization unit containing impurities and gaseous dimethylamine; a specific gravity utilization processing unit for removing impurities from the discharge of the adsorption unit by using the specific gravity difference; a cooling unit for cooling the discharge of the specific gravity utilization processing unit to liquefy dimethylamine in the gas phase; and a water removal unit for removing water by cooling the discharge of the cooling unit to solidify water.
The impurities are ammonia, moisture, monomethylamine, high-purity dimethylamine production system, characterized in that it includes nitrogen and oxygen.
상기 고순도 디메틸아민 제조시스템은 상기 수분제거부의 배출물을 기상의 불순물과 액상의 디메틸아민으로 분리하고 기상의 불순물을 제거한 후 액상의 디메틸아민을 열을 가해 배출하는 기액분리부와; 차압에 의해 기액분리부에서 배출된 디메틸아민이 저장용기에 저장될 수 있도록 상기 기액분리부에서 배출된 디메틸아민을 냉각하는 이송저장부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고순도 디메틸아민 제조시스템.According to claim 1,
The high-purity dimethylamine manufacturing system includes: a gas-liquid separation unit for separating the discharge of the water removal unit into vapor phase impurities and liquid dimethylamine, removing vapor phase impurities, and then discharging liquid dimethylamine by heating; A high-purity dimethylamine manufacturing system comprising a; a transfer storage unit for cooling the dimethylamine discharged from the gas-liquid separation unit so that the dimethylamine discharged from the gas-liquid separation unit by the differential pressure can be stored in the storage container.
상기 기화부는 외형을 형성하는 하우징과, 상기 하우징 내부에 위치하며 원료가 이동하는 원료이동관과, 상기 원료이동관의 말단에 연결되어 원료이동관에서 배출되는 원료에서 액상의 디메틸아민을 제거한 후 배출하는 분리부를 포함하여, 가열매체공급장치에서 공급되는 가열매체가 상기 하우징 내에 공급되어 상기 원료이동관의 주위를 흘러감에 따라 상기 원료이동관을 가열시켜 내부를 흐르는 원료에 열이 전달되도록 하여 액상의 디메틸아민을 기화시키고,
상기 원료이동관의 말단에서 배출되어 상기 분리부에 유입된 원료는 기액 분리되어 하측에 액상의 디메틸아민이 위치하고, 컨트롤러는 상측의 배출관을 통해 액상의 디메틸아민을 제외한 원료가 배출되도록 하고, 하측에 위치하는 액상의 디메틸아민은 하측의 배출관을 통해 중화설비로 보내는 것을 특징으로 하는 고순도 디메틸아민 제조시스템.3. The method of claim 2,
The vaporization unit includes a housing forming an outer shape, a raw material transfer tube located inside the housing and through which the raw material moves, and a separation unit that is connected to the end of the raw material transfer tube to remove liquid dimethylamine from the raw material discharged from the raw material transfer tube and then discharges it. Including, as the heating medium supplied from the heating medium supply device is supplied into the housing and flows around the raw material transfer tube, the raw material transfer tube is heated to transfer heat to the raw material flowing inside, thereby vaporizing liquid dimethylamine make it,
The raw material discharged from the end of the raw material transfer tube and introduced into the separation unit is separated from gas and liquid, liquid dimethylamine is located on the lower side, and the controller discharges the raw material except for liquid dimethylamine through the upper discharge tube, located on the lower side A high-purity dimethylamine manufacturing system, characterized in that the liquid dimethylamine is sent to the neutralization facility through the lower discharge pipe.
상기 컨트롤러는 분리부 내부에 위치하는 수위센서에서 출력된 액상의 디메틸아민의 수위값을 확인하여 일정 수위값이 이상이라고 판단되면 상기 기화부로 원료가 공급되지 않도록 하여 액상의 디메틸아민이 흡착부에 공급되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 고순도 디메틸아민 제조시스템.4. The method of claim 3,
The controller checks the level value of the liquid dimethylamine output from the water level sensor located inside the separation unit. If it is determined that the predetermined level value is abnormal, the raw material is not supplied to the vaporization unit, and the liquid dimethylamine is supplied to the adsorption unit. A high-purity dimethylamine production system, characterized in that it prevents it from becoming.
상기 흡착부에는 흡착제가 담지되게 되며, 상기 흡착제로는 모레큐레시브, 활성탄 및 수산화칼륨으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용되고,
상기 기화부의 배출물은 상기 흡착부를 통과하면서, 암모니아가 제거되는 것을 특징으로 하는 고순도 디메틸아민 제조시스템.5. The method of claim 4,
The adsorbent is loaded with an adsorbent, and any one or more selected from the group consisting of morecuresib, activated carbon and potassium hydroxide is used as the adsorbent,
A high-purity dimethylamine production system, characterized in that ammonia is removed while the discharge of the vaporization unit passes through the adsorption unit.
상기 비중이용처리부는 길이가 긴 타워 형태의 타워부를 포함하며, 상기 흡착부에서 배출된 배출물이 타워부에 유입되면 무거운 물질은 하측에 위치하고 가벼운 물질은 상측에 위치하여 흡착부의 배출물이 분리되게 되며,
상기 흡착부의 배출물이 상기 비중이용처리부를 통과하면서 가벼운 질소 및 산소가 제거되는 것을 특징으로 하는 고순도 디메틸아민 제조시스템.6. The method of claim 5,
The specific gravity utilization processing unit includes a tower in the form of a long tower, and when the discharge discharged from the adsorption unit flows into the tower unit, the heavy material is located at the lower side and the light material is located at the upper side, so that the discharge of the adsorption unit is separated,
High-purity dimethylamine production system, characterized in that light nitrogen and oxygen are removed while the discharge of the adsorption unit passes through the specific gravity utilization treatment unit.
상기 기액분리부는 상기 수분제거부의 배출물을 일시 저장하는 저장조와, 상기 저장조를 에워싸며 냉각매체 또는 가열매체가 흐르는 자켓와, 상기 저장조의 상측에 연결되는 진공펌프와, 상기 저장조의 하단에 연결되어 디메틸아민을 배출하는 배출관과, 상기 저장조의 내부에 위치하여 내부의 수위를 측정할 수 있는 수위 센서를 포함하며,
상기 컨트롤러는 냉각매체공급장치를 작동시켜 상기 자켓에 냉각매체가 흐르도록 하여 유로를 원활하게 한 상태에서, 상기 수분제거부의 배출물이 저장조에 공급되도록 하고,
상기 컨트롤러는 수위센서에서 출력된 수위값을 확인하여 일정 수위값이 이상이라고 판단되면 배출물을 유입을 중단하고 일정 시간을 유지하여 상기 저장조에 저장된 배출물이 안정화되도록 하여 가벼운 상측의 불순물과 하측의 액상의 디메틸아민으로 분리되도록 하며,
상기 컨트롤러는 상기 진공펌프를 작동시켜 가벼운 상측의 불순물을 제거하고, 가열매체공급장치를 작동시켜 상기 자켓에 가열매체가 흐르도록 하여 남겨진 액상의 디메틸아민에 열을 가해 기화시켜 압력을 상승시켜 압력 차이에 의해 배출관을 통해 디메틸아민이 배출되도록 하는 것을 특징으로 하는 고순도 디메틸아민 제조시스템. 7. The method of claim 6,
The gas-liquid separation unit includes a storage tank for temporarily storing the discharge of the water removal unit, a jacket surrounding the storage tank and flowing a cooling medium or a heating medium, a vacuum pump connected to an upper side of the storage tank, and a lower end of the storage tank. It includes a discharge pipe for discharging the amine, and a water level sensor located inside the storage tank to measure the water level inside,
The controller operates the cooling medium supply device to allow the cooling medium to flow through the jacket so that the discharge of the water removal unit is supplied to the storage tank while the flow path is smoothed;
The controller checks the water level value output from the water level sensor and, if it is determined that the predetermined water level value is abnormal, stops the inflow of the discharge and maintains a predetermined time to stabilize the discharge stored in the storage tank. to be separated with dimethylamine,
The controller operates the vacuum pump to remove light upper impurities, operates the heating medium supply device to allow the heating medium to flow through the jacket, and applies heat to the remaining liquid dimethylamine to vaporize it and increase the pressure to increase the pressure difference A high-purity dimethylamine production system, characterized in that the dimethylamine is discharged through the discharge pipe by the
상기 기액분리부에서 배출된 디메틸아민은 고압을 가지나, 상기 이송저장부를 통과한 디메틸아민은 열을 빼앗겨 저압을 가져, 압력 차이가 발생하여 펌프를 사용하지 않고서도 이송저장부를 통과한 액상의 디메틸아민을 저장용기에 저장할 수 있는 것을 특징으로 하는 고순도 디메틸아민 제조시스템.8. The method of claim 7,
The dimethylamine discharged from the gas-liquid separation unit has high pressure, but the dimethylamine that has passed through the transfer storage unit loses heat and has a low pressure, resulting in a pressure difference, so that the liquid dimethylamine passed through the transfer storage unit without using a pump A high-purity dimethylamine production system, characterized in that it can be stored in a storage container.
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Citations (3)
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KR20070022779A (en) | 2004-06-24 | 2007-02-27 | 바스프 악티엔게젤샤프트 | Method for the purification of dimethylacetamide dmac |
CN103965054A (en) * | 2013-01-30 | 2014-08-06 | 上海宏锐新材料科技有限公司 | Method and device for preparing high-purity waterless dimethylamine |
CN107311871A (en) * | 2017-05-16 | 2017-11-03 | 天津大学 | The process for separation and purification of monomethyl amine diformazan amine blends in a kind of synthetic methylamine system |
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