KR102645363B1 - 탈수 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 탈수 방법에 관한 것으로, 원료 슬러리 스트림을 원심 탈수 장치로 공급하여 탈수시키는 단계; 상기 원심 탈수 장치에서 탈수된 습식 분말을 포함하는 배출 스트림을 진공 탈수 장치로 공급하여 탈수시키는 단계; 및 상기 진공 탈수 장치에서 탈수된 습식 분말을 포함하는 배출 스트림을 건조 장치로 공급하는 단계를 포함하는 탈수 방법 및 탈수 장치를 제공한다.
Description
본 발명은 탈수 방법에 관한 것으로, 충격 보강제의 제조 공정 중 탈수 단계에서 슬러리의 함수율을 최대한 감소시키는 방법 및 장치에 관한 것이다.
염화비닐계 수지는 가격이 저렴하고, 경도 조절이 용이하여, 응용 분야가 다양하고, 물리적 성질 및 화학성 성질이 뛰어나 여러 분야에서 광범위하게 이용되고 있다.
그러나, 염화비닐계 수지는 충격강도, 가공성, 열안정성 및 열 변형 온도 등에 있어서 여러 단점이 있어, 이를 보완하기 위해 용도에 따라 충격 보강재, 가공조제, 안정제, 충진제 등의 첨가제를 적절하게 선택하여 사용되어 왔다. 이 중, 염화비닐계 수지의 충격 보강재로 메틸메타크릴레이트-부타디엔-스티렌계의 삼원 공중합체(이하, MBS 공중합체라고 함)를 주로 이용되고 있고, 특히 염화비닐계 수지를 이용한 투명 소재의 성형품에서 그 사용량이 증가하고 있는 추세이다.
일반적으로, MBS계 충격 보강제를 제조하는 공정은, 중합 단계; 응집 단계; 탈수 단계 및 건조 단계를 거친다. 이 때, 상기 중합 단계에서 중합되는 용량(capacity) 대비 건조 단계에서 건조시킬 수 있는 용량의 부족으로 건조 단계가 지연되는 병목(bottleneck) 현상이 발생하는 문제가 있다.
종래에는 상기 건조 단계가 지연되는 문제점을 해결하기 위하여 유동층 건조기(fluidized bed dryer, FBD)를 이용하여 탈수 단계를 거친 습식 분말(wet powder)을 건조시켰으나, 이 경우, 건조 단계의 물질 이동(mass transfer)를 극대화시킬 수 있었으나, 투자비 및 운영 비용이 높다는 단점이 있었다.
따라서, FBD 투자 없이 MBS의 생산성을 향상시키기 위해서는 탈수 단계에서 함수율을 최대한 감소시키는 방안이 필요한 실정이다.
본 발명에서 해결하고자 하는 과제는, 상기 발명의 배경이 되는 기술에서 언급한 문제들을 해결하기 위하여, 충격 보강제를 제조하는 공정에 있어서, 탈수 단계에서 함수율을 최대한 감소시키는 방법을 제공하는 것이다.
즉, 본 발명은 충격 보강제를 제조하는 공정에 있어서, 중합 단계에서 제조된 슬러리를 원심 탈수 장치를 이용하여 원심 탈수시키고, 진공 탈수 장치를 이용하여 진공 탈수시키는 순서로 구성하고, 진공 탈수 시, 공기(air)를 공급함으로써 탈수 공정에서 습식 분말(wet powder)의 함수율을 최대한 감소시키는 것을 목적으로 한다.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명은 원료 슬러리 스트림을 원심 탈수 장치로 공급하여 탈수시키는 단계; 상기 원심 탈수 장치에서 탈수된 습식 분말을 포함하는 배출 스트림을 진공 탈수 장치로 공급하여 탈수시키는 단계; 및 상기 진공 탈수 장치에서 탈수된 습식 분말을 포함하는 배출 스트림을 건조 장치로 공급하는 단계를 포함하는 탈수 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 원료 슬러리 스트림을 공급받아 탈수시키는 원심 탈수 장치; 상기 원심 탈수 장치 배출 스트림을 공급받아 탈수시키는 진공 탈수 장치; 및 상기 진공 탈수 장치 배출 스트림을 공급받아 건조시키는 건조 장치를 포함하는 탈수 장치를 제공한다.
본 발명의 탈수 방법에 따르면, 충격 보강제를 제조하는 공정에 있어서, 중합 및 응집 단계를 거쳐 제조된 슬러리를 원심 탈수 장치를 이용하여 원심 탈수시키고, 진공 탈수 장치를 이용하여 진공 탈수시키는 순서로 구성함으로써, 탈수 공정에서 습식 분말의 함수율을 최대한 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 진공 탈수 시, 공기를 공급함으로써 진공 탈수 능력을 효과적으로 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탈수 방법의 공정 흐름도이다.
도 2는 비교예에 따른 탈수 방법의 공정 흐름도이다.
도 2는 비교예에 따른 탈수 방법의 공정 흐름도이다.
본 발명의 설명 및 청구범위에서 사용된 용어나 단어는, 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선을 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명에서 용어 '스트림(stream)'은 공정 내 유체(fluid)의 흐름을 의미하는 것일 수 있고, 또한, 배관 내에서 흐르는 유체 자체를 의미하는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 '스트림'은 각 장치를 연결하는 배관 내에서 흐르는 유체 자체 및 유체의 흐름을 동시에 의미하는 것일 수 있다. 또한, 상기 유체는 기체(gas) 또는 액체(liquid)를 의미할 수 있다.
본 발명에서 '슬러리'는 고체와 액체의 혼합물을 통칭하며, 미세한 고체 입자가 물 속에 혼합되어 있는 현탁액을 의미한다.
이하, 본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 본 발명을 하기 도 1을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명에 따르면, 탈수 방법이 제공된다. 상기 탈수 방법으로, 원료 슬러리 스트림을 원심 탈수 장치(100)로 공급하여 탈수시키는 단계; 상기 원심 탈수 장치(100) 배출 스트림을 진공 탈수 장치(200)로 공급하여 탈수시키는 단계; 및 상기 진공 탈수 장치(200) 배출 스트림을 건조 장치(300)로 공급하는 단계를 포함하는 탈수 방법을 제공할 수 있다.
상기 원료 슬러리 스트림을 원심 탈수 장치(100)로 공급하여 탈수시키는 단계에 있어서, 상기 원료 슬러리 스트림은, 충격 보강제 제조 공정에서 중합 및 응집 단계를 거친 것일 수 있다.
상기 충격 보강제는 목적하는 수지의 충격 강도를 향상시키 위한 보강제로서, 목적하는 수지의 성질 및 물성 등에 따라서, 적절히 성분 및 함량을 조절하여 제조할 수 있다. 예를 들어, 상기 충격 보강제는 메틸메타크릴레이트-부타디엔-스티렌(MBS)계의 충격 보강제일 수 있다.
상기 MBS 충격 보강제의 제조 공정은 크게 중합 단계; 응집 단계; 탈수 단계 및 건조 단계를 포함할 수 있다.
상기 중합 단계는 원료 성분을 중합하여 코어쉘 공중합체를 제조하는 단계일 수 있다. 상기 코어 물질을 중합하여 고무 코어를 제조하고, 상기 코어를 감싸는 쉘을 형성하여 코어쉘 공중합체라텍스를 제조하는 단계일 수 있다. 예를 들어, 상기 코어는 공액디엔계 단량체 및 방향족 비닐 단량체를 혼합하여 중합을 통해 제조할 수 있다.
상기 공액디엔계 단량체는 예를 들어, 1,3-부타디엔, 2,3-디메틸-1,3-부타디엔, 피페릴렌, 3-부틸-1,3-옥타디엔, 이소프렌, 2-페닐-1,3-부타디엔 및 2-할로-1,3-부타디엔(할로는 할로겐 원자를 의미한다)으로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상을 포함할 수 있다.
상기 방향족 비닐 단량체는 예를 들어, 스티렌, 알파메틸스티렌, 3-메틸스티렌, 4-메틸스티렌, 4-프로필스티렌, 1-비닐나프탈렌, 4-사이클로헥실스티렌, 4-(p-메틸페닐)스티렌 및 1-비닐-5-헥실나프탈렌으로 이루어진 군으로부터 선택된 1 종 이상을 포함할 수 있다.
상기 코어는 가교성 단량체를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 가교성 단량체는 디비닐벤젠, 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 디에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 트리에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 1,3-부틸렌 글리콜 디메타클릴레이트, 아릴메타크릴레 이트 및 1,3-부틸렌 글리콜 디아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 코어는 코어 전체 100 중량부를 기준으로, 공액디엔계 단량체 65 중량부 내지 100 중량부 및 에틸렌 불포화성 방향족 단량체 0 중량부 내지 32 중량부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 고무 라텍스 코어는 공액디엔계 단량체 67 중량부 내지 100 중량부, 70 중량부 내지 100 중량부 또는 70 중량부 내지 95 중량부를 포함할 수 있고, 에틸렌 불포화성 방향족 단량체 5 중량부 내지 30 중량부, 5 중량부 내지 25 중량부 또는 10 중량부 내지 25 중량부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 코어는 코어 전체 100 중량부를 기준으로 가교성 단량체 0 중량부 내지 3 중량부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 가교성 단량체 0 중량부 내지 2.5 중량부, 0.5 중량부 내지 2.5 중량부 또는 0.5 중량부 내지 2 중량부를 포함할 수 있다.
상기 코어를 제조하는데 있어, 필요한 경우 기타 첨가제들을 혼합시켜 제조할 수 있다.
또한, 상기 코어를 제조하는 단계는 유화 중합일 수 있고, 특별히 제한하는 것은 아니나, 단계는 30℃ 내지 65℃, 또는 40℃ 내지 60℃에서 수행하는 것일 있고, 이 범위 내에서 중합 안정성이 우수하여 코어가 용이하게 형성될 수 있다.
상기 제조된 코어에 쉘 성분을 혼합하고, 그라프트 중합시켜 코어쉘 공중합체 라텍스를 제조할 수 있다. 상기 쉘은 알킬 (메트)아크릴레이트 단량체 및 방향족 비닐 단량체를 혼합하고, 그라프트 중합하여 제조할 수 있다.
상기 알킬 (메트)아크릴레이트 단량체는 알킬 아크릴레이트 또는 알킬 메타크릴레이트를 의미할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 알킬 (메트)아크릴레이트 단량체 는 메틸 (메트)아크릴레이트 유래 반복단위; 및 탄소수 2 내지 8의 알킬(메트)아크릴레이트 유래 반복단위를 포함하는 것일 수 있고, 구체적인 예로 메틸 메타크릴레이트 유래 반복단위 및 탄소수 2 내지 8의 알킬 아크릴레이트 유래 반복단위를 포함하는 것일 수 있으며, 보다 구체적인 예로 알킬 (메트)아크릴레이트 단량체는 탄소수 2 내지 8의 알킬 (메트)아크릴레이트 단량체 유래 반복단위를 형성하는 탄소수 2 내지 8의 알킬 (메트)아크릴레이트의 탄소수 2 내지 8의 알킬기는 탄소수 2 내지 8의 선형 알킬기 및 탄소수 3 내지 8의 분지형 알킬기를 모두 포함하는 의미일 수 있다.
보다 더 구체적인 예로, 상기 알킬 (메트)아크릴레이트 단량체는 에틸 (메트)아크릴레이트, 프로필 (메트)아크릴레이트, 부틸 (메트)아크릴레이트, 펜틸 (메트)아크릴레이트, 헥실 (메트)아크릴레이트, 헵틸 (메트)아크릴레이트, 옥틸 (메트)아크릴레이트 및 2-에틸헥실 (메트)아크릴레이트일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 쉘의 방향족 비닐 단량체는 코어형성 단량체 혼합물의 방향족 비닐 단량체와 동일 또는 상이한 것일 수 있고, 구체적인 예로 스티렌, 알파메틸스티렌, 3-메틸스티렌, 4-메틸스티렌, 4-프로필스티렌, 1-비닐나프탈렌, 4-사이클로헥실스티렌, 4-(p-메틸페닐)스티렌 및 1-비닐-5-헥실나프탈렌으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 MBS계 코어쉘 공중합체를 제조하는 방법에 대하여 설명하였으나, 구체적인 제조 공정은 필요에 따라서 변경될 수 있다.
상기 응집 단계는 상기 중합 단계를 통해 제조된 코어쉘 공중합체 라텍스에 응집제를 혼합하여 응집시켜, 코어쉘 공중합체를 포함하는 슬러리를 제조하는 단계일 수 있다. 구체적으로, 상기 커어쉘 공중합체 라텍스에 황산, 염산 등의 산 혹은 염 등과 같은 응집제를 이용하여 일정 범위의 입자 크기를 갖도록 슬러리 형태로 제조하는 것일 수 있다.
상기 제조된 슬러리는 탈수 및 건조 단계를 거쳐 분말(powder) 형태의 코어쉘 공중합체로 분리될 수 있다. 상기 탈수 단계는 건조 단계 이전에 슬러리의 함수율을 최대한 낮춰 건조 단계 시간을 단축하기 위한 단계로서, 후술할 본 발명에 따른 탈수 방법을 통해 수행될 수 있다.
상기 건조 단계는 탈수 단계를 거친 슬러리를 건조 장치(300)를 이용하여 60 ℃ 내지 90 ℃의 온도에서 1 시간 내지 5 시간 동안 건조시켜 분말 형태의 코어쉘 공중합체를 제조하기 위한 단계일 수 있다.
종래에는, MBS 충격 보강제 제조 시 중합 단계에서 중합되는 용량 대비 상기 중합 단계를 통해 제조된 라텍스 조성물을 건조 공정에서 건조시킬 수 있는 용량의 부족으로 건조 단계가 지연되는 병목(bottleneck) 현상이 발생하는 문제가 있었다. 종래에는 상기 건조 단계가 지연되는 문제점을 해결하기 위하여 유동층 건조기를 이용하여 탈수 단계를 거친 습식 분말(wet powder)을 건조시켰다. 그러나, 이 경우 건조 단계의 물질 이동(mass transfer)를 극대화시킬 수 있었으나, 투자비 및 운영 비용이 높다는 단점이 있었다.
이에 대해, 본 발명에서는 건조 단계에서 투자비 및 운영 비용이 높은 유동층 건조기를 사용하지 않고, 기존의 건조 장치(300)를 사용하면서, 탈수 단계에서 슬러리의 함수율을 최대한 낮춰 기존의 건조 단계가 지연되는 병목 현상을 해결하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 응집 단계를 거쳐 탈수 단계로 공급되는 슬러리는 원료 슬러리 스트림으로서 원심 탈수 장치(100)로 공급하여 1차적으로 탈수시킬 수 있다.
구체적으로, 상기 원료 슬러리 스트림의 함수율은 70 중량% 내지 90 중량%일 수 있다. 예를 들어, 상기 원료 슬러리 스트림의 함수율은 72 중량% 내지 90 중량%, 72 중량% 내지 87 중량% 또는 75 중량% 내지 85 중량%일 수 있다. 상기 70 중량% 내지 90 중량%의 함수율을 가진 원료 슬러리 스트림은 원심 탈수 장치(100)로 공급되어 연속식 또는 비연속식으로 탈수될 수 있다.
상기 원심 탈수 장치(100)는 연속식 원심 탈수기 및 비연속식 원심 탈수기를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 연속식 원심 탈수기로는 conical screen centrifuge, vibrating conical screen centrifuge, tumbler centrifuge, screen scroll centrifuge 및 pusher centrifuge를 포함할 수 있다. 또한, 상기 비연속식 원심 탈수기로는 Peeler/Scraper centrifuge 및 siphon centrigufe를 포함할 수 있다. 구체적인 예로, 상기 원심 탈수기로서 pusher centrifuge를 사용할 수 있다.
상기 원심 탈수 장치(100)의 운전 시간은 1 분 내지 5 분일 수 있다. 예를 들어, 상기 원심 탈수 장치(100)의 운전 시간은 1 분 내지 4 분, 1 분 내지 3 분 또는 1 분 내지 2 분일 수 있다. 상기 원료 슬러리 스트림을 원심 탈수 장치(100)를 이용하여 상기 범위 내의 시간 동안 탈수시킴으로써 원료 슬러리 스트림의 함수율을 효율적으로 낮출 수 있다.
또한, 상기 원심 탈수 장치(100)의 원심력은 450 G 내지 1000 G일 수 있다. 예를 들어, 상기 원심 탈수 장치(100)의 회전 속도는 500 G 내지 1000 G, 600 G 내지 1000 G 또는 700 G 내지 1000 G일 수 있다. 상기 원료 슬러리 스트림을 원심 탈수 장치(100)를 이용하여 상기 범위 내의 원심력으로 운전함으로써 원료 슬러리 스트림 내 코어쉘 공중합체에 물성 변화를 발생시키지 않으면서 함수율을 효과적으로 낮출 수 있다.
상기 원심 탈수 장치(100) 배출 스트림의 함수율은 35 중량% 내지 50 중량%일 수 있다. 구체적으로, 상기 원료 슬러리 스트림이 원심 탈수 장치(100)에서 1차적으로 탈수된 결과, 70 중량% 내지 90 중량%의 함수율을 가지던 원료 슬러리 스트림의 함수율이 35 중량% 내지 50 중량%로 감소할 수 있다. 예를 들어, 상기 원심 탈수 장치(100) 배출 스트림의 함수율은 35 중량% 내지 47 중량%, 35 중량% 내지 45 중량% 또는 35 중량% 내지 40 중량%일 수 있다. 이와 같이, 상술한 바와 같은 조건으로 운전하는 원심 탈수 장치(100)를 이용하여 1 분 내지 5 분 동안 원료 슬러리 스트림을 탈수시킴으로써, 원료 슬러리 스트림의 함수율을 효과적으로 낮출 수 있다.
상기 원심 탈수 장치(100) 배출 스트림은 진공 탈수 장치(200)로 공급되어 2차적으로 탈수될 수 있다. 구체적으로, 원심 탈수 장치(100)를 거치면서 함수율이 35 중량% 내지 50 중량%로 감소된 원료 슬러리 스트림은 진공 탈수 장치(200)로 공급되어 다시 한번 탈수시킬 수 있으며, 이를 통해 원료 슬러리 스트림을 건조 단계로 공급하기 위한 습식 분말 형태로 제조할 수 있다.
상기 진공 탈수 장치(200)는 예를 들어, 장치 내 구비된 천공의 컨베이어 벨트(perforated conveyor belt)에 원심 탈수 장치(100)에서 배출된 슬러리를 공급하고, 상기 천공의 컨베이어 벨트를 타고 이동하면서 하방으로 물이 제거되며, 상기 제거된 물은 천공의 컨베이어 벨트 하단에 구비된 보관 탱크(600)로 공급된다. 이 때, 상기 보관 탱크 후단에 연결된 진공 펌프(미도시를 가동하여 탈수율을 향상시키는 방법으로 구동될 수 있다.
구체적으로, 상기 진공 탈수 장치(200)에 원심 탈수 장치(100) 배출 스트림을 공급하면, 상기 진공 탈수 장치(200) 내에 구비된 천공의 컨베이어 벨트(미도시)에 의해 여과되어 물은 흡입관을 통해 기액분리 장치(500)로 이송된다. 상기 기액분리 장치(500)로 이송된 물의 기체 성분은 흡기관을 통해 진공 펌프에 의하여 배출되고, 나머지 물은 보관 탱크(600)로 공급될 수 있다. 이러한 과정을 통해 진공 탈수 자치로 공급된 슬러리는 탈수되어 함수율이 낮아진 습식 분말(wet powder) 형태로 다음 공정인 건조 장치(300)로 이송될 수 있다.
상기 진공 탈수 장치(200)의 운전 시간은 1 분 내지 10 분일 수 있다. 예를 들어, 상기 진공 탈수 장치(200)의 운전 시간은 1 분 내지 9 분, 3 분 내지 8 분 또는 3 분 내지 5 분일 수 있다. 상기 원료 슬러리 스트림을 진공 탈수 장치(200)를 이용하여 상기 범위 내의 시간 동안 탈수시킴으로써 원료 슬러리 스트림의 함수율을 효율적으로 낮출 수 있다.
상기 원심 탈수 장치(100) 배출 스트림을 진공 탈수 장치(200)로 공급하여 탈수시키는 단계는, 공기(air) 스트림이 공급되는 조건 하에서 수행될 수 있다. 구체적으로, 상기 원심 탈수 장치(100) 배출 스트림이 진공 탈수 장치(200)를 통과하면서 탈수되는 과정에서, 상기 진공 탈수 장치(200)에 별도로 공기를 주입할 수 있다.
상기 진공 탈수 장치(200)에 별도로 주입되는 공기 스트림은 진공 탈수 장치(200)로 공급되는 습식 분말의 단위 질량(kg) 당 2 m3 내지 10 m3로 공급될 수 있다. 상기 진공 탈수 장치(200)로 공기를 주입함에 따라서, 습식 분말과 공기 간의 물질 전달이 발생하여 젖은 분말의 함수율이 감소하게 된다. 구체적으로, 공기의 온도가 높을수록 포화 습도가 크기 때문에 공기의 온도 및 유량이 증가할수록 젖은 분말의 함수율을 효과적으로 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 진공 탈수 장치(200)로 공급되는 공기 스트림은 진공 탈수 장치(200)로 공급되는 습식 분말의 단위 질량(kg) 당 2 2 m3 내지 8 m3, 3 m3 내지 8 m3 또는 3 m3 내지 5 m3일 수 있다. 상기 범위의 유량으로 공기 스트림을 진공 탈수 장치(200)에 공급함으로써, 습식 분말의 함수율을 감소시킬 수 있다.
상기 진공 탈수 장치(200) 배출 스트림의 함수율은 20 중량% 내지 35 중량%일 수 있다. 구체적으로, 상기 함수율이 70 중량% 내지 90 중량%인 원료 슬러리 스트림이 원심 탈수 장치(100)에서 1차적으로 탈수된 결과, 함수율이 35 중량% 내지 50 중량%로 감소하였고, 상기 35 중량% 내지 50 중량%의 함수율을 가진 슬러리는 진공 탈수 장치(200)에서 탈수되면서 20 중량% 내지 35 중량%의 함수율을 가진 습식 분말 형태로 배출될 수 있다. 예를 들어, 상기 진공 탈수 장치(200) 배출 스트림의 함수율은 22 중량% 내지 35 중량%, 25 중량% 내지 35 중량% 또는 30 중량% 내지 35 중량%일 수 있다. 이와 같이, 원료 슬러리 스트림을 원심 탈수 장치(100) 및 진공 탈수 장치(200) 순서로 통과시킴으로써, 함수율이 20 중량% 내지 35 중량%인 습식 분말 형태로 건조 장치(300)로 공급할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 상기 탈수 방법을 실시하기 위한 탈수 장치가 제공된다. 상기 탈수 장치는 원료 슬러리 스트림을 공급받아 탈수시키는 원심 탈수 장치(100); 상기 원심 탈수 장치(100) 배출 스트림을 공급받아 탈수시키는 진공 탈수 장치(200); 및 상기 진공 탈수 장치(200) 배출 스트림을 공급받아 건조시키는 건조 장치(300)를 포함할 수 있다.
상기 원심 탈수 장치(100)로 공급되는 원료 슬러리는 슬러리 탱크(400)에 보관될 수 있으며, 상기 원료 슬러리는 슬러리 탱크(400) 하부로부터 원심 탈수 장치(100) 상부로 연결된 배관을 통해 이송될 수 있다.
상기 원심 탈수 장치(100)는 공급되는 원료 슬러리 스트림을 1차적으로 탈수시키기 위한 장치로서, 예를 들어, 상기 원심 탈수 장치(100)는 상술한 바와 동일하다
상기 진공 탈수 장치(200)는 원심 탈수 장치(100)에서 배출되는 스트림을 공급받아 2차적으로 탈수시키기 위한 장치로서, 예를 들어, 상기 진공 탈수 장치(200)는 상술한 바와 동일하다.
상기 진공 탈수 장치(200)는 별도의 공기 투입을 위한 공기 공급 수단을 포함할 수 있다.
상기 진공 탈수 장치(200)는 내부에 구비된 필터(미도시)를 이용하여 공급되는 슬러리를 여과하고, 상기 여과액은 흡입관을 통해 기액분리 장치(500)로 이송된다. 상기 기액분리 장치(500)로 이송된 여과액의 기체 성분은 흡기관을 통해 진공 펌프에 의하여 배출되고, 나머지 여과액은 보관 탱크(600)로 공급될 수 있다. 이 때, 상기 흡기관을 통해 배출된 기체 성분은 미량의 코어쉘 공중합체 입자를 포함할 수 있으며, 상기 기체 성분 내 포함된 코어쉘 공중합체 입자를 분리하기 위하여 집진기(미도시)로 공급될 수 있다.
이상, 본 발명에 따른 탈수 방법을 기재 및 도면에 도시하였으나, 상기의 기재 및 도면의 도시는 본 발명을 이해하기 위한 핵심적인 구성만을 기재 및 도시한 것으로, 상기 기재 및 도면에 도시한 공정 및 장치 이외에, 별도로 기재 및 도시하지 않은 공정 및 장치는 본 발명에 따른 탈수 방법을 실시하기 위해 적절히 응용되어 이용될 수 있다.
이하, 실시예에 의하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 통상의 기술자에게 있어서 명백한 것이며, 이들 만으로 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
실시예
실시예 1
도 1에 도시된 공정 흐름도와 같이, 원료 슬러리 스트림을 슬러리 탱크(400)에서 원심 탈수 장치(100)로 공급하였다. 이 때, 원료 슬러리 스트림의 함수율은 약 80 중량%로 확인하였다.
그런 다음, 상기 원심 탈수 장치(100) 배출 스트림을 진공 탈수 장치(200)에 공급하였다. 이 때, 원심 탈수 장치(100) 배출 스트림의 함수율은 약 37 중량%로 확인하였다.
또한, 상기 진공 탈수 장치(200)에는 별도로 공기가 공급되었으며, 상기 공기의 공급 유량은 습식 분말의 단위 질량(kg) 당 2 m3 내지 10 m3로 제어하였다.
상기 진공 탈수 장치(200)에서 필터를 통해 여과된 여과액은 기액분리 장치(500)를 통해 기체 성분은 배출되고, 액체 성분은 보관 탱크(600)로 공급되었다. 또한, 필터를 통해 여과되지 못한 습식 분말은 약 31 중량%의 함수율로 배출되어 건조 장치(300)로 공급하였다.
비교예
비교예 1
도 2에 도시된 공정 흐름도와 같이, 원료 슬러리 스트림을 슬러리 탱크(400)에서 진공 탈수 장치(200)로 공급하였다. 이 때, 원료 슬러리 스트림의 함수율은 약 80 중량%로 확인하였다.
그런 다음, 상기 진공 탈수 장치(200)에서 필터를 통해 여과된 여과액은 보관 탱크(600)로 공급되었다. 또한, 필터를 통해 여과되지 못한 원료 슬러리 스트림은 약 54 중량%의 함수율로 배출되어 원심 탈수 장치(100)로 공급하였다.
상기 원심 탈수 장치(100)에서 탈수된 습식 분말은 38 중량%의 함수율로 건조 장치(300)로 공급하였다.
상기 실시예 1과 같이, 원심 탈수 장치(100) 및 진공 탈수 장치(200) 순으로 구성된 탈수 장치를 사용하는 경우, 진공 탈수 장치(200) 및 원심 탈수 장치(100) 순으로 구성된 탈수 장치를 사용하는 비교예 1과 비교하여 탈수 성능이 우수한 것을 확인할 수 있었다. 구체적으로, 실시예 1의 경우, 건조 장치(300)로 공급되는 습식 분말의 함수율은 31 중량%인 것과 비교하여, 비교예 1의 습식 분말 함수율은 38 중량%로 본 발명에 따른 탈수 장치의 성능이 보다 우수한 것을 알 수 있다.
비교예 2
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 탈수 공정을 수행하되, 진공 탈수 장치(200)에서 공기를 별도로 주입하지 않았다. 이 때, 상기 진공 탈수 장치(200)에서 탈수된 습식 분말은 34 중량%의 함수율로 건조 장치(300)로 공급하였다.
이를 통해, 상기 실시예 1과 비교하여 공기를 투입하지 않음으로써, 진공 탈수 성능이 저하된 것을 알 수 있었다.
100: 원심 탈수 장치 200: 진공 탈수 장치
300: 건조 장치 400: 슬러리 탱크
500: 기액분리 장치 600: 보관 탱크
300: 건조 장치 400: 슬러리 탱크
500: 기액분리 장치 600: 보관 탱크
Claims (10)
- 원료 슬러리 스트림을 원심 탈수 장치로 공급하여 탈수시키는 단계;
상기 원심 탈수 장치에서 탈수된 습식 분말을 포함하는 배출 스트림을 진공 탈수 장치로 공급하여 탈수시키는 단계; 및
상기 진공 탈수 장치에서 탈수된 습식 분말을 포함하는 배출 스트림을 건조 장치로 공급하는 단계를 포함하고,
상기 원심 탈수 장치 배출 스트림을 진공 탈수 장치로 공급하여 탈수시키는 단계는, 공기 스트림이 공급되는 조건 하에서 수행되는 것인 탈수 방법. - 제1항에 있어서,
상기 원료 슬러리 스트림의 함수율은 70 중량% 내지 90 중량%인 탈수 방법. - 제1항에 있어서,
상기 원심 탈수 장치는 원심력이 450 G 내지 1000 G인 탈수 방법. - 제1항에 있어서,
상기 원심 탈수 장치 배출 스트림의 함수율은 35 중량% 내지 50 중량%인 탈수 방법. - 제1항에 있어서,
상기 진공 탈수 장치는 운전 시간이 1 분 내지 10 분인 탈수 방법. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 진공 탈수 장치로 공급되는 공기 스트림의 유량은 상기 진공 탈수 장치로 공급되는 습식 분말의 단위 질량(kg) 당 2 m3 내지 10 m3인 탈수 방법. - 제1항에 있어서,
상기 진공 탈수 장치 배출 스트림의 함수율은 20 중량% 내지 35 중량%인 탈수 방법. - 제1항에 있어서,
원료 슬러리 스트림은 충격 보강제 중합 후 응집 단계를 거친 것인 탈수 방법. - 원료 슬러리 스트림을 공급받아 탈수시키는 원심 탈수 장치;
상기 원심 탈수 장치 배출 스트림을 공급받아 탈수시키는 진공 탈수 장치; 및
상기 진공 탈수 장치 배출 스트림을 공급받아 건조시키는 건조 장치를 포함하는 탈수 장치.
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| KR20210036154A (ko) | 2021-04-02 |
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