KR20130101701A - 다가 알코올 정제 방법 및 장치 - Google Patents

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KR20130101701A
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Abstract

다가 알코올 정제 방법 및 장치가 제공된다. 상기 다가 알코올 정제 방법은, 다가 알코올에 스팀 및 질소 가스 중 하나 이상을 공급하여 상기 다가 알코올을 정제한다. 상기 다가 알코올 정제 장치는, 다가 알코올을 수용하여 정제하는 정제 탱크, 상기 다가 알코올을 상기 정제 탱크에 공급하기 위한 제1 공급관, 및 상기 정제 탱크에 스팀 및 질소 가스 중 하나 이상을 공급하기 위한 제2 공급관을 포함한다.

Description

다가 알코올 정제 방법 및 장치{METHOD AND APPARAUTS FOR PURIFICATION OF POLYALCOHOL}
본 발명은 다가 알코올 정제에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 다가 알코올 정제 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근 미생물 대사에 의해 발생되는 프로판디올을 화장품 원료 등으로 사용하기 위한 연구가 진행되고 있다. 그러나, 미생물 대사 산물인 프로판디올은 색상과 냄새를 가지고 있어 화장품 원료로 사용하는데는 매우 제한적이다. 따라서, 미생물 대산 산물인 프로판디올을 화장품 원료로 사용하기 위해서는 이를 정제하여 색상과 냄새를 제거하는 것이 요구된다. 상기 정제를 위해 화학적 방법을 사용하는 경우 비용이 많이 소요될 뿐만 아니라, 상기 정제에 사용된 화학 물질이 잔존하여 인체에 부작용을 야기할 수 있는 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 다가 알코올을 물리적 방법으로 정제할 수 있는 다가 알코올 정제 방법을 제공한다.
본 발명은 미생물 대사 산물인 다가 알코올을 정제할 수 있는 다가 알코올 정제 방법을 제공한다.
본 발명은 다가 알코올을 대량으로 정제할 수 있는 다가 알코올 정제 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 목적들은 다음의 상세한 설명과 첨부한 도면으로부터 명확해질 것이다.
본 발명의 실시예들에 따른 다가 알코올 정제 방법은, 다가 알코올에 스팀 및 질소 가스 중 하나 이상을 공급하여 상기 다가 알코올을 정제한다.
상기 다가 알코올 정제 방법은, 상기 다가 알코올에 스팀을 공급하여 상기 다가 알코올을 정제하는 스팀 처리 단계, 및 상기 다가 알코올에 질소 가스를 공급하여 상기 다가 알코올을 정제하는 질소 가스 처리 단계를 포함할 수 있다.
상기 다가 알코올 정제 방법은, 상기 다가 알코올에 활성탄을 공급하여 상기 다가 알코올을 정제하는 활성탄 처리 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 다가 알코올 정제 방법은, 상기 스팀 처리 단계 및 상기 질소 가스 처리 단계 동안 상기 다가 알카올을 진공증류할 수 있다.
상기 다가 알코올은 미생물 대사 산물일 수 있다. 상기 다가 알코올은 프로판디올일 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 다가 알코올 정제 방법은, 활성탄을 포함하는 정제 탱크에 다가 알코올을 투입하여 상기 다가 알코올을 상기 활성탄으로 처리하여 정제하는 활성탄 처리 단계, 상기 정제 탱크에 스팀을 공급하여 상기 다가 알코올을 정제하는 스팀 처리 단계, 및 상기 정제 탱크에 질소 가스를 공급하여 상기 다가 알코올을 정제하는 질소 가스 처리 단계를 포함한다.
상기 다가 알코올 정제 방법은, 상기 스팀 처리 단계 및 상기 질소 가스 처리 단계 동안 상기 다가 알카올을 진공증류할 수 있다.
상기 진공증류 시 상기 정제 탱크 내 압력은 0~30Torr이고, 온도는 70~110℃일 수 있다.
상기 정제 탱크는, 상기 다가 알코올을 교반하는 교반기, 상기 정제 탱크 내부의 압력을 감압시키는 진공 펌프, 및 상기 질소 가스를 폭기하는 폭기 장치를 포함할 수 있다.
상기 정제 탱크는 서로 연결된 제1 정제 탱크 및 제2 정제 탱크를 포함하고, 상기 활성탄 처리 단계는 상기 제1 정제 탱크에서 수행되고, 상기 스팀 처리 단계 및 상기 질소 가스 처리 단계는 상기 제2 정제 탱크에서 수행될 수 있다.
상기 정제 탱크는 연속적으로 연결된 제1 정제 탱크, 제2 정제 탱크, 및 제3 정제 탱크를 포함하고, 상기 활성탄 처리 단계는 상기 제1 정제 탱크에서 수행되고, 상기 스팀 처리 단계는 상기 제2 정제 탱크에서 수행되며, 상기 질소 가스 처리 단계는 상기 제3 정제 탱크에서 수행될 수 있다.
상기 활성탄 처리 단계에서 상기 정제 탱크 내 온도는 40~50℃이고, 상기 활성탄의 함량은 상기 활성탄과 상기 다가 알코올의 총 중량에 대하여 0.1~2중량%일 수 있다.
상기 다가 알코올 정제 방법은, 상기 활성탄 처리 단계, 상기 진공증류 단계, 및 상기 질소 가스 처리 단계 중 적어도 어느 한 단계 후 상기 다가 알코올을 필터 처리하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 다가 알코올은 미생물 대사 산물인 프로판디올일 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 다가 알코올 정제 장치는, 다가 알코올을 수용하여 정제하는 정제 탱크, 상기 다가 알코올을 상기 정제 탱크에 공급하기 위한 제1 공급관, 및 상기 정제 탱크에 스팀 및 질소 가스 중 하나 이상을 공급하기 위한 제2 공급관을 포함한다.
상기 제2 공급관은, 상기 정제 탱크에 스팀을 공급하기 위한 스팀 공급관, 및 상기 정제 탱크에 질소 가스를 공급하기 위한 질소 가스 공급관을 포함할 수 있다.
상기 다가 알코올 정제 장치는, 상기 정제 탱크의 압력을 감소시키는 진공 펌프를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 다가 알코올 정제 방법은 다가 알코올을 물리적 방법에 의해 효과적으로 정제할 수 있다. 또, 상기 다가 알코올 정제 방법은 화학적 방법을 사용하지 않으므로, 상기 다가 알코올 정제 방법에 의해 정제된 다가 알코올은 인체에 무해하여 화장품 등의 원료로 사용될 수 있다. 상기 다가 알코올 정제 방법에 의해 미생물 대사 산물인 다가 알코올이 효과적으로 정제될 수 있다. 또, 상기 다가 알코올이 저비용으로 대량으로 정제될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 프로판디올 정제 방법을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 프로판디올 정제 장치를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 프로판디올 정제 방법을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 프로판디올 정제 장치를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 프로판디올 정제 방법을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 프로판디올 정제 장치를 나타낸다.
이하, 실시예들을 통하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 본 발명의 목적, 특징, 장점은 이하의 실시예들을 통해 쉽게 이해될 것이다. 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고, 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 따라서, 이하의 실시예들에 의하여 본 발명이 제한되어서는 안 된다.
도면들에서 요소의 크기, 또는 요소들 사이의 상대적인 크기는 본 발명에 대한 더욱 명확한 이해를 위해서 다소 과장되게 도시될 수 있다. 또, 도면들에 도시된 요소의 형상이 제조 공정상의 변이 등에 의해서 다소 변경될 수 있을 것이다. 따라서, 본 명세서에서 개시된 실시예들은 특별한 언급이 없는 한 도면에 도시된 형상으로 한정되어서는 안 되며, 어느 정도의 변형을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 프로판디올 정제 방법을 나타내고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 프로판디올 정제 장치를 나타낸다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 프로판디올 정제 장치(100)는 정제 탱크(110), 진공 펌프(140), 및 질소 가스 폭기 장치(160)를 포함한다. 정제 탱크(110)에는 원료 공급관(111), 원료 배출관(112), 진공 배기관(141), 스팀 공급관(151), 및 질소 가스 공급관(161)이 연결된다. 원료 공급관(111), 원료 배출관(112), 진공 배기관(141), 스팀 공급관(151), 및 질소 가스 공급관(161)은 그 내부를 개폐할 수 있는 밸브(미도시)를 포함할 수 있다. 진공 펌프(140)는 진공 배기관(141)에 의해 정제 탱크(110)에 연결된다. 질소 가스 폭기 장치(160)는 정제 탱크(110) 내에 배치되고 질소 가스 공급관(161)에 연결된다. 스팀 공급관(151)에는 스팀 필터(152)가 배치되고, 원료 배출관(112)에는 정제 필터(171)가 배치된다. 정제 탱크(110)는 그 내부에 공급된 프로판디올(P)을 교반할 수 있는 교반기(115)를 포함할 수 있다.
미생물 대사 산물인 원료 프로판디올(P)(예를 들어, 1,3-프로판디올)을 원료 공급관(111)을 통하여 정제 탱크(110)에 공급한다(S11). 프로판디올(P)은 정제 탱크(110)에 공급되기 전에 원료 공급관(111)에 연결된 정제 필터(미도시)에 의해 필터 처리될 수 있다. 정제 탱크(110)는 그 내부에 활성탄(C)을 포함한다. 활성탄(C, active carbon)은 다양한 형상, 예를 들어, 입자 형상 또는 덩어리 형상을 가질 수 있다. 상기 입자 형상은 예를 들어, 구 형상 또는 원기둥 형상일 수 있다.
정제 탱크(110)에 공급된 프로판디올(P)을 활성탄(C)으로 처리한다(S12). 정제 탱크(110)에 프로판디올(P)이 공급되면, 교반기(115)가 작동되고 프로판디올(P)이 교반된다. 이때, 활성탄(C)이 입자 형상을 갖는 경우 프로판디올(P)과 함께 교반될 수 있다. 상기 교반에 의해 프로판디올(P)은 활성탄(C)과 접촉하여 정제된다. 이와 같이, 프로판디올(P)은 상기 활성탄 처리에 의해 1차적으로 정제되어 탈색 및 탈취될 수 있다. 활성탄(C)은 활성탄(C)과 프로판디올(P)의 총 중량에 대하여 0.1~2중량%, 예를 들어, 0.5중량%일 수 있다. 상기 활성탄 처리시 정제 탱크(110) 내 온도는 40~50℃일 수 있다.
프로판디올(P)을 스팀으로 처리한다(S13). 상기 스팀은 스팀 공급관(151)을 통하여 정제 탱크(110) 내로 공급된다. 프로판디올(P)은 상기 스팀과 접촉하여 정제된다. 이와 같이, 프로판디올(P)은 상기 스팀 처리에 의해 2차적으로 정제되어 탈취될 수 있다. 상기 스팀 처리 시간은 처리되는 프로판디올(P)의 양 또는 상태 등에 따라 달라질 수 있으며, 예를 들어, 1~5시간일 수 있다. 상기 스팀은 정제 탱크(110) 내로 공급되기 전에 스팀 공급관(151)에 배치된 스팀 필터(152)에 의해 필터처리될 수 있다.
프로판디올(P)을 질소 가스로 처리한다(S14). 질소 가스는 질소 가스 공급관(161)을 통하여 정제 탱크(110) 내로 공급된다. 프로판디올(P)은 질소 가스와 접촉하여 정제된다. 이와 같이, 프로판디올(P)은 상기 질소 가스 처리에 의해 3차적으로 정제되어 탈취될 수 있다. 상기 질소 가스 처리 시간은 처리되는 프로판디올(P)의 양 또는 상태 등에 따라 달라질 수 있으며, 예를 들어, 5~15시간일 수 있다. 정제 탱크(110)로 공급된 질소 가스는 폭기 장치(160)를 통하여 폭기되어 프로판디올(P)에 공급될 수 있다. 상기 폭기에 의해 질소 가스와 접촉하는 프로판디올(P)의 표면적이 증가될 수 있다. 이에 의해, 질소 가스 처리에 의한 프로판디올(P)의 정제 효과가 향상될 수 있다.
프로판디올(P)은 상기 스팀 처리 및 질소 가스 처리되는 동안 진공증류될 수 있다. 진공 배기관(141)에 의해 정제 탱크(110)에 연결된 진공 펌프(140)가 작동되어 정제 탱크(110) 내 압력이 감압된다. 상기 감압에 의해 정제 탱크(110) 내 압력(진공도)은 0~30Torr로 떨어질 수 있다. 진공증류시 정제 탱크(110) 내 온도는 70~110℃일 수 있다. 예를 들어, 정제 탱크(110) 내 압력이 30Torr인 경우 정제 탱크(110) 내 온도는 110℃일 수 있고, 정제 탱크(110) 내 압력이 0Torr에 가까워지면 정제 탱크(110) 내 온도는 70℃에 가까워질 수 있다. 상기 진공증류에 의해 프로판디올(P) 내에 잔존하는 불순물(예를 들어, 유기 물질들)이 수분 및 질소 가스와 함께 제거될 수 있다.
프로판디올(P)을 필터 처리한다(S15). 활성탄 처리, 진공증류, 질소 가스 처리를 거친 프로판디올(P)은 원료 배출관(112)을 통하여 배출된다. 원료 배출관(112)에는 정제 필터(171)가 배치되어 있어 배출되는 프로판디올(P)은 정제 필터(171)에 의해 필터 처리될 수 있다. 정제 필터(171)는, 예를 들어, 기공(pore) 사이즈가 10㎛ 이하인 마이크로 필터일 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 프로판디올 정제 방법을 나타내고, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 프로판디올 정제 장치를 나타낸다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 프로판디올 정제 장치(200)는 제1 정제 탱크(210), 제2 정제 탱크(220), 진공 펌프(240), 및 질소 가스 폭기 장치(260)를 포함한다. 제1 정제 탱크(210)에는 원료 공급관(211) 및 제1 원료 배출관(212)이 연결된다. 제2 정제 탱크(220)에는 제1 원료 배출관(212), 제2 원료 배출관(222), 진공 배기관(241), 스팀 공급관(251), 및 질소 가스 공급관(261)이 연결된다. 원료 공급관(211), 제1 원료 배출관(212), 제2 원료 배출관(222), 진공 배기관(241), 스팀 공급관(251), 및 질소 가스 공급관(261)은 그 내부를 개폐할 수 있는 밸브(미도시)를 포함할 수 있다. 제1 정제 탱크(210)와 제2 정제 탱크(220)는 제1 원료 배출관(212)에 의해 그 내부가 서로 연결될 수 있다. 진공 펌프(240)는 진공 배기관(241)에 의해 제2 정제 탱크(220)에 연결된다. 질소 가스 폭기 장치(260)는 제2 정제 탱크(220) 내에 배치되고 질소 가스 공급관(261)에 연결된다. 스팀 공급관(251)에는 스팀 필터(252)가 배치되고, 제1 원료 배출관(212)에는 제1 정제 필터(271)가 배치되며, 제2 원료 배출관(222)에는 제2 정제 필터(272)가 배치된다. 제1 정제 탱크(210)와 제2 정제 탱크(220)는 그 내부에 공급된 프로판디올(P)을 교반할 수 있는 제1 교반기(215) 또는 제2 교반기(225)를 포함할 수 있다.
미생물 대사 산물인 원료 프로판디올(P)을 원료 공급관(211)을 통하여 제1 정제 탱크(210)에 공급한다(S21). 프로판디올(P)은 제1 정제 탱크(210)에 공급되기 전에 원료 공급관(211)에 연결된 정제 필터(미도시)에 의해 필터 처리될 수 있다. 제1 정제 탱크(210)는 그 내부에 활성탄(C)을 포함한다. 활성탄(C)은 다양한 형상, 예를 들어, 입자 형상 또는 덩어리 형상을 가질 수 있다. 상기 입자 형상은 예를 들어, 구 형상 또는 원기둥 형상일 수 있다.
제1 정제 탱크(210)에 공급된 프로판디올(P)을 활성탄(C)으로 처리한다(S22). 제1 정제 탱크(210)에 프로판디올(P)이 공급되면, 제1 교반기(215)가 작동되고 프로판디올(P)이 교반된다. 이때, 활성탄(C)이 입자 형상을 갖는 경우 프로판디올(P)과 함께 교반될 수 있다. 상기 교반에 의해 프로판디올(P)은 활성탄(C)과 접촉하여 정제된다. 이와 같이, 프로판디올(P)은 상기 활성탄 처리에 의해 1차적으로 정제되어 탈색 및 탈취될 수 있다. 활성탄(C)은 활성탄(C)과 프로판디올(P)의 총 중량에 대하여 0.1~2중량%, 예를 들어, 0.5중량%일 수 있다. 상기 활성탄 처리시 제1 정제 탱크(210) 내 온도는 40~50℃일 수 있다.
활성탄 처리된 프로판디올(P)을 제1 배출관(212)을 통하여 제2 정제 탱크(220)에 공급한다(S23). 프로판디올(P)은 제2 정제 탱크(220)에 공급되기 전에 제1 배출관(212)에 배치된 제1 정제 필터(271)에 의해 필터 처리된다. 제1 정제 필터(271)는, 예를 들어, 기공 사이즈가 10㎛ 이하인 마이크로 필터일 수 있다.
제2 정제 탱크(220)에 공급된 프로판디올(P)을 스팀으로 처리한다(S24). 상기 스팀은 스팀 공급관(251)을 통하여 제2 정제 탱크(220) 내로 공급된다. 프로판디올(P)은 상기 스팀과 접촉하여 정제된다. 이와 같이, 프로판디올(P)은 상기 스팀 처리에 의해 2차적으로 정제되어 탈취될 수 있다. 상기 스팀 처리 시간은 처리되는 프로판디올(P)의 양 또는 상태 등에 따라 달라질 수 있으며, 예를 들어, 1~5시간일 수 있다. 상기 스팀은 제2 정제 탱크(220) 내로 공급되기 전에 스팀 공급관(251)에 배치된 스팀 필터(252)에 의해 필터처리될 수 있다.
스팀 처리된 프로판디올(P)을 질소 가스로 처리한다(S25). 질소 가스는 질소 가스 공급관(261)을 통하여 제2 정제 탱크(220) 내로 공급된다. 프로판디올(P)은 질소 가스와 접촉하여 정제된다. 이와 같이, 프로판디올(P)은 상기 질소 가스 처리에 의해 3차적으로 정제되어 탈취될 수 있다. 상기 질소 가스 처리 시간은 처리되는 프로판디올(P)의 양 또는 상태 등에 따라 달라질 수 있으며, 예를 들어, 5~15시간일 수 있다. 제2 정제 탱크(220)로 공급된 질소 가스는 폭기 장치(260)를 통하여 폭기되어 프로판디올(P)에 공급될 수 있다. 상기 폭기에 의해 질소 가스와 접촉하는 프로판디올(P)의 표면적이 증가될 수 있다. 이에 의해, 질소 가스 처리에 의한 프로판디올(P)의 정제 효과가 향상될 수 있다.
프로판디올(P)은 상기 스팀 처리 및 질소 가스 처리되는 동안 진공증류될 수 있다. 진공 배기관(241)에 의해 제2 정제 탱크(220)에 연결된 진공 펌프(240)가 작동되어 제2 정제 탱크(220) 내 압력이 감압된다. 상기 감압에 의해 제2 정제 탱크(220) 내 압력은 0~30Torr로 떨어질 수 있다. 진공증류시 제2 정제 탱크(220) 내 온도는 70~110℃일 수 있다. 예를 들어, 제2 정제 탱크(220) 내 압력이 30Torr인 경우 제2 정제 탱크(220) 내 온도는 110℃일 수 있고, 제2 정제 탱크(220) 내 압력이 0Torr에 가까워지면 제2 정제 탱크(220) 내 온도는 70℃에 가까워질 수 있다. 상기 진공증류에 의해 프로판디올(P) 내에 잔존하는 불순물(예를 들어, 유기 물질들)이 수분 및 질소 가스와 함께 제거될 수 있다.
또, 프로판디올(P)이 제2 정제 탱크(220)에서 상기 스팀 처리 및 질소 가스 처리되는 동안 제2 교반기(225)가 작동되어 프로판디올(P)이 교반될 수 있다. 상기 교반에 의해 상기 스팀 처리와 질소 가스 처리에 의한 프로판디올(P)의 정제 효과가 향상될 수 있다.
질소 가스 처리된 프로판디올(P)을 필터 처리한다(S26). 제1 정제 탱크(210)에서의 활성탄 처리와 제2 정제 탱크(220)에서의 스팀 처리 및 질소 가스 처리를 거친 프로판디올(P)은 제2 원료 배출관(222)을 통하여 배출된다. 제2 원료 배출관(222)에는 제2 정제 필터(272)가 배치되어 있어 배출되는 프로판디올(P)은 제2 정제 필터(272)에 의해 필터 처리될 수 있다. 제2 정제 필터(272)는, 예를 들어, 기공 사이즈가 10㎛ 이하인 마이크로 필터일 수 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 프로판디올 정제 방법을 나타내고, 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 프로판디올 정제 장치를 나타낸다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 프로판디올 정제 장치(300)는 제1 정제 탱크(310), 제2 정제 탱크(320), 제3 정제 탱크(330), 진공 펌프(340), 및 질소 가스 폭기 장치(360)를 포함한다. 제1 정제 탱크(310)에는 원료 공급관(311) 및 제1 원료 배출관(312)이 연결된다. 제2 정제 탱크(320)에는 제1 원료 배출관(312), 제2 원료 배출관(322), 제1 진공 배기관(341), 및 스팀 공급관(351)이 연결된다. 제3 정제 탱크(330)에는 제2 원료 배출관(322), 제3 원료 배출관(332), 및 질소 가스 공급관(361)이 연결된다. 원료 공급관(311), 제1 원료 배출관(312), 제2 원료 배출관(322), 제3 원료 배출관(332), 제1 진공 배기관(341), 제2 진공 배기관(342), 스팀 공급관(351), 및 질소 가스 공급관(361)은 그 내부를 개폐할 수 있는 밸브(미도시)를 포함할 수 있다. 제1 정제 탱크(310)와 제2 정제 탱크(320)는 제1 원료 배출관(312)에 의해 그 내부가 서로 연결될 수 있고, 제2 정제 탱크(320)와 제3 정제 탱크(330)는 제2 원료 배출관(322)에 의해 그 내부가 서로 연결될 수 있다. 진공 펌프(340)는 제1 진공 배기관(341)에 의해 제2 정제 탱크(320)에 연결되고, 제2 진공 배기관(342)에 의해 제3 정제 탱크(330)에 연결된다. 질소 가스 폭기 장치(360)는 제3 정제 탱크(320) 내에 배치되고 질소 가스 공급관(361)에 연결된다. 스팀 공급관(351)에는 스팀 필터(352)가 배치되고, 제1 원료 배출관(312)에는 제1 정제 필터(371)가 배치되고, 제2 원료 배출관(322)에는 제2 정제 필터(372)가 배치되며, 제3 원료 배출관(332)에는 제3 정제 필터(373)가 배치된다. 제1 정제 탱크(310), 제2 정제 탱크(320), 및 제3 정제 탱크(330)는 그 내부에 공급된 프로판디올(P)을 교반할 수 있는 제1 교반기(315), 제2 교반기(325), 또는 제3 교반기(335)를 포함할 수 있다.
미생물 대사 산물인 원료 프로판디올(P)을 원료 공급관(311)을 통하여 제1 정제 탱크(310)에 공급한다(S31). 프로판디올(P)은 제1 정제 탱크(310)에 공급되기 전에 원료 공급관(311)에 연결된 정제 필터(미도시)에 의해 필터 처리될 수 있다. 제1 정제 탱크(310)는 그 내부에 활성탄(C)을 포함한다. 활성탄(C)은 다양한 형상, 예를 들어, 입자 형상 또는 덩어리 형상을 가질 수 있다. 상기 입자 형상은 예를 들어, 구 형상 또는 원기둥 형상일 수 있다.
제1 정제 탱크(310)에 공급된 프로판디올(P)을 활성탄(C)으로 처리한다(S32). 제1 정제 탱크(310)에 프로판디올(P)이 공급되면, 제1 교반기(315)가 작동되고 프로판디올(P)이 교반된다. 이때, 활성탄(C)이 입자 형상을 갖는 경우 프로판디올(P)과 함께 교반될 수 있다. 상기 교반에 의해 프로판디올(P)은 활성탄(C)과 접촉하여 정제된다. 이와 같이, 프로판디올(P)은 상기 활성탄 처리에 의해 1차적으로 정제되어 탈색 및 탈취될 수 있다. 활성탄(C)은 활성탄(C)과 프로판디올(P)의 총 중량에 대하여 0.1~2중량%, 예를 들어, 0.5중량%일 수 있다. 상기 활성탄 처리시 제1 정제 탱크(310) 내 온도는 40~50℃일 수 있다.
활성탄 처리된 프로판디올(P)을 제1 배출관(312)을 통하여 제2 정제 탱크(320)에 공급한다(S33). 프로판디올(P)은 제2 정제 탱크(320)에 공급되기 전에 제1 배출관(312)에 배치된 제1 정제 필터(371)에 의해 필터 처리된다. 제1 정제 필터(371)는, 예를 들어, 기공 사이즈가 10㎛ 이하인 마이크로 필터일 수 있다.
제2 정제 탱크(320)에 공급된 프로판디올(P)을 스팀으로 처리한다(S34). 상기 스팀은 스팀 공급관(351)을 통하여 제2 정제 탱크(320) 내로 공급된다. 프로판디올(P)은 상기 스팀과 접촉하여 정제된다. 이와 같이, 프로판디올(P)은 상기 스팀 처리에 의해 2차적으로 정제되어 탈취될 수 있다. 상기 스팀 처리 시간은 처리되는 프로판디올(P)의 양 또는 상태 등에 따라 달라질 수 있으며, 예를 들어, 1~5시간일 수 있다. 상기 스팀은 제2 정제 탱크(320) 내로 공급되기 전에 스팀 공급관(351)에 배치된 스팀 필터(352)에 의해 필터처리될 수 있다.
프로판디올(P)이 제2 정제 탱크(320)에서 상기 스팀 처리되는 동안 제2 교반기(325)가 작동되어 프로판디올(P)이 교반될 수 있다. 상기 교반에 의해 상기 스팀 처리에 의한 프로판디올(P)의 정제 효과가 향상될 수 있다.
프로판디올(P)은 상기 스팀 처리되는 동안 진공증류될 수 있다. 제1 진공 배기관(341)에 의해 제2 정제 탱크(320)에 연결된 진공 펌프(340)가 작동되어 제2 정제 탱크(320) 내 압력이 감압된다. 이때, 제2 진공 배기관(342)은 폐쇄될 수 있다. 상기 감압에 의해 제2 정제 탱크(320) 내 압력은 0~30Torr로 떨어질 수 있다. 진공증류시 제2 정제 탱크(320) 내 온도는 70~110℃일 수 있다. 예를 들어, 제2 정제 탱크(320) 내 압력이 30Torr인 경우 제2 정제 탱크(320) 내 온도는 110℃일 수 있고, 제2 정제 탱크(320) 내 압력이 0Torr에 가까워지면 제2 정제 탱크(320) 내 온도는 70℃에 가까워질 수 있다. 상기 진공증류에 의해 프로판디올(P) 내에 잔존하는 불순물(예를 들어, 유기 물질들)이 수분과 함께 제거될 수 있다.
스팀 처리된 프로판디올(P)을 제2 배출관(322)을 통하여 제3 정제 탱크(330)에 공급한다(S35). 프로판디올(P)은 제3 정제 탱크(330)에 공급되기 전에 제2 배출관(322)에 배치된 제2 정제 필터(372)에 의해 필터 처리된다. 제2 정제 필터(372)는, 예를 들어, 기공 사이즈가 10㎛ 이하인 마이크로 필터일 수 있다.
제3 정제 탱크(330)에 공급된 프로판디올(P)을 질소 가스로 처리한다(S36). 질소 가스는 질소 가스 공급관(361)을 통하여 제3 정제 탱크(330) 내로 공급된다. 프로판디올(P)은 질소 가스와 접촉하여 정제된다. 이와 같이, 프로판디올(P)은 상기 질소 가스 처리에 의해 3차적으로 정제되어 탈취될 수 있다. 상기 질소 가스 처리 시간은 처리되는 프로판디올(P)의 양 또는 상태 등에 따라 달라질 수 있으며, 예를 들어, 5~15시간일 수 있다. 제3 정제 탱크(330)로 공급된 질소 가스는 폭기 장치(360)를 통하여 폭기되어 프로판디올(P)에 공급될 수 있다. 상기 폭기에 의해 질소 가스와 접촉하는 프로판디올(P)의 표면적이 증가될 수 있다. 이에 의해, 질소 가스 처리에 의한 프로판디올(P)의 정제 효과가 향상될 수 있다.
프로판디올(P)이 제3 정제 탱크(330)에서 질소 가스 처리되는 동안 제3 교반기(335)가 작동되어 프로판디올(P)이 교반될 수 있다. 상기 교반에 의해 질소 가스 처리에 의한 프로판디올(P)의 정제 효과가 향상될 수 있다.
프로판디올(P)은 상기 질소 가스 처리되는 동안 진공증류될 수 있다. 제2 진공 배기관(342)에 의해 제3 정제 탱크(330)에 연결된 진공 펌프(340)가 작동되어 제3 정제 탱크(330) 내 압력이 감압된다. 이때, 제1 진공 배기관(341)은 폐쇄될 수 있다. 상기 감압에 의해 제3 정제 탱크(330) 내 압력은 0~30Torr로 떨어질 수 있다. 진공증류시 제3 정제 탱크(330) 내 온도는 70~110℃일 수 있다. 예를 들어, 제3 정제 탱크(320) 내 압력이 30Torr인 경우 제3 정제 탱크(320) 내 온도는 110℃일 수 있고, 제3 정제 탱크(330) 내 압력이 0Torr에 가까워지면 제3 정제 탱크(330) 내 온도는 70℃에 가까워질 수 있다. 상기 진공증류에 의해 프로판디올(P) 내에 잔존하는 불순물(예를 들어, 유기 물질들)이 질소 가스와 함께 제거될 수 있다.
프로판디올(P)을 필터 처리한다(S37). 제1 정제 탱크(310)에서의 활성탄 처리, 제2 정제 탱크(320)에서의 스팀 처리, 및 제3 정제 탱크(330)에서의 질소 가스 처리를 거친 프로판디올(P)은 제3 원료 배출관(332)을 통하여 배출된다. 제3 원료 배출관(332)에는 제3 정제 필터(373)가 배치되어 있어 배출되는 프로판디올(P)은 제3 정제 필터(373)에 의해 필터 처리될 수 있다. 제3 정제 필터(373)는, 예를 들어, 기공 사이즈가 10㎛ 이하인 마이크로 필터일 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 프로판디올 정제 방법은 프로판디올을 물리적 방법에 의해 효과적으로 정제할 수 있다. 또, 상기 프로판디올 정제 방법은 화학적 방법을 사용하지 않으므로, 상기 프로판디올 정제 방법에 의해 정제된 프로판디올은 인체에 무해하여 화장품 등의 원료로 사용될 수 있다. 상기 프로판디올 정제 방법에 의해 미생물 대사 산물인 프로판디올이 효과적으로 정제될 수 있다. 또, 상기 프로판디올이 저비용으로 대량으로 정제될 수 있다.
상기 실시예들에서는 프로판디올의 정제 방법을 설명했지만 이에 한정되지 않으며 상기 정제 방법은 다양한 다가 알코올, 예를 들어, 미생물 대사 산물로 발생하는 다가 알코올을 정제하는데 적용할 수 있다.
또, 상기 실시예들에서는 프로판디올의 정제가 활성탄 처리 단계, 스팀 처리 단계, 질소 가스 처리 단계의 순서로 진행되나 이에 한정되지 않으며 상기 처리 단계들의 순서는 바뀔 수 있다. 예를 들어, 프로판디올의 정제는 스팀 처리 단계, 질소 가스 처리 단계, 활성탄 처리 단계의 순서로 진행될 수 있다.
이제까지 본 발명에 대한 구체적인 실시예들을 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
100, 200, 300 : 프로판디올 정제 장치
110, 210, 220, 310, 320, 330 : 정제 탱크
111, 211, 311 : 원료 공급관
112, 212, 222, 312, 322, 332 : 원료 배출관
115, 215, 225, 315, 325, 335 : 교반기
140, 240, 340 : 진공 펌프
141, 241, 341 : 진공 배기관
151, 251, 351 : 스팀 공급관
152, 252, 352 : 스팀 필터
160, 260, 360 : 폭기 장치
161, 261, 361 : 질소 가스 공급관
171, 271, 272, 371, 372, 373 : 정제 필터
P : 프로판디올 C : 활성탄

Claims (18)

  1. 다가 알코올에 스팀 및 질소 가스 중 하나 이상을 공급하여 상기 다가 알코올을 정제하는 것을 특징으로 하는 다가 알코올 정제 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 다가 알코올 정제 방법은,
    상기 다가 알코올에 스팀을 공급하여 상기 다가 알코올을 정제하는 스팀 처리 단계, 및
    상기 다가 알코올에 질소 가스를 공급하여 상기 다가 알코올을 정제하는 질소 가스 처리 단계를 포함하는 다가 알코올 정제 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 다가 알코올에 활성탄을 공급하여 상기 다가 알코올을 정제하는 활성탄 처리 단계를 더 포함하는 다가 알코올 정제 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 스팀 처리 단계 및 상기 질소 가스 처리 단계 동안 상기 다가 알카올을 진공증류하는 것을 특징으로 하는 다가 알코올 정제 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 다가 알코올은 미생물 대사 산물인 것을 특징으로 하는 다가 알코올 정제 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 다가 알코올은 프로판디올인 것을 특징으로 하는 다가 알코올 정제 방법.
  7. 활성탄을 포함하는 정제 탱크에 다가 알코올을 투입하여 상기 다가 알코올을 상기 활성탄으로 처리하여 정제하는 활성탄 처리 단계;
    상기 정제 탱크에 스팀을 공급하여 상기 다가 알코올을 정제하는 스팀 처리 단계; 및
    상기 정제 탱크에 질소 가스를 공급하여 상기 다가 알코올을 정제하는 질소 가스 처리 단계를 포함하는 다가 알코올 정제 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 스팀 처리 단계 및 상기 질소 가스 처리 단계 동안 상기 다가 알카올을 진공증류하는 것을 특징으로 하는 다가 알코올 정제 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 진공증류 시 상기 정제 탱크 내 압력은 0~30Torr이고, 온도는 70~110℃인 것을 특징으로 하는 다가 알코올 정제 방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 정제 탱크는,
    상기 다가 알코올을 교반하는 교반기;
    상기 정제 탱크 내부의 압력을 감압시키는 진공 펌프; 및
    상기 질소 가스를 폭기하는 폭기 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 다가 알코올 정제 방법.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 정제 탱크는 서로 연결된 제1 정제 탱크 및 제2 정제 탱크를 포함하고,
    상기 활성탄 처리 단계는 상기 제1 정제 탱크에서 수행되고,
    상기 스팀 처리 단계 및 상기 질소 가스 처리 단계는 상기 제2 정제 탱크에서 수행되는 것을 특징으로 하는 다가 알코올 정제 방법.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 정제 탱크는 연속적으로 연결된 제1 정제 탱크, 제2 정제 탱크, 및 제3 정제 탱크를 포함하고,
    상기 활성탄 처리 단계는 상기 제1 정제 탱크에서 수행되고,
    상기 스팀 처리 단계는 상기 제2 정제 탱크에서 수행되며,
    상기 질소 가스 처리 단계는 상기 제3 정제 탱크에서 수행되는 것을 특징으로 하는 다가 알코올 정제 방법.
  13. 제 7 항에 있어서,
    상기 활성탄 처리 단계에서 상기 정제 탱크 내 온도는 40~50℃이고,
    상기 활성탄의 함량은 상기 활성탄과 상기 다가 알코올의 총 중량에 대하여 0.1~2중량%인 것을 특징으로 하는 다가 알코올 정제 방법.
  14. 제 7 항에 있어서,
    상기 활성탄 처리 단계, 상기 진공증류 단계, 및 상기 질소 가스 처리 단계 중 적어도 어느 한 단계 후 상기 다가 알코올을 필터 처리하는 단계를 더 포함하는 다가 알코올 정제 방법.
  15. 제 7 항에 있어서,
    상기 다가 알코올은 미생물 대사 산물인 프로판디올인 것을 특징으로 하는 다가 알코올 정제 방법.
  16. 다가 알코올을 수용하여 정제하는 정제 탱크;
    상기 다가 알코올을 상기 정제 탱크에 공급하기 위한 제1 공급관; 및
    상기 정제 탱크에 스팀 및 질소 가스 중 하나 이상을 공급하기 위한 제2 공급관을 포함하는 다가 알코올 정제 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제2 공급관은,
    상기 정제 탱크에 스팀을 공급하기 위한 스팀 공급관, 및
    상기 정제 탱크에 질소 가스를 공급하기 위한 질소 가스 공급관을 포함하는 것을 특징으로 하는 다가 알코올 정제 장치.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 정제 탱크의 압력을 감소시키는 진공 펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다가 알코올 정제 장치.


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