KR20210061074A - 열교환기 세척 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 열교환기 세척 방법에 관한 것으로, 열교환기 상부로 용매 스트림 및 고체 입자를 공급하는 단계; 상기 고체 입자 및 용매의 혼합 스트림을 열교환기 상부에서 하부로 이동시키면서, 고체 입자 표면에 열교환기 내부에 형성된 오염 물질을 흡착시키는 단계; 및 열교환기 하부에 설치된 필터부를 통과한 용매를 포함하는 스트림은 용매 배출부로 배출시키고, 필터부를 통과하지 않은 오염 물질을 흡착한 고체 입자는 고체 입자 배출부를 통해 배출시키는 단계를 포함하는 열교환기 세척 방법을 제공한다.
Description
본 발명은 열교환기 세척 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 올리고머 제조 시, 반응기와 연결된 열교환기에 발생한 파울링(fouling)으로 인해 열교환 효율이 저하되는 것을 방지하기 위한 열교환기 세척 방법에 관한 것이다.
알파 올레핀(alpha-olefin)은 공단량체, 세정제, 윤활제, 가소제 등에 쓰이는 중요한 물질로 상업적으로 널리 사용되며, 특히 1-헥센과 1-옥텐은 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE)의 제조 시, 폴리에틸렌의 밀도를 조절하기 위한 공단량체로 많이 사용되고 있다.
상기 1-헥센 및 1-옥텐과 같은 알파 올레핀은 대표적으로 에틸렌의 올리고머화 반응을 통해 제조되고 있다. 상기 에틸렌 올리고머화 반응은 에틸렌을 반응물로 사용하여 촉매의 존재 하에 에틸렌의 올리고머화 반응(삼량체화 반응 또는 사량체화 반응)에 의하여 수행되는 것으로, 상기 반응을 통해 생성된 생성물은 목적하는 1-헥센 및 1-옥텐을 포함하는 다성분 탄화수소 혼합물뿐 아니라 촉매 반응 중 C20+의 고분자 물질을 포함하는 부산물이 소량 생성되며, 이러한 물질이 반응기 내벽, 생성물이 배출되는 배관과 이어진 열교환기가 막히는 파울링(fouling)이 발생하는 문제가 있다.
상기 반응기의 생성물 배출 배관과 이어진 열교환기에 파울링이 발생하는 경우 열교환 효율을 떨어뜨리고, 최종적으로는 반응 종결을 야기하게 된다. 따라서, 주기적인 반응기 및 열교환기 세척이 필요하여 가동 시간이 줄어들고, 세척 시 시스템에 외기노출이 발생하여 외기 노출에 취약한 공정 특성상 정상화 시간이 많이 소요된다는 문제점이 있다.
본 발명에서 해결하고자 하는 과제는, 상기 발명의 배경이 되는 기술에서 언급한 문제들을 해결하기 위하여, 반응 중 목적하는 생성물 외 생성되는 C20+의 고분자 물질을 포함하는 부산물로 인해 파울링된 열교환기를 세척하여 열교환기의 열교환 효율이 저하되는 것을 방지하고, 열교환기의 세척 후 반응 정상화 시간이 단축되어 반응 안정성을 향상시킬 수 있는 열교환기 세척 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명은 열교환기 상부로 용매 스트림 및 고체 입자를 공급하는 단계; 상기 고체 입자 및 용매의 혼합 스트림을 열교환기 상부에서 하부로 이동시키면서, 고체 입자 표면에 열교환기 내부에 형성된 오염 물질을 흡착시키는 단계; 및 열교환기 하부에 설치된 필터부를 통과한 용매를 포함하는 스트림은 용매 배출부로 배출시키고, 필터부를 통과하지 않은 오염 물질을 흡착한 고체 입자는 고체 입자 배출부를 통해 배출시키는 단계를 포함하는 열교환기 세척 방법을 제공한다.
본 발명의 열교환기 세척 방법에 따르면, 열교환기에 용매 및 고체 입자를 공급하여 상기 고체 입자 및 용매를 포함하는 혼합 스트림을 열교환기의 상부로부터 하부로 이동하게 하면서, 상기 고체 입자에 열교환기 내 오염 물질을 흡착시키고, 상기 오염 물질이 흡착된 고체 입자를 필터를 이용하여 분리 배출함으로써, 간단한 방법으로 짧은 시간 내에 열교환기를 세척할 수 있다.
또한, 본 발명은 반응기와 열교환기를 따로 분리하거나 개방한 상태에서 세척하는 것이 아니라, 단순히 열교환기와 반응기 사이의 연결 부분을 차단하여 외기에 노출되지 않는 안전한 상태에서 세척하기 때문에, 세척 후 반응 정상화 시간이 단축되며, 반응 안정성을 향상시킬 수 있다.
도 1 및 2는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기 세척 방법을 나타낸 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, 이동 라인(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), 액체(liquid) 및 고체(solid) 중 어느 하나 이상이 포함된 것을 의미할 수 있다.
본 발명에서 '#'이 양의 정수인 'C#'란 용어는 #개 탄소 원자를 가진 모든 탄화수소를 나타내는 것이다. 따라서, 'C10'란 용어는 10개의 탄소 원자를 가진 탄화수소 화합물을 나타내는 것이다. 또한, 'C#+'란 용어는 #개 이상의 탄소 원자를 가진 모든 탄화수소 분자를 나타내는 것이다. 따라서, 'C10+'란 용어는 10개 이상의 탄소 원자를 가진 탄화수소의 혼합물을 나타내는 것이다.
이하, 본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 하기 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명에 따르면, 열교환기(100) 세척 방법이 제공된다. 상기 열교환기(100) 세척 방법으로서, 열교환기(100) 상부로 용매 스트림 및 고체 입자를 공급하는 단계; 상기 고체 입자 및 용매의 혼합 스트림을 열교환기(100) 상부에서 하부로 이동시키면서, 고체 입자 표면에 열교환기(100) 내부에 형성된 오염 물질을 흡착시키는 단계; 및 열교환기(100) 하부에 설치된 필터부(30)를 통과한 용매를 포함하는 스트림은 용매 배출부(40)로 배출시키고, 필터부(30)를 통과하지 않은 오염 물질을 흡착한 고체 입자는 고체 입자 배출부(50)를 통해 배출시키는 단계를 포함하는 열교환기(100) 세척 방법을 제공할 수 있다.
일반적으로, 반응기(300)에서 배출되는 스트림의 가열 및 응축 등을 위하여 상기 반응기(300)와 연결되어 구비되는 열교환기(100)에는, 반응 생성물 내, 목적하는 생성물 외 부반응으로 생성되는 C10+의 부산물 및 C20+ 이상의 고분자의 점착성으로 인하여 파울링이 발생할 수 있다.
상기 반응기(300)의 생성물 배출 배관과 연결된 열교환기(100)에 파울링이 발생하는 경우 열교환 효율을 떨어뜨리고, 최종적으로는 반응 종결을 야기하게 된다. 따라서, 주기적인 열교환기(100) 세척이 필요하여 반응기(300)의 가동 시간이 줄어들어 생성물의 생산량이 감소하는 문제가 있다. 또한, 종래에는 상기 열교환기(100)를 세척하기 위하여 반응기(300)와 분리하고, 분리한 열교환기(100)를 분해하여 개방(open)한 상태에서 세척하였으며, 이 경우에 외기 노출이 발생하여 외기 노출에 취약한 공정 특성상 정상화 시간이 많이 소요된다는 문제점이 있었다.
이에 대해, 본 발명의 열교환기(100) 세척 방법에 따르면, 열교환기(100)에 용매 및 고체 입자를 공급하여 상기 고체 입자 및 용매를 포함하는 혼합 스트림을 열교환기(100)의 상부로부터 하부로 이동하게 하면서, 상기 고체 입자에 열교환기(100) 내 오염 물질을 흡착시키고, 상기 오염 물질이 흡착된 고체 입자를 필터를 이용하여 분리 배출함으로써, 간단한 방법으로 짧은 시간 내에 열교환기(100)를 세척할 수 있어, 생성물의 생산량을 증가시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 반응기(300)와 열교환기(100)를 따로 분리하거나 개방한 상태에서 세척하는 것이 아니라, 단순히 열교환기(100)와 반응기(300) 사이의 연결 부분을 차단하여 외기에 노출되지 않는 안전한 상태에서 세척하기 때문에, 세척 후 반응 정상화 시간이 단축되며, 반응 안정성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 열교환기(100)를 세척하기 위하여 상기 열교환기(100) 상부로 용매 스트림 및 고체 입자를 공급하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 열교환기(100) 상부로 공급되는 용매 스트림 및 고체 입자는 각각의 용매 공급부(10) 및 고체 입자 공급부(20)를 통해 개별적으로 열교환기(100)에 공급되거나, 용매와 고체 입자를 혼합한 혼합 스트림의 형태로 열교환기(100)에 공급될 수 있다. 구체적으로, 상기 열교환기(100) 상부로 공급되는 용매 스트림 및 고체 입자는 각각의 공급부를 통해 개별적으로 열교환기(100)에 공급될 수 있다. 이 경우, 용매를 열교환기(100)의 상부로 공급하고, 하부에서 고체 입자와 분리시켜, 분리된 용매를 열교환기(100) 상부로 재공급하여 열교환기(100)에서 순환시키면서 재사용하는데 용이할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 열교환기(100) 상부로 공급되는 고체 입자의 비표면적은 30 m2/g 내지 200 m2/g일 수 있다. 예를 들어, 상기 고체 입자의 비표면적은 30 m2/g 내지 150 m2/g, 40 m2/g 내지 100 m2/g 또는 40 m2/g 내지 70 m2/g일 수 있다. 상기 범위 내의 비표면적을 갖는 고체 입자를 사용함으로써, 열교환기(100) 내 부착된 오염 물질을 빠른 시간 안에 효과적으로 제거할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 열교환기(100) 상부로 공급되는 고체 입자는 모래, 미사, 점토, 제올라이트, 활성탄 및 실리카겔로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 구체적인 예로, 상기 고체 입자는 모래를 포함할 수 있다. 상기 모래는 가격이 저렴하고, 표면적이 넓고, 마찰 계수가 높은 물질로서, 이를 열교환기(100) 세척을 위한 고체 입자로서 사용함으로써, 열교환기(100) 세척을 위한 비용을 절감하고, 세척 시간을 단축하는 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 용매는 n-펜탄, n-헥산, n-헵탄, 시클로헥산, 메틸시클로헥산, 옥탄, 시클로옥탄, 데칸, 도데칸, 벤젠, 자일렌, 1,3,5-트리메틸벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠, 클로로벤젠, 디클로로벤젠 및 트리클로로벤젠으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 구체적인 예로서, 상기 용매는 n-헥산, 시클로헥산 및 톨루엔을 포함할 수 있다. 상기 용매는 오염 물질에 대한 용해도가 높은 물질로서, 열교환기(100) 내에 부착된 오염 물질을 팽윤(swelling)시켜 고체 입자 표면에 오염 물질을 용이하게 부착시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 용매의 온도는 100 ℃ 내지 300 ℃일 수 있다. 예를 들어, 상기 용매의 온도는 100 ℃ 내지 250 ℃, 100 ℃ 내지 200 ℃ 또는 100 ℃ 내지 180 ℃일 수 있다. 상기 범위 내의 온도의 용매를 열교환기(100)로 공급함으로써, 용매를 가열하기 위한 에너지를 절감하고, 오염 물질을 단시간에 효과적으로 팽윤시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 열교환기(100)로 공급되는 용매 스트림 및 고체 입자의 중량비는 1:0.15 내지 1:1일 수 있다. 예를 들어, 상기 열교환기(100)로 공급되는 용매 스트림 및 고체 입자의 중량비는 1:0.2 내지 1:0.9, 1:0.3 내지 1:0.8 또는 1:0.3 내지 1:0.7일 수 있다. 상기 범위 내의 중량비로 용매 스트림 및 고체 입자를 공급함으로써, 고체 입자 표면에 오염 물질을 단시간에 효과적으로 부착하여 제거할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 열교환기(100)를 세척하기 위하여 상기 고체 입자 및 용매의 혼합 스트림을 열교환기(100) 상부에서 하부로 이동시키면서, 고체 입자 표면에 열교환기(100) 내부에 형성된 오염 물질을 흡착시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 열교환기(100) 상부로 공급되는 고체 입자와 용매 스트림은 혼합되어 혼합 스트림을 형성하고, 상기 혼합 스트림은 열교환기(100)의 상부로부터 하부로 이동하게 된다. 이 때, 상기 혼합 스트림이 열교환기(100)의 상부로부터 하부로 이동하면서, 상기 혼합 스트림 내 고체 입자는 표면에 열교환기(100) 내부에 형성된 오염 물질을 흡착하고, 용매는 열교환기(100) 내부에 형성된 오염 물질을 팽윤시켜 고체 입자의 표면에 흡착이 용이하도록 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 고체 입자 및 용매의 혼합 스트림을 열교환기(100) 상부에서 하부로 이동시키면서, 고체 입자 표면에 열교환기(100) 내부에 형성된 오염 물질을 흡착시키는 단계는 1 시간 내지 10 시간 동안 연속적으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 상기 고체 입자 및 용매의 혼합 스트림을 열교환기(100) 상부에서 하부로 이동시키면서, 고체 입자 표면에 열교환기(100) 내부에 형성된 오염 물질을 흡착시키는 단계는 1 시간 내지 8 시간 또는 2 시간 내지 6 시간 동안 연속적으로 수행될 수 있다.
상기 고체 입자 및 용매의 혼합 스트림을 열교환기(100) 상부에서 하부로 이동시키면서, 고체 입자 표면에 열교환기(100) 내부에 형성된 오염 물질을 흡착시키는 단계를 1 시간 내지 10 시간 동안 수행함으로써, 오염 물질을 충분히 팽윤시킬 수 있고, 이에 따라서 오염 물질을 고체 입자 표면에 효과적으로 흡착시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 열교환기(100)를 세척하기 위하여 열교환기(100) 하부에 설치된 필터부(30)를 통과한 용매를 포함하는 스트림은 용매 배출부(40)로 배출시키고, 필터부(30)를 통과하지 않은 오염 물질을 흡착한 고체 입자는 고체 입자 배출부(50)를 통해 배출시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 열교환기(100) 하부에는 용매와 고체 입자를 분리하기 위한 필터부(30)가 구비될 수 있다. 상기 필터부(30)는 용매와 오염 물질을 흡착한 고체 입자를 분리하기 위한 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 필터부(30)는 용매와 고체 입자를 분리할 수 있다면 특별히 한정하지 않으며, 예를 들어, 메쉬 형태의 여과망으로 구성될 수 있다.
또한, 상기 필터부(30)는 용매가 용매 배출부(40) 및 이에 연결된 배관에 인접한 영역에 구비될 수 있다. 예를 들어, 상기 필터부(30)는 상부로부터 하부로 갈수록 일정한 경사를 두고 구비될 수 있다. 구체적으로, 상기 필터부(30)는 용매 배출부(40)에서 오염 물질을 흡착한 고체 입자가 별도로 배출되는 고체 입자 배출부(50) 방향으로 경사를 두고 구비될 수 있다. 이를 통해, 오염 물질을 흡착한 고체 입자가 별도로 배출되는 유로 방향으로 유도되어 용이하게 배출될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 필터부(30)는 열교환기(100)의 상부 추가로 구비될 수 있으며, 이는, 열교환기(100) 내부에 용매 및 고체 입자가 흘러 넘치는 경우에, 고체 입자가 열교환기(100)와 연결된 반응기(300)로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 용매 배출부(40)로 배출된 용매는 열교환기(100)로 재공급될 수 있다. 구체적으로, 상기 용매 배출부(40)로 배출된 용매는 열교환기(100)로 재공급되어 열교환기(100)로 순환될 수 있다.
상기 용매를 열교환기(100)에서 순환시키기 위하여 용매 탱크(200)를 더 구비할 수 있다. 상기 용매 탱크(200)는 열교환기(100) 세척을 위한 용매를 보관하고, 보관하고 있는 용매를 열교환기(100) 상부로 공급하며, 열교환기(100) 하부에서 분리된 용매를 공급받을 수 있다. 이와 같이, 용매 탱크(200)를 구비함으로써, 열교환기(100)로 공급하는 용매의 양을 자유롭게 조절할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 용매 탱크(200)로부터 열교환기(100)로 공급되는 용매의 양을 조절하기 위하여, 상기 용매 탱크(200)로부터 열교환기(100)로 연결되는 배관에는 밸브가 구비될 수 있다. 상기 밸브는 당업계에서 유체의 유량을 조절하기 위하여 배관을 개방 또는 차단시킬 수 있는 것이라면 특별히 한정하지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 고체 입자 배출부(50)로 배출된 오염 물질을 흡착한 고체 입자는 세정 단계를 거치면서 오염 물질이 탈착될 수 있고, 오염 물질이 탈착된 고체 입자는 열교환기(100) 세척을 위하여 재사용될 수 있다. 이 때, 세정 단계에서 사용되는 세정액은 고체 입자로부터 오염 물질을 탈착시킬 수 있다면, 특별히 한정하지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 열교환기(100) 내부의 온도를 제어하기 위하여, 상기 열교환기(100)에는 냉각수(CW)를 공급할 수 있다. 상기 냉각수는 별도의 냉각관(미도시)를 통해 열교환기(100) 내부에서 이동 후 배출될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 열교환기(100)는 단량체를 올리고머화 반응시키는 반응기(300)와 연결된 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 반응기(300)는 연속 공정에 적합한 반응기(300)일 수 있다. 예를 들어, 상기 반응기(300)는 연속흐름 완전혼합 반응기(300)(continuous stirred-tank reactor), 관 흐름 반응기(300)(plug flow reactor) 및 기포탑 반응기(300)(bubble column reactor)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 반응기(300)를 포함할 수 있다. 이로 인해 연속적으로 올리고머 생성물을 제조할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 반응기(300)는 촉매 및 용매의 존재 하에서 단량체를 올리고머화 반응시켜 올리고머를 제조하기 위한 것일 수 있다
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 단량체는 에틸렌을 포함할 수 있다. 구체적으로, 에틸렌 단량체를 포함하는 단량체 스트림이 반응기(300)로 공급되어 올리고머화 반응을 걸쳐 목적하는 알파 올레핀 생성물을 제조할 수 있다. 이 때, 상기 올리고머화 반응은 반응기(300)의 하부 내지 중부 영역에서 수행되며, 촉매 및 조촉매의 존재 하에 용매에 용해된 액체 상태로 단량체의 올리고머화 반응이 수행될 수 있다. 상기 올리고머화 반응은, 단량체가 소중합되는 반응을 의미할 수 있다. 중합되는 단량체의 개수에 따라 삼량화(trimerization), 사량화(tetramerization)라고 불리며, 이를 총칭하여 다량화(multimerization)라고 한다.
상기 알파 올레핀은 공단량체, 세정제, 윤활제, 가소제 등에 쓰이는 중요한 물질로 상업 적으로 널리 사용되며, 특히 1-헥센과 1-옥텐은 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE)의 제조 시, 폴리에틸렌의 밀도를 조절하기 위한 공단량체로 많이 사용된다. 상기 1-헥센 및 1-옥텐과 같은 알파 올레핀은 예를 들어, 에틸렌의 삼량체화 반응 또는 사량체화 반응을 통해 제조할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 단량체의 올리고머화 반응은, 상기 반응 시스템과 통상의 접촉 기술을 응용하여 용매의 존재 또는 부재 하에서 균질 액상 반응, 촉매가 일부 용해되지 않거나 전부 용해되지 않는 형태인 슬러리 반응, 2상 액체/액체 반응, 또는 생성물이 주 매질로 작용하는 벌크상 반응 또는 가스상 반응으로 수행될 수 있다.
상기 촉매는 전이금속 공급원을 포함할 수 있다. 상기 전이금속 공급원은 예를 들어, 크로뮴(III) 아세틸아세토네이트, 크로뮴(III) 클로라이드 테트라하이드로퓨란, 크로뮴(III) 2-에틸헥사노에이트, 크로뮴(III) 트리스(2,2,6,6-테트라메틸-3,5-헵테인디오네이트), 크로뮴(III) 벤조일아세토네이트, 크로뮴(III) 헥사플루오로-2,4-펜테인디오네이트, 크로뮴(III) 아세테이트하이드록사이드, 크로뮴(III) 아세테이트, 크로뮴(III) 부티레이트, 크로뮴(III) 펜타노에이트, 크로뮴(III) 라우레이트 및 크로뮴(III) 스테아레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 화합물일 수 있다.
상기 조촉매는 예를 들어, 트리메틸 알루미늄(trimethyl aluminium), 트리에틸 알루미늄(triethyl aluminium), 트리이소프로필 알루미늄(triisopropyl aluminium), 트리이소부틸 알루미늄(triisobutyl aluminum), 에틸알루미늄 세스퀴클로라이드(ethylaluminum sesquichloride), 디에틸알루미늄 클로라이드(diethylaluminum chloride), 에틸 알루미늄 디클로라이드(ethyl aluminium dichloride), 메틸알루미녹산(methylaluminoxane), 개질된 메틸알루미녹산(modified methylaluminoxane) 및 보레이트(Borate)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
이와 같이, 촉매 및 용매의 존재 하에 단량체를 올리고머화시키는 과정에서는 올리고머 생성물 외에 고분자 등의 부산물이 생성된다. 이 때, 상기 열교환기(100) 내부에 형성된 오염 물질은 에틸렌을 올리고머화 반응시키는 과정에서 형성된 고분자 물질을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 단량체의 올리고머화 반응에서 사용되는 용매는 n-펜탄, n-헥산, n-헵탄, 시클로헥산, 메틸시클로헥산, 옥탄, 시클로옥탄, 데칸, 도데칸, 벤젠, 자일렌, 1,3,5-트리메틸벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠, 클로로벤젠, 디클로로벤젠 및 트리클로로벤젠으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 단량체의 올리고머화 반응에서 사용되는 용매는 상기 열교환기(100)를 세척하는데 사용되는 용매와 동일할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 열교환기(100)의 세척 시, 열교환기(100)와 반응기(300)의 연결 부분을 차단(close)한 상태에서 수행할 수 있다. 구체적으로, 반응기(300)로부터 열교환기(100)로 공급되는 스트림을 차단한 상태에서 열교환기(100)에 용매 스트림 및 고체 입자를 공급하여 열교환기(100) 내에 형성된 오염 물질을 제거함으로써, 종래와 같이 열교환기(100)를 분리하고, 분해하여 세척할 필요가 없기 때문에, 외기에 노출되지 않는 안전한 상태에서 열교환기(100)를 세척할 수 있다. 이로 인해, 열교환기(100)의 세척 후 반응기(300)의 반응 정상화 시간이 단축되며, 반응 안정성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 열교환기(100)와 반응기(300)를 연결하는 배관에는, 상기 열교환기(100)와 반응기(300)의 연결 부분을 차단하기 위한 밸브가 구비될 수 있다. 상기 밸브는 당업계에서 유체의 유량을 조절하기 위하여 배관을 개방 또는 차단시킬 수 있는 것이라면 특별히 한정하지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 반응기(300)는 필요한 경우, 밸브(미도시), 응축기(미도시), 재비기(미도시), 펌프(미도시), 냉각 시설(미도시), 필터(미도시), 교반기(미도시), 분리 장치(미도시), 압축기(미도시) 및 혼합기(미도시) 등 올리고머 제조에 필요한 장치를 추가적으로 더 설치할 수 있다.
이상, 본 발명에 따른 열교환기(100) 세척 방법을 수행하기 위한 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 열교환기(100) 세척을 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 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 반응기(300)와 열교환기(100)의 연결을 차단한 상태에서 열교환기(100)에 용매 스트림 및 모래를 투입하여 열교환기를 세척하였다.
구체적으로, 용매는 n-헥산, 시클로헥산 및 톨루엔을 포함하는 용매를 사용하였으며, 열교환기(100)에 공급되는 용매 스트림 및 모래의 중량비는 1:0.3으로 조절하였으며, 모래의 비표면적은 55 m2/g이고, 용매의 온도는 130 ℃이고, 2 시간 동안 열교환기(100)의 세척을 수행하였다.
실시예 2
상기 실시예 1에서, 열교환기(100)에 공급되는 용매 스트림 및 모래의 중량비를 1:0.3 대신 1:0.5로 조절한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 열교환기(100)를 세척하였다.
실시예 3
상기 실시예 1에서, 열교환기(100)에 공급되는 용매 스트림 및 모래의 중량비를 1:0.3 대신 1:0.7로 조절한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 열교환기(100)를 세척하였다.
실시예 4
상기 실시예 1에서, 열교환기(100)에 공급되는 용매의 온도를 130 ℃ 대신에 100 ℃로 조절한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 열교환기(100)를 세척하였다.
실시예 5
상기 실시예 1에서, 열교환기(100)에 공급되는 용매의 온도를 130 ℃ 대신에 150 ℃로 조절한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 열교환기(100)를 세척하였다.
실시예 6
상기 실시예 1에서, 열교환기(100)에 공급되는 용매의 온도를 130 ℃ 대신에 180 ℃로 조절한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 열교환기(100)를 세척하였다.
비교예
비교예 1
상기 실시예 1에서, 열교환기(100)에 모래를 공급하지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 열교환기(100)를 세척하였다.
비교예 2
상기 실시예 1에서, 열교환기(100)에 공급되는 용매 스트림 및 모래의 중량비를 1:0.3 대신 1:0.1로 조절한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 열교환기(100)를 세척하였다.
비교예 3
상기 실시예 1에서, 열교환기(100)에 공급되는 용매의 온도를 130 ℃ 대신에 70 ℃로 조절한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 열교환기(100)를 세척하였다.
실험예
실험예 1
상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 2에 대해서, 공급되는 모래 함량에 따른 열교환기(100)의 세척 효율을 측정하였다. 구체적으로, 세척 후 고체 입자 배출부(50)를 통해 배출되는 오염 물질이 부착된 고체 입자 및 용매의 혼합 용액, 용매 탱크(200) 내 모든 용액을 채취하여 온도를 상온까지 떨어뜨린 후, 필터링을 통해 오염 물질이 부착된 고체 입자의 무게를 측정하고, 세척 시 투입한 고체 입자의 무게를 바탕으로 오염 물질의 무게를 측정하였다. 또한, 추후 반응기(300)와 열교환기(100)를 개방하여 모든 오염 물질을 채취하여 무게를 측정하였다. 그런 다음, 측정된 두 오염 물질의 무게를 바탕으로 오염 물질 제거율을 계산하는 방법으로 열교환기(100) 내 오염 물질의 제거율을 측정하였으며, 그 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
| 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 비교예 1 | 비교예 2 | |
| 오염 물질 제거율(%) | 91 | 100 | 100 | 22 | 59 |
상기 표 1을 참조하면, 열교환기(100)에 공급되는 용매 스트림 및 모래의 중량비가 1:0.3 이상인 본 발명에 따른 경우, 열교환기(100) 내 오염 물질의 제거율이 90% 이상으로 나타나나는 것을 확인하였다.
이와 비교하여 열교환기(100)에 모래를 공급하지 않은 비교예 1의 경우, 열교환기(100) 내 오염 물질의 제거율이 22% 매우 저조한 것을 확인할 수 있었고, 열교환기(100)에 공급되는 용매 스트림 및 모래의 중량비가 1:0.3 미만인 비교예 2의 경우, 열교환기(100) 내 오염 물질의 제거율이 59%로 본 발명과 비교하여 저하된 것을 확인할 수 있었다.
실험예 2
상기 실시예 1, 실시예 4, 실시예 5, 실시예 6 및 비교예 3에 대해서, 공급되는 용매의 온도에 따른 열교환기(100)의 세척 효율을 측정하였다. 측정 방법은 상기 실험예 1과 같으며, 그 결과는 하기 표 2에 나타내었다.
| 실시예 1 | 실시예 4 | 실시예 5 | 실시예 6 | 비교예 3 | |
| 오염 물질 제거율(%) | 91 | 90 | 100 | 100 | 75 |
상기 표 2를 참조하면, 열교환기(100)에 공급되는 용매의 온도가 100℃ 이상인 본 발명에 따른 경우, 열교환기(100) 내 오염 물질의 제거율이 90% 이상으로 나타나나는 것을 확인하였다.
이와 비교하여 열교환기(100)에 공급되는 용매의 온도가 70℃인 비교예 3의 경우, 열교환기(100) 내 오염 물질의 제거율이 75%로 본 발명과 비교하여 저하된 것을 확인할 수 있었다.
10: 용매 투입부
20: 고체 입자 투입부
30: 필터부
40: 용매 배출부
50: 고체 입자 배출부
100: 열교환기
200: 용매 탱크
300: 반응기
20: 고체 입자 투입부
30: 필터부
40: 용매 배출부
50: 고체 입자 배출부
100: 열교환기
200: 용매 탱크
300: 반응기
Claims (11)
- 열교환기 상부로 용매 스트림 및 고체 입자를 공급하는 단계;
상기 고체 입자 및 용매의 혼합 스트림을 열교환기 상부에서 하부로 이동시키면서, 고체 입자 표면에 열교환기 내부에 형성된 오염 물질을 흡착시키는 단계; 및
상기 열교환기 하부에 설치된 필터부를 통과한 용매를 포함하는 스트림은 용매 배출부로 배출시키고, 필터부를 통과하지 않은 오염 물질을 흡착한 고체 입자는 고체 입자 배출부를 통해 배출시키는 단계를 포함하는 열교환기 세척 방법. - 제1항에 있어서,
상기 고체 입자는 모래, 미사, 점토, 제올라이트, 활성탄 및 실리카겔로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것인 열교환기 세척 방법. - 제1항에 있어서,
상기 고체 입자의 비표면적은 30 m2/g 내지 200 m2/g인 열교환기 세척 방법. - 제1항에 있어서,
상기 용매는 n-펜탄, n-헥산, n-헵탄, 시클로헥산, 메틸시클로헥산, 옥탄, 시클로옥탄, 데칸, 도데칸, 벤젠, 자일렌, 1,3,5-트리메틸벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠, 클로로벤젠, 디클로로벤젠 및 트리클로로벤젠으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것인 열교환기 세척 방법. - 제1항에 있어서,
상기 용매의 온도는 100 ℃ 내지 300 ℃인 열교환기 세척 방법. - 제1항에 있어서,
상기 용매 배출부로 배출된 용매는 열교환기로 재공급되는 것인 세척 방법. - 제1항에 있어서,
상기 열교환기로 공급되는 용매 스트림 및 고체 입자의 중량비는 1:0.15 내지 1:1인 열교환기 세척 방법. - 제7항에 있어서,
상기 열교환기로 공급되는 용매 스트림 및 고체 입자의 중량비는 1:0.3 내지 1:0.7인 열교환기 세척 방법. - 제1항에 있어서,
상기 열교환기는 단량체를 올리고머화 반응시키는 반응기와 연결된 것인 열교환기 세척 방법. - 제9항에 있어서,
상기 열교환기의 세척은 열교환기와 반응기의 연결 부분을 차단한 상태에서 수행하는 것인 열교환기 세척 방법. - 제9항에 있어서,
상기 단량체는 에틸렌을 포함하고, 올리고머는 알파 올레핀을 포함하는 것인 열교환기 세척 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190148858A KR20210061074A (ko) | 2019-11-19 | 2019-11-19 | 열교환기 세척 방법 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20210061074A true KR20210061074A (ko) | 2021-05-27 |
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ID=76135724
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR1020190148858A KR20210061074A (ko) | 2019-11-19 | 2019-11-19 | 열교환기 세척 방법 |
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| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20210061074A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023058865A1 (ko) * | 2021-10-08 | 2023-04-13 | 주식회사 엘지화학 | 반응기 세척방법 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20170131416A (ko) | 2015-03-25 | 2017-11-29 | 미쯔비시 케미컬 주식회사 | α-올레핀 저중합체의 제조 방법 |
-
2019
- 2019-11-19 KR KR1020190148858A patent/KR20210061074A/ko not_active Application Discontinuation
Patent Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
| KR20170131416A (ko) | 2015-03-25 | 2017-11-29 | 미쯔비시 케미컬 주식회사 | α-올레핀 저중합체의 제조 방법 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023058865A1 (ko) * | 2021-10-08 | 2023-04-13 | 주식회사 엘지화학 | 반응기 세척방법 |
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