KR20220007369A - 페놀계 부산물 분해방법 - Google Patents

페놀계 부산물 분해방법 Download PDF

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KR20220007369A
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Abstract

본 발명은 페놀계 부산물 분해방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 페놀계 부산물 스트림을 제1 열교환기로 공급하여 열교환시키는 단계; 상기 제1 열교환기를 통과한 페놀계 부산물 스트림, 분해 장치 측면 배출 스트림의 제1 스트림 및 공정수 스트림을 혼합 장치에 투입하여 혼합하는 단계; 상기 혼합 장치 배출 스트림을 층분리 장치에 투입하여 유상 및 수상으로 상 분리하는 단계; 및 상기 층분리 장치에서 배출되는 유상 스트림을 제1 열교환기 및 제2 열교환기를 통과시켜 분해 장치에 투입하여 유효 성분을 수득하는 단계를 포함하고, 상기 제1 열교환기 및 제2 열교환기의 운전을 정지한 상태에서, 상기 분해 장치 측면 배출 스트림을 제1 열교환기 및 제2 열교환기에 공급하여 상기 제1 열교환기 및 제2 열교환기를 세척하는 것인 포함하는 페놀계 부산물 분해방법을 제공한다.

Description

페놀계 부산물 분해방법{METHOD FOR DECOMPOSING PHENOL-BASED BY-PRODUCT}
본 발명은 페놀계 부산물 분해방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 페놀계 부산물로부터 유효 성분을 분리 회수하는데 있어, 열교환기 내 발생하는 파울링 물질을 용이하게 세척하기 위한 방법에 관한 것이다.
전 세계에서 사용되는 페놀의 약 95 %는 일반적으로 혹 공정(Hock process) 공정에 의해 생산된다. 상기 혹 공정은 (1) 벤젠을 프로필렌으로 알킬화하여 큐멘을 형성하는 단계, (2) 큐멘을 산소와 결합시켜 큐멘하이드로퍼옥사이드(Cumene Hydroperoxide, CHP)로 산화시키는 단계 및 (3) 큐멘하이드로퍼옥사이드를 산 촉매 하에서 산 분해 반응에 의해 페놀과 아세톤으로 분해시키는 단계의 3 단계로 실시된다.
여기서, 상기 (2) 단계인 큐멘의 산화 단계에서는 큐멘하이드로퍼옥사이드 이외에도, 아세토페논(Acetophenone, AP), 디메틸벤질알코올(Dimethyl benzyl alcohol, DMBA), 디큐밀퍼옥사이드(Dicumylperoxide, DCP) 및 디큐멘(Dicumene, DC) 등의 부산물(By-product)이 생성된다.
또한, 상기 (3) 단계인 큐멘하이드로퍼옥사이드의 산 분해 반응에서는 페놀 및 아세톤 이외에도, 하이드록시아세톤(Hydroxy acetone, HA), 2-메틸벤조퓨란(2-Methylbenzofuran, 2-MBF), 알파-메틸스티렌(Alpha-methyl styrene, AMS), 메시틸옥사이드(Mesityl oxide, MO), 알파-메틸스티렌 다이머(AMS dimer) 및 큐밀 페놀(Cumyl phenol, CP) 등이 부산물(By-product)로 생성된다.
따라서, 상기와 같은 반응 공정을 통해 생성된 생성물 스트림은 페놀, 아세톤 및 다양한 부산물이 혼합된 상태로 존재하기 때문에, 생성물 스트림으로부터 페놀을 분리하기 위한 일련의 분리 공정이 필요하다.
상기 생성물 스트림은 별도의 분리 장치에 투입되어, 미반응 큐멘, 아세톤, 알파-메틸스티렌 및 하이드록시아세톤 등을 포함하는 아세톤계 혼합물은 분리 장치의 탑정에서 분리되고, 페놀과 일부의 알파-메틸스티렌, 2-메틸벤조퓨란 및 기타 부산물 등을 포함하는 페놀계 혼합물은 분리 장치의 탑저에서 분리된다.
상기 분리 장치의 탑저에서 분리된 페놀계 혼합물은 페놀 컬럼에 투입되어, 페놀은 페놀 컬럼의 탑정에서 분리되고, 디큐밀퍼옥사이드, 큐밀페놀, 알파-메틸스티렌 다이머 및 타르(tar) 등과 같은 페놀계 부산물은 상기 페놀 컬럼의 탑저에서 분리된다.
또한, 일반적으로 비스페놀 A(Bisphenol A, BPA)를 생산하는 공정은, 상기 혹 공정으로부터 생산된 페놀 및 아세톤을 산성 촉매 또는 양이온 교환 수지의 존재 하에 축합 반응시켜 비스페놀 A를 제조하는 공정이다.
이에, 상기 비스페놀 A 반응 생성물 스트림 내에는 비스페놀 A 외에도 미반응 페놀, 미반응 아세톤, 트리스페놀(Trisphenol, BPX) 및 타르(Tar) 등이 부산물로 생성된다.
상기 페놀 공정 및 비스페놀 A 제조 공정에서 발생하는 부산물은 별도의 분해 장치를 통해 페놀, 큐멘, 알파-메틸스티렌과 같은 유효 성분들을 회수할 수 있으며, 효율적으로 유효 성분을 회수할 수 있는 분해 공정 및 분해 장치에 대한 연구가 진행되고 있다.
US 5510543 A
본 발명에서 해결하고자 하는 과제는, 상기 발명의 배경이 되는 기술에서 언급한 문제들을 해결하기 위하여, 페놀계 부산물을 분해하여 유효 성분을 수득하고, 열교환기의 세척이 필요한 경우 열교환기의 운전을 정지하고 분해 장치 측면 배출 스트림을 이용하여 열교환기를 세척할 수 있는 방법을 제공하고자 한다.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명은 페놀계 부산물 스트림을 제1 열교환기로 공급하여 열교환시키는 단계; 상기 제1 열교환기를 통과한 페놀계 부산물 스트림, 분해 장치 측면 배출 스트림의 제1 스트림 및 공정수 스트림을 혼합 장치에 투입하여 혼합하는 단계; 상기 혼합 장치 배출 스트림을 층분리 장치에 투입하여 유상 및 수상으로 상 분리하는 단계; 및 상기 층분리 장치에서 배출되는 유상 스트림을 제1 열교환기 및 제2 열교환기를 통과시켜 분해 장치에 투입하여 유효 성분을 수득하는 단계를 포함하고, 상기 제1 열교환기 및 제2 열교환기의 운전을 정지한 상태에서, 상기 분해 장치 측면 배출 스트림을 제1 열교환기 및 제2 열교환기에 공급하여 상기 제1 열교환기 및 제2 열교환기를 세척하는 것인 포함하는 페놀계 부산물 분해방법을 제공한다.
본 발명에 따른 페놀계 부산물 분해방법에 따라, 페놀계 부산물을 분해하여 유효 성분을 수득하는 경우, 페놀계 부산물을 이용하여 염이 제거된 고부가가치의 유효 성분을 수득할 수 있고, 분해 장치 하부 배출 스트림의 점도 개선 효과가 있으며, 열교환을 통한 에너지 사용량 절감 효과가 있다.
또한, 열교환기의 세척이 필요한 경우에는, 열교환기의 운전을 정지하고, 상기 분해 장치 측면 배출 스트림을 이용하여 열교환기를 세척하여 열교환기 세척 시 소요되는 시간을 단축시키고, 이를 통해 운전 시간을 연장시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에서, 페놀계 부산물 분해방법에 대한 공정 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에서, 열교환기를 세척하기 위한 공정 흐름도이다.
본 발명의 설명 및 청구범위에서 사용된 용어나 단어는, 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 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.
이하, 본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 본 발명을 도 1 및 도 2를 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명에 따르면, 페놀계 부산물 분해방법이 제공된다. 상기 페놀계 부산물 분해방법은 페놀계 부산물 스트림을 제1 열교환기(410)로 공급하여 열교환시키는 단계; 상기 제1 열교환기(410)를 통과한 페놀계 부산물 스트림, 분해 장치(300) 측면 배출 스트림의 제1 스트림 및 공정수 스트림을 혼합 장치(100)에 투입하여 혼합하는 단계; 상기 혼합 장치(100) 배출 스트림을 층분리 장치(200)에 투입하여 유상 및 수상으로 상 분리하는 단계; 및 상기 층분리 장치(200)에서 배출되는 유상 스트림을 제1 열교환기(410) 및 제2 열교환기(420)를 통과시켜 분해 장치(300)에 투입하여 유효 성분을 수득하는 단계를 포함하고, 상기 제1 열교환기(410) 및 제2 열교환기(420)의 운전을 정지한 상태에서, 상기 분해 장치 측면 배출 스트림을 제1 열교환기(410) 및 제2 열교환기(420)에 공급하여 상기 제1 열교환기(410) 및 제2 열교환기(420)를 세척할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 페놀계 부산물은 페놀 제조 공정에서 발생하는 페놀계 부산물 및 비스페놀 A 제조 공정에서 발생되는 페놀계 부산물 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 페놀계 부산물은 페놀 제조 공정에서 발생하는 페놀계 부산물, 비스페놀 A 제조 공정에서 발생되는 페놀계 부산물 또는 페놀 제조 공정에서 발생하는 페놀계 부산물 및 비스페놀 A 제조 공정에서 발생되는 페놀계 부산물의 혼합물일 수 있다.
상기 페놀 제조 공정은 앞서 기재한 혹 공정(Hock process)을 통해 수행될 수 있다. 구체적으로, 페놀 제조 공정은 큐멘의 산화 반응에 의해 제조된 큐멘하이드로퍼옥사이드를 분해 및 정제하여, 페놀 및 아세톤을 분리하는 단계를 통해 수행될 수 있다. 상기 큐멘의 산화 반응에 의해 제조된 큐멘하이드로퍼옥사이드를 분해 및 정제하여, 페놀 및 아세톤을 분리하는 단계는, 큐멘 정제 공정과 페놀/아세톤 정제 공정을 이용하는 단계로서, 우선, 프로필렌(propylene) 및 벤젠(benzene)을 알킬화 반응시켜 큐멘을 제조한 후, 정제 공정을 통해 중질(heavy)/경질(light) 부산물은 배출시키고, 큐멘은 정제 분리한다. 이어서, 정제된 큐멘을 산화 반응시켜 큐멘하이드로퍼옥사이드(cumene hydro peroxide, CHP)를 제조한 후, 황산(H2SO4)등 통상의 산 촉매 하에서 상기 큐멘하이드로퍼옥사이드(CHP)를 분해 반응시켜, 페놀, 아세톤, 알파-메틸스티렌(α-methyl stylene, AMS) 및 중질(heavy) 부산물 등을 생성하고, 정제 공정을 통해 알파메틸 스타이렌(AMS) 및 중질 부산물은 배출시키고, 페놀 및 아세톤은 정제 분리한다.
상기와 같은 반응 공정을 통해 생성된 생성물 스트림은 페놀, 아세톤 및 다양한 부산물이 혼합된 상태로 존재하기 때문에, 생성물 스트림으로부터 페놀을 분리하기 위한 일련의 분리 공정이 필요하다.
상기 생성물 스트림은 별도의 분리 장치에 투입되어, 미반응 큐멘, 아세톤, 알파-메틸스티렌 및 하이드록시아세톤 등을 포함하는 아세톤계 혼합물은 분리 장치의 탑정에서 분리되고, 페놀과 일부의 알파-메틸스티렌, 2-메틸벤조퓨란 및 기타 부산물 등을 포함하는 페놀계 혼합물은 분리 장치의 탑저에서 분리된다.
상기 분리 장치의 탑저에서 분리된 페놀계 혼합물은 페놀 컬럼에 투입되어, 페놀은 페놀 컬럼의 탑정에서 분리되고, 디큐밀퍼옥사이드, 큐밀페놀, 알파-메틸스티렌 다이머 및 타르(tar) 등과 같은 페놀계 부산물은 상기 페놀 컬럼의 탑저에서 분리된다. 결과적으로, 페놀 제조 공정에서 발생되는 페놀계 부산물은 페놀, 큐멘 및 알파-메틸스티렌 등과 같은 일부 유효 성분과 타르를 포함할 수 있다.
또한, 상기 비스페놀 A 제조 공정은 앞서 기재한 혹 공정을 통해 제조된 페놀과 아세톤을 반응시켜 비스페놀 A를 제조하고, 상기 반응 생성물로부터 비스페놀 A를 회수하는 방법으로 수행될 수 있다. 구체적으로, 상기 비스페놀 A 제조 공정은, 큐멘의 산화 반응에 의해 제조된 큐멘하이드로퍼옥사이드를 분해 및 정제하여, 페놀 및 아세톤을 분리하는 단계; 상기 분리된 페놀 및 아세톤을 반응시켜 제조된 비스페놀 A를 분리하고, 분리되지 않은 비스페놀 A를 포함하는 스트림을 알칼리 수용액 하에서 분해하는 단계; 및 상기 분해 반응에 의한 반응 생성물, 페놀계 부산물 및 아세톤계 부산물을 분리하는 단계를 통해 수행될 수 있다.
상기 큐멘의 산화 반응에 의해 제조된 큐멘하이드로퍼옥사이드를 분해 및 정제하여, 페놀 및 아세톤을 분리하는 단계는, 큐멘 정제 공정과 페놀/아세톤 정제 공정을 이용하는 단계로서, 우선, 프로필렌(propylene) 및 벤젠(benzene)을 알킬화 반응시켜 큐멘을 제조한 후, 정제 공정을 통해 중질(heavy)/경질(light) 부산물은 배출시키고, 큐멘은 정제 분리한다. 이어서, 정제된 큐멘을 산화 반응시켜 큐멘하이드로퍼옥사이드(cumene hydro peroxide, CHP)를 제조한 후, 황산(H2SO4)등 통상의 산 촉매 하에서 상기 큐멘하이드로퍼옥사이드(CHP)를 분해 반응시켜, 페놀, 아세톤, 알파-메틸스티렌(α-methyl stylene, AMS) 및 중질(heavy) 부산물 등을 생성하고, 정제 공정을 통해 알파메틸 스타이렌(AMS) 및 중질 부산물은 배출시키고, 페놀 및 아세톤은 정제 분리한다.
상기 분리된 페놀 및 아세톤을 반응시켜 제조된 비스페놀 A를 분리하고, 분리되지 않은 비스페놀 A를 포함하는 스트림을 알칼리 수용액 하에서 분해하는 단계는, 비스페놀 A(bisphenol A, BPA) 정제 공정을 이용하는 단계로서, 우선, 상기 정제 분리된 페놀 및 아세톤을 반응시켜 비스페놀 A, 보다 정확하게는 조(crude) 비스페놀 A를 제조한 후, 결정화 공정을 거쳐 순도가 향상된 비스페놀 A가 제조된다. 이와 같이 제조된 비스페놀 A는 BPA 정제 공정을 거쳐 분리되고, 분리되지 않은 비스페놀 A를 포함하는 부산물은 NaOH, KOH 및 LiOH와 같은 염기의 성질을 가지는 과량의 알칼리 수용액 하에서 분해된다.
상기 분해 반응에 의한 반응 생성물, 페놀계 부산물 및 아세톤계 부산물을 분리하는 단계는, 상기 분해 반응이 완료된 스트림을 분리 장치에 공급하여 아세톤계 혼합물은 분리 장치의 탑정에서 분리되고, 반응 생성물은 분리 장치의 탑저에서 분리될 수 있다. 상기 반응 생성물은 비스페놀 A 페놀 컬럼에 투입되어, 비스페놀 A는 탑정에서 분리되고, 비스페놀 A, 페놀, 디큐밀퍼옥사이드, 큐밀페놀, 알파-메틸스티렌 다이머 및 타르(tar) 등과 같은 페놀계 부산물은 상기 탑저에서 분리된다. 이 때, 상기 페놀계 부산물에는 불순물인 타르 이외에도, 생성물인 비스페놀 A와, 큐멘 및 알파-메틸스티렌 등과 같은 유효 성분을 포함하고 있다.
결과적으로, 비스페놀 A 제조 공정에서 발생되는 페놀계 부산물은 비스페놀 A와, 페놀, 큐멘 및 알파-메틸스티렌 등과 같은 일부 유효 성분과 타르를 포함할 수 있다.
따라서, 상기 비스페놀 A 제조 공정에서 발생되는 페놀계 부산물과 페놀 제조 공정에서 발생하는 페놀계 부산물의 혼합물은 비스페놀 A, 페놀, 알파-메틸스티렌, 아세토페논, 큐밀 페놀 및 알파-메틸스티렌 다이머로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 구체적인 예로, 페놀계 부산물은 비스페놀 A, 페놀, 알파-메틸스티렌, 아세토페논, 큐밀 페놀 및 알파-메틸스티렌 다이머로 이루어진 군으로부터 선택된 2종 이상, 또는 이들 모두를 포함하는 것일 수 있다.
상기 페놀계 부산물은 비스페놀 A 제조 공정에서 발생하는 페놀계 부산물과 페놀 제조 공정에서 발생하는 페놀계 부산물을 1:2 내지 10의 유량비로 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 페놀계 부산물은 비스페놀 A 제조 공정에서 발생하는 페놀계 부산물과 페놀 제조 공정에서 발생하는 페놀계 부산물을 1:2 내지 10, 1:4 내지 10 또는 1:6 내지 10의 유량비로 포함할 수 있다. 이와 같이, 비스페놀 A 제조 공정에서 발생하는 페놀계 부산물 대비 페놀 제조 공정에서 발생하는 페놀계 부산물의 함량의 높은 페놀계 부산물을 분해하는 것이 분해 장치(300)에 부하를 방지하고, 공정에서의 에너지 사용량을 절감하는 측면에서 바람직할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 페놀 제조 공정 및 비스페놀 A 제조 공정은 앞서 기재한 큐멘하이드로퍼옥사이드의 산 분해 반응을 포함하여 실시될 수 있다. 이 때, 상기 큐멘하이드로퍼옥사이드의 산 분해 반응은 산을 포함하여 실시되므로, 산 분해 반응액은 산을 포함하고 있다. 따라서, 상기 산 분해 반응액으로부터 증류 등의 공정에 의해 페놀 및 아세톤을 수득하기 위해서는 상기 산 분해 반응액을 중화시키는 공정이 필요하다.
이에, 상기 산 분해 반응액을 분리하기에 앞서, 염기성 수용액 등에 의해 중화시키게 되는데, 이 때 중화된 산 분해 반응액 내에는, 산 분해 반응에 이용된 산과, 염기성 수용액 등의 염기 사이의 중화 반응에 따른 염(Salt)이 발생한다. 중화 공정에 의해 중화된 산 분해 반응액은 유상 및 수상으로 분리되고, 분리된 유상으로부터 페놀 및 아세톤을 수득하기 위한 분리 공정을 실시하게 되는데, 상기 염은, 수상에서 대부분 함께 제거되지만, 일부는 유상 내에 잔존하게 된다.
이러한 염은 본 발명에서 기재하는 페놀계 부산물 내에 잔존하게 된다. 이렇게 페놀계 부산물 내에 잔존하는 염은, 이후 페놀계 부산물로부터 유효 성분을 수득하기 위한 페놀계 부산물 분해 시, 분해 장치(300)의 부식, 폐색 및 퇴적 등을 일으켜 분해 장치(300)의 고장의 원인이 되는 문제가 있다. 따라서, 페놀계 부산물 분해 시, 페놀계 부산물 내의 염을 최소화하는 것이 중요하다.
이에, 페놀계 부산물 내의 염을 제거하기 위한 방법으로, 페놀계 부산물을 분해하기에 앞서, 공정수를 투입하여 염을 제거하는 방법을 고려해볼 수 있으나, 이 경우 유상과 수상의 상 분리가 원활하지 않고, 이에 따라 염을 충분히 제거할 수 없는 문제가 있다.
또한, 페놀계 부산물에 공정수와 함께 페놀 제조 공정 내 아세톤 컬럼 등으로부터 유효 성분으로 배출되는 큐멘 및 알파-메틸스티렌과 같은 유기물을 투입하여 염을 제거하는 방법도 고려해볼 수 있으나, 이는 큐멘 및 알파-메틸스티렌을 다시 생성물로 수득하여야 하기 때문에, 페놀 제조 공정에 과부하가 발생하고, 전체 운전 에너지를 증가시키는 문제가 있다.
또한, 페놀계 부산물에 공정수와 함께 페놀계 부산물을 분해하기 위해 유효 성분을 포함하는 분해 장치(300)의 상부 배출 스트림과 같은 유기물을 투입하여 염을 제거하는 방법도 고려해볼 수 있으나, 이는 유효 성분으로 수득되는 분해 장치(300) 상부 배출 스트림을 그대로 활용하기 때문에, 정제 효율이 감소하고, 환류되는 스트림이 감소하여 분해 장치(300) 상부에 응축기를 운전하기 위한 냉열이 추가적으로 필요하여, 결국 전체 운전 에너지를 증가시키는 문제가 있다.
반면, 본 발명에 따른 페놀계 부산물 분해 방법에 의하면, 페놀계 부산물 내의 염을 최소화하는 것이 가능하고, 이에 따라 페놀계 부산물 분해 장치(300)의 안정적인 운전이 가능하여, 페놀계 부산물을 분해하여 유효 성분을 효과적으로 수득할 수 있는 효과가 있다.
구체적으로, 본 발명에서는 페놀계 부산물 내의 염을 제거하기 위한 방법으로, 페놀계 부산물을 분해하기에 앞서, 상기 페놀계 부산물 스트림을 혼합 장치(100)에 공급하고, 상기 혼합 장치(100)에 별도로 분해 장치(300) 측면 배출 스트림 및 공정수 스트림을 투입하여 상기 페놀계 부산물 내 잔존하는 염을 최소화할 수 있다. 이 때, 상기 혼합 장치(100)로 공급되는 분해 장치(300) 측면 배출 스트림은 상기 분해 장치(300) 측면 배출 스트림 중 일부인 제1 스트림이 공급될 수 있다.
상기 페놀계 부산물은 상술한 바와 같이, 비스페놀 A, 페놀, 알파-메틸스티렌, 아세토페논, 큐밀 페놀 및 알파-메틸스티렌 다이머로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다. 구체적인 예로, 상기 페놀계 부산물은 비스페놀 A, 페놀, 알파-메틸스티렌, 아세토페논, 큐밀 페놀 및 알파-메틸스티렌 다이머로 이루어진 군으로부터 선택된 2종 이상, 또는 이들 모두를 포함하는 것일 수 있다.
상기 공정수는, 페놀계 부산물 스트림 내의 염을 용해하여 제거하기 위한 것으로, 증류수 이외에도, 산성을 나타내는 수용액, 염기성을 나타내는 수용액 등 각종 수용액을 모두 포함하는 의미일 수 있다.
상기 공정수는 pH가 3.5 내지 7, 3.5 내지 5.5, 또는 3.5 내지 4.5일 수 있고, 이 범위 내에서 혼합 장치(100) 및 층분리 장치의 부식을 방지하면서도, 염의 용해도를 향상시키며, 층분리 장치 내에서 유상과 수상의 분리 시 상 분리 능력을 향상시키는 효과가 있다.
상기 혼합 장치는 페놀계 부산물 및 공정수를 혼합하기 위한 혼합기일 수 있다. 구체적인 예로, 상기 혼합기는 상기 페놀계 부산물 및 공정수의 혼합을 용이하게 실시하기 위해 라인 믹서(line mixer) 또는 스태틱 믹서(static mixer)를 구비한 것일 수 있다.
상기 분해 장치(300) 측면 배출 스트림은 후술하는 분해 장치(300)의 측면에서 배출되는 스트림으로서, 페놀, 아세토페논, 이소프로필페놀, 알파-메틸스티렌 및 큐멘으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다. 구체적인 예로, 상기 분해 장치(300) 측면 배출 스트림은 페놀, 아세토페논, 이소프로필페놀, 알파-메틸스티렌 및 큐멘을 포함하는 것일 수 있다. 상기 분해 장치(300) 측면 배출 스트림을 상기 혼합 장치(100)에 투입하는 이유는, 상기 분해 장치(300) 측면 배출 스트림에 포함된 아세토페논이 후술할 층분리 장치를 이용한 상 분리 시, 유상과 염을 포함하는 수상과의 상 분리를 활성화시켜, 유상 내 염이 잔존하는 것을 최소화하기 위함이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 페놀계 부산물 스트림은 페놀 제조 공정 및 비스페놀 A 제조 공정 중 어느 하나의 공정으로부터 공급되는 스트림으로서, 공급되는 온도가 예를 들어, 200 ℃ 이상, 200 ℃ 내지 300 ℃ 또는 200 ℃ 내지 250 ℃ 범위로 고온일 수 있다. 따라서, 상기 페놀계 부산물 스트림을 혼합 장치(100)로 공급하기 전에 공정수의 기화를 방지하기 위해서는 상기 페놀계 부산물 스트림을 냉각시켜야 한다. 구체적으로, 상기 페놀계 부산물 스트림은 제1 열교환기(410)로 공급되고, 상기 제1 열교환기(410)에서 층분리 장치(200)에서 배출되는 유상 스트림과 열교환함으로써, 상기 페놀계 부산물 스트림은 냉각되고, 상기 층분리 장치(200)에서 배출되는 유상 스트림은 가열될 수 있다. 이를 통해, 상기 페놀계 부산물 스트림을 냉각하기 위한 에너지를 절감함과 동시에, 층분리 장치(200)에서 배출되는 유상 스트림을 분해 장치(300)로 공급하기 전에 가열함으로써 분해 장치(300)에서 사용되는 에너지를 절감시킬 수 있다.
또한, 필요에 따라서, 상기 제1 열교환기(410)를 통과한 페놀계 부산물 스트림은 층분리 장치(100)로 공급되기 전에, 별도의 냉각기(500)를 이용하여 추가적으로 냉각시킬 수 있다.
상기 제1 열교환기(410)에서 열교환을 통해 냉각된 페놀계 부산물 스트림은 상술한 바와 같이, 분해 장치(300) 측면 배출 스트림의 제1 스트림 및 공정수 스트림과 혼합 장치(100)에 투입되어 혼합될 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 열교환기(410)를 통과한 페놀계 부산물 스트림은 먼저 분해 장치(300) 측면 배출 스트림의 제1 스트림과 혼합되고, 별도의 냉각기(500)를 이용하여 냉각된 후 혼합 장치(100)로 투입되고, 상기 혼합 장치(100)에 투입되는 공정수와 혼합될 수 있다.
상기 혼합 장치(100)에 투입되는 페놀계 부산물 스트림, 분해 장치(300) 측면 배출 스트림의 제1 스트림 및 공정수 스트림의 유량비는 1:0.2~0.8:1~3, 1:0.3~0.7:1.2~2.8 또는 1:0.4~0.6:1.3~1.8일 수 있다. 상기 페놀계 부산물 스트림, 분해 장치(300) 측면 배출 스트림의 제1 스트림 및 공정수 스트림의 유량비를 상기 범위로 제어함으로써, 페놀계 부산물 스트림, 분해 장치(300) 측면 배출 스트림의 제1 스트림 및 공정수 스트림의 혼합은 물론, 후술하는 층분리 장치(200)에서의 유상 및 수상의 상 분리 능력이 향상되며, 페놀계 부산물 내에 포함된 염의 제거 효율이 향상되는 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 혼합 장치(100)에서 배출되는 혼합 장치(100) 배출 스트림은 층분리 장치(200)로 공급되고, 상기 층분리 장치(200)에서 유상 및 수상으로 상 분리될 수 있다. 구체적으로, 상기 층분리 장치(200)는 상기 혼합 장치(100) 배출 스트림 내 포함된 염을 제거하고, 분해 장치(300)에 투입하기 위해, 혼합 장치(100) 배출 스트림을 유상 및 수상으로 상 분리하는 것일 수 있다.
상기 층분리 장치(200)에서 배출되는 유상 스트림은 페놀계 부산물 스트림으로부터 염이 제거된 스트림으로서, 분해 장치(300)의 공급 스트림으로 이용될 수 있고, 상기 층분리 장치(200)에서 배출되는 유상 스트림은 염의 함량이 최소화된 상태이기 때문에, 분해 장치(300)에서 분해 반응 시, 분해 장치(300)의 부식, 폐색 및 퇴적 등을 방지할 수 있는 효과가 있다.
상기 층분리 장치(200)에서 배출되는 수상 스트림은 공정수 및 페놀계 부산물 내 잔존하는 염을 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 페놀계 부산물 스트림으로부터 염을 제거하는 효과가 있다.
상기 층분리 장치(200)에서 배출되는 수상 스트림의 일부 스트림은 상기 혼합 장치(100)로 공급되어 재사용할 수 있다. 또한, 층분리 장치(200)에서 배출되는 수상 스트림 중 혼합 장치(100)로 공급되지 않는 나머지 스트림은 염을 포함하는 폐수로서 배출될 수 있다.
상기 층분리 장치(200)는 유상 및 수상을 상 분리하기 위한 드럼(drum)일 수 있다.
상기 층분리 장치(200)에서 유상 및 수상을 상 분리하기 위해, 상기 혼합 장치(100) 배출 스트림을 층분리 장치(200) 내에서 1 시간 내지 10 시간, 2 시간 내지 8 시간, 또는 3 시간 내지 5 시간 체류시키는 단계를 포함할 수 있다. 이와 같이, 상기 혼합 장치(100) 배출 스트림을 층분리 장치(200) 내에서 체류시키는 경우, 상 분리가 보다 명확히 일어날 수 있고, 이에 따라, 페놀계 부산물로부터 염을 최대한 제거할 수 있는 효과가 있다.
상기 층분리 장치(200)에서 배출되는 유상 스트림은 분해 반응을 위하여 분해 장치(300)에 공급될 수 있다. 이 때, 상기 층분리 장치(200)에서 배출되는 유상 스트림은 상술한 바와 같이, 제1 열교환기(410)로 공급되어 페놀계 부산물 스트림과 열교환을 통해 가열될 수 있다. 또한, 상기 제1 열교환기(410)를 통과한 층분리 장치(200)에서 배출되는 유상 스트림은 제2 열교환기(420)로 공급되어 추가로 가열된 후 분해 장치(300)로 공급될 수 있다. 결과적으로, 상기 층분리 장치(200)에서 배출되는 유상 스트림은 제1 열교환기(410) 및 제2 열교환기(420)를 통과한 후 분해 장치(300)로 공급될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 분해 장치(300)에서 실시되는 분해는 열분해일 수 있고, 이를 실시하기 위한 분해 장치(300)는 열분해 장치(thermal cracker)일 수 있다. 구체적인 예로, 상기 열분해 장치는 반응기-증류탑 일체형 분리 장치일 수 있다.
상기 분해 장치(300)의 상부로부터 유효 성분을 분리하고, 하부로부터 타르를 포함하는 중질 물질을 효과적으로 분리하기 위하여 상기 분해 장치(300)는 260 ℃ 내지 370 ℃, 290 ℃ 내지 370 ℃ 또는 300 ℃ 내지 350 ℃의 온도 및 0.1 bar 내지 3 bar, 0.1 bar 내지 2 bar 또는 0.1 bar 내지 1.0 bar의 압력으로 운전될 수 있다.
상기 분해 장치(300)에서는 상부 배출 스트림으로부터 유효 성분을 분리할 수 있다. 상기 유효 성분은 예를 들어, 페놀, 알파-메틸스티렌 및 큐멘으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 또한, 상기 분해 장치(300) 하부 배출 스트림은 타르(tar)를 포함하는 스트림으로서, 회수되어 연료 등으로 재사용될 수 있다.
상기 분해 장치(300) 측면 배출 스트림은 분해 장치(300) 총 단수의 25% 내지 90%, 40% 내지 90% 또는 50% 내지 90%의 단에서 배출되는 것일 수 있다. 이 경우, 아세토페논이 분해 장치(300) 상부 배출 스트림으로 배출되는 것을 현저히 저감시키는 효과가 있다.
상기 분해 장치(300) 측면 배출 스트림은 아세토페논을 40 중량% 이상 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 분해 장치(300) 측면 배출 스트림은 아세토페논을 40 중량% 내지 99 중량%, 55 중량% 내지 99 중량% 또는 60 중량% 내지 99 중량%로 포함하는 것일 수 있다. 상기 아세토페논은 페놀계 부산물 스트림에 포함되어 있는 유기물로써, 페놀계 부산물 분해 반응에 의해 수득되는 유효 성분과 대비되어 불순물로 작용하기 때문에 유효 성분 내의 아세토페논의 함량을 최소화하는 것이 바람직하다. 따라서, 본 발명에 따라 상기 분해 장치(300) 측면 배출 스트림이 아세토페논을 40 중량% 이상 포함하는 경우, 분해 장치(300) 측면 배출 스트림을 분리함으로써 페놀계 부산물 분해 반응에 의해 수득되는 유효 성분 내 아세토페논의 함량을 최소화할 수 있어, 유효 성분의 수득 측면에서 유리한 효과가 있다.
상기 분해 장치(300) 측면 배출 스트림은 제1 스트림 및 제2 스트림으로 분기될 수 있다. 예를 들어, 상기 분해 장치(300) 측면 배출 스트림의 제1 스트림은 혼합 장치(100)로 공급되어 페놀계 부산물 스트림 내 염 제거 효율을 향상시키고, 제2 스트림은 제2 열교환기(420)를 통과하여 배출시킴으로써, 층분리 장치(200)에서 배출되는 유상 스트림을 가열시키고, 분해 장치(300) 하부 배출 스트림의 흐름성을 개선하면서, 상기 제2 열교환기(420) 내 축적되는 오염 물질을 용해시켜 제거할 수 있다.
구체적으로, 상술한 바와 같이, 아세토페논의 함량이 높은 상기 분해 장치(300) 측면 배출 스트림의 제1 스트림을 이용하여 상기 페놀계 부산물 스트림 내 포함된 염을 효과적으로 제거할 수 있다.
또한, 상기 분해 장치(300) 측면 배출 스트림의 제2 스트림을 이용하여 타르의 함량이 높아 흐름성이 좋지 못한 분해 장치(300) 하부 배출 스트림의 흐름성을 개선할 수 있다. 예를 들어, 상기 분해 장치(300) 하부 배출 스트림은 상기 제2 스트림과 혼합되어 혼합 스트림을 형성하고, 상기 혼합 스트림은 제2 열교환기(420)를 통과하여 배출될 수 있다. 이를 통해, 상기 분해 장치(300) 하부 배출 스트림의 점도를 낮춰 흐름성을 개선할 수 있고, 동시에 상기 분해 장치(300) 측면 배출 스트림에 포함된 유기물은 열교환기에 축적되는 오염 물질, 예를 들어, 타르 성분을 녹이기에 적당한 조성, 온도 등을 가지기 때문에, 열교환기의 내벽 및 배관 등에 축적된 오염 물질을 단시간에 효과적으로 용해시켜 제거할 수 있다.
또한, 상기 분해 장치(300)는 고온으로 운전되기 때문에, 측면 배출 스트림 또한 고온으로 배출되고, 상기 고온의 분해 장치(300) 측면 배출 스트림의 제2 스트림을 이용하여 공정 내 스트림을 가열하는 열원으로 사용함으로써 에너지를 절감할 수 있다. 예를 들어, 상기 분해 장치(300) 측면 배출 스트림의 온도는 150 ℃ 내지 400 ℃, 150 ℃ 내지 300 ℃ 또는 180 ℃ 내지 250 ℃일 수 있다. 이와 같이, 고온의 분해 장치(300) 측면 배출 스트림의 제2 스트림을 분해 장치(300) 하부 배출 스트림과 함께 제2 열교환기(420)를 통과시켜 배출함으로써, 분해 장치(300) 하부 배출 스트림의 흐름성을 개선함과 동시에, 제2 열교환기(420)로 공급되는 제1 열교환기(410)를 통과한 층분리 장치(200)의 유상 스트림을 가열할 수 있다.
상기 분해 장치(300) 측면 배출 스트림은 상기 제1 열교환기(410) 및 제2 열교환기(420)의 운전 중에는 상기 혼합 장치로 공급되거나, 분해 장치(300) 하부 배출 스트림과 함께 배출되고, 상기 제1 열교환기(410) 및 제2 열교환기(420)의 운전을 정지한 상태에서는 제1 열교환기(410) 및 제2 열교환기(420)로 분할 공급되어 제1 열교환기(410) 및 제2 열교환기(420)를 세척할 수 있다.
상기 제1 열교환기(410) 및 제2 열교환기(420)는 더블 파이프 타입(Double Pipe Type)일 수 있다. 상기 제1 열교환기(410) 및 제2 열교환기(420)이 더블 파이프 타입인 경우, 이중관 내 오염 물질이 일정량 이상 축적될 경우 상기 오염 물질을 물리적으로 세척하기 어렵기 때문에 고온의 용매를 이용한 화학적 세척을 수행하여야 하기 때문에 열교환기 내 열 응력이 발생하는 문제 및 긴 세척 시간으로 인해 장시간 운전을 정지해야 하는 문제가 있다. 구체적으로, 종래에는 열교환기 내에 타르가 일정량 이상 축적될 경우, 열교환 효율이 떨어지기 때문에, 분해 장치(300) 및 열교환기의 운전을 중단하고, 분해 장치(300)와 열교환기를 해체한 후, 열교환기 내부를 세척하였다. 이에 따라, 분해 장치(300)와 열교환기의 해체 시간으로 인해 열교환기의 세척을 위한 시간이 오래 걸리고, 이에 따라서 분해 장치(300)가 셧 다운(shut down)되는 시간이 증가하게 되어, 경제적 손실과 유효 성분에 대한 단가 상승의 문제로 이어졌다.
이에 대해, 본 발명에 따른 페놀계 부산물 분해방법은, 제1 열교환기(410) 및 제2 열교환기(420) 내 축적된 오염 물질을 제거하고, 상기 제1 열교환기(410) 및 제2 열교환기(420)의 세척 주기를 연장시키기 위하여 분해 장치(300) 측면 배출 스트림을 분할 공급함으로써, 종래의 열교환기 세척 방법과 같이, 분해 장치(300)와 열교환기를 해체할 필요가 없고, 분해 장치(300) 측면 배출 스트림 내 유기물이 타르를 용해하는 용매로 작용하여 각 열교환기 내에 오염 물질을 용해시켜 제거하는 효과가 있다.
상기 제1 열교환기(410) 및 제2 열교환기(420)의 운전을 정지하고, 분해 장치(300) 측면 배출 스트림을 제1 열교환기(410) 및 제2 열교환기(420)로 분할 공급하는 것은, 열교환기의 열교환 효율이 50% 이하인 경우에 수행될 수 있다. 상기 제1 열교환기(410) 및 제2 열교환기(420)의 운전 능력이 상기 범위인 경우에는 열교환기 내 축적된 오염 물질로 인하여 열교환 효율이 저하된 상태로서, 분해 장치(300) 측면 배출 스트림을 제1 열교환기(410) 및 제2 열교환기(420)로 분할 공급함으로써, 상기 각 열교환기 내 축적된 오염 물질을 용해시켜 열교환기의 운전 능력을 향상시킬 수 있다. 이는 종래의 열교환기 세척 방법에 따른 문제를 해결하고, 세척 시간을 상당한 수준으로 단축시킬 수 있다.
상기 분해 장치(300) 측면 배출 스트림을 제1 열교환기(410) 및 제2 열교환기(420)에 공급하여 상기 제1 열교환기(410) 및 제2 열교환기(420)를 세척하고, 상기 제1 열교환기(410) 및 제2 열교환기(420) 각각에서 배출되는 분해 장치(300) 측면 배출 스트림은 합류되어 배출될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 열교환기(410) 및 제2 열교환기(420) 각각에서 배출되어 합류된 분해 장치(300) 측면 배출 스트림은 분해 장치(300) 하부 배출 스트림이 배출되는 라인으로 합류되어 제2 열교환기(420)를 통과하여 배출될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 페놀계 부산물 분해방법에서는 필요한 경우, 증류 컬럼(미도시), 컨덴서(미도시), 리보일러(미도시), 밸브(미도시), 펌프(미도시), 분리기(미도시) 및 혼합기(미도시) 등의 장치를 추가적으로 더 설치할 수 있다.
이상, 본 발명에 따른 페놀계 부산물 분해방법을 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 페놀계 부산물 분해방법을 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 흐름도를 이용하여 Aspen 사의 Aspen Plus 시뮬레이터를 이용하여, 공정을 시뮬레이션 하였다.
구체적으로, 하기 표 1에 기재된 조성의 페놀계 부산물 스트림은 1,000 kg/hr의 유량으로, 211 ℃의 온도에서 제1 열교환기(410)를 통과한 후 분해 장치(300) 측면 배출 스트림의 제1 스트림과 혼합되고, 냉각기(500)를 통과하여 80 ℃로 냉각된 후 혼합 장치(100)로 공급되고, 상기 혼합 장치(100)에서 pH 4의 공정수 스트림과 혼합하였다. 상기 혼합 장치(100)에서 혼합되는 페놀계 부산물 스트림:분해 장치(300) 측면 배출 스트림의 제1 스트림:공정수 스트림의 유량비는 페놀계 부산물 스트림 1,000 kg/hr를 기준으로, 1:0.25:1.25로 제어하였다.
상기 혼합 장치(100) 배출 스트림은 층분리 장치(200)로 공급되었으며, 층분리 장치(200)에서 5 시간 체류 후, 배출되는 유상 스트림은 제1 열교환기(410) 및 제2 열교환기(420)를 통과하여 190 ℃로 가열된 상태로 0.1 KG로 운전되는 분해 장치(300)로 공급하였다.
상기 분해 장치(300) 상부 배출 스트림으로부터 유효 성분을 수득하였고, 200 ℃로 배출되는 측면 배출 스트림의 제1 스트림은 혼합 장치(100)로 공급하고, 제2 스트림은 하부 배출 스트림과 혼합하여 제2 열교환기(420)를 통과시켜 배출하였다. 이 때, 상기 분해 장치(300) 상부 배출 스트림 및 측면 배출 스트림의 조성은 하기 표 2에 나타내었다.
또한, 상기 제1 열교환기(410) 및 제2 열교환기(420)의 열교환 효율이 50% 이하로 떨어지는 경우, 상기 제1 열교환기(410) 및 제2 열교환기(420)의 운전을 정지하고, 하기 도 2와 같이, 제1 열교환기(410) 및 제2 열교환기(420)를 세척하였다.
구체적으로, 상기 분해 장치(300) 측면 배출 스트림을 점선으로 표시된 라인을 통해 제1 열교환기(410) 및 제2 열교환기(420)에 분할 공급하여 제1 열교환기(410) 및 제2 열교환기(420)를 세척하였다.
상기 제1 열교환기(410) 및 제2 열교환기(420)를 통과한 분해 장치(300) 측면 배출 스트림은 분해 장치(300) 하부 배출 스트림이 배출되는 라인으로 합류되어 제2 열교환기(420)를 통과하여 배출시켰다.
구분 페놀계 부산물 스트림
페놀 (wt%) 4.13
알파-메틸스티렌 (wt%) 7.73
큐멘 (wt%) 0.00
아세토페논 (wt%) 18.84
큐밀 페놀 (wt%) 27.49
알파-메틸스티렌 다이머 (wt%) 15.10
기타 (wt%) 26.71
계 (wt%) 100.00
구분 분해 장치 상부 배출 스트림 분해 장치 측면 배출 스트림
페놀 (wt%) 17.03 28.25
알파-메틸스티렌 (wt%) 65.74 8.64
큐멘 (wt%) 12.69 1.07
아세토페논 (wt%) 0.06 62.01
기타 (wt%) 4.48 0.03
계 (wt%) 100.00 100.00
실시예 2
상기 실시예 1에서, 페놀계 부산물로서, 페놀 제조 공정에서 발생된 페놀계 부산물 및 비스페놀 A 제조 공정에서 발생된 페놀계 부산물의 혼합물인 하기 표 3에 기재된 조성의 페놀계 부산물 스트림을 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다. 이 때, 상기 분해 장치(300) 상부 배출 스트림 및 측면 배출 스트림의 조성은 하기 표 4에 나타내었다.
구분 페놀계 부산물 스트림
페놀 (wt%) 4.85
알파-메틸스티렌 (wt%) 7.14
큐멘 (wt%) 0.00
아세토페논 (wt%) 11.60
큐밀 페놀 (wt%) 15.32
알파-메틸스티렌 다이머 (wt%) 10.74
비스페놀 A (wt%) 11.56
기타 (wt%) 38.79
계 (wt%) 100.00
구분 분해 장치 상부 배출 스트림 분해 장치 측면 배출 스트림
페놀 (wt%) 32.99 19.87
알파-메틸스티렌 (wt%) 50.07 5.92
큐멘 (wt%) 11.83 0.94
아세토페논 (wt%) 0.01 46.75
이소프로필 페놀 (wt%) 0.00 26.19
기타 (wt%) 5.10 0.33
계 (wt%) 100.00 100.00
비교예
비교예 1
상기 실시예 1에서, 상기 제1 열교환기(410) 및 제2 열교환기(420)의 열교환 효율이 50% 이하로 떨어지는 경우, 상기 제1 열교환기(410) 및 제2 열교환기(420)의 운전을 정지하고, 제1 열교환기(410) 및 제2 열교환기(420)를 세척할 때, 하기 도 2와 같이 분해 장치(300) 측면 배출 스트림을 이용하지 않고, 하기 표 5의 조성을 갖는 아세톤 회수 증류탑(Acetone Product Column, APC) 하부 분리기(APC BTM Separator)의 유기층 성분을 별도로 공급하여 세척하였다.
구분 APC BTM Separator 유기층
알파-메틸스티렌 (wt%) 20.00
큐멘 (wt%) 80.00
계 (wt%) 100.00
비교예 2
상기 비교예 1에서, 상기 제1 열교환기(410) 및 제2 열교환기(420)의 열교환 효율이 50% 이하로 떨어지는 경우, 상기 제1 열교환기(410) 및 제2 열교환기(420)의 운전을 정지하고, 제1 열교환기(410) 및 제2 열교환기(420)를 세척할 때, 분해 장치(300) 상부 배출 스트림을 이용한 것을 제외하고는 상기 비교예 1과 동일한 방법으로 수행하였다.
실험예
실험예 1
상기 실시예 1, 실시예 2, 비교예 1 및 비교예 2 각각의 공정에서 열교환기에 파울링되는 오염 물질(타르)에 대한 용해도(%)를 하기와 같은 방법으로 측정하여 표 6에 나타내었다.
- 용해도: 고비점의 타르 5 g을 실시예 1, 실시예 2, 비교예 1 및 비교예 2의 제1 열교환기(410) 및 제2 열교환기(420)로 공급되는 성분 각각이 50 g 수용된 용기에 담그고, 7 시간 동안 방치한 후 각각의 경우에 대하여 타르의 용해도를 용해 전 타르의 무게와 방치 후 용기 내 잔류하는 고형분의 무게를 이용하여 측정하였다.
실시예 1 실시예 2 비교예 1 비교예 2
용해도(%) 90% 90% < 1% < 1%
상기 표 6을 참조하면, 실시예 1 및 실시예 2와 같이 분해 장치(300) 측면 배출 스트림을 이용하여 제1 열교환기(410) 및 제2 열교환기(420)를 세척하는 경우, 제1 열교환기(410) 및 제2 열교환기(420)에 파울링되는 오염 물질, 즉, 타르에 대한 용해도가 90%로 우수한 것을 확인할 수 있었다. 또한, 이 경우에, 열교환기를 세척한 분해 장치(300) 측면 배출 스트림을 연료로서 별도로 판매가 가능하기 때문에 경제적인 측면에서 유리할 수 있다.
이와 비교하여, 상기 제1 열교환기(410) 및 제2 열교환기(420)를 세척하기 위하여 아세톤 회수 증류탑 하부 분리기 유기층 성분을 이용하여 비교예 1과, 분해 장치(300) 상부 배출 스트림을 이용한 비교예 2의 경우에는 타르에 대한 용해도가 1% 미만으로 열교환기의 오염 물질을 세척하는 용도로 사용하기에 적절하지 않은 것을 알 수 있었다. 또한, 이 경우에는 유효 성분을 열교환기의 세척에 사용하는 것으로서, 비용적인 측면에서 불리할 수 있다.
100: 혼합 장치
200: 층분리 장치
300: 분해 장치
410: 제1 열교환기
420: 제2 열교환기
500: 냉각기

Claims (10)

  1. 페놀계 부산물 스트림을 제1 열교환기로 공급하여 열교환시키는 단계;
    상기 제1 열교환기를 통과한 페놀계 부산물 스트림, 분해 장치 측면 배출 스트림의 제1 스트림 및 공정수 스트림을 혼합 장치에 투입하여 혼합하는 단계;
    상기 혼합 장치 배출 스트림을 층분리 장치에 투입하여 유상 및 수상으로 상 분리하는 단계; 및
    상기 층분리 장치에서 배출되는 유상 스트림을 제1 열교환기 및 제2 열교환기를 통과시켜 분해 장치에 투입하여 유효 성분을 수득하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 열교환기 및 제2 열교환기의 운전을 정지한 상태에서, 상기 분해 장치 측면 배출 스트림을 제1 열교환기 및 제2 열교환기에 공급하여 상기 제1 열교환기 및 제2 열교환기를 세척하는 것인 포함하는 페놀계 부산물 분해방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 페놀계 부산물은 페놀 제조 공정에서 발생하는 페놀계 부산물 및 비스페놀 A 제조 공정에서 발생되는 페놀계 부산물 중 어느 하나 이상을 포함하는 것인 페놀계 부산물 분해방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 페놀계 부산물은 비스페놀 A, 페놀, 알파-메틸스티렌, 아세토페논, 큐밀 페놀 및 알파-메틸스티렌 다이머로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것인 페놀계 부산물 분해방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 분해 장치 측면 배출 스트림은 페놀, 아세토페논, 알파-메틸스티렌 및 큐멘으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것인 페놀계 부산물 분해방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 분해 장치 측면 배출 스트림은 아세토페논을 40 중량% 이상 포함하는 것인 페놀계 부산물 분해방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 분해 장치의 운전 압력은 0.1 KG 내지 3 KG인 페놀계 부산물 분해방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 분해 장치 측면 배출 스트림의 온도는 150 ℃ 내지 400 ℃인 페놀계 부산물 분해방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 열교환기에서, 페놀계 부산물 스트림 및 층분리 장치에서 배출되는 유상 스트림 간에 열교환이 이루어지고,
    상기 제2 열교환기에서, 상기 제1 열교환기를 통과한 유상 스트림과 분해 장치 측면 배출 스트림의 제2 스트림 및 하부 배출 스트림의 혼합 스트림 간에 열교환이 이루어지는 것인 페놀계 부산물 분해방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 열교환기 및 제2 열교환기의 운전을 정지한 상태에서, 상기 분해 장치 측면 배출 스트림을 제1 열교환기 및 제2 열교환기에 분할 공급하여 상기 제1 열교환기 및 제2 열교환기를 세척하고,
    상기 제1 열교환기 및 제2 열교환기 각각에서 배출되는 분해 장치 측면 배출 스트림은 합류되어 제2 열교환기를 통과하여 배출되는 것인 페놀계 부산물 분해방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 분해 장치 상부 배출 스트림으로부터 유효 성분을 회수하고,
    상기 유효 성분은 페놀, 알파-메틸스티렌 및 큐멘으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것인 페놀계 부산물 분해방법.
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