WO2022097885A1 - 석유화학 제품 내 메탈 성분 제거방법 - Google Patents

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김태우
이성규
이동하
주홍수
최병우
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    • C10G2300/201—Impurities
    • C10G2300/205—Metal content

Definitions

  • the present invention relates to a method for removing metal components in petrochemical products, and more particularly, to a method for removing metal components contained in a petrochemical product stream at low cost and with high efficiency.
  • the petrochemical product stream produced in the petrochemical process contains some metal components, which are foreign substances that corrode the process equipment of the downstream process or affect product quality.
  • IPA isopropyl alcohol
  • a metal component contained in the isopropyl alcohol may have a fatal effect on corrosion of the semiconductor.
  • the metal component acts as a catalyst, so It may induce a reaction and reduce the quality of the product.
  • the price of the ion exchange resin filter is quite high, and in particular, when used to remove metal components in a petrochemical product stream having a large metal content, there was a problem that a very high maintenance cost was required.
  • the price of the magnetic filter is on the low side, but there is a problem in that it is difficult to secure sufficient metal component removal ability because the removal effect of the metal component is relatively low.
  • the problem to be solved in the present invention is to remove the metal component content in petrochemical products at low cost and high efficiency in order to solve the problems mentioned in the technology that is the background of the invention, and to easily control it to a desired level.
  • the purpose is to provide a method.
  • the present invention supplies a petrochemical product stream to a storage tank through a supply pipe, circulates through the storage tank circulation pipe, and circulates the supply pipe and the storage tank removing the metal component contained in the petrochemical product stream using one or more magnetic filters provided in at least one of the pipes; Transferring the petrochemical product stream to the exit tank through the storage tank discharge pipe branched from the storage tank circulation pipe is connected to the exit tank; Circulating the petrochemical product stream through the discharge tank circulation pipe provided in the discharge tank, and removing the metal component contained in the petrochemical product stream using one or more magnetic filters provided in the discharge tank circulation pipe; And transporting the petrochemical product stream to a branch pipe branched from the circulation pipe of the export tank to remove the metal component using one or more ion exchange resin filters provided in the branch pipe Metal components in petrochemical products A removal method is provided.
  • the petrochemical product stream is designed to sequentially pass through the storage tank and the exit tank, and using a magnetic filter in the circulation pipe of each of the storage tank and the exit tank, petroleum Metal components in chemical product streams can be removed as much as possible at low cost.
  • the present invention is by providing an ion exchange resin filter in the separation pipe branched from the exit tank circulation pipe, it is possible to control the content of the metal component in the petrochemical product stream passing through the ion exchange resin filter, through this, excellent metal It is possible to reduce the maintenance cost of the ion exchange resin filter while securing the component removal ability.
  • the present invention improves the metal component removal ability by including the concavo-convex portion for converting the fluid flow in the magnetic filter.
  • the metal component removal ability of the magnetic filter is improved by providing a static mixer in the front stage of the magnetic filter.
  • 1 to 5 are process flow charts according to a method for removing metal components in petrochemical products in an embodiment of the present invention, respectively.
  • 6 to 8 are process flow charts according to a method for removing a metal component in a petrochemical product in a comparative example.
  • FIG. 9 is a photograph showing a magnetic filter.
  • FIG. 10 is a photograph showing a static mixer.
  • the term "upper” means a portion corresponding to a height of 50% or more from the total height of the device in the container, and “lower” means a portion corresponding to a height of less than 50% from the total height of the container or device.
  • the term “stream” may mean a flow of a fluid in a process, and may also mean a fluid itself flowing in a pipe. Specifically, the stream may mean both the fluid itself and the flow of the fluid flowing within the pipe connecting each device.
  • the fluid may refer to gas and liquid. The case where the fluid contains a solid component is not excluded.
  • FIGS. 1 to 5 and FIGS. 9 to 10 in order to help the understanding of the present invention.
  • the petrochemical product stream is supplied to the storage tank 100 through the supply pipe 110, circulated through the storage tank circulation pipe 120, and the supply Removing the metal component contained in the petrochemical product stream using one or more magnetic filters 300 provided in at least one of the pipe 110 and the storage tank circulation pipe 120;
  • the petrochemical product stream is circulated through the outgoing tank circulation pipe 210 provided in the outgoing tank 200, and one or more magnetic filters 300 provided in the outgoing tank circulation pipe 210 are used for petrochemicals.
  • the petrochemical product stream produced in the petrochemical process contains a part of a metal component, which is a foreign substance that corrodes the process equipment of the downstream process or affects product quality.
  • the metal component may include, for example, at least one selected from the group consisting of iron, nickel, molybdenum, and arsenic.
  • the petrochemical product stream is not particularly limited as long as it includes a product produced in a petrochemical process, and for example, the product may be isopropyl alcohol, butadiene, a styrene monomer and an acrylic acid stream.
  • IPA isopropyl alcohol
  • SM styrene monomer
  • AA acrylic acid
  • the price of the ion exchange resin filter 400 is quite high, and in particular, when used to remove metal components in a petrochemical product stream with a high metal content, very high maintenance cost There was a problem with the need.
  • the price of the magnetic filter 300 is low, but the removal effect of the metal component is relatively low, there was a problem that it is difficult to secure sufficient metal component removal ability.
  • the metal component removal process in petrochemical products is designed to improve the metal component removal ability using a low-cost magnetic filter and minimize the use of the high-cost ion exchange resin filter 400 to achieve low-cost, high-efficiency petrochemical We would like to provide a method for removing metal components in products.
  • the warehousing tank 100 and the outgoing tank 200 may be installed as individual tanks, or may be formed with a bulkhead within one tank. Specifically, when the stock tank 100 and the outgoing tank 200 are installed as individual tanks, the size of each tank can be reduced, and even when repair of the tank is required, operation and product while operating the process with one tank You can continue to ship in and out. In addition, when the storage tank 100 and the exit tank 200 are formed with a bulkhead in one tank, the installation cost of the tank can be saved, and the civil engineering and piping work is simplified, so even if the factory area is small Metal components in petrochemical products can be removed by the method according to the present invention.
  • the petrochemical product stream may be supplied to the upper portion of the storage tank 100 through the supply pipe 110 .
  • the petrochemical product stream from the storage tank 100 through the storage tank circulation pipe 120 may be discharged to the lower portion of the storage tank 100 and circulated to be circulated back to the storage tank 100 .
  • the warehousing tank circulation pipe may be a pipe extending from the lower part of the warehousing tank 100 to join the supply pipe 110 or connected to the upper part of the warehousing tank 100 through a separate pipe.
  • One or more or one to three magnetic filters 300 may be provided in any one or more of the supply pipe 110 and the storage tank circulation pipe 120 .
  • One or more magnetic filters 300 may be provided in any one or more pipes of 120 to remove metal components in the petrochemical product stream.
  • the magnetic filter 300 is provided with one or more units in the warehousing tank circulation pipe 120, or at least one magnetic filter 300 in each pipe of the supply pipe 110 and the warehousing tank circulation pipe 120. can be provided.
  • the magnetic filter 300 may be provided with one unit in the supply pipe 110 and one unit in the storage tank circulation pipe 120 .
  • the warehousing tank circulation pipe may be connected to the warehousing tank 100 by joining at the front end of the magnetic filter 300 provided in the supply pipe 110 based on the flow direction of the petrochemical product stream.
  • the metal component content contained in the petrochemical product in the storage tank 100 when the metal component content contained in the petrochemical product in the storage tank 100 is reduced to a certain level, it is branched from the storage tank circulation pipe 120 to the exit tank 200 .
  • the petrochemical product stream may be transferred to the outgoing tank 200 through the connected storage tank discharge pipe 130 .
  • the metal component content included in the petrochemical product when transporting the petrochemical product stream from the stocking tank 100 to the outgoing tank 200 depends on the type of petrochemical product and the metal component content level required in the place of use. can be adjusted appropriately. For example, when the content of the metal component contained in the petrochemical product in the storage tank 100 is 100 ppb or less, 5 ppb to 100 ppb, or 7500 ppt to 8 ppb, the storage tank discharge pipe 130 through The petrochemical product stream may be sent to an off-take tank ( 200 ).
  • the content of the metal component included in the petrochemical product in the storage tank 100 is 8 ppb or less, 7 ppb to 8 ppb, or 6500 ppt to 7500 ppt , it is possible to transfer the isopropyl alcohol stream to the exit tank 200 through the storage tank discharge pipe (130).
  • the content of the metal component included in the petrochemical product in the storage tank 100 is 100 ppb or less, 50 ppb to 80 ppb, or 10 ppb to 50 ppb
  • a butadiene stream, a styrene monomer stream, or an acrylic acid stream may be transferred to the exit tank 200 through the storage tank discharge pipe 130 .
  • the petrochemical product stream supplied from the stock tank 100 to the discharge tank 200 is extended from the bottom of the exit tank 200 and is connected to the top of the exit tank 200 . It may be discharged from the delivery tank 200 through the tank circulation pipe 210 and circulated back to the delivery tank 200 .
  • One or more magnetic filters 300 may be provided in the discharge tank circulation pipe 210 .
  • the magnetic filter 300 may be provided with one or more units, 1 to 3 units, or 1 to 2 units in the exit tank circulation pipe 210 .
  • the magnetic filter 300 may be provided with one unit in the discharge tank circulation pipe 210 . In this case, by continuously removing the metal component in the petrochemical product stream in the discharge tank circulation pipe 210, it is possible to further lower the metal component content contained in the petrochemical product in the discharge tank 200.
  • the branching pipe 220 is branched from the outgoing tank circulation pipe 210 to A petrochemical product stream may be transported.
  • one or more or one to two ion exchange resin filters 400 may be provided in the branch pipe 220 .
  • most residuals in the petrochemical product stream using the ion exchange resin filter 400 by transferring the petrochemical product stream from which the metal component is removed to a certain level or less in the departure tank 200 to the branch pipe 220 .
  • Metal components can be removed.
  • the timing of transferring the petrochemical product stream from the exit tank circulation pipe 210 to the branch pipe 220 can be appropriately adjusted according to the type of petrochemical product and the metal component content level required in the place of use. For example, when the content of the metal component contained in the petrochemical product in the outgoing tank 200 is 50 ppb or less, 5 ppb to 50 ppb, or 2 ppb to 5 ppb, the petrochemical product through the branch pipe 220 Streams can be transported.
  • the isopropyl alcohol stream may be transferred through the branch pipe 220 .
  • the content of the metal component included in the petrochemical product in the leaving tank 200 is 50 ppb or less, 40 ppb to 45 ppb, or 43 ppb to 50 ppb
  • the butadiene stream, the styrene monomer stream, or the acrylic acid stream may be transferred to the exit tank 200 through the branch pipe 220 .
  • the content of the metal component is preferably 3 ppb or less, and in the case of butadiene, styrene monomer and acrylic acid, additional reaction during storage or transport In order to prevent , it is preferably 100 ppb or less.
  • the supply amount to each of the stock tank 100 and the outgoing tank 200 of the petrochemical product stream, the circulation amount in each of the stocking tank 100 and the outgoing tank 200 and the branch pipe 220 It is easy to control the transfer amount of the petrochemical product, so it can be possible to control the metal component content in petrochemical products at low cost and high efficiency according to the type of petrochemical product and the desired metal component content.
  • the magnetic filter 300 provided in the supply pipe 110, the storage tank circulation pipe 120 and the exit tank circulation pipe 210 for the petrochemical product stream sequentially to control the metal component content
  • the type of the petrochemical product stream only when the content of the metal component is lowered to the desired range, it is transferred to the branch pipe 220 and the residual metal component is removed using the ion exchange resin filter 400, resulting in petroleum While improving the ability to remove metal components in chemical products, it is possible to significantly increase the lifespan of the expensive ion exchange resin filter 400 .
  • the petrochemical product stream passing through the ion exchange resin filter 400 in the branch pipe 220 joins the exit tank circulation pipe 210 and then circulates to the exit tank 200 .
  • it may further include the step of discharging through the shipping pipe 230 branched from the shipping tank circulation pipe (210).
  • the content of the metal component contained in the petrochemical product stream that has passed through the ion exchange resin filter 400 in the branch pipe 220 does not reach the desired level, it joins the exit tank circulation pipe 210 After that, it can be circulated to the outgoing tank 200 .
  • the content of the metal component contained in the petrochemical product stream that has passed through the ion exchange resin filter 400 in the branch pipe 220 reaches the desired level, it is branched from the exit tank circulation pipe 210 It can be discharged through the shipping pipe 230 and commercialized.
  • the metal component As a specific example, after removing the metal component as much as possible to a desired level by using the magnetic filter 300 in the discharge tank circulation pipe 210, it is transferred to the branch pipe 220 and passed through the ion exchange resin filter 400. After reaching the metal component content, it may be discharged through the shipping pipe 230 branched from the shipping tank circulation pipe 210 .
  • the use of the ion exchange resin filter 400 is reduced by additional circulation in the leaving tank 200, and through this, the use of the ion exchange resin filter 400 is minimized to reduce the removal capacity of the metal component, and the replacement cost It is possible to reduce the maintenance cost by extending the replacement cycle of the ion exchange resin filter 400, which is worth 0.5 billion won to 100 million won per treatment.
  • some streams of the petrochemical product stream circulated through the outgoing tank circulation pipe 210 are stocked in order to lower the metal component content included in the petrochemical products in the outgoing tank 200 . It may be transferred to the circulation pipe 120 .
  • the magnetic filter 300 includes a magnetic unit 310; and a mesh-type accommodating part 320 accommodating the magnetic part 310 .
  • the magnetic filter 300 is installed in the pipe, the magnetic part 310 is located in the flow direction of the petrochemical product stream in the pipe, and the receiving part 320 is the flow direction of the petrochemical product stream It may be formed in a structure surrounding the front end of the magnetic part 310 based on the .
  • the metal component contained in the petrochemical product stream is attached to and removed from the magnetic unit 310, it is filtered in advance by the mesh-type receiving unit 320, and the flow of the fluid is stagnated to prevent the magnetic
  • the metal component removal ability of the filter 300 is improved and the amount of the metal component attached to the magnetic part 310 of the magnetic filter 300 increases, the magnetic filter 300 is disassembled and then washed to remove the metal component. It can prolong the cleaning cycle that needs to be removed.
  • the magnetic part 310 may be formed in a structure including a plurality of magnet bars disposed at regular intervals based on a pipe cross-section.
  • the magnet bar may have a circular rod shape made of stainless steel having a long axis in the longitudinal direction of the pipe and a minor axis in the diameter direction of the pipe.
  • the magnetic unit 310 may include, for example, 1 to 10, 2 to 6, or 2 to 4 magnetic bars. In this case, the ability to remove metal components using the magnetic filter 300 can be improved by increasing the contact area between the petrochemical product stream transferred into the pipe and the magnet bar.
  • the magnetic part 310 may include a concave-convex part for converting a fluid flow.
  • the shape of the concavo-convex portion is not particularly limited as long as it affects the flow of the fluid. Since the magnetic part 310 includes the uneven part, the contact area with the petrochemical product stream is increased because the surface area of the magnetic part 310 is increased, and a vortex is formed due to the change of the fluid flow, so that the fluid and the magnetic part contact As the frequency increases, the ability to remove metal components of the magnetic filter 300 may be improved.
  • the magnetic unit 310 may include a plurality of magnet bars having concavo-convex portions, or a static mixer 500 made of a magnetic material may be used.
  • the static mixer 500 is a mixing and stirring device provided with an element having a structure that converts the flow of a fluid as an uneven part 510 in the body, as shown in FIGS. 10 (a) and (b) below. , Specifically, a vortex may be formed while the petrochemical product stream transferred to the pipe continuously passes through the elements of the static mixer 500 .
  • the static mixer 500 may be made of a magnetic material.
  • the static mixer 500 may be manufactured using one or more magnetic materials selected from the group consisting of neodymium, ferrite, and alico.
  • the static mixer 500 attaches a metal component to the surface of the static mixer made of a magnetic material, along with an increase in the contact area with the petrochemical product stream due to the morphological characteristics and the effect of improving the metal component removal ability accordingly. to improve the removal effect.
  • a static mixer 500 may be further included at the front end of the magnetic filter 300 based on the flow direction of the petrochemical product stream.
  • the static mixer 500 may be installed and fixed in the pipe in front of the magnetic filter 300 based on the flow direction of the petrochemical product stream, and through this, the petrochemical product stream is the magnetic filter 300 By generating a vortex before passing through, it is possible to improve the metal component removal ability of the magnetic filter 300 .
  • the static mixer 500 provided at the front end of the magnetic filter 300 includes a concave-convex portion 510 for converting a fluid flow, and the concave-convex portion 510 is transported in the magnetic filter 300 direction. It can form a vortex of the product stream.
  • the static mixer 500 is a mixing and stirring device provided with an element having a structure that converts the flow of a fluid as an uneven part 510 in the body, and the flow of the petrochemical product stream converted by the element
  • the shape of the element may be selected to be guided in the direction of the magnetic part 310 of the magnetic filter 300 .
  • the element so that the flow of the petrochemical product stream converted by the element flows toward the plurality of magnet bars. form can be selected.
  • the ability of the magnetic filter 300 to remove metal components can be further improved.
  • the type of the ion exchange resin filter 400 is not particularly limited if it is possible to remove the metal component, for example, SO 4 2- , Cl - ⁇ HCO 3- and SiO 2
  • An ion exchange resin filter 400 including at least one selected from the group consisting of may be used.
  • the isopropyl alcohol stream was supplied to the storage tank 100 after some metal components were removed through the magnetic filter 300 through the supply pipe 110 .
  • the metal component was additionally removed while circulating the isopropyl alcohol stream through the warehousing tank circulation pipe 120 provided with the magnetic filter 300 .
  • the storage tank discharge pipe 130 branched from the storage tank circulation pipe 120 and connected to the storage tank 200 ) through the petrochemical product stream was transferred to the outgoing tank (200).
  • the metal component was additionally removed while circulating the isopropyl alcohol stream through the outlet tank circulation pipe 210 .
  • the isopropyl alcohol stream was transferred from the outgoing tank circulation pipe 210 to the branched pipe 220, After removing the residual metal component using the ion exchange resin filter 400 provided in the branch pipe 220, the content of the metal component is lowered to 3 ppb or less, and the shipping pipe 230 branched from the shipping tank circulation pipe 210. ) was discharged and commercialized.
  • a magnetic filter 300 having a structure including a magnetic part 310 including three magnet bars and a receiving part 320 as shown in FIG. 9 was used.
  • Example 1 isopropyl isopropyl in the same manner as in Example 1, except that the static mixer 500 as shown in FIG. Metal components contained in the alcohol stream were removed.
  • Example 1 the isopropyl alcohol stream in the same manner as in Example 1, except that a static mixer 500 as shown in FIG. 10 (a) is further provided in front of the magnetic filter 300. The metal component contained in it was removed.
  • Example 1 the metal contained in the isopropyl alcohol stream in the same manner as in Example 1, except that one tank separated by a partition wall was used as the stocking tank 100 and the outgoing tank 200. components were removed.
  • Example 4 an isopropyl alcohol stream in the same manner as in Example 4, except that a static mixer 500 as shown in FIG. 10 (a) is further provided in front of the magnetic filter 300. The metal component contained in it was removed.
  • the isopropyl alcohol stream was supplied to the storage tank 100 after some metal components were removed through the magnetic filter 300 through the supply pipe 110 .
  • the metal component was additionally removed while circulating the isopropyl alcohol stream through the warehousing tank circulation pipe 120 provided with the magnetic filter 300 .
  • the storage tank discharge pipe 130 branched from the storage tank circulation pipe 120 and connected to the storage tank 200 ) through the petrochemical product stream was transferred to the outgoing tank (200).
  • a magnetic filter 300 having a structure of a magnetic part 310 including three magnet bars and a receiving part 320 as shown in FIG. 9 was used.
  • the magnetic filter 300 alone could only reduce the content of metal components in the petrochemical product stream to a level of 4 ppb to 5 ppb even when operated for 24 hours longer than Example 1.
  • the isopropyl alcohol stream was supplied to the stock tank 100 after some metal components were removed through the ion exchange resin filter 400 through the supply pipe 110 .
  • the metal component was additionally removed while circulating the isopropyl alcohol stream through the stock tank circulation pipe 120 provided with the ion exchange resin filter 400 .
  • the storage tank discharge pipe 130 branched from the storage tank circulation pipe 120 and connected to the storage tank 200 ) through the petrochemical product stream was transferred to the outgoing tank (200).
  • the metal component While circulating the isopropyl alcohol stream through the exit tank circulation pipe 210, the metal component is additionally removed using the ion exchange resin filter 400 to lower the content of the metal component to 3 ppb or less, and the exit tank circulation pipe 210 ) was branched from the isopropyl alcohol stream through the provided shipping pipe 230 and commercialized.
  • the metal component removal ability is equivalent to that of the embodiment, but it is not preferable in terms of time and cost because it has to be replaced every 15 days due to the low metal component removal capacity of the ion exchange resin filter 400 . , there is a problem of increasing the unit price of isopropyl alcohol.
  • the isopropyl alcohol stream was supplied to the storage tank 100 after some metal components were removed through the magnetic filter 300 through the supply pipe 110 .
  • the metal component was additionally removed while circulating the isopropyl alcohol stream through the warehousing tank circulation pipe 120 provided with the magnetic filter 300 .
  • the storage tank discharge pipe 130 branched from the storage tank circulation pipe 120 and connected to the storage tank 200 ) through the petrochemical product stream was transferred to the outgoing tank (200).
  • the metal component is additionally removed using the magnetic filter 300 and the ion exchange resin filter 400 while circulating the isopropyl alcohol stream through the outgoing tank circulation pipe 210 to lower the content of the metal component to 3 ppb or less. It was commercialized by discharging an isopropyl alcohol stream through a shipping pipe 230 that was branched from the discharge tank circulation pipe 210 .
  • a magnetic filter 300 having a structure of a magnetic part 310 including three magnet bars and a receiving part 320 as shown in FIG. 9 was used.
  • the metal component removal ability is at the same level as compared to the embodiment, but since the entire amount of the isopropyl alcohol stream circulating the outgoing tank 200 circulates through the ion exchange resin filter 400, the replacement of the ion exchange resin filter 400 The cycle is about 1 month, and it is difficult to see the effect of extending the ion exchange resin filter 400 as in the embodiment, which is undesirable in terms of time and cost, and there is a problem in increasing the unit price of isopropyl alcohol .

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Abstract

본 발명은 석유화학 제품 내 메탈 성분 제거방법에 관한 것으로서, 석유화학 제품 스트림을 공급배관을 통해 입고 탱크로 공급하고, 입고 탱크 순환배관을 통해 순환시키며, 마그네틱 필터를 이용하여 석유화학 제품 스트림 내 포함된 메탈 성분을 제거하는 단계; 상기 입고 탱크 순환배관으로부터 분기되어 출고 탱크로 연결되는 입고 탱크 배출배관을 통해 석유화학 제품 스트림을 출고 탱크로 이송하는 단계; 상기 출고 탱크에 구비된 출고 탱크 순환배관을 통해 석유화학 제품 스트림을 순환시키며, 마그네틱 필터를 이용하여 석유화학 제품 스트림 내 포함된 메탈 성분을 제거하는 단계; 및 상기 출고 탱크 순환배관으로부터 분기된 분기배관으로 석유화학 제품 스트림을 이송하여 이온 교환 수지 필터를 이용하여 메탈 성분을 제거하는 단계를 포함하는 석유화학 제품 내 메탈 성분 제거방법을 제공한다.

Description

석유화학 제품 내 메탈 성분 제거방법
관련출원과의 상호인용
본 출원은 2020년 11월 09일자 한국특허출원 제10-2020-0148768호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국특허출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
기술분야
본 발명은 석유화학 제품 내 메탈 성분 제거방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 석유화학 제품 스트림 내 포함된 메탈 성분을 저비용, 고효율로 제거하는 방법에 관한 것이다.
석유화학 공정에서 생산되는 석유화학 제품 스트림 내에는 후단 공정의 공정 설비를 부식시키거나, 제품 품질에 영향을 주는 이물질인 메탈 성분을 일부 포함하고 있다.
예를 들어, 반도체의 세정용 용매로 사용되는 석유화학 제품으로서 이소프로필 알코올(isopropyl alcohol, IPA)의 경우, 상기 이소프로필 알코올 내 포함된 메탈 성분은 반도체의 부식에 치명적인 영향을 줄 수 있다.
또한, 석유화학 제품으로서 부타디엔(butadiene, BD), 스티렌 모노머(styrene monomer, SM) 및 아크릴산(acrylic acid, AA) 등과 같이 고반응성 모노머의 경우 메탈 성분이 촉매 역할을 하여 보관 내지 이송 중 의도치 않은 반응을 유도하여 제품의 품질을 떨어뜨릴 수 있다.
이에 대해, 기존에는 석유화학 공정에서 생산되어 배출되는 상기 석유화학 제품 스트림 내 메탈 성분을 제거하기 위한 방법으로서 증류를 통해 끓여서 제거하는 증류 방법, 이온 교환 수지 필터(ion exchange filter)를 이용한 제거방법 및 마그네틱 필터(magnetic filter)를 이용한 제거방법이 주를 이루었다.
그러나, 증류 방법의 경우에는 모든 제품을 기화시킨 후 액화시켜야 하는 과정을 거치기 때문에 에너지 소비가 상당히 증가할 뿐 아니라, 추가적인 장치의 설치와 운용이 필요하여 장치 비용이 증가하는 문제가 있었다.
또한, 이온 교환 수지 필터를 이용한 방법의 경우에는 이온 교환 수지 필터의 가격이 상당히 높으며, 특히, 메탈의 함량이 많은 석유화학 제품 스트림 내 메탈 성분을 제거하는데 사용할 경우 매우 높은 유지비가 필요한 문제가 있었다.
또한, 마그네틱 필터를 이용한 방법의 경우에는 마그네틱 필터의 가격이 저렴한 편이나, 메탈 성분의 제거 효과가 상대적으로 낮아 충분한 메탈 성분 제거능을 확보하기가 어려운 문제가 있었다.
따라서, 석유화학 제품 스트림 내 메탈 성분을 적은 비용을 사용하여 높은 효율로 제거하기 위한 방법에 대해서 연구가 필요한 실정이다.
본 발명에서 해결하고자 하는 과제는, 상기 발명의 배경이 되는 기술에서 언급한 문제들을 해결하기 위하여, 석유화학 제품 내 메탈 성분 함량을 저비용, 고효율로 제거하며, 목적하는 수준으로 용이하게 제어할 수 있는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명은 석유화학 제품 스트림을 공급배관을 통해 입고 탱크로 공급하고, 입고 탱크 순환배관을 통해 순환시키며, 상기 공급배관 및 입고 탱크 순환배관 중 어느 하나 이상에 구비된 1기 이상의 마그네틱 필터를 이용하여 석유화학 제품 스트림 내 포함된 메탈 성분을 제거하는 단계; 상기 입고 탱크 순환배관으로부터 분기되어 출고 탱크로 연결되는 입고 탱크 배출배관을 통해 석유화학 제품 스트림을 출고 탱크로 이송하는 단계; 상기 출고 탱크에 구비된 출고 탱크 순환배관을 통해 석유화학 제품 스트림을 순환시키며, 상기 출고 탱크 순환배관에 구비된 1기 이상의 마그네틱 필터를 이용하여 석유화학 제품 스트림 내 포함된 메탈 성분을 제거하는 단계; 및 상기 출고 탱크 순환배관으로부터 분기된 분기배관으로 석유화학 제품 스트림을 이송하여 상기 분기배관에 구비된 1기 이상의 이온 교환 수지 필터를 이용하여 메탈 성분을 제거하는 단계를 포함하는 석유화학 제품 내 메탈 성분 제거방법을 제공한다.
본 발명의 석유화학 제품 내 메탈 성분 제거방법에 따르면, 상기 석유화학 제품 스트림이 입고 탱크와 출고 탱크를 순차적으로 거치도록 설계하고, 상기 입고 탱크와 출고 탱크 각각의 순환배관에서 마그네틱 필터를 이용하여 석유화학 제품 스트림 내 메탈 성분을 저비용으로 최대한 제거할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 출고 탱크 순환배관으로부터 분기된 분리배관에 이온 교환 수지 필터를 구비함으로써, 이온 교환 수지 필터를 통과하는 석유화학 제품 스트림 내 메탈 성분의 함량 제어가 가능하고, 이를 통해, 우수한 메탈 성분 제거능을 확보함과 동시에 이온 교환 수지 필터의 유지 비용을 절감할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 마그네틱 필터에 유체 흐름을 변환시키는 요철부를 포함시킴으로써 메탈 성분 제거능을 향상시켰다.
또한, 본 발명은, 상기 마그네틱 필터의 전단에 스테틱 믹서를 구비함으로써 마그네틱 필터의 메탈 성분 제거능을 향상시켰다.
도 1 내지 도 5는 각각 본 발명의 일 실시예에서 석유화학 제품 내 메탈 성분 제거방법에 따른 공정 흐름도이다.
도 6 내지 도 8은 비교예에서 석유화학 제품 내 메탈 성분 제거방법에 따른 공정 흐름도이다.
도 9는 마그네틱 필터를 나타낸 사진이다.
도 10은 스테틱 믹서를 나타낸 사진이다.
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 "상부"는 용기 내의 장치의 전체 높이로부터 50% 이상의 높이에 해당하는 부분을 의미하며, "하부"는 용기 내지 장치의 전체 높이로부터 50% 미만의 높이에 해당하는 부분을 의미할 수 있다.
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 스트림은 각 장치를 연결하는 배관 내에서 흐르는 유체 자체 및 유체의 흐름을 동시에 의미하는 것일 수 있다. 또한, 상기 유체는 기체(gas) 및 액체(liquid) 등을 의미할 수 있다. 상기 유체에 고체 성분(solid)이 포함되어 있는 경우에 대해서 배제하는 것은 아니다.
이하, 본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 도 1 내지 도 5 및 도 9 내지 도 10을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명에 따르면, 석유화학 제품 내 메탈 성분 제거방법이 제공된다. 보다 구체적으로, 석유화학 제품 내 메탈 성분을 제거함에 있어서, 석유화학 제품 스트림을 공급배관(110)을 통해 입고 탱크(100)로 공급하고, 입고 탱크 순환배관(120)을 통해 순환시키며, 상기 공급배관(110) 및 입고 탱크 순환배관(120) 중 어느 하나 이상에 구비된 1기 이상의 마그네틱 필터(300)를 이용하여 석유화학 제품 스트림 내 포함된 메탈 성분을 제거하는 단계; 상기 입고 탱크 순환배관(120)으로부터 분기되어 출고 탱크(200)로 연결되는 입고 탱크 배출배관(130)을 통해 석유화학 제품 스트림을 출고 탱크(200)로 이송하는 단계; 상기 출고 탱크(200)에 구비된 출고 탱크 순환배관(210)을 통해 석유화학 제품 스트림을 순환시키며, 상기 출고 탱크 순환배관(210)에 구비된 1기 이상의 마그네틱 필터(300)를 이용하여 석유화학 제품 스트림 내 포함된 메탈 성분을 제거하는 단계; 및 상기 출고 탱크 순환배관(210)으로부터 분기된 분기배관(220)으로 석유화학 제품 스트림을 이송하여 상기 분기배관(220)에 구비된 1기 이상의 이온 교환 수지 필터(400)를 이용하여 메탈 성분을 제거하는 단계를 포함하는 석유화학 제품 내 메탈 성분 제거방법을 제공할 수 있다.
구체적으로, 석유화학 공정에서 생산되는 석유화학 제품 스트림 내에는 후단 공정의 공정 설비를 부식시키거나, 제품 품질에 영향을 주는 이물질인 메탈 성분을 일부 포함하고 있다. 이 때, 상기 메탈 성분은 예를 들어, 철, 니켈, 몰리브텐 및 비소로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 석유화학 제품 스트림은 석유화학 공정에서 제조된 생성물을 포함하는 것이라면 특별히 한정하지 않으며, 예를 들어, 상기 생성물은 이소프로필 알코올, 부타디엔, 스티렌 모노머 및 아크릴산 스트림 등일 수 있다.
상기 이소프로필 알코올(isopropyl alcohol, IPA)의 경우, 반도체의 세정용 용매로 사용되는 석유화학 제품으로서, 상기 이소프로필 알코올 내 포함된 메탈 성분은 반도체의 부식에 치명적인 영향을 줄 수 있다. 또한, 부타디엔(butadiene, BD), 스티렌 모노머(styrene monomer, SM) 및 아크릴산(acrylic acid, AA) 등과 같이 고반응성 모노머의 경우 메탈 성분이 촉매 역할을 하여 보관 내지 이송 중 의도치 않은 반응을 유도하여 제품의 품질을 떨어뜨릴 수 있다.
이와 같이, 석유화학 제품 내 포함된 메탈 성분을 제거하기 위하여, 종래에는 증류를 통해 끓여서 제거하는 증류 방법, 이온 교환 수지 필터(400)(ion exchange filter)를 이용한 제거방법 및 마그네틱 필터(300)(magnetic filter)를 이용한 제거방법이 주를 이루었다.
그러나, 증류 방법의 경우에는 모든 제품을 기화시킨 후 액화시켜야 하는 과정을 거치기 때문에 에너지 소비가 상당히 증가할 뿐 아니라, 추가적인 장치의 설치와 운용이 필요하여 장치 비용이 증가하는 문제가 있었다.
또한, 이온 교환 수지 필터(400)를 이용한 방법의 경우에는 이온 교환 수지 필터(400)의 가격이 상당히 높으며, 특히, 메탈의 함량이 많은 석유화학 제품 스트림 내 메탈 성분을 제거하는데 사용할 경우 매우 높은 유지비가 필요한 문제가 있었다.
또한, 마그네틱 필터(300)를 이용한 방법의 경우에는 마그네틱 필터(300)의 가격이 저렴한 편이나, 메탈 성분의 제거 효과가 상대적으로 낮아 충분한 메탈 성분 제거능을 확보하기가 어려운 문제가 있었다.
이에 대해, 본 발명에서는 저비용인 마그네틱 필터를 이용한 메탈 성분 제거능을 향상시키고, 고비용인 이온 교환 수지 필터(400)의 사용을 최소화하도록 석유화학 제품 내 메탈 성분 제거 공정을 설계하여 저비용, 고효율로 석유화학 제품 내 메탈 성분을 제거하는 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 석유화학 공정에서 배출되는 석유화학 제품 스트림을 입고 탱크(100) 및 출고 탱크(200)를 순차적으로 거치도록 이송하면서 상기 석유화학 제품 스트림 내 메탈 성분을 제거할 수 있다.
상기 입고 탱크(100) 및 출고 탱크(200)는 개별적인 탱크로 설치하거나, 하나의 탱크 내 격벽을 두고 형성할 수 있다. 구체적으로, 상기 입고 탱크(100) 및 출고 탱크(200)를 개별적인 탱크로서 설치하는 경우, 각 탱크의 크기를 줄일 수 있고, 탱크의 수선이 필요한 경우에도 한 개의 탱크로 공정을 운영하면서 운전 및 제품 입출고를 지속할 수 있다. 또한, 상기 입고 탱크(100) 및 출고 탱크(200)를 하나의 탱크 내 격벽을 두고 형성하는 경우, 탱크의 설치비용을 절약할 수 있으며, 토목 및 배관작업이 단순해지므로, 공장 면적이 작더라도 본 발명에 따른 방법으로 석유화학 제품 내 메탈 성분을 제거할 수 있다.
상기 석유화학 제품 스트림은 공급배관(110)을 통해 입고 탱크(100)의 상부로 공급될 수 있다. 또한, 상기 입고 탱크(100)에서 입고 탱크 순환배관(120)을 통해 석유화학 제품 스트림을 입고 탱크(100) 하부로 배출하고 순환시켜 다시 입고 탱크(100)로 순환시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 입고탱크 순환배관은 입고 탱크(100) 하부로부터 연장되어 공급배관(110)과 합류하거나 별도의 배관으로 입고 탱크(100) 상부로 연결되는 배관일 수 있다.
상기 공급배관(110) 및 입고 탱크 순환배관(120) 중 어느 하나 이상에는 1기 이상 또는 1기 내지 3기의 마그네틱 필터(300)를 구비할 수 있다. 구체적으로, 상기 석유화학 제품 스트림을 입고 탱크(100)로 공급시키는 공급배관(110)과 상기 석유화학 제품 스트림을 입고 탱크(100)에서 배출하고 다시 입고 탱크(100)로 순환시키는 입고 탱크 순환배관(120) 중 어느 하나 이상의 배관에 1기 이상의 마그네틱 필터(300)를 구비하여 석유화학 제품 스트림 내 메탈 성분을 제거할 수 있다. 예를 들어, 상기 마그네틱 필터(300)는 입고 탱크 순환배관(120)에 1기 이상 구비하거나, 공급배관(110) 및 입고 탱크 순환배관(120) 각각의 배관에는 1기 이상의 마그네틱 필터(300)를 구비할 수 있다. 보다 구체적인 예로서, 상기 마그네틱 필터(300)는 공급배관(110)에 1기 및 입고 탱크 순환배관(120)에 1기 구비할 수 있다. 이 경우, 공급배관(110)에서 1차적으로 석유화학 제품 스트림 내 메탈 성분을 제거하고, 입고 탱크 순환배관(120)에서 연속적으로 석유화학 제품 스트림 내 메탈 성분을 제거함으로써, 입고 탱크(100) 내 석유화학 제품에 포함된 메탈 성분 함량을 효과적으로 낮출 수 있다. 이 때, 상기 입고탱크 순환배관은 석유화학 제품 스트림의 흐름 방향을 기준으로 공급배관(110)에 구비된 마그네틱 필터(300)의 전단에서 합류하여 입고 탱크(100) 상부로 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 입고 탱크(100) 내 석유화학 제품에 포함된 메탈 성분 함량을 일정 수준으로 감소시킨 경우, 상기 입고 탱크 순환배관(120)으로부터 분기되어 출고 탱크(200)로 연결되는 입고 탱크 배출배관(130)을 통해 석유화학 제품 스트림을 출고 탱크(200)로 이송할 수 있다.
상기 석유화학 제품 스트림을 입고 탱크(100)에서 출고 탱크(200)로 이송할 때의 석유화학 제품에 포함된 메탈 성분 함량은, 석유화학 제품의 종류와, 사용처에서 요구되는 메탈 성분 함량 수준에 따라서 적절히 조절할 수 있다. 예를 들어, 상기 입고 탱크(100) 내 석유화학 제품에 포함된 메탈 성분의 함량이 100 ppb 이하, 5 ppb 내지 100 ppb 또는 7500 ppt 내지 8 ppb인 경우, 상기 입고 탱크 배출배관(130)을 통해 석유화학 제품 스트림을 출고 탱크(200)로 이송할 수 있다. 보다 구체적인 예로서, 이소프로필 알코올 스트림 내 메탈 성분 제거 시, 상기 입고 탱크(100) 내 석유화학 제품에 포함된 메탈 성분의 함량이 8 ppb 이하, 7 ppb 내지 8 ppb 또는 6500 ppt 내지 7500 ppt인 경우, 입고 탱크 배출배관(130)을 통해 이소프로필 알코올 스트림을 출고 탱크(200)로 이송할 수 있다. 또한, 부타디엔 스트림, 스티렌 모노머 스트림 또는 아크릴산 스트림 내 메탈 성분 제거 시, 상기 입고 탱크(100) 내 석유화학 제품에 포함된 메탈 성분의 함량이 100 ppb 이하, 50 ppb 내지 80 ppb 또는 10 ppb 내지 50 ppb인 경우, 입고 탱크 배출배관(130)을 통해 부타디엔 스트림, 스티렌 모노머 스트림 또는 아크릴산 스트림을 출고 탱크(200)로 이송할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 입고 탱크(100)로부터 출고 탱크(200)로 공급되는 석유화학 제품 스트림은, 상기 출고 탱크(200) 하부로부터 연장되어 출고 탱크(200) 상부로 연결되는 출고 탱크 순환배관(210)을 통해 출고 탱크(200)로부터 배출되어 다시 출고 탱크(200)로 순환될 수 있다.
상기 출고 탱크 순환배관(210)에는 1기 이상의 마그네틱 필터(300)를 구비할 수 있다. 예를 들어, 상기 마그네틱 필터(300)는 출고 탱크 순환배관(210)에 1기 이상, 1기 내지 3기 또는 1기 내지 2기 구비될 수 있다. 보다 구체적인 예로서, 상기 마그네틱 필터(300)는 출고 탱크 순환배관(210)에 1기 구비할 수 있다. 이 경우, 출고 탱크 순환배관(210)에서 연속적으로 석유화학 제품 스트림 내 메탈 성분을 제거함으로써, 출고 탱크(200) 내 석유화학 제품에 포함된 메탈 성분 함량을 추가적으로 낮출 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 출고 탱크(200) 내 석유화학 제품에 포함된 메탈 성분 함량을 일정 수준으로 감소시킨 경우, 상기 출고 탱크 순환배관(210)으로부터 분기된 분기배관(220)으로 석유화학 제품 스트림을 이송할 수 있다. 이 때, 상기 분기배관(220)에는 1기 이상 또는 1기 내지 2기의 이온 교환 수지 필터(400)가 구비될 수 있다. 이와 같이, 상기 출고 탱크(200)에서 일정 수준 이하로 메탈 성분이 제거된 석유화학 제품 스트림을 분기배관(220)으로 이송하여 이온 교환 수지 필터(400)를 이용하여 석유화학 제품 스트림 내 대부분의 잔류 메탈 성분을 제거할 수 있다.
상기 석유화학 제품 스트림을 출고 탱크 순환배관(210)에서 분기배관(220)으로 이송하는 시점은, 석유화학 제품의 종류와, 사용처에서 요구되는 메탈 성분 함량 수준에 따라서 적절히 조절할 수 있다. 예를 들어, 상기 출고 탱크(200) 내 석유화학 제품에 포함된 메탈 성분의 함량이 50 ppb 이하, 5 ppb 내지 50 ppb 또는 2 ppb 내지 5 ppb 인 경우, 상기 분기배관(220)으로 석유화학 제품 스트림을 이송할 수 있다. 보다 구체적인 예로서, 이소프로필 알코올 스트림 내 메탈 성분 제거 시, 상기 출고 탱크(200) 내 석유화학 제품에 포함된 메탈 성분의 함량이 3 ppb 이하, 2 ppb 내지 3 ppb 또는 2.3 ppb 내지 2.8 ppb인 경우, 분기배관(220)을 통해 이소프로필 알코올 스트림을 이송할 수 있다. 또한, 부타디엔 스트림, 스티렌 모노머 스트림 또는 아크릴산 스트림 내 메탈 성분 제거 시, 상기 출고 탱크(200) 내 석유화학 제품에 포함된 메탈 성분의 함량이 50 ppb 이하, 40 ppb 내지 45 ppb 또는 43 ppb 내지 50 ppb인 경우, 분기배관(220)을 통해 부타디엔 스트림, 스티렌 모노머 스트림 또는 아크릴산 스트림을 출고 탱크(200)로 이송할 수 있다.
구체적으로, 상기 이소프로필 알코올의 경우, 반도체의 부식 없이 상기 반도체 세정용 용매로 사용하기 위해서는 메탈 성분의 함량이 3 ppb 이하인 것이 바람직하고, 부타디엔, 스티렌 모노머 및 아크릴산의 경우, 보관 내지 이송 중 추가적인 반응을 방지하기 위해서는 100 ppb 이하인 것이 바람직하다.
이와 관련하여, 본 발명에서는 석유화학 제품 스트림의 입고 탱크(100) 및 출고 탱크(200) 각각으로의 공급량, 입고 탱크(100) 및 출고 탱크(200) 각각에서의 순환량 및 분기배관(220)으로의 이송량 제어가 용이하여, 석유화학 제품의 종류, 목적하는 메탈 성분 함량에 따라서 저비용, 고효율로 석유화학 제품 내 메탈 성분 함량 제어가 가능할 수 있다. 구체적으로, 석유화학 제품 스트림에 대해서 공급배관(110), 입고 탱크 순환배관(120) 및 출고 탱크 순환배관(210)에 구비된 마그네틱 필터(300)를 이용하여 순차적으로 메탈 성분 함량을 제어하고, 상기 석유화학 제품 스트림의 종류에 따라서 메탈 성분의 함량이 목적하는 범위로 낮아진 경우에 한해서 분기배관(220)으로 이송하여 이온 교환 수지 필터(400)를 이용하여 잔류 메탈 성분을 제거하여, 결과적으로 석유화학 제품 내 메탈 성분의 제거능을 향상시킴과 동시에, 고비용의 이온 교환 수지 필터(400)의 수명을 크게 증가시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 분기배관(220)에서 이온 교환 수지 필터(400)를 통과한 석유화학 제품 스트림은 출고 탱크 순환배관(210)과 합류시킨 후, 출고 탱크(200)로 순환시키거나, 상기 출고 탱크 순환배관(210)으로부터 분기되는 출하배관(230)을 통해 배출하는 단계를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 분기배관(220)에서 이온 교환 수지 필터(400)를 통과한 석유화학 제품 스트림에 포함된 메탈 성분의 함량이 목적하는 수준에 도달하지 않은 경우, 출고 탱크 순환배관(210)과 합류시킨 후, 출고 탱크(200)로 순환시킬 수 있다. 반면, 상기 분기배관(220)에서 이온 교환 수지 필터(400)를 통과한 석유화학 제품 스트림에 포함된 메탈 성분의 함량이 목적하는 수준에 도달한 경우에는 상기 출고 탱크 순환배관(210)으로부터 분기되는 출하배관(230)을 통해 배출하여 제품화할 수 있다. 구체적인 예로서, 상기 출고 탱크 순환배관(210)에서 마그네틱 필터(300)를 이용하여 목적하는 수준으로 최대한 메탈 성분을 제거한 후 분기배관(220)으로 이송하여 이온 교환 수지 필터(400)를 통해 목적하는 메탈 성분 함량에 도달시킨 후 상기 출고 탱크 순환배관(210)으로부터 분기되는 출하배관(230)을 통해 배출할 수 있다. 이 경우, 출고 탱크(200)에서 추가적을 순환시킴으로써 이온 교환 수지 필터(400)의 사용을 줄이고, 이를 통해, 이온 교환 수지 필터(400)의 사용을 최소화하여 메탈 성분의 제거 용량이 낮고, 교체 비용이 약 회당 0.5억원 내지 1억원에 달하는 이온 교환 수지 필터(400)의 교체 주기를 연장하여 유지 비용을 절감시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 출고 탱크 순환배관(210)을 통해 순환되는 석유화학 제품 스트림의 일부 스트림은, 출고 탱크(200) 내 석유화학 제품에 포함된 메탈 성분 함량을 낮추기 위하여 입고 탱크 순환배관(120)으로 이송될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 마그네틱 필터(300)는, 자성부(310); 및 상기 자성부(310)를 수용하는 메쉬망 형태의 수용부(320)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 마그네틱 필터(300)는 배관 내 설치되며, 상기 배관 내에서 석유화학 제품 스트림의 흐름 방향으로 자성부(310)가 위치하며, 상기 수용부(320)는 석유화학 제품 스트림의 흐름 방향을 기준으로 자성부(310)의 전단을 감싸는 구조로 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 석유화학 제품 스트림에 포함된 메탈 성분을 상기 자성부(310)에 부착시켜 제거하기 전에 메쉬망 형태의 수용부(320)에 선행적으로 걸러지게 하고, 유체의 흐름을 정체시켜 마그네틱 필터(300)의 메탈 성분 제거능을 향상시키고, 마그네틱 필터(300)의 자성부(310)에 부착되는 메탈 성분의 양이 증가하는 경우, 상기 마그네틱 필터(300)를 해체한 후 세척하여 메탈 성분을 제거해야 하는 세척 주기를 연장시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 자성부(310)는 배관 단면을 기준으로 일정 간격을 두고 배치된 복수개의 자석 바(bar)를 포함하는 구조로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 자석 바는 배관의 길이 방향으로 장축을 가지고, 배관의 직경 방향으로 단축을 가지는 스테인리스 스틸 재질의 원형의 봉 형태를 가질 수 있다.
상기 자성부(310)는 예를 들어, 자석 바를 1개 내지 10개, 2개 내지 6개 또는 2개 내지 4개를 포함할 수 있다. 이 경우, 배관 내로 이송되는 석유화학 제품 스트림과 자석 바와의 접촉 면적을 증가시켜 상기 마그네틱 필터(300)를 이용한 메탈 성분 제거능을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 자성부(310)는 유체 흐름을 변환시키는 요철부를 포함하는 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 요철부의 형태는 유체의 흐름에 영향을 주는 형태라면 특별히 한정하지 않는다. 상기 자성부(310)는 요철부를 포함함으로써, 자성부(310)의 표면적이 증가하기 때문에 석유화학 제품 스트림과의 접촉 면적이 증가되고, 유체 흐름이 변환에 의한 와류가 형성되어 유체와 자성부의 접촉빈도가 증가함으로써 마그네틱 필터(300)의 메탈 성분 제거능을 향상시킬 수 있다.
상기 자성부(310)는 요철부를 가지는 복수개의 자석 바를 포함하거나, 자성 물질로 제작된 스테틱 믹서(500)(static mixer)를 사용할 수 있다.
상기 스테틱 믹서(500)는 하기 도 10의 (a) 및 (b)와 같이, 본체에 요철부(510)로서, 유체의 흐름을 변환시키는 구조의 엘레멘트(element)가 구비된 혼합 교반 장치로, 구체적으로 배관으로 이송되는 석유화학 제품 스트림이 상기 스테틱 믹서(500)의 엘레멘트를 연속적으로 통과하면서 와류가 형성될 수 있다.
상기 스테틱 믹서(500)를 자성부(310)로 사용하기 위해서는 상기 스테틱 믹서(500)를 자성 물질로 제작할 수 있다. 예를 들어, 상기 스테틱 믹서(500)를 네어디뮴, 페라이트 및 알리코로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 자성 물질을 이용하여 제작할 수 있다.
이와 같이, 스테틱 믹서(500)는 형태적 특성으로 인한 석유화학 제품 스트림과의 접촉 면적 증가 및 이에 따른 메탈 성분 제거능 향상 효과와 더불어, 자성 물질로 제작된 스테틱 믹서의 표면에 메탈 성분을 부착시켜 제거하는 효과를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 석유화학 제품 스트림의 흐름 방향을 기준으로 마그네틱 필터(300)의 전단에 스테틱 믹서(500)를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 스테틱 믹서(500)는 석유화학 제품 스트림의 흐름 방향을 기준으로 마그네틱 필터(300) 전단의 배관 내에 설치 및 고정될 수 있으며, 이를 통해, 석유화학 제품 스트림이 마그네틱 필터(300)를 거치기 전에 와류를 일으킴으로써 마그네틱 필터(300)의 메탈 성분 제거능을 향상시킬 수 있다.
상기 마그네틱 필터(300)의 전단에 구비되는 스테틱 믹서(500)는 유체 흐름을 변환시키는 요철부(510)를 포함하며, 상기 요철부(510)는 마그네틱 필터(300) 방향으로 이송되는 석유화학 제품 스트림의 와류를 형성할 수 있다. 구체적으로, 상기 스테틱 믹서(500)는 본체에 요철부(510)로서, 유체의 흐름을 변환시키는 구조의 엘레멘트가 구비된 혼합 교반 장치로서, 상기 엘레멘트에 의해 변환된 석유화학 제품 스트림의 흐름이 마그네틱 필터(300)의 자성부(310) 방향으로 안내되도록 엘레멘트의 형태를 선택할 수 있다. 예를 들어, 자성부(310)가 배관 단면을 기준으로 일정 간격을 두고 배치된 복수개의 자석 바를 포함하는 경우, 엘레멘트에 의해 변환된 석유화학 제품 스트림의 흐름이 상기 복수개의 자석 바를 향하여 흐르도록 엘레멘트의 형태를 선택할 수 있다. 이 경우, 상기 자성부(310)와 석유화학 제품 스트림의 접촉을 보다 증가시켜 마그네틱 필터(300)의 메탈 성분 제거능을 보다 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 이온 교환 수지 필터(400)의 종류는 메탈 성분을 제거가 가능한 경우 특별히 한정하지 않으며, 예를 들어, SO4 2-, Cl-·HCO3- 및 SiO2로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 이온 교환 수지 필터(400)를 사용할 수 있다.
이상, 본 발명에 따른 석유화학 제품 내 메탈 성분 제거방법을 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 석유화학 제품 내 메탈 성분 제거방법을 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 바와 같이, 석유화학 공정에서 생산되는 이소프로필 알코올 스트림 내 포함되어 있는 메탈 성분을 제거하였다.
구체적으로, 상기 이소프로필 알코올 스트림을 공급배관(110)을 통해 마그네틱 필터(300)를 거쳐 메탈 성분을 일부 제거한 후 입고 탱크(100)로 공급하였다. 상기 입고 탱크(100)에서는 마그네틱 필터(300)가 구비된 입고 탱크 순환배관(120)을 통해 이소프로필 알코올 스트림을 순환시키면서 메탈 성분을 추가적으로 제거하였다.
상기 입고 탱크(100) 내 이소프로필 알코올에 포함된 메탈 성분의 함량이 8 ppb 이하로 감소한 경우, 상기 입고 탱크 순환배관(120)으로부터 분기되어 출고 탱크(200)로 연결되는 입고 탱크 배출배관(130)을 통해 석유화학 제품 스트림을 출고 탱크(200)로 이송하였다.
상기 출고 탱크 순환배관(210)을 통해 이소프로필 알코올 스트림을 순환시키면서 메탈 성분을 추가적으로 제거하였다.
상기 출고 탱크(200) 내 이소프로필 알코올에 포함된 메탈 성분의 함량이 5 ppb 이하로 감소한 경우, 상기 출고 탱크 순환배관(210)으로부터 분기된 분기배관(220)으로 이소프로필 알코올 스트림을 이송하였으며, 상기 분기배관(220)에 구비된 이온 교환 수지 필터(400)를 이용하여 잔류 메탈 성분을 제거한 후 메탈 성분의 함량을 3 ppb 이하로 낮춰 상기 출고 탱크 순환배관(210)으로부터 분기되는 출하배관(230)을 통해 배출하여 제품화하였다.
이 때, 상기 마그네틱 필터(300)는 하기 도 9와 같이 3개의 자석 바를 포함하는 자성부(310) 및 수용부(320)를 포함하는 구조의 마그네틱 필터(300)를 사용하였다.
그 결과, 운전 시작 후 4 시간 만에 이소프로필 알코올 내 포함된 메탈 성분의 함량을 3 ppb 이하로 낮출 수 있었다. 또한, 이온 교환 수지 필터(400)의 교체 주기가 3 개월 이상으로 연장된 것을 확인할 수 있었다.
실시예 2
도 2에 도시된 바와 같이, 석유화학 공정에서 생산되는 이소프로필 알코올 스트림 내 포함되어 있는 메탈 성분을 제거하였다.
구체적으로, 상기 실시예 1에서 마그네틱 필터(300)로서, 하기 도 10의 (a)와 같은 스테틱 믹서(500)를 네오디뮴 재질로 제작하여 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 이소프로필 알코올 스트림 내 포함되어 있는 메탈 성분을 제거하였다.
그 결과, 운전 시작 후 4 시간 만에 이소프로필 알코올 내 포함된 메탈 성분의 함량을 3 ppb 이하로 낮출 수 있었다. 또한, 이온 교환 수지 필터(400)의 교체 주기가 12 개월 이상으로 연장된 것을 확인할 수 있었다.
실시예 3
도 3에 도시된 바와 같이, 석유화학 공정에서 생산되는 이소프로필 알코올 스트림 내 포함되어 있는 메탈 성분을 제거하였다.
구체적으로, 상기 실시예 1에서 마그네틱 필터(300)의 전단에 하기 도 10의 (a)와 같은 스테틱 믹서(500)를 더 구비한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 이소프로필 알코올 스트림 내 포함되어 있는 메탈 성분을 제거하였다.
그 결과, 운전 시작 후 4 시간 만에 이소프로필 알코올 내 포함된 메탈 성분의 함량을 3 ppb 이하로 낮출 수 있었다. 또한, 이온 교환 수지 필터(400)의 교체 주기가 8 개월 이상으로 연장된 것을 확인할 수 있었다.
실시예 4
도 4에 도시된 바와 같이, 석유화학 공정에서 생산되는 이소프로필 알코올 스트림 내 포함되어 있는 메탈 성분을 제거하였다.
구체적으로, 상기 실시예 1에서 입고 탱크(100)와 출고 탱크(200)로서 격벽을 두고 분리한 하나의 탱크를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 이소프로필 알코올 스트림 내 포함되어 있는 메탈 성분을 제거하였다.
그 결과, 운전 시작 후 4 시간 만에 이소프로필 알코올 내 포함된 메탈 성분의 함량을 3 ppb 이하로 낮출 수 있었다. 또한, 이온 교환 수지 필터(400)의 교체 주기가 3 개월 이상으로 연장된 것을 확인할 수 있었다.
실시예 5
도 5에 도시된 바와 같이, 석유화학 공정에서 생산되는 이소프로필 알코올 스트림 내 포함되어 있는 메탈 성분을 제거하였다.
구체적으로, 상기 실시예 4에서 마그네틱 필터(300)의 전단에 하기 도 10의 (a)와 같은 스테틱 믹서(500)를 더 구비한 것을 제외하고는 실시예 4와 동일한 방법으로 이소프로필 알코올 스트림 내 포함되어 있는 메탈 성분을 제거하였다.
그 결과, 운전 시작 후 4 시간 만에 이소프로필 알코올 내 포함된 메탈 성분의 함량을 3 ppb 이하로 낮출 수 있었다. 또한, 이온 교환 수지 필터(400)의 교체 주기가 8 개월 이상으로 연장된 것을 확인할 수 있었다.
비교예
비교예 1
도 6에 도시된 바와 같이, 석유화학 공정에서 생산되는 이소프로필 알코올 스트림 내 포함되어 있는 메탈 성분을 제거하였다.
구체적으로, 상기 이소프로필 알코올 스트림을 공급배관(110)을 통해 마그네틱 필터(300)를 거쳐 메탈 성분을 일부 제거한 후 입고 탱크(100)로 공급하였다. 상기 입고 탱크(100)에서는 마그네틱 필터(300)가 구비된 입고 탱크 순환배관(120)을 통해 이소프로필 알코올 스트림을 순환시키면서 메탈 성분을 추가적으로 제거하였다.
상기 입고 탱크(100) 내 이소프로필 알코올에 포함된 메탈 성분의 함량이 8 ppb 이하로 감소한 경우, 상기 입고 탱크 순환배관(120)으로부터 분기되어 출고 탱크(200)로 연결되는 입고 탱크 배출배관(130)을 통해 석유화학 제품 스트림을 출고 탱크(200)로 이송하였다.
상기 출고 탱크 순환배관(210)을 통해 이소프로필 알코올 스트림을 순환시키면서 마그네틱 필터(300)를 이용하여 메탈 성분을 추가적으로 제거하여 메탈 성분의 함량을 5 ppb 이하로 낮춰 상기 출고 탱크 순환배관(210)으로부터 분기되어 구비된 출하배관(230)을 통해 이소프로필 알코올 스트림을 배출하여 제품화하였다.
이 때, 상기 마그네틱 필터(300)는 하기 도 9와 같이 3개의 자석 바를 포함하는 자성부(310) 및 수용부(320)를 구조의 마그네틱 필터(300)를 사용하였다.
그 결과, 실시예 1보다 긴 24 시간 동안 운전하여도 마그네틱 필터(300)만으로는 석유화학 제품 스트림 내 메탈 성분의 함량을 4 ppb 내지 5 ppb 수준으로 밖에 감소시키지 못하는 것을 확인하였다.
비교예 2
도 7에 도시된 바와 같이, 석유화학 공정에서 생산되는 이소프로필 알코올 스트림 내 포함되어 있는 메탈 성분을 제거하였다.
구체적으로, 상기 이소프로필 알코올 스트림을 공급배관(110)을 통해 이온 교환 수지 필터(400)를 거쳐 메탈 성분을 일부 제거한 후 입고 탱크(100)로 공급하였다. 상기 입고 탱크(100)에서는 이온 교환 수지 필터(400)가 구비된 입고 탱크 순환배관(120)을 통해 이소프로필 알코올 스트림을 순환시키면서 메탈 성분을 추가적으로 제거하였다.
상기 입고 탱크(100) 내 이소프로필 알코올에 포함된 메탈 성분의 함량이 8 ppb 이하로 감소한 경우, 상기 입고 탱크 순환배관(120)으로부터 분기되어 출고 탱크(200)로 연결되는 입고 탱크 배출배관(130)을 통해 석유화학 제품 스트림을 출고 탱크(200)로 이송하였다.
상기 출고 탱크 순환배관(210)을 통해 이소프로필 알코올 스트림을 순환시키면서 이온 교환 수지 필터(400)를 이용하여 메탈 성분을 추가적으로 제거하여 메탈 성분의 함량을 3 ppb 이하로 낮춰 상기 출고 탱크 순환배관(210)으로부터 분기되어 구비된 출하배관(230)을 통해 이소프로필 알코올 스트림을 배출하여 제품화하였다.
그 결과, 메탈 성분 제거능은 실시예와 비교하여 동등한 수준이나, 이온 교환 수지 필터(400)의 낮은 메탈 성분 제거 용량으로 인하여 약 15 일 주기로 교체해 주어야 하기 때문에 시간적인 측면과 비용적인 측면에서 바람직하지 못하고, 이소프로필 알코올의 단가를 상승시키는 문제가 있다.
비교예 3
도 8에 도시된 바와 같이, 석유화학 공정에서 생산되는 이소프로필 알코올 스트림 내 포함되어 있는 메탈 성분을 제거하였다.
구체적으로, 상기 이소프로필 알코올 스트림을 공급배관(110)을 통해 마그네틱 필터(300)를 거쳐 메탈 성분을 일부 제거한 후 입고 탱크(100)로 공급하였다. 상기 입고 탱크(100)에서는 마그네틱 필터(300)가 구비된 입고 탱크 순환배관(120)을 통해 이소프로필 알코올 스트림을 순환시키면서 메탈 성분을 추가적으로 제거하였다.
상기 입고 탱크(100) 내 이소프로필 알코올에 포함된 메탈 성분의 함량이 8 ppb 이하로 감소한 경우, 상기 입고 탱크 순환배관(120)으로부터 분기되어 출고 탱크(200)로 연결되는 입고 탱크 배출배관(130)을 통해 석유화학 제품 스트림을 출고 탱크(200)로 이송하였다.
상기 출고 탱크 순환배관(210)을 통해 이소프로필 알코올 스트림을 순환시키면서 마그네틱 필터(300) 및 이온 교환 수지 필터(400)를 이용하여 메탈 성분을 추가적으로 제거하여 메탈 성분의 함량을 3 ppb 이하로 낮춰 상기 출고 탱크 순환배관(210)으로부터 분기되어 구비된 출하배관(230)을 통해 이소프로필 알코올 스트림을 배출하여 제품화하였다.
이 때, 상기 마그네틱 필터(300)는 하기 도 9와 같이 3개의 자석 바를 포함하는 자성부(310) 및 수용부(320)를 구조의 마그네틱 필터(300)를 사용하였다.
그 결과, 메탈 성분 제거능은 실시예와 비교하여 동등한 수준이나, 출고 탱크(200)를 순환하는 이소프로필 알코올 스트림 전량이 이온 교환 수지 필터(400)를 순환하기 때문에 이온 교환 수지 필터(400)의 교체 주기는 약 1 개월로 실시예와 같은 이온 교환 수지 필터(400) 연장 효과를 보기 어려웠으며, 이로 인해, 시간적인 측면과 비용적인 측면에서 바람직하지 못하고, 이소프로필 알코올의 단가를 상승시키는 문제가 있다.

Claims (11)

  1. 석유화학 제품 스트림을 공급배관을 통해 입고 탱크로 공급하고, 입고 탱크 순환배관을 통해 순환시키며, 상기 공급배관 및 입고 탱크 순환배관 중 어느 하나 이상에 구비된 1기 이상의 마그네틱 필터를 이용하여 석유화학 제품 스트림 내 포함된 메탈 성분을 제거하는 단계;
    상기 입고 탱크 순환배관으로부터 분기되어 출고 탱크로 연결되는 입고 탱크 배출배관을 통해 석유화학 제품 스트림을 출고 탱크로 이송하는 단계;
    상기 출고 탱크에 구비된 출고 탱크 순환배관을 통해 석유화학 제품 스트림을 순환시키며, 상기 출고 탱크 순환배관에 구비된 1기 이상의 마그네틱 필터를 이용하여 석유화학 제품 스트림 내 포함된 메탈 성분을 제거하는 단계; 및
    상기 출고 탱크 순환배관으로부터 분기된 분기배관으로 석유화학 제품 스트림을 이송하여 상기 분기배관에 구비된 1기 이상의 이온 교환 수지 필터를 이용하여 메탈 성분을 제거하는 단계를 포함하는 석유화학 제품 내 메탈 성분 제거방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 분기배관에서 이온 교환 수지 필터를 통과한 석유화학 제품 스트림은 출고 탱크 순환배관과 합류시킨 후, 출고 탱크로 순환시키거나, 상기 출고 탱크 순환배관으로부터 분기되는 출하배관을 통해 배출하는 단계를 더 포함하는 것인 석유화학 제품 내 메탈 성분 제거방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 마그네틱 필터는,
    자성부; 및
    상기 자성부를 수용하는 메쉬망 형태의 수용부를 포함하는 것인 석유화학 제품 내 메탈 성분 제거방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 자성부는 배관 단면을 기준으로 일정 간격을 두고 배치된 복수개의 자석 바를 포함하는 것인 석유화학 제품 내 메탈 성분 제거방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 자성부는 유체 흐름을 변환시키는 요철부를 포함하는 것인 석유화학 제품 내 메탈 성분 제거방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 자성부는 자성 물질로 제작된 스테틱 믹서를 포함하는 것인 석유화학 제품 내 메탈 성분 제거방법.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 석유화학 제품 스트림의 흐름 방향을 기준으로 마그네틱 필터의 전단에 스테틱 믹서를 더 포함하는 것인 석유화학 제품 내 메탈 성분 제거방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 스테틱 믹서는 유체 흐름을 변환시키는 요철부를 포함하며, 상기 요철부는 자성부 방향으로 이송되는 석유화학 제품 스트림의 와류를 증가시키는 것인 석유화학 제품 내 메탈 성분 제거방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 입고 탱크 내 석유화학 제품에 포함된 메탈 성분의 함량이 100 ppb 이하인 경우, 상기 입고 탱크 배출배관을 통해 석유화학 제품 스트림을 출고 탱크로 이송하는 것인 석유화학 제품 내 메탈 성분 제거방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 출고 탱크 내 석유화학 제품에 포함된 메탈 성분의 함량이 50 ppb 이하인 경우, 상기 분기배관으로 석유화학 제품 스트림을 이송하는 것인 석유화학 제품 내 메탈 성분 제거방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 입고 탱크 및 출고 탱크는 하나의 탱크 내 격벽을 두고 형성되는 것인 석유화학 제품 내 메탈 성분 제거방법.
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