KR101749688B1 - 귀금속 폐촉매와 여과액을 분리하기 위한 필터 장치 및 그 여과 방법 - Google Patents

귀금속 폐촉매와 여과액을 분리하기 위한 필터 장치 및 그 여과 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고효율 동적 슬러리-액체 분리기 필터에 관한 것이다. 여과 장치는 필터 실린더 본체(1), 필터 실린더 본체(1)에 배치된 필터 파이프(2a)와 필터 파이프(2a)에 배치된 필터 코어, 필터 실린더 본체(1)에 배치된 물질 입구(3), 필터 실린더 본체(1)의 바닥부에 배치된 고체 잔류물 출구(4), 및 필터 실린더 본체(1)의 중간 하부에 배치된 여과물 출구(5)를 구비하고, 필터 코어는 필터 파이프(2a)에 연결되고 필터 실린더 본체(1)의 세로축에 직교하는 다수의 필터 디스크들(2b)을 구비하고; 필터 파이프(2a)의 상단은 가변-주파수 모터(7)의 회전축에 연결되고; 필터 실린더 본체(1)의 상부와 가변-주파수 모터(7)의 전달 샤프트는 고압의 단단한 실링에 의해 밀봉되고; 필터 파이프(2a)의 하부는 연결 파이프 조인트(2c)를 통해 여과물 출구(5)의 파이프에 연결되고; 연결 파이프 조인트(2c)와 여과물 출구의 파이프는 서로 수직으로 고정되고; 연결 파이프 조인트(2c)의 상부 개구와 필터 파이프(2a)의 하부의 회전 연결부는 고압의 단단한 실링에 의해 밀봉되고; 연결 파이프 조인트(2c)의 하부가 밀봉된다.

Description

귀금속 폐촉매와 여과액을 분리하기 위한 필터 장치 및 그 여과 방법{FILTRATION APPARATUS OF SEPARATING NOBLE METAL WASTE CATALYSTS AND FILTRARE AND A FILTRATION METHOD THEREFOR}
본 발명은 액체-고체의 2-상(또는 기체-액체-고체의 3-상)의 슬러리의 분리 기술 분야에 속하는 귀금속 폐촉매와 여과액을 분리하기 위한 필터 장치 및 그 여과 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게, 상대적으로 큰 점도를 가진 슬러리를 여과하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
귀금속 촉매들은 화학 반응 속도를 변화시킬 수 있지만 그들 자체가 반응 및 최종 제품에 참여하지 않은 귀금속 물질의 종류이다. 대부분의 귀금속들은 촉매로서 사용될 수 있지만, 플래티늄, 팔라듐, 실버, 루테늄이 일반적으로 사용된다. 그러한 귀금속들의 d 전자 궤도는 완전히 점유되지 않기 때문에, 그 표면은 반응물을 쉽게 흡수하고, 그 강도가 적정하게 되어, 중간체의 '활성 화합물'의 형성에 유리하다. 뿐만 아니라, 귀금속들은 상대적으로 높은 촉매 활동을 가지며, 내고온성, 내산화성, 및 내부식성에서 우수한 성능을 발휘하므로, 귀금속들은 가장 중요한 촉매 물질이 되었다. 그러나, 항상 이러한 종류의 촉매의 적용을 제한하는 기본적 인자들은 귀금속 자원과 생산비이다.
중국 특허 공개 번호 CN 101623574A는 Fischer-Tropsch 합성된 무거운 왁스(heavy wax)의 자기적 여과 방법을 개시하였다. 이 방법은 자성을 가지기 위해 촉매와 캐리어 모두를 필요로 한다. 따라서, 이 방법은 적용 범위가 협소하고, 여과 효과가 촉매의 심각한 파괴에 동반하여 확보될 수 없다.
중국 특허 공개 번호 CN 101391196A는 슬러리 층상 반응기로부터 Fischer-Tropsch 합성 제품의 무거운 증류액을 추출하는 방법을 개시하였다. 여과 정확도는 촉매 분말의 알갱이 크기의 130 내지 300% 및 25 내지 35㎛ 뿐이다. 그러한 방법은 촉매를 무거운 증류액의 조잡한 여과 기능만 가지는 한편 소비된 촉매가 여전히 반응기에 남아 있기 때문에 촉매의 실제 분리를 얻을 수 없고, 여과 정확도 역시 높지 않고, 무거운 증류액이 여전히 상대적으로 많은 촉매를 함유하여, 제품의 품질이 요구조건을 거의 만족시킬 수 없다.
중국 특허 공개 번호 CN 101314120A에서 고체 촉매 입자들, 액상 제품, 및 반응 가스의 고효율 연속 분리가 가능함에도 불구하고, 촉매는 상대적으로 많은 양의 액체를 휩쓸어가고, 신선한 촉매의 일부분을 불가피하게 필요하게 되어 상대적으로 많은 제조 비용 소요되어 손실이 발생된다.
중국 특허 공개 번호 CN 10141729A는 슬러리 반응기의 촉매로부터 왁스의 분리를 구현하기 위해 외부 여과 방법을 사용한다. 이 방법은 중국 내,외에서 광범위하게 시도되었고 왁스 외부 여과는 여과 용량을 빨리 포화시켜서 역류가 잦고 재생 사이클이 짧으며, 왁스 여과 후 촉매의 복귀 경로가 종종 폐쇄되어, 반응기의 정상 작동에 영향을 미친다. 또한, 미세 필터의 막힘 현상이 자주 발생된다.
중국 특허 공개 번호 CN 1589957A는 촉매로부터 제품의 분리를 구현함과 동시에 막힘 문제를 해결하는 내부 여과 방법을 사용하지만, 반응기로부터 폐촉매의 제거가 고려되지 않았고, 액체-고체 분리 영역 역시 반응기의 체적(높이)을 증가시켜서, 특히 대규모 반응기의 경우 반응기 제조 비용을 상대적으로 증가시키는 문제점이 있다.
중국 특허 공개 번호 CN 101396647A 역시 내부 여과 방법을 사용한다. 촉매로부터 제품의 분리뿐만 아니라 막힘 문제가 해결되었지만, 실제적 작동에 있어서 작동 불량이 발생되어 필터 재질을 손상시키고, 반응기로부터 폐촉매의 제거 문제가 무시되는 문제점이 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 목적은, 귀금속 폐촉매와 여과액을 분리하기 위한 필터 장치 및 그 여과 방법을 제공하는 것이다. 귀금속 폐촉매와 여과액을 분리하기 위한 필터 장치는 상대적으로 고온이고 상대적으로 고압인 상태의 액체-고체 2-상( 또는 가스-액체-고체 3-상) 슬러리의 분리에 유용하고, 특히 슬러리로부터 귀금속 폐촉매의 복구를 해결함으로써, 폐촉매의 재생에 의해 귀금속 촉매와 관련된 생산 비용을 낮춰서, 귀금속 촉매의 광범위한 응용을 촉진시키게 된다. 또한, 본 발명의 바람직한 예시적 실시예에 따른 방법과 장치는 그 어떤 액체-고체 2-상(또는 가스-액체-고체 3-상) 슬러리의 분리를 효과적으로 해결하여 제품의 품질을 보장할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 귀금속 폐촉매와 여과액을 분리하기 위한 필터 장치는, 필터 실린더 본체, 필터 실린더 본체에 배치된 필터 파이프, 필터 파이프에 배치된 필터 코어, 필터 실린더 본체에 배치된 물질 입구, 필터 실린더 본체의 바닥부에 배치된 고체 잔류물 출구, 및 필터 실린더 본체의 중간 하부에 배치된 여과물 출구를 구비한다. 필터 코어는 필터 파이프에 연결된 다수의 필터 디스크들을 구비하고, 필터 디스크들은 필터 실린더 본체의 세로축에 수직이다. 필터 파이프의 상단은 가변-주파수 모터의 회전축에 연결된다. 필터 실린더 본체의 상부와 가변-주파수 모터의 전달 샤프트는 고압의 단단한 실링을 통해 밀봉된다. 필터 파이프의 하부는 연결 파이프 조인트를 통해 여과물 출구의 파이프에 연결된다. 연결 파이프와 여과물 출구의 파이프는 수직으로 함께 고정된다. 연결 파이프 조인트의 상부 개구와 필터 파이프의 하부의 회전 연결부는 고압의 단단한 실링을 통해 밀봉된다. 연결 파이프 조인트의 하부는 밀봉된다.
각각의 필터 디스크는 필터 파이프와 분리되게 연통하고, 필터 디스크들과 필터 파이프는 그루브 연결을 형성한다. 필터 디스크는 여과물을 수거하기 위해 그루브 플레이트에 고정된다. 필터 디스크와 그루브 플레이트는 밀봉 구멍, 및 필터 파이프의 내부 구멍과 연통하는 밀봉 구멍의 내측에 있는 파이프 구멍을 형성한다. 그루브 플레이트는 클램프를 통해 필터 파이프에 연결된다. 각각의 그루브 플레이트로부터 수거된 여과물은 필터 파이프에 모인다.
필터 디스크는 15 내지 160㎛의 공극 사이즈 분포, 1 내지 3mm의 두께, 및 200 내지 800℃의 온도 범위를 가진 소결 다공성 금속 재질이다. 각각의 필터 디스크의 상면은 나노크기의 계면 활성제로 코팅된다.
필터 실린더 본체의 바닥부는 원뿔 구조이다. 필터 실린더 본체의 외벽에는 절연 재킷층이 마련된다. 증기 입구는 필터 실린터 본체의 중간 상부에 배치되어 절연 재킷층과 연통한다.
직선의 실린더 본체와 필터 실린더 본체의 상부 헤드는 플랜지에 의해 연결된다.
물질 입구의 높이는 여과물 출구의 높이보다 200 내지 700mm 만큼(H1) 더 높다. 필터 출구와 바닥 사이의 간격(H2)은 400 내지 70mm이다.
필터 실린더 본체의 하부에는 200 내지 30mm 높이(H3)의 잔류 물질 출구가 마련된다. 응축물 출구는 여과물 출구와 고체 잔류물 출구 사이에 배치된다. 통풍 구멍은 필터 실린더 본체의 상부에 배치된다.
직선 실린더 본체와 필터 실린더 본체의 상부 헤드는 플랜지에 의해 연결된다.
본 발명의 다른 측면에 따른 슬러리를 동적으로 분리하는 방법은 다음 단계들을 포함한다.
1) 분리기 필터를 예열하고, 물질 입구로부터 필터 본체의 슬러리 구멍으로 물질을 첨가하여; 필터 플레이트의 회전 속도를 10 내지 100rpm으로 제어하고; 필터 플레이트들 위의 물질로부터 고체 필터 잔류물을 분리하고, 여과물을 필터 디스크들로부터 여과물 출구의 파이프 속으로 필터 디스크의 유동 통로를 통해 유동시켜, 분리기 필터 밖으로 여과물을 배출시키는 단계;
2) 필터 파이프의 내부-외부 압력 차이가 2.0 Mpa에 도달할 때까지, 여과를 계속하여 필터 잔류물의 필터 케이크가 필터 디스크 위에 특정 두께에 도달하도록 누적시키고; 필터 디스크로부터 필터 잔류물의 필터 케이크를 제거하기 위해 필터 디스크를 구동하는 모터의 회전 속도를 100 내지 300rpm으로 증가시키고; 필터 잔류물의 필터 케이크가 필터 디스크로부터 제거되고 내부-외부 압력 차이가 50 kPa 미만일 때, 필터 디스크를 구동하는 모터의 회전 속도를 10 내지 100rpm의 범위로 제어하여, 정상 여과 작동을 유지시키는 단계;
3) 여과 작동이 종료되거나 필터의 바닥부의 필터 잔류물이 방출될 필요가 있을 때, 여과를 종료하여, 다음 여과 공정의 준비를 위해 필터 잔류물을 제거하는 단계; 및
4) 필터 디스크의 세정이 필요할 때, 백블로우(backblow) 시스템을 시동하여 필터 본체의 슬러리 구멍으로 들어가는 물질을 멈추고, 여과물 출구가 백블로우 매체 입구로서 기능하도록 하고, 백블로우 매체는 여과물 상청액 또는 디젤 오일로 되어 있고; 백블로우 매체를 사용하여 필터 디스크에 백블로우 동작을 수행하고; 필터 디스크가 10 내지 10 rpm의 회전 속도로 작동하도록 제어하고; 백블로우 작동 뒤에 여과 작업을 계속하는 단계를 포함한다.
필터 실린더 본체의 슬러리 구멍은 200 내지 400℃의 작동 온도 및 3.0 내지 5.0 Mpa(G)의 작동 압력을 가진다.
본 발명의 바람직한 예시적 실시예들에 따른 효과는 다음과 같다.
첫째, 본 발명은 필터 잔류물(귀금속 폐촉매)의 복귀에 특히 적용할 수 있다. 본 발명은 제품의 품질 및 수율을 증가시키고 필터 잔유물(귀금속 폐촉매)의 실현 가능한 방법을 개척하고 제품의 품질을 보장함으로써, 귀금속 폐촉매의 산업적 적용을 촉진하고 고온에서 물질의 여과를 구현할 수 있다.
둘째, 제품의 연속되는 처리 공정에서 고온 공급 수단을 사용하는 조건에서 저온 여과 방법과 비교하여, 본 발명의 바람직한 예시적 실시예에 따른 방법은 여과 효과를 개선할 뿐만 아니라 장치 냉각을 위한 에너지 소비 및 연속되는 처리에서 제품의 가열 고정을 업그레이드시키는데 필요한 에너지 소비를 감소시킬 수 있으므로, 총 에너지 소비를 감소시킬 수 있다.
셋째, 고압 여과가 구현되어, 연속적인 고압 공정에서 압력 증가에 관련되는 에너지 소비를 감소시킬 수 있다.
넷째, 백블로우 시스템의 백블로우 매체는 여과물 상청액을 사용하여, 여과 물질에 대한 2차 오염을 방지하고 종래의 필터에서 백블로우로부터 나오는 폐수를 생성하지 않는 효과를 가진다.
도 1은 본 발명의 바람직한 예시적 실시예에 따른 귀금속 폐촉매와 여과액을 분리하기 위한 필터 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 예시적 실시예에 따른 필터 디스크들을 도시하는 구성도이다.
도 3은 필터 디스크들 위의 여과 물질의 유동 패턴을 도시하는 구성도이다.
본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기 위해, 귀금속 폐촉매와 여과액을 분리하기 위한 필터 장치 및 그 여과 방법에 대한 상세한 실험들이 첨부된 도면들과 결합하여 아래에서 상세히 설명된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 예시적 실시예에 따른 귀금속 폐촉매와 여과액을 분리하기 위한 필터 장치의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 귀금속 폐촉매와 여과액을 분리하기 위한 필터 장치는 필터 실린더 본체(1), 필터 실린더 본체(1)에 배치된 필터 파이프(2a)와 필터 파이프(2a)에 배치된 필터 코어, 필터 실린더 본체(1)에 배치된 물질 입구(3), 필터 실린더 본체(1)의 바닥부에 배치된 고체 잔류물 출구(4), 및 필터 실린더 본체(1)의 중간 하부에 배치된 여과물 출구(5)를 구비한다. 필터 코어는 필터 파이프(2a)에 연결된 다수의 필터 디스크들(2b)을 구비하고, 필터 디스크들(2b)은 필터 실린더 본체(1)의 세로축에 직교한다. 필터 파이프(2a)의 상단은 가변-주파수 모터(7)의 회전축에 연결된다. 필터 실린더 본체(1)의 상부와 가변-주파수 모터(7)의 전송 샤프트는 고압의 단단한 실링을 통해 밀봉된다. 필터 파이프(2a)의 하부는 연결 파이프 조인트(2c)에 의해 여과물 출구(5)에 연결된다. 연결 파이프 조인트(2c)와 여과물 출구의 파이프는 서로 수직으로 고정된다. 연결 파이프 조인트(2c)의 상부 구멍과 필터 파이프(2a)의 하부의 회전 연결부는 고압의 단단한 실링에 의해 밀봉된다. 연결 파이프 조인트(2c)의 하부는 밀봉된다.
필터 디스크들의 구조는 도 2에 도시되어 있다. 각각의 필터 디스크(2b)는 필터 파이프(2a)에 분리되게 연통되고, 필터 디스크들(2b)과 필터 파이프(2a)는 그루브 연결을 형성한다. 필터 디스크(2b)는 여과물을 수거하기 위해 그루브 플레이트(2g) 위에 고정된다. 필터 디스크(2b)와 그루브 플레이트(2g)는 밀봉된 캐버티(2d)를 형성하고, 밀봉된 캐버티(2d)의 내측에 있는 파이프 개구(2e)는 필터 파이프(2a)의 내부 구멍과 연통한다. 그루브 플레이트(2g)는 클램프를 통해 필터 파이프(2a)에 연결된다. 각각의 그루브 플레이트(2g)로부터 수거된 여과물은 필터 파이프(2a) 안에 누적된다. 필터 디스크들(2b)은 15 내지 160㎛의 공극 사이즈 분포, 1 내지 3mm의 두께, 및 200 내지 800℃ 범위의 작동 온도를 가지는 소결 다공성 금속 물질이다. 각각의 필터 디스크의 상면은 나노크기의 표면 활성제로 코팅된다. 필터 디스크들(2b)의 소결 다공성 금속 물질은 다른 다공성, 구멍의 크기, 및 구멍 사이즈 배열, 및 네트워크로 얽혀 있는 구멍 경로 배열을 가진다. 필터 디스크들(2b)은 넓은 범위의 온도 적응성, 내고온성, 및 내열쇼크성을 가진다. 또한, 필터 디스크들은 내부식성을 가지므로 다수의 부식을 일으키는 산 또는 알칼리 매체에 적응하도록 되어 있고, 높은 강도와 양호한 인성을 가지므로 고온 환경에 적용될 수 있다. 또한, 물질은 안정된 구멍 모양을 가지기 때문에 안정된 필터 성능과 양호한 재활용 성능이 확보된다. 필터 성능은 재생된 후 90%까지 복구된다. 필터 디스크(2b)의 상면에는 나노크기의 표면 활성제로 코팅되어(코팅층의 두께는 10 내지 1000㎛ 사이), 필터를 사용하여 물질을 여과시킬 때, 필터 잔류물이 필터 디스크에 부착되는 것을 방지한다.
도 1을 다시 참조하면, 필터 실린더 본체(1)의 바닥부는 원뿔 구조이다. 필터 실린더 본체(1)의 외벽에는 절연 재킷층(1a)이 마련된다. 증기 입구(6)는 필터 실린더 본체(1)의 중간 상부에 배치되어 절연 재킷층(1a)과 연통된다. 재킷의 절연 매체는 수증기, 고압 온수, 또는 전도 오일일 수 있다. 필터는 절연 재킷의 설계를 채택함으로써 큰 점성을 가진 액체 슬러리를 상대적으로 고온에서 여과시킬 수 있고 응축될 때 필터에 부착되지 않음으로써, 여과 동작의 스무스한 공정이 확보된다.
전술한 바와 같이, 필터 실린더 본체(1)의 바닥부는 원뿔 구조를 사용한다. 필터 실린더 본체(1)의 바닥의 고체 잔류물 출구(4)의 개구는 상대적으로 크게 설계되어, 필터의 바닥부에서 필터 잔류물의 세정을 편리하게 한다. 필터 실린더 본체(1)의 외벽에는 절연 재킷층(1a)이 마련된다.
물질 입구(3)의 높이는 여과물 출구(5)의 높이보다 더 큰 높이(H1=200-700mm)를 가진다. 여과물 출구(5)와 바닥 사이의 간격(H2)은 400 내지 70mm이다. 여기서 물질 입구(3)의 높이는 흔히 있는 필터의 물질 입구의 그것보다 더 높게 설계되어, 상대적으로 높은 고체 함량을 가진 점성 액체가 스무스하게 필터 본체로 들어갈 수 있도록 하여 필터 바닥에서 막힘을 방지한다.
직선 실린더 본체와 필터 실린더 본체(1)의 상부 헤드는 플랜지(1b)에 의해 연결된다.
필터 실린더 본체의 하부에는 잔류 물질 출구(10)가 마련된다. 잔류 물질 출구(10)의 높이는 고체 잔류물 출구(4)의 높이보다 더 큰 높이(H3=200-300mm)를 가진다. 필터의 오작동이 발생되거나 여과 공정이 완수될 때, 불완전하게 여과된 물질은 잔류 물질 출구(10)로 배출되어 생산의 안전성을 확보한다. 응축물 출구(8)는 여과물 출구(5)와 고체 잔유물 출구(4) 사이에 배치된다. 통기 구멍(9)은 필터 실린더 본체(1)의 상부에 배치된다.
필터 실린더 본체의 슬러리 구멍은 200 내지 400℃의 온도 및 3.0 내지 5.0 MPa (G)의 압력을 가진다.
본 발명의 바람직한 예시적 실시예에 따른 고효율 동적 슬러리-고체 분리 여과 방법은, 절연 매체(증기, 고압 온수, 또는 전도 오일)을 필터 실린더 본체로 도입시켜 필터를 예열시키는 단계, 및 여과 작동이 완료될 때까지 절연 매체의 도입을 유지하는 단계를 포함한다.
본 실시예에 따른 방법은 다음 단계들을 더 포함한다.
1) 필터를 예열한 후 필터에 의한 여과 작동을 개시하여, 물질 입구로부터 물질이 필터 본체의 슬러리 구멍으로 들어가게 하여 필터 플레이트에 도달시키고; 필터 플레이트들의 회전 속도를 10 내지 100rpm 범위로 제어하고; 필터 플레이트 위의 물질로부터 고체 필터 잔류물을 분리하고, 필터 디스크들로부터 여과물 출구 속으로 필터 디스크의 유동 통로를 통해 여과물을 유동시켜서 필터 밖으로 여과물을 배출시키는 단계;
2) 일정한 주기 동안 여과를 계속하여, 내부-외부 압력 차이가 2.0 MPa에 도달할 때까지, 필터 디스크 위의 필터 잔류물의 필터 케이크가 특정 두께에 도달하도록 누적시키고; 필터 디스크의 회전을 구동하는 모터의 회전 속도를 100 내지 300rpm으로 증가시켜서 필터 디스크로부터 필터 잔류물의 필터 케이크를 제거하고; 필터 디스크로부터 필터 잔류물의 필터 케이크의 제거가 완료되고 내부-외부 압력 차이가 50 KPa 미만으로 제어될 때, 필터 디스크의 회전을 구동하는 모터의 회전 속도를 10 내지 100rpm으로 다시 제어하여, 정상 여과 작동을 유지하고, 전술한 공정을 계속하는 단계;
3) 여과 작업이 완료되거나 필터의 바닥부의 필터 잔류물의 배출이 필요할 때, 여과 작업을 중단하고, 다음 여과 공정의 준비를 위해 필터 잔류물을 제거하는 단계; 및
4) 필터 디스크의 세정이 필요할 때, 백블로우 시스템을 시동하여 필터 본체의 슬러리 구멍으로 들어가는 물질을 중단하고, 필터 출구를 백블로우 매체 입구로서 기능하도록 하고; 여과물 상청액 또는 디젤 오일로부터 백블로우 매체를 선택하고; 백블로우 매체를 사용하여 필터 디스크에 백블로우 동작을 수행하고; 필터 디스크를 10 내지 100rpm 의 회전 속도로 작동하도록 제어하고; 백플로우 작동 후 여과 작동을 유지하는 단계를 포함한다.
백블로우 매체는 여과물 상청액이므로 물질뿐만 아니라 그 어떤 폐수에 대해 2차적 오염을 발생시키지 않을 것이다.
공정들이 전술한 바와 같이 계속되고 여과가 완료되거나 필터의 바닥의 필터 잔류물을 배출시킬 필요가 있을 때까지 여과는 중단되지 않을 것이다. 필터 잔류물은 다음의 여과 준비를 위해 적절한 때에 제거된다.
본 발명의 바람직한 예시적 실시예에 있어서, 가변-주파수 모터는 직접 동적 여과를 구현하기 위해 사용된다. 직접 동적 여과(필터 케이크 여과의 얇은 층 또는 제한된 필터 케이크 여과로도 명명됨)의 원리는 동적 여과가 여과 매체의 표면과 평행하게 물질을 유동시키는 점(도 1 및 도 3 참조)에서 종래의 필터 케이크 여과와 다르기 때문에 고체 입자들은 여과 매체의 표면에 누적되지 않을 것이고, 상대적으로 높은 여과 속도를 유지하게 된다. 동적 여과는 필터 케이크의 존재 하에서의 여과와 필터 케이크의 부재 하에서의 여과 사이에서 교호적인 여과 공정이다. 동적 여과의 가장 기본적인 목적은 필터 케이크의 형성을 방지하거나 필터 케이크의 얇은 층만이 여과 동작 동안 형성되어 여과 저항의 대규모화 및 필터 케이크의 두께에 의한 여과 속도의 감소를 방지하는 것이다. 직접 동적 여과 방법은 장시간에 걸쳐 필터를 다량의 입자의 제거 및 정화에 적용할 수 있다.
본 발명의 바람직한 예시적 실시예에 따른 필터 실린더 본체(1)는 완전히 밀봉된 구조이다. 필터 디스크(2b)와 필터 파이프(2a)가 회전하는 동안, 필터 출구(5)의 파이프는 고정되어서 움직이지 않는다. 필터 파이프와 여과물 출구의 파이프 사이의 연결부는 단단한 실링을 이용하고, 고압 실링 링(예, O-링)을 이용하여 밀봉되기 때문에, 회전 밀봉 문제를 효과적으로 해결하여 누출이 없게 한다. 직선 실린더 본체와 필터 실린더 본체(1)의 상부 헤드는 플랜지(1b)에 의해 연결되어 분해를 용이하게 하고, 여과 부품의 수리 및 교체를 편리하게 한다.
필터 실린더 본체의 슬러리 구멍은 200 내지 400℃의 온도 및 3.0 내지 5.0 MPa(G)의 압력을 가진다. 여과 정확도는 1 내지 25㎛로 제어된다. 본 발명의 바람직한 예시적 실시예에 따른 장치는 간헐적인 여과 동작에 사용될 수 있다. 여과가 필요한 물질은 특수한 필터에 의해 여과되고, 필터 잔류물은 필터의 원뿔형 바닥부의 출구에 누적되고; 필터 잔류물이 특정 두께에 도달하면, 여과 작동이 중단되고; 필터의 원뿔형 바닥부의 출구에 배치된 밸브가 개방되어 필터 잔류물(고체 귀금속 폐촉매)을 배출시킴으로써, 필터 잔류물의 추가적 복구 가능성을 제공한다. 여과 후 작은 입자(5㎛ 미만의 공정 알갱이 사이즈)의 고체 불순물의 일부를 포함하는 여과물 제품 즉, 귀금속 폐촉매는 더 높은 여과 정확도를 가진 다른 여과 장치 속으로 도입되어 필요한 경우 미세한 여과 처리 단계를 수행할 수 있다.
1...필터 실린더 본체 1a...절연 재킷층
1b...플랜지 2a...필터 파이프
2b...필터 디스크 2c...연결 파이프 조인트
2e...파이프 구멍 2f...클램프
2g...그루브 플레이트 3...물질 입구
4...고체 잔류물 출구 5...여과물 출구
6...증기 입구 7...가변-주파수 모터
8...응축물 출구 9...통기 구멍
10...잔류 물질 출구

Claims (10)

  1. 귀금속 폐촉매를 포함하는 슬러리와 액체가 혼합된 물질이 투입될 수 있도록 중간 하부에 마련된 물질 입구(3), 바닥부의 저면에 마련된 고체 잔류물 출구(4), 및 상기 물질 입구보다 낮은 위치의 중간 하부에 배치된 여과물 출구(5)를 가진 실린더형 필터 본체(1);
    필터 본체(1) 내부에 회전 가능하게 배치되고, 상단이 가변-주파수 모터(7)의 회전축에 연결되고, 필터 본체(1)의 상부와 가변-주파수 모터(7)의 전달 샤프트가 실링 밀봉된 필터 파이프(2a);
    필터 본체(1)의 세로축에 직교하도록 필터 파이프(2a)에 설치된 다수의 필터 디스크들(2b); 및
    여과물 출구(5)에 연통되도록 필터 본체(1) 내부로 인입된 연결 파이프와 필터 파이프(2a)의 하부의 회전 연결부를 수직으로 밀봉 연결할 수 있고, 필터 본체(1)의 내부에 배치된 연결 파이프 조인트(2c)를 구비하는 것을 특징으로 하는 귀금속 폐촉매와 여과액을 분리하기 위한 필터 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    각각의 필터 디스크(2b)는 필터 파이프(2a)와 분리되게 연통하고, 필터 디스크들(2b)과 필터 파이프(2a)는 그루브 연결을 형성하고;
    필터 디스크(2b)는 여과물을 수거하기 위해 클램프를 통해 필터 파이프(2a)에 연결된 그루브 플레이트(2g)에 고정되고;
    필터 디스크(2b)와 그루브 플레이트(2g)는 밀봉된 캐버티(2d)를 형성하고, 밀봉된 캐버티(2d)의 내측에 있는 파이프 구멍(2e)은 필터 파이프(2a)의 내부 캐버티와 연통하고;
    각각의 그루브 플레이트(2g)로부터 수거된 여과물은 필터 파이프(2a)에 누적되는 것을 특징으로 하는 필터 장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    각각의 필터 디스크(2b)는 15 내지 160㎛ 사이의 공극 사이즈, 2 내지 3mm 사이의 두께, 및 200 내지 800℃ 사이의 작동 온도를 가진 소결 다공성 물질이고;
    각각의 필터 디스크의 상면은 나노크기의 표면 활성제로 코팅된 것을 특징으로 하는 필터 장치.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    필터 본체(1)의 바닥부는 원뿔 구조이고,
    필터 본체(1)의 외벽에는 절연 재킷층(1a)이 마련되고,
    필터 본체(1)는 중간 상부에 배치되어 절연 재킷층(1a)과 연통하는 증기 입구(6)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 필터 장치.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    필터 본체는 플랜지(1b)에 의해 연결되는 상부 헤드를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 필터 장치.
  6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    물질 입구(3)의 높이는 여과물 출구(5)의 높이보다 200 내지 700mm 더 높고, 여과물 출구(5)와 바닥 사이의 간격은 400 내지 700mm인 것을 특징으로 하는 필터 장치.
  7. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    고체 잔류물 출구(4)의 높이보다 200 내지 300mm 더 높도록 필터 본체의 하부에 마련된 잔류 물질 출구(10);
    여과물 출구(5)와 고체 잔류물 출구(4) 사이에 배치된 응축물 출구(8); 및
    필터 본체(1)의 상부에 배치된 통기 구멍(9)을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 필터 장치.
  8. 청구항 3에 있어서,
    필터 본체(1)와 상부 헤드는 플랜지(1b)에 의해 연결된 것을 특징으로 하는 필터 장치.
  9. 청구항 2의 필터 장치를 이용한 귀금속 폐촉매와 여과액을 동적으로 분리하는 방법에 있어서,
    a) 필터 장치의 필터 본체를 예열하는 단계;
    b) 물질 입구에 물질을 첨가하여 필터 파이프의 회전 속도를 10 내지 100rpm으로 제어하면서 필터 디스크 위의 물질로부터 고체 필터 잔류물을 분리하는 단계;
    c) 필터 디스크(2b)와 그루브 플레이트(2g) 사이에 밀봉 형성된 캐버티(2d)와 파이프 구멍(2e)을 통해 여과물을 필터 파이프로 유동시키고, 여과물 출구를 통해 분리기 필터 밖으로 여과물을 배출시키는 단계;
    d) 필터 파이프의 내부와 외부의 압력 차이가 2.0 Mpa에 도달할 때까지, 여과를 계속하여 필터 잔류물의 필터 케이크가 필터 디스크 위에 미리 결정된 두께에 도달하도록 누적시키는 단계;
    e) 필터 디스크로부터 필터 잔류물의 필터 케이크를 제거하기 위해 필터 디스크를 구동하는 모터의 회전 속도를 100 내지 300rpm으로 증가시키는 단계;
    f) 필터 잔류물의 필터 케이크가 필터 디스크로부터 제거되고 필터 파이프의 내부와 외부의 압력 차이가 50 kPa 미만일 때, 필터 디스크를 구동하는 모터의 회전 속도를 10 내지 100rpm의 범위로 제어하여, 정상 여과 작동을 유지시키는 단계;
    g) 여과 작동이 종료되거나 필터 본체의 바닥부의 필터 잔류물을 방출시킬 필요가 있을 때, 여과를 종료하여, 다음 여과 공정의 준비를 위해 필터 잔류물을 제거하는 단계;
    h) 필터 디스크의 세정이 필요할 때, 백블로우(backblow) 시스템을 시동하여 여과물 출구를 백블로우 매체 입구로서 기능시키고, 여과물 상청액 또는 디젤 오일로 되어 있는 백블로우 매체를 사용하여 필터 디스크에 백블로우 작동을 수행하는 단계; 및
    i) 필터 디스크가 10 내지 100 rpm의 회전 속도로 작동하도록 제어하고, 백블로우 작동 후에 여과 작업을 계속하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    필터 본체의 슬러리 구멍은 200 내지 400℃의 작동 온도 및 3.0 내지 5.0 Mpa(G)의 작동 압력을 가진 것을 특징으로 하는 방법.


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