Search

KR-20260062009-A - WASTE TREATMENT DEVICE FOR RECOVERING DIBUTYLAMINE FROM WASTE CONTAINING DIBUTYLAMINE SALT

KR20260062009AKR 20260062009 AKR20260062009 AKR 20260062009AKR-20260062009-A

Abstract

본 발명은, 디부틸아민염이 포함된 폐기물로부터 디부틸아민을 획득하는 폐기물처리장치로서, 폐기물을 공급하는 공급부; 공급되는 상기 폐기물에 소정 용매제를 투입하고 상기 디부틸아민염을 용해시켜 상기 폐기물로부터 상기 디부틸아민염을 분리시키는 용해분리부; 분리된 상기 디부틸아민염을 소정 염기성 가수분해제로 가수 분해시켜 디부틸아민 추출물을 획득하는 가수분해부; 및 획득된 상기 디부틸아민 추출물을 소정 비점으로 증류하여 상기 디부틸아민을 획득하는 증류부를 포함할 수 있다. 이에 의하면, 디부틸아민염을 포함하는 폐기물에서 디부틸아민을 효율적으로 회수할 수 있다.

Inventors

  • 김희수
  • 문원준
  • 신현철
  • 이유철
  • 강영훈
  • 박혜린
  • 김소윤

Assignees

  • 주식회사 이에스티

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20250217
Priority Date
20241028

Claims (6)

  1. 디부틸아민염이 포함된 폐기물로부터 디부틸아민을 획득하는 폐기물처리장치에 있어서, 폐기물을 공급하는 공급부; 공급되는 상기 폐기물에 소정 용매제를 투입하고 상기 디부틸아민염을 용해시켜 상기 폐기물로부터 상기 디부틸아민염을 분리시키는 용해분리부; 분리된 상기 디부틸아민염을 소정 염기성 가수분해제로 가수 분해시켜 디부틸아민 추출물을 획득하는 가수분해부; 및 획득된 상기 디부틸아민 추출물을 소정 비점으로 증류하여 상기 디부틸아민을 획득하는 증류부를 포함하는 폐기물처리장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 공급되는 폐기물의 특성값을 검출하는 센서부; 상기 디부틸아민염의 종류 별 특성값이 저장된 저장부; 및 검출된 상기 특성값 및 저장된 상기 특성값을 비교하여 상기 폐기물 내의 상기 디부틸아민염의 종류를 식별하고, 식별된 상기 디부틸아민염의 종류에 대응하는 상기 용매제를 투입하도록 상기 용해분리부를 제어하는 제어부를 더 포함하는 폐기물처리장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 센서부는, 상기 폐기물 내의 원자 간 결합 진동의 크기값을 검출하는 적외선 분광기를 포함하고, 상기 저장부는, 상기 디부틸아민염의 종류 별 원자 간 결합 진동의 크기값을 저장하고, 상기 제어부는, 검출된 상기 원자 간 결합 진동의 크기값과 저장된 상기 원자 간 결합 진동의 크기값을 비교하여 상기 폐기물 내의 상기 디부틸아민염의 종류를 식별하고, 식별된 상기 디부틸아민염의 종류에 대응하는 상기 용매제를 투입하도록 상기 용해분리부를 제어하는 폐기물처리장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 저장부는, 상기 디부틸아민염의 종류 별 소정 파장에서 피크 흡광도값 또는 피크 면적값 중 적어도 하나를 저장하고, 상기 제어부는, 검출된 상기 원자 간 결합 진동의 크기에 기초하여 상기 파장에서의 피크 흡광도값 또는 피크 면적값 중 적어도 하나를 식별하고, 식별된 상기 피크 흡광도값 또는 피크 면적값 중 적어도 하나와 저장된 상기 피크 흡광도값 또는 피크 면적값 중 적어도 하나를 비교하여 상기 폐기물 내 디부틸아민염의 종류를 식별하는 폐기물처리장치.
  5. 제2항에 있어서, 상기 저장부는, 상기 디부틸아민염의 종류 별 비점의 정보가 저장되고, 상기 증류부는, 복수의 비점 별로 다단 증류 가능한 다단증류부를 포함하고, 상기 제어부는, 저장된 상기 비점의 정보에 기초하여 상기 식별된 종류의 디부틸아민염의 비점을 확인하고, 상기 복수의 비점 중 확인된 상기 비점에서 상기 디부틸아민이 획득되도록 상기 다단증류부를 제어하는 폐기물처리장치.
  6. 제2항에 있어서, 상기 용해분리부는, 상기 폐기물로부터 상기 디부틸아민염이 분리되고 남은 잔여물을 다시 회수하여 재차 처리 가능하도록 마련되며, 상기 제어부는, 상기 폐기물에 2이상의 종류의 상기 디부틸아민염이 포함된 것으로 판단되는 경우, 상기 폐기물 내 함유량이 많은 순으로 상기 각 종류의 디부틸아민염에 대한 용해 분리를 순차 처리하도록 상기 용해분리부를 제어하는 폐기물처리장치.

Description

디부틸아민염이 포함된 폐기물로부터 디부틸아민을 획득하는 폐기물처리장치 {WASTE TREATMENT DEVICE FOR RECOVERING DIBUTYLAMINE FROM WASTE CONTAINING DIBUTYLAMINE SALT} 본 발명은 디부틸아민염이 포함된 폐기물로부터 디부틸아민을 획득하여 재활용하기 위한 폐기물처리장치에 관한 것이다. 최근 화학 폐기물에서 고부가가치 물질을 회수하여 재활용하려는 노력이 지속되고 있다. 배터리 폐기물에는 리튬, 코발트, 니켈 등과 같이 고가의 금속이 함유되어 있기에, 금속회수용 폐기물처리장치를 활용하여 리튬, 코발트, 니켈 등을 회수하여 새로운 배터리 제조에 재활용하면, 환경 보호와 이익 개선을 동시에 달성할 수 있다. 산화방지제를 제조하는 공정에서 디부틸아민염을 포함하는 폐기물이 대량으로 발생하고 있다. 디부틸아민(Dibutylamine, DBA)은 다양한 화학 반응에 참여할 수 있고, 다른 화합물과의 반응성이 높아 다양한 유기 화합물을 합성하는데 유용하게 사용될 수 있다. 그러나, 배터리 폐기물은 고온과 고압에서 안정한 복합 물질인 반면에, 디부틸아민염은 고온과 고압에서 불안정한 유기 화합물인 탓에, 금속회수용 폐기물처리장치가 디부틸아민염 폐기물에서 디부틸아민을 회수하는데 적합하지 않은 문제가 있다. 따라서, 디부틸아민염 폐기물로부터 디부틸아민을 효율적으로 회수할 수 있는 장치에 대한 필요성이 증가하고 있다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐기물처리장치를 도시한다. 도 2는 도 1의 폐기물처리장치를 사용하여 디부틸아민을 회수하는 일 예를 도시한다. 도 3은 도 1의 폐기물처리장치가 폐기물의 특성값에 기초하여 용매제를 선택적으로 투입하는 일 예를 도시한다. 도 4는 도 1의 폐기물처리장치가 디부틸아민염의 종류 별 비점의 정보에 기초하여 다단증류를 통해 디부틸아민을 획득하는 일 예를 도시한다. 도 5는 도 3에서 폐기물에 2이상의 종류의 디부틸아민염이 포함된 경우 용해 분리 순서의 일 예를 도시한다. 이하 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다. 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이며, 이로 인해, 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것은 아님을 밝혀둔다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐기물처리장치(9)를 도시하고, 도 2는 도 1의 폐기물처리장치(9)를 사용하여 디부틸아민(13)을 회수하는 일 예를 도시한다. 이하에서는 도 1과 2을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따라 디부틸아민염(11)이 포함된 폐기물(10)로부터 디부틸아민(13)을 획득하는 폐기물처리장치(9)에 대해 설명한다. 폐기물처리장치(9)은 공급부(1), 용해분리부(2), 가수분해부(3) 및 증류부(4)를 포함한다. 공급부(1)는 디부틸아민염(11)이 포함된 폐기물(10)을 공급한다. 디부틸아민염(11)은 암모니아의 수소 원자 두 개를 부틸기로 치환한 유기 화합물로서, 디부틸아민 아세테이트, 디부틸아민 하이드로클로라이드, 디부틸아민 옥살레이트 등을 포함할 수 있다. 디부틸아민염(11)은 디부틸아민(13)이 산과 반응하여 생성될 수 있는데, 산화방지제의 제조 공정에서 반응을 위한 촉매 등으로 사용되며 반응이 완료된 후 남은 폐기물(10)에 포함될 수 있다. 물론, 디부틸아민염(11)이 포함된 폐기물(10)은 산화방지제의 제조 공정뿐만 아니라 다양한 화학 처리 공정에서 부산물로 생성될 수 있다. 용해분리부(2)는 공급부(1)에 의해 공급되는 폐기물(10)에 소정 용매제(21)를 투입하고 디부틸아민염(11)을 용해시켜 폐기물(10)로부터 디부틸아민염(11)을 분리시킨다. 용질과 용매의 극성이 비슷할수록 용해도가 향상되므로, 극성 용질인 디부틸아민염(11)에 극성 용매제(21)를 투입함으로써, 디부틸아민염(11)의 용해도를 향상시킬 수 있고, 이로 인해 폐기물(10)로부터 디부틸아민염(11)을 효율적으로 분리할 수 있다. 가수분해부(3)는 용해분리부(2)에 의해 분리된 디부틸아민염(11)을 소정 염기성 가수분해제(22)로 가수 분해시켜 디부틸아민 추출물(12)을 획득한다. 가수분해제(22)는 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼륨(KOH), 암모니아(NH3), 탄산나트륨(Na2CO3) 등과 같이 다양한 중화제를 포함할 수 있다. 일 예로, 가수분해부(3)는 디부틸아민염(11)에 수산화나트륨을 투입하여 하기와 같은 화학 반응에 따라 디부틸아민 추출물(12)을 획득할 수 있다. RNH3X + NaOH → RNH2 + NaX + H2O (RNH3X: 디부틸아민염(11), RNH2: 디부틸아민(13), NaX: 염) 증류부(4)는 가수분해부(3)에 의해 획득된 디부틸아민 추출물(12)을 소정 비점으로 증류하여 디부틸아민(13)을 획득한다. 설명의 편의를 위해 디부틸아민(13)의 비점은 159℃인 것으로 가정한다. 디부틸아민 추출물(12)에 대해 증류를 수행하는 경우, 가열 온도가 점점 상승함에 따라 비점이 낮은 물이 먼저 증발되고 나서, 물보다 비점이 높은 디부틸아민(13)이 증발된다. 반면에, 염은 증기압이 매우 낮은 탓에 증발되지 않으므로, 증류 공정을 통해 디부틸아민 추출물(12)에서 디부틸아민(13)을 분리할 수 있다. 이와 같이, 본 실시예에 따른 폐기물처리장치(9)를 활용하면, 디부틸아민염(11)을 포함하는 폐기물(10)에 대한 용해 공정, 중화 공정 및 증류 공정을 통해 디부틸아민염(11)을 포함하는 폐기물(10)로부터 디부틸아민(13)을 효율적으로 회수할 수 있다. 도 3은 도 1의 폐기물처리장치(9)가 폐기물(10)의 특성값에 기초하여 용매제(21)를 선택적으로 투입하는 일 예를 도시한다. 본 실시예에 따른 폐기물처리장치(9)는 센서부(6), 저장부(7) 및 제어부(8)를 더 포함한다. 센서부(6)는 공급부(1)에 의해 공급되는 폐기물(10)의 특성값을 검출한다. 센서부(6)는 물리 특성 센서(온도센서, 습도센서, 압력센서, 유량센서 등), 화학 특성 센서(가스센서, pH센서 등) 및 광학 특성 센서(적외선센서, 형광센서 등)를 포함할 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니므로, 센서부(6)는 분자 내 원자 간 결합 진동을 측정하는 적외선 분광기(Infrared Spectrometer)를 포함할 수 있다. 적외선 분광기는 C=O 결합 진동, N-H 결합 진동 등을 측정할 수 있다. 여기서, 원자 간 결합 진동은 원자 간 신축 진동을 의미할 수 있다. 저장부(7)는 ROM, SSD, HDD, 플래시 메모리, 메모리 카드, USB 메모리 등으로 구현될 수 있으며, 본 실시예에서는 디부틸아민염(11)의 종류 별 특성값을 저장한다. 제어부(8)는 프로세서, CPU, 이들을 내장한 칩 등으로 구현될 수 있으며, 명령어에 대한 해석과 연산을 수행하여, 폐기물처리장치(9)의 각 구성들이 명령어에 따라 동작하도록 제어한다. 본 실시예에서 제어부(8)는 센서부(6)에 의해 검출된 폐기물(10)의 특성값 및 저장부(7)는 저장된 디부틸아민염(11)의 종류 별 특성값을 비교하여 폐기물(10) 내의 디부틸아민염(11)의 종류를 식별하고, 식별된 디부틸아민염(11)의 종류에 대응하는 용매제(21)를 투입하도록 용해분리부(21)를 제어한다. 이하에서는, 디부틸아민염(11)의 종류가 디부틸아민 아세테이트, 디부틸아민 하이드로클로라이드 및 디부틸아민 옥살레이트이고, 폐기물(10)의 특성값과 디부틸아민염(11)의 종류 별 특성값이 원자 간 결합 진동 특성에 관한 것으로 가정하고, 디부틸아민염(11)의 종류에 대응하는 용매제(21)가 투입되는 과정에 대해 설명한다. 일 예로, 저장부(7)는 디부틸아민 아세테이트의 원자 간 결합 진동 특성은 5.88μm의 파장에서 C=O 결합 진동의 피크가 강한 반면에, 3.03μm의 파장에서 N-H 결합 진동의 피크는 약하고, 디부틸아민 하이드로클로라이드의 원자 간 결합 진동 특성은 5.88μm의 파장에서 C=O 결합 진동의 피크가 없는 반면에, 3.03μm의 파장에서 N-H 결합 진동의 피크는 강하고, 디부틸아민 옥살레이트의 원자 간 결합 진동 특성은 5.88μm의 파장에서 C=O 결합 진동의 피크가 디부틸아민 아세테이트보다 강하고, 3.03μm의 파장에서 N-H 결합 진동의 피크가 약하지만 디부틸아민 아세테이트보다는 강하다는 특성값을 저장할 수 있다. 이러한 특성값은 수치와 같은 크기값으로 저장부(7)에 저장될 수 있다. 따라서, 제어부(7)는 센서부(6)가 폐기물(10)의 원자 간 결합 진동 특성을 측정한 적외선 스펙트럼에 기초하여, 5.88μm의 파장에서 C=O 결합 진동의 크기값과 3.03μm의 파장에서 N-H 결합 진동의 크기값을, 저장부(7)에 저장된 원자 간 결합 진동의 크기값을 비교할 수 있으며, 비교 결과에 따라 디부틸아민염(11)의 종류를 특정하고, 특정된 디부틸아민염(11)의 종류의 용해에 적합한 용매제(21)를 투입하도록 용해분리부(21)를 제어할 수 있다. 이에 의하면, 디부틸아민염(11)의 종류를 정밀하게 식별할 수 있으므로, 이후 디부틸아민염(11)의 종류에 대응하는 용매제(21)도 정밀하게 선택할 수 있다. 좀더 구체적으로, 저장부(7)는, 디부틸아민염(11)의 종류 별 소정 파장에서 피크 흡광도값 또는 피크 면적값 중 적어도 하나를 저장하며, 제어부(8)는, 검출된 원자 간 결합 진동의 크기에 기초하여 파장에서의 피크 흡광도값 또는 피크 면적값 중 적어도 하나를 식별하고, 식별된 흡광도값 또는 피크 면적값 중 적어도 하나와 저장된 흡광도값 또는 피크 면적값 중 적어도 하나를 비교하여 폐기물(10) 내 디부틸아민염(11)의 종류를 식별한다. 일 예로, 저장부(7)는 디부틸아민 아세테이트의 경우 C=O 결합 진동의 피크 흡광도가 0.8이고, N-H 결합 진동의 피크 흡광도가 0.2인 것으로 저장하고, 디부틸아민 하이드로클로라이드의 경우 C=O 결합 진동의 피크 흡광도는 없는 반면에, N-H 결합 진동의 피크 흡광도는 0.9인 것으로 저장하고, 디부틸아민 옥살레이트의 경우 C=O 결합 진동의 피크 흡광도 0.9이고, N-H 결합 진동의 피크 흡광도 0.3인 것으로 저장할 수 있다. 물론 C=O