KR101719134B1 - 요소수 연속 생산 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 요소수를 연속 생산하는 장치 및 방법에 대한 기술이며, 요소와 초순수의 혼합 및 교반, 필터, 희석과정에 의해 연속적으로 요소수를 생산하는 것을 목적으로 한다. 구체적으로 내부에 다공판을 형성하여 요소공간 및 교반공간을 구분되는 교반용기, 상기 교반공간에 수용되는 교반기, 상기 교반공간과 연통되며, 침지막을 수용하는 필터부를 포함하는 요소수 생산장치이다.
Description
본 발명은 요소수를 연속생산하는 장치와 방법에 대한 기술이다.
특허문헌 001은 요소로부터 암모니아를 생성시키고 이를 SCR 공정에 공급해 요소를 환원제로 하여 질소산화물을 제거하는 방법에 관한 것이다. 보다 자세하게는 요소수용액을 열분해 반응로에 주입하여 요소를 1차적으로 암모니아와 이산화탄소로 분해시키고 이들이 포함된 열분해가스를 질소산화물이 포함된 배기가스에 주입하여 혼합한다. 배기가스와 혼합된 열분해가스 중 이소시안산은 촉매상에서 수화되어 추가로 암모니아로 전환되고 이것이 열분해에 의해 생성된 암모니아와 함께 환원제로 작용을 하여 SCR 촉매상에서 질소산화물을 제거하는 방법에 관한 것이다. 따라서 요소를 사용하지만 암모니아를 사용하였을 때와 동일한 질소산화물 제거 성능을 얻게 되는 동시에 취급이 용이하고 안전한 요소를 사용하기 때문에 유해한 암모니아 사용에 따른 수송, 저장 및 취급 등의 안전문제를 해결할 수 있는 방법을 제공한다.
특허문헌 002는 요소수, 특히 30% 이상의 고농도의 요소수를 예를 들어 겨울철과 같은 혹한기에도 안정적으로 보관 및 운반할 수 있는 요소수 동결방지용 용액을 제공한다. 이러한 요소수 동결방지용 용액은 분자 중수산기와 아세테이트기가 블럭 타입으로 되어 있는 수용성 고분자로서의 폴리비닐알코올을 함유하며, 요소수 100 중량부에 대하여 0.1중량부 내지 0.5중량부의 양으로 사용된다.
특허문헌 003은 불순물 이온이 포함되어 있는 저가의 저급요소수를 고도 정제처리하여 고가의 고급요소수를 제조하여 제공하기 위한 고순도 요소수 제조장치 및 이를 이용한 고순도 요소수 제조방법에 관한 것이다. 구체적으로 순수를 공급하는 순수공급부;, 상기 순수공급부로부터 공급되는 순수와, 요소투입구를 통해 외부로부터 투입되는 고체상의 요소를 수용하여 용해과정을 거치는 요소용해부; 상기 요소용해부의 하부에서 고체상의 요소와 순수를 함께 강력 흡입 후 요소용해부 상부에서 강력 분사하여, 이때 발생하는 와류에 의해 고체상의 요소를 강제 용해시키는 고체이송펌프; 상기 요소용해부의 하단에 위치하여 순수의 공급량을 정밀 측정하는 전저자울과, 요소용해부의 측벽에 설치되는 레벨게이지, 유량계를 포함하는 정밀계측부; 상기 요소용해부에서 생성된 요소수를 제1고분자여재부로 공급하는 이송펌프와, 상기 이송펌프를 통해 공급되는 요소수 내에 포함되어 있는 불순물 이온을 이온교환에 의해 제거하는 제1고분자여재부와, 상기 제1고분자여재부에서 1차 처리된 요소수를 공급받아 요소수 내에 포함되어 있는 암모늄염, 복합금속 염의 적층, 제거하는 제2고분자여재부와, 상기 제2고분자여재부에서 2차 처리된 요소수를 최종적으로 필터처리하는 필터부를 포함하는 요소수고도정제부로 이루어지는 것임을 특징으로 하는 고순도 요소수 제조장치이다.
특허문헌 004는 요소수로부터 트리유렛을 보다 효율적으로 제거하는 방법, 고순도인 요소수를 제조하는 방법, 또한, 요소수로부터 트리유렛을 회수하는 방법을 나타낸다. 요소수를 물에 용해시켜서 요소수로 하는 스텝, 상기 요소수를 17도 이하 -5도 이상의 온도 범위로 해서 백탁시키는 스텝, 백탁한 상기 요소수를 이온 교환 수지에 통과시키는 스텝을 갖는 요소수의 제조 방법으로 한다. 또한, 요소와 불순물로서의 트리유렛을 함유하는 요소수를 17도 이하 -5도 이상의 온도 범위로 냉각해서 상기 트리유렛을 석출시켜 상기 요소수를 백탁시키는 스텝과, 상기 온도 범위에 있어서 상기 요소수가 백탁한 상태에서 상기 요소수를 이온 교환 수지에 통과시켜, 석출한 상기 트리유렛을 상기 이온 교환 수지에 포착시키는 스텝을 갖는 요소수로부터 트리유렛을 제거, 회수하는 방법을 제시하였다.
본 발명은 요소수를 연속 생산하는 장치 및 방법에 대한 기술이며, 요소와 초순수의 혼합 및 교반, 필터, 희석과정에 의해 연속적으로 요소수를 생산하는 것을 목적으로 한다.
종래발명들의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 요소수 생산장치는 내부에 다공판(110)을 형성하여 요소공간(S1) 및 교반공간(S2)을 구분되는 교반용기(100);, 상기 교반공간(S2)에 수용되는 교반기(200);, 상기 교반공간(S2)과 연통되며, 침지막(310)을 수용하는 필터부(300);를 포함한다.
본 발명의 요소수 생산장치는 앞서서 제시한 발명의 교반용기, 교반기, 필터부의 구성에 상기 침지막 내부와 연통되며 요소수를 배출하는 요소수배출관(411);, 초순수발생장치(413)로부터 초순수를 공급하는 초순수공급관(412);, 상기 요소수배출관 및 초순수공급관이 연통되는 혼합탱크(400);를 포함한다.
본 발명의 요소수 생산장치는 앞서서 제시한 발명에 상기 혼합탱크와 연통되며, 희석요소수를 배출하는 희석요소수배출관(501);, 상기 희석요소수 배출관이 투입되는 저장탱크(502);, 상기 희석요소수 배출관에 삽입되는 정제필터(503); 및 이온필터(504);를 포함한다.
본 발명의 요소수 생산방법은 용기 내부에 요소 및 초순수를 연속투입하는 연속투입단계(S100);, 투입단계 후 초순수에 요소가 용해되는 용해단계(S200);, 상기 용해된 용해요소수를 교반하는 교반단계(S300);로 이루어진 시계열적 단계를 포함한다.
본 발명은 요소수를 상온에서 연속 생산하므로 생산성을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 하나의 용기에 요소공급 및 초순수 공급을 중력으로 하며, 초순수 자동공급이 가능하므로 생산동력소모가 적으며, 대량의 용해요소수를 빠르게 확보할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 복수의 교반기기가 다양한 방법으로 용해요소수를 교반하므로 교반효율을 높일 수 있다.
본 발명은 침지막 필터에 의해 트리우넷을 분리하며, 질소버블에 의해 침지막에 결착된 트리우넷을 분리하므로 필터효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 고농도요소수 및 초순수를 설정비율에 맞게 혼합탱크에 투입하며, 혼합탱크 내에서 배합 및 혼합을 하며, 혼합탱크 내에서 농도 밀도 비중을 실시간으로 측정하므로 생산효율을 높일 수 있다.
본 발명은 2차 필터에 의해 요소수를 정제하고 이온화를 하므로 순도높은 요소수를 생산할 수 있다.
도 1은 본 발명의 요소공간, 초순수저장용기 및 교반공간 배치 사시도.
도 2는 본 발명의 필터부의 침지막, 혼합탱크, 질소공급장치 배치 사시도.
도 3은 본 발명의 혼합탱크, 이온필터 및 정제필터에 대한 배치 사시도.
도 2는 본 발명의 필터부의 침지막, 혼합탱크, 질소공급장치 배치 사시도.
도 3은 본 발명의 혼합탱크, 이온필터 및 정제필터에 대한 배치 사시도.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다.
(실시예 1-1) 본 발명의 요소수 생산장치는 내부에 다공판(110)을 형성하여 요소공간(S1) 및 교반공간(S2)을 구분되는 교반용기(100);, 상기 교반공간(S2)에 수용되는 교반기(200);, 상기 교반공간(S2)과 연통되며, 침지막(310)을 수용하는 필터부(300);,를 포함한다.
실시예 1-1 발명은 요소수 연속생산장치에 대한 발명으로서, 교반용기 내부에 다공판을 삽입하며, 다공판은 요소공간 및 교반공간을 상하로 구분한다. 요소는 요소공간에 공급되며, 자동요소공급장치는 요소공간의 요소 소모랑을 실시간으로 보충한다. 교반공간은 요소와 초순수가 접촉되어 생성된 용해요소수를 수용하는 공간이며, 교반공간의 교반기는 유체흐름을 강제로 부여하여 용해요소수를 교반시킨다. 교반된 용해요소수는 필터부에서 트리우렛을 분리한다.
(실시예 1-2) 본 발명의 요소수 생산장치는 실시예 1-1에 있어서, 상기 요소공간에 초순수 공급관(101)을 형성한다.
실시예 1-2 발명은 요소공간에 초순수를 공급하는 것이며, 초순수공급관은 요소공간 상부에 위치된다. 초순수공급관으로부터 살포된 초순수는 요소공간을 흐르면서 요소와 접촉되며, 요소를 상온 용해시키고 고농도의 용해요소수를 생성한다. 고농도 용해요소수는 중력으로 교반공간에 모여진다.
(실시예 1-3) 본 발명의 요소수 생산장치는 실시예 1-1 또는 실시예 1-2에 있어서, 상기 요소공간 내에 위치되며, 초순수를 수용하며, 측면에 복수의 투입공(121)을 형성하는 초순수저장용기(120)를 포함한다.
실시예 1-3 발명은 초순수와 요소의 접촉을 급속히 증대시키는 목적이며, 요소공간 내부에는 초순수저장용기를 삽입한다. 초순수저장용기 측면에는 다수의 투입공을 형성하므로, 초순수저장용기의 초순수는 급속도록 요소공간으로 공급된다.
(실시예 1-4) 본 발명의 요소수 생산장치는 실시예 1-3에 있어서, 상기 초순수저장용기에 형성되며, 상기 초순수공급관과 결합되는 볼탑(122)을 포함한다.
실시예 1-4 발명은 초순수저장용기에 초순수를 보충하는 장치이다. 초순수저장용기의 수위가 낮아지면, 볼탑의 부력구가 하향 이동되며, 이는 볼탑의 밸브를 개폐하여 초순수를 공급한다. 또한, 초순수저장용기의 수위가 적정수위에 도달하면 볼탑의 부력구가 상향 이동되어, 밸브를 폐쇄한다. 이는 자동으로 초순수저장용기의 초순수를 보충하는 것이다.
또 다른 실시예로서, 초순수 수위를 측정하는 센서, 측정된 센서 신호를 실시간으로 계측하며 초순수공급밸브를 제어하는 초순수공급제어장치를 포함한다. 상기 센서는 초음파 센서 및 이와 균등한 센서가 사용된다.
(실시예 1-5) 본 발명의 요소수 생산장치는 실시예 1-1에 있어서, 상기 교반기는 교반용기 외부의 전동모터(211);, 일측이 상기 전동모터와 결합되며, 타측이 상기 교반공간에 형성되는 회전축(212);, 상기 회전축 타측에 결합되며, 복수로 형성되는 날개(213);를 포함한다.
실시예 1-5 발명은 교반공간의 고농도 용해요소수를 교반하는 것이다. 초순수 및 요소의 접촉으로 얻어진 용해요소수 중 용해되지 않은 미립자 요소가 존재하며, 미립자 요소의 완전한 용해를 위해 회전날개로 교반작용을 한다. 회전날개의 구동은 외부의 전동모터 회전력을 이용한다. 용해요소수의 점도에 따라 회전날개의 회전속도가 제어된다.
(실시예 1-6) 본 발명의 요소수 생산장치는 실시예 1-1에 있어서, 상기 교반기는 투입구(221) 및 배출구(222)가 상기 교반공간 내부에 형성되는 수중펌프(223)를 포함한다.
실시예 1-6 발명은 교반공간의 고농도 용해요소수를 교반하는 것이다. 수중펌프가 교반공간에 위치되며, 수중펌프 작동은 용해요소수를 유체운동을 부여하여 용해요소수의 교반을 가능하게 한다. 또한 배출구를 요소공간에 재 투입하여 용해 속도를 증대시킨다
(실시예 1-7) 본 발명의 요소수 생산장치는 실시예 1-1에 있어서, 상기 교반기는 투입구(231)가 상기 교반공간 내부에 위치하며, 배출구(232)가 상기 요소공간에 형성되는 순한펌프(233)를 포함한다.
실시예 1-7 발명은 고농도 요소수를 확보하기 위한 목적이다. 투입구가 교반공간에 형성되며, 배출구가 요소공간에 형성되며, 중간에는 순환펌프를 장착한다. 순환펌프는 교반공간의 용해요수수를 요소공간으로 재투입시킨다. 순한펌프는 용해요소수에 유속을 증대시키며, 배출구는 고속으로 용해요소수를 분사시킨다. 이는 용해효과를 높일 수 있다.
(실시예 1-8) 본 발명의 요소수 생산장치는 실시예 1-5, 실시예 1-6, 실시예 1-7에 있어서, 상기 교반기는 날개와 수중펌프, 날개와 순환펌프, 수중펌프와 순환펌프, 날개 및 수중펌프 및 순환펌프 조합 중 어느 하나의 조합으로 형성되는 것을 포함한다.
교반공간의 용해요소수가 부족하거나, 점도가 높으면 효과적인 연속생산효과를 얻을 수 없다. 따라서, 용해요소수의 충분한 확보 및 교반을 위해 실시예 1-5, 실시예 1-6, 실시예 1-7의 발명을 조합한다. 즉, 2개의 조합은 날개 및 수중펌프, 날개 및 순환펌프, 수중펌프 및 순환펌프의 조합이다. 3개의 조합은 날개, 수중펌프, 순환펌프의 조합이다.
(실시예 1-9) 본 발명의 요소수 생산장치는 실시예 1-1에 있어서, 상기 침지막 하부에 형성되며, 복수의 관통구(323)를 형성하는 질소공급부(321);, 상기 질소공급부에 질소를 공급하며, 상기 필터부 외부에 형성되는 질소용기(322);를 포함한다.
필터부 내부에는 침지막을 수용하며, 침지막 내부는 별도의 공간을 형성한다. 침지막 외부공간은 용해요소수를 수용하며, 침지막 내부공간은 트리우렛이 분리된 고순도요소수를 수용한다. 즉, 침지막은 용해요소수에서 트리우렛이 분리한 고순도요소수를 확보하는 것이다. 상온에서 얻어진 용해요소수는 많은 트리우렛 결정체 및 용해되지 않은 미소요소분말을 포함하며, 이는 침지막 외부표면에 부착되어 고순도요소수 확보를 저항한다. 이를 방지하기 위해 질소공급부가 필터부 내부에 위치되며, 질소공급부 관통구를 통해 분출하는 질소가스가 버블작용으로 침지막과 출돌하여 침지막 표면의 트리우렛 결정체를 분리시킨다. 질소공급부의 질소가스는 외부 질소용기로부터 공급된다. 공급된 질소는 밸브의 연속 간헐적 작동으로 진동버블을 유발하며 진동버블은 침지막 외부표면에 부착된 트리우렛 결정체 및 미소요소분말을 이탈시킬 수 있다.
(실시예 1-10) 본 발명의 요소수 생산장치는 실시예 1-1에 있어서, 상기 침지막 하부에 형성되며, 복수의 관통구(333)를 형성하는 질소공급부(331);, 일측이 상기 질소공급부에 연통되며 타측이 질소순환펌프(332)에 결합되는 질소공급관(334);, 상기 필터부를 밀폐시키는 덮개(336);, 일측이 상기 필터부 덮개에 형성되며, 타측이 상기 질소순환펌프에 결합되는 질소회수관(335);을 포함한다.
필터부는 밀폐상태를 형성한다. 필터부 상단은 질소가스가 채워지며, 필터부 하단은 용해요소수가 채워진다. 필터부 상단의 질소가스는 펌프를 통해 질소공급부로 공급되어 질소를 순환시킨다. 이는 공기중의 이산화탄소가 용해요소수와 접촉되어 요소반응 되는 것을 방지하며, 질소가스의 재활용을 목적으로 한다.
(실시예 2-1) 본 발명의 요소수 생산장치는 실시예 1-1에 있어서, 상기 침지막 내부와 연통되며 요소수를 배출하는 요소수배출관(411);, 초순수발생장치(413)로부터 초순수를 공급하는 초순수공급관(412);, 상기 요소수배출관 및 초순수공급관이 연통되는 혼합탱크(400);를 포함하는 요소수생산장치.
사용요소수는 고순도요소수 및 초순수를 혼합하여 얻어진다. 혼합비율은 정해진 설정기준을 적용한다. 사용요소수 확보를 위해 혼합탱크는 일정비율의 고순도요소수와 초순수를 혼합한다. 고순수요소수는 필터부의 침지막 내부에서 얻어진 요소수를 사용하며, 초순수는 초순수 발생장치로부터 얻어진 초순수를 사용한다. 즉, 혼합탱크는 요소수배출관 및 초순수공급관이 결합된다.
(실시예 2-2) 본 발명의 요소수 생산장치는 실시예 2-1에 있어서, 상기 혼합탱크 내부에 위치하며, 구동모터(421)로 구동되는 보텍스발생기(422)를 포함하는 요소수 생산장치.
고순도요소수 및 초순수 혼합은 혼합탱크 내부의 보텍스발생기를 이용한다. 혼합탱크 내부는 보텍스발생기의 블레이드가 위치되며, 블레이드 회전은 소용돌이를 발생시켜 초순수와 고순도요소수를 합성한다. 보텍스발생기의 블레이드는 외부구동모터에 의해 구동하며, 구동모터의 회전수 및 회전방향은 필요에 따라 조정 가능하다. 또한 필요에 따라 복수의 블레이드가 적용된다. 보텍스 교반기 외에 일반 모터에 의해 구동되는 교반기 또는 라인믹서를 통하여 고순도요소수와 초순수를 희석한다.
(실시예 2-3) 본 발명의 요소수 생산장치는 실시예 2-1에 있어서, 상기 요소수배출관에 형성된 요소수유량계(431) 및 요소수개폐밸브(432);, 상기 초순수공급관에 형성된 초순수유량계(433) 및 초순수개폐밸브(434);, 상기 요소수유량계 및 초순수유량계의 유량신호에 따라 요소수개폐밸브 및 초순수개폐밸브를 제어하는 제어기(435);를 포함한다.
사용요소수는 고순도요소수 및 초순수를 혼합하여 얻어진다. 원하는 혼합비율을 얻기위해, 고농도요소수 및 초순수 량은 유량계에서 계측된 정확한 비율로 혼합탱크에 투입되며, 이는 유량계 신호를 제어기가 계측하며 제어기가 개폐밸브를 제어한다.
(실시예 2-4) 본 발명의 요소수 생산장치는 실시예 2-1에 있어서, 상기 혼합탱크의 희석요소수의 농도를 측정하는 농도측정기(441);를 포함한다.
(실시예 2-5) 본 발명의 요소수 생산장치는 실시예 2-1에 있어서, 상기 혼합탱크의 희석요소수의 밀도를 측정하는 밀도측정기(442);를 포함한다.
(실시예 2-6) 본 발명의 요소수 생산장치는 실시예 2-1에 있어서, 상기 혼합탱크의 희석요소수의 비중을 측정하는 비중측정기(443);를 포함한다.
혼합된 사용요소수는 농도측정기, 밀도측정기, 비중측정기로부터 실시간으로 값을 측정하며 설정치에 미달되거나 초과되는 경우, 추가적인 고농도요소수량 및/또는 초순수량을 보충하여 설정치에 맞도록 조절한다.
(실시예 2-7) 본 발명의 요소수 생산장치는 실시예 2-1 내지 실시예 2-6에 있어서, 상기 농도측정기, 밀도측정기, 비중측정기의 계측신호를 실시간으로 측정하며, 상기 측정신호에 따라 요소수개폐밸브, 초순수개폐밸브, 보텍스 발생기를 구동하며, 설정치에 따라 제어하는 PID 제어기(444)를 포함한다.
사용요소수의 농도, 밀도, 비중은 실시간으로 계측되며, 계측값에 미달되거나 초과되는 경우, 보충되는 고농도요소수 및 초순수 량의 추가투입으로 설정치에 근접하게 조절한다. 이는 실시간으로 이루어지며, PID제어기법으로 제어된다.
(실시예 3-1) 본 발명의 요소수 생산장치는 실시예 2-1에 있어서, 상기 혼합탱크와 연통되며, 희석요소수를 배출하는 희석요소수배출관(501);, 상기 희석요소수 배출관이 투입되는 저장탱크(502);, 상기 희석요소수 배출관에 삽입되는 정제필터(503); 및 이온필터(504);를 포함하는 요소수생산장치.
고순도요소수 및 초순수의 혼합으로 얻어진 사용요소수는 희석되어진 요소수이며, 희석요소수는 배출관로를 통해 저장탱크에 저장된다. 저장탱크로 이동되는 관로에는 정제필터 및 이온필터를 형성하여, 최종적으로 이물질을 제거한다. 정제필터는 희석요소수 중 이물질을 크기에 따라 걸러내는 것이며, 이온필터는 희석요소수중 중금속을 제거하는 것이다. 이온필터는 이온교환수지초순수용을 사용한다. 이온교환수지초순수용 필터는 중금속등과 같은 이온들을 제거하면서 양이온으로 수소이온을 배출하며, 음이온으로 수산화이온을 배출하여 최종적으로 순수한 물을 생성하므로 추가적인 오염물질이 발생하지 않도록 하기 위함인 것이다.
(실시예 3-2) 본 발명의 요소수 생산장치는 실시예 3-1에 있어서, 상기 희석요소수배출관의 투입구는 혼합탱크 저면에 형성되는 것을 포함하는 요소수생산장치.
(실시예 3-3) 본 발명의 요소수 생산장치는 실시예 3-1에 있어서, 상기 정제필터는 상기 희석요소수배출관 중간에 정제필터케이스(505)를 형성하며, 상기 케이스 내부에 교체가능하게 결합되는 것을 포함하는 요소수 생산장치.
(실시예 3-4) 본 발명의 요소수 생산장치는 실시예 3-1에 있어서, 상기 이온필터는 상기 희석요소수배출관 중간에 이온필터케이스(506)를 형성하며, 상기 케이스 내부에 교체가능하게 결합되는 것을 포함하는 요소수 생산장치.
희석요소수를 정제하는 정제필터 및 이온필터는 희석요소수배출관에 형성된다. 정제필터 및 이온필터는 주기적인 교체가 요구된다. 따라서, 희석요소수배출관 관로에 케이스를 형성하며, 케이스 내부에 필터를 삽입한다.
(실시예 4-1) 본 발명의 요소수 생산방법은 용기 내부에 요소 및 초순수를 연속투입하는 연속투입단계(S100);, 투입단계 후 초순수에 요소가 용해되는 용해단계(S200);, 상기 용해된 용해요소수를 교반하는 교반단계(S300);를 포함하는 요소수생산방법.
실시예 4-1은 요소수를 상온상태에서 연속생산하는 방법에 대하여 시계열적으로 제시한 것이다. 요소와 초순수를 연속적으로 투입하며 부족량은 실시간으로 보충한다. 요소와 초순수의 접촉으로 용해요소수가 생산된다. 용해요소수의 농도를 최대한 높여야 생산성이 높아지므로 교반단계에서 농도를 높인다. 용해요소수는 점도가 높으므로 교반단계에서 점도는 낮춘다. 즉, 연속투입단계, 용해단계, 교반단계의 순서로 용해요소수를 연속생산한다.
(실시예 4-2) 본 발명의 요소수 생산방법은 실시예 4-1에 있어서, 상기 교반단계 후 용해요소수를 침지막관통으로 트리우렛을 분리하는 제1필터단계(S400);를 포함한다.
실시예 4-1에서 생성된 용해요소수는 다량의 트리우렛을 포함한다. 트리우렛 분리를 위해, 용해요소수는 필터부 내부의 침지막을 통과하여 트리우렛이 분리된 고농도요소수를 추출한다.
(실시예 4-3) 본 발명의 요소수 생산방법은 실시예 4-2에 있어서, 상기 제1필터단계 후, 용해요소수와 초순수를 혼합하는 희석단계(S500);를 포함한다.
침지막을 통과한 고농도요소수는 초순수와 혼합되어 사용요소수를 생산한다. 고농도요소수와 초순수는 일정비율로 혼합탱크 내부에 수용되며, 혼합냉크 내부의 보텍스 발생기로부터 2개의 물질을 혼합한다. 혼합과정을 통해 설정된 비율의 사용요소수를 확보한다. 혼합비율이 상이한 다수의 사용요소수를 확보하기 위해 별도의 탱크를 다수구비하며, 각각의 혼합탱크는 다양한 비율로 사용요소수를 생산한다.
(실시예 4-4) 본 발명의 요소수 생산방법은 실시예 4-3에 있어서, 상기 희석단계 후, 중금속을 제거하는 이온필터단계 및 희석요소수를 정제하는 정제단계로 이루어지는 제2필터단계(S600)를 포함한다.
사용요소수 내부에는 중금속을 함유할 수 있다. 중금속을 제거하기 위해 이온필터과정을 거쳐 중금속을 제거한다. 이온필터단계는 이온교환수지초순수용필터를 통과하며, 중금속을 제거하고, 초순수 내부의 수소와 수산화를 분리하여 순도가 높은 물의 상태를 형성한다.
사용요소수는 외부온도에 따라 결정을 발생시킬 수 있다. 결정된 요소의 분리를 위해 정제단계를 거친다. 정제단계는 필터막에 의해 결정화된 요소를 분리한다. 사용요소수는 이온필터 다음 단계에 설치되어 이온교환수지에서 나올 수 있는 탁도 물질 등 기타 탁도 물질을 정제할 수 있다.
(실시예 4-5) 본 발명의 요소수 생산방법은 실시예 4-4에 있어서, 상기 제2 필터단계 후, 희석요소수를 저장하는 저장단계(S700);를 포함한다.
고순수요소수와 초순수의 일정비율로 혼합된 희석요소수는 별도의 저장용기에 저장된다. 하나의 생산시스템으로부터 다수의 제품을 생산하기 위해 희석비율이 상이한 희석요소수는 별도의 저장용기에 구분되어 저장된다.
(실시예 4-6) 본 발명의 요소수 생산방법은 실시예 4-1에 있어서, 상기 교반단계는 용해요소수를 다시 연속투입단계에 공급하는 요소수공급단계(S110)를 포함한다.
고농도요소수 확보하기 위해 실시예 4-1의 교반단계에서 얻어진 용해요소수를 요소공간에 투입한다. 교반공간의 용해요소수는 펌프를 통해 요소공간에 분사되며, 분사속도 및 분사방향을 조절하여 고농도요소수를 생산한다.
(실시예 4-7) 본 발명의 요소수 생산방법은 실시예 4-2에 있어서, 상기 제1필터단계 후, 질소버블을 침지막에 접촉시켜 침지막에 부착된 트리우렛을 분리하는 트리우렛 분리단계(S410);를 포함한다.
고농도요소수는 트리우렛을 포함한다. 트리우렛 분리를 위해 고농도요소수는 침지막을 통과하게 되나, 분리된 트리우렛이 침지막 외부표면에 부착되어 침지막을 폐쇄하는 문제를 유발한다. 상기 문제해결을 위해 외부에서 공급되는 질소가스 버블을 이용한다. 질소가스 버블은 침지막과 충돌하여 침지막 표면에 부착된 트리우렛을 분리시킨다.
(실시예 4-8) 본 발명의 요소수 생산방법은 실시예 4-2에 있어서, 상기 제1필터단계 후, 침지막 내부에서 40도 온도의 용해요소수를 침지막으로 분사하는 역세단계(S420);를 포함한다.
침지막 표면에 부착된 트리우렛 분리를 위해, 침지막 내부로 온수를 분사하여 트리우렛이 용해도에 의해 녹아 탈착한다. 이는 고온에서 용해도가 높아지는 원리를 이용한 것이다. 고속분사를 위해 노즐을 사용하며, 분리범위확장을 위해 노즐을 일정구간 반복 요동시킨다. 효과적인 분리를 위해 역세수의 온도는 섭씨온도 40도까지 가열시킨다.
(실시예 4-9) 본 발명의 요소수 생산방법은 실시예 4-3에 있어서, 상기 희석단계 후, 농도, 밀도, 비중을 측정하고, 측정된 신호에 따라 초순수 및 용해요소수를 재투입시키고 혼합하는 정밀희석단계(S510);를 포함한다.
초순수 및 고농도요소수는 일정비율로 희석되나, 정확한 희석비율은 계측과정을 통해 검증할 수 있다. 정확한 희석비율검증을 위해 농도, 밀도, 비중을 측정하여 판단한다. 희석비율이 설정치에 미달되거나 초과되면, 초순수 및/또는 고농도요소수를 추가 투입해서 설정값에 맞게 생산한다.
100 : 교반용기 110 : 다공판
101 : 초순수 공급관 120 : 초순수저장용기
121 : 투입공 122 : 볼탑
200 : 교반기 211 : 전동모터
212 : 회전축 213 : 날개
221 : 투입구 222 : 배출구
223 : 수중펌프 231 : 투입구
232 : 배출구 233 : 순한펌프
300 : 필터부 321 : 질소공급부
322 : 질소용기 323 : 관통구
331 : 질소공급부 332 : 질소순환펌프
333 : 관통구 334 : 질소공급관
335 : 질소회수관 336 : 덮개
400 : 혼합탱크 411 : 요소수배출관
412 : 초순수공급관 413 : 초순수발생장치
421 : 구동모터 422 : 보텍스발생기
431 : 요소수유량계 432 : 요소수개폐밸브
433 : 초순수유량계 434 : 초순수개폐밸브
435 : 제어기 441 : 농도측정기
442 : 밀도측정기 443 : 비중측정기
444 : PID 제어기 501 : 희석요소수배출관
503 : 이온필터 504 : 정제필터
505 : 이온필터케이스 506 : 정제필터케이스
101 : 초순수 공급관 120 : 초순수저장용기
121 : 투입공 122 : 볼탑
200 : 교반기 211 : 전동모터
212 : 회전축 213 : 날개
221 : 투입구 222 : 배출구
223 : 수중펌프 231 : 투입구
232 : 배출구 233 : 순한펌프
300 : 필터부 321 : 질소공급부
322 : 질소용기 323 : 관통구
331 : 질소공급부 332 : 질소순환펌프
333 : 관통구 334 : 질소공급관
335 : 질소회수관 336 : 덮개
400 : 혼합탱크 411 : 요소수배출관
412 : 초순수공급관 413 : 초순수발생장치
421 : 구동모터 422 : 보텍스발생기
431 : 요소수유량계 432 : 요소수개폐밸브
433 : 초순수유량계 434 : 초순수개폐밸브
435 : 제어기 441 : 농도측정기
442 : 밀도측정기 443 : 비중측정기
444 : PID 제어기 501 : 희석요소수배출관
503 : 이온필터 504 : 정제필터
505 : 이온필터케이스 506 : 정제필터케이스
Claims (4)
- 내부에 다공판(110)을 형성하여 요소공간(S1) 및 교반공간(S2)을 구분되는 교반용기(100);,
상기 요소공간(S1) 상부에 위치되며, 요소공간에 초순수를 공급하며, 초순수가 요소공간을 흐르면서 요소와 접촉되어 요소를 상온 용해시키는 초순수공급관(101);,
상기 교반공간(S2)에 수용되는 교반기(200);,
상기 교반기 외부의 전동모터(211), 일측이 상기 전동모터와 결합되며 타측이 상기 교반공간에 형성되는 회전축(212), 상기 회전축 타측에 결합되며 복수로 형성되는 날개(213);,
상기 교반공간(S2)과 연통되며, 침지막(310)을 수용하는 필터부(300);를 포함하는 요소수생산장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 침지막 내부와 연통되며 요소수를 배출하는 요소수배출관(411);,
초순수발생장치(413)로부터 초순수를 공급하는 초순수공급관(412);,
상기 요소수배출관 및 초순수공급관이 연통되는 혼합탱크(400);를 포함하는 요소수생산장치.
- 청구항 2에 있어서,
상기 혼합탱크와 연통되며, 희석요소수를 배출하는 희석요소수배출관(501);,
상기 희석요소수 배출관이 투입되는 저장탱크(502);,
상기 희석요소수 배출관에 삽입되는 정제필터(503); 및 이온필터(504);를 포함하는 요소수생산장치.
- 용기 내부에 요소 및 초순수를 연속투입하는 연속투입단계(S100);,
투입단계 후 초순수에 요소가 용해되는 용해단계(S200);,
상기 용해된 용해요소수를 교반하는 교반단계(S300);
상기 교반단계 후, 용해요소수를 침지막 관통으로 트리우렛을 분리하는 제1필터단계(S400);,
제1필터단계 후, 용해요소수와 초순수를 혼합하는 희석단계(S500);,
상기 희석단계 후, 중금속을 제거하는 이온필터단계 및 희석요소수를 정제하는 정제단계로 이루어지는 제2필터단계(S600);를 포함하는 요소수생산방법.
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