KR102642667B1 - Manufacturing method of high purity urea solution - Google Patents
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Abstract
본 발명은 트리우렛이 저감된 고순도 요소수의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 요소 원료를 초순수에 용해하여 영하의 요소수를 생성하는 단계(S10); 영하의 요소수에 초순수를 만나게 하여 온도 충격으로 뷰렛과 트리우렛을 포함하는 불순물이 분리되는 단계(S20); 상기 분리된 불순물을 마이크로 필터를 거쳐서 제거하는 단계(S30); 상기 S30단계 이후에, 음이온교환수지로 요소수내 잔존하는 뷰렛 또는 트리우렛을 제거하고 요소수 탱크에 저장하는 단계(S40); 및 상기 S40단계의 음이온교환수지의 재생시점을 판단하여 상기 음이온교환수지를 재생하는 단계(S50);를 포함하고, 상기 S50단계는, 상기 S40단계의 음이온교환수지의 뷰렛 또는 트리우렛의 제거율을 산출하는 단계(S52); 상기 음이온교환수지의 뷰렛 또는 트리우렛의 제거율, 및 신규의 음이온교환수지의 과거 특정기간 동안의 뷰렛 또는 트리우렛의 평균 제거율에 기초하여 제1 재생지수를 산출하는 단계(S54); 및 상기 제1 재생지수를 기반으로 상기 음이온교환수지의 재생시점을 결정하는 단계(S56);를 포함하는 것을 특징으로 하는 고순도 요소수의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing high purity urea water with reduced triuret content, and more specifically, the step of dissolving urea raw materials in ultrapure water to generate subzero urea water (S10); A step (S20) in which impurities including biuret and triuret are separated by temperature shock by mixing sub-zero urea water with ultrapure water; Removing the separated impurities through a microfilter (S30); After step S30, removing the burette or triuret remaining in the urea solution with an anion exchange resin and storing it in a urea solution tank (S40); And a step of determining the regeneration time of the anion exchange resin in step S40 and regenerating the anion exchange resin (S50), wherein the step S50 determines the removal rate of the biuret or triuret of the anion exchange resin in step S40. Calculating step (S52); Calculating a first regeneration index based on the removal rate of biuret or triuret of the anion exchange resin and the average removal rate of biuret or triuret of the new anion exchange resin over a specific past period (S54); and determining a regeneration time of the anion exchange resin based on the first regeneration index (S56).
Description
본 발명은 고순도 요소수의 제조방법에 관한 것으로, 최적의 이온교환수지 재생시점을 판단하여 고순도 요소수 제조 공정을 효율적으로 운영할 수 있는 트리우렛이 저감된 고순도 요소수의 제조방법을 제공하는데 있다.The present invention relates to a method for producing high-purity urea water, and provides a method for producing high-purity urea water with reduced triuret that can efficiently operate the high-purity urea water production process by determining the optimal ion exchange resin regeneration time. .
요소수는, NOx(질소산화물)를 정화하는 기술에 사용되며, 대형 승용 디젤차의 배기 가스 정화 시스템 등에 이용되고 있다. 이 배기 가스 정화 시스템은, 암모니아(NH3)가 질소산화물(NOx)과 화학 반응함으로써 질소(N2)와 물(H2O)로 환원되는 성질을 이용한 것이지만, 암모니아를 직접 차량에 싣는 것은 안전상의 이유에서 곤란하기 때문에 요소수가 사용되고 있다.Urea water is used in technology to purify NOx (nitrogen oxides), and is used in exhaust gas purification systems for large passenger diesel vehicles, etc. This exhaust gas purification system utilizes the property of ammonia (NH 3 ) to be reduced to nitrogen (N 2 ) and water (H 2 O) through a chemical reaction with nitrogen oxides (NOx). However, for safety reasons, loading ammonia directly into a vehicle is prohibited. The number of elements is used because it is difficult for the following reasons.
예컨대, 차량에 SCR(Selective Catalytic Reduction, 선택적 촉매 환원) 시스템을 적용하여, 차량 디젤 엔진의 배기가스 중에 포함되어 있는 질소산화물을 저감하는 방법이 사용되고 있다. SCR 시스템은 요소수를 환원제로 이용하여 질소산화물을 질소와 물로 환원함으로써 배기가스 중의 질소산화물을 제거한다. 이러한 SCR 시스템은 현재에는 트럭 등의 대형 차량에 주로 사용되고 있으나, 최근에는 승용차까지 그 적용 범위가 확장되고 있다.For example, a method of reducing nitrogen oxides contained in the exhaust gas of a vehicle diesel engine is being used by applying an SCR (Selective Catalytic Reduction) system to a vehicle. The SCR system removes nitrogen oxides in exhaust gases by reducing nitrogen oxides to nitrogen and water using urea as a reducing agent. These SCR systems are currently mainly used in large vehicles such as trucks, but their scope of application has recently been expanded to include passenger vehicles.
한편, 요소수는 불순물(뷰렛, 트리우렛)들을 제거하지 않고 용해시키면 요소수 분사구 막힘, 연비 저하의 원인이 되는 배출가스 배출구 막힘, SCR의 고장 원인이 된다.On the other hand, if urea water is dissolved without removing impurities (burettes, triurets), it can cause blockage of the urea water nozzle, blockage of the exhaust gas outlet that causes reduced fuel efficiency, and malfunction of the SCR.
요소수는 종래 기술인 일본 공개특허번호 제2012-219040호에 요소수 원액을 산성 양이온 교환 수지로 처리한 후에 염기성 음이온 교환 수지로 처리하는 고순도 요소수의 제조 방법이 개시되어 있다. 그러나 상기 선행 기술을 사용한 경우에도 저온 상태로 되면 요소수가 백탁한다는 현상이 발생하는 것을 발견했다. 백탁의 원인은 요소 자체가 아닌 요소의 삼량체인 트리우렛이 석출한 것임을 밝혀냈다. 요소수가 백탁해 있지 않은 상황에서 이온 교환 수지로 트리우렛을 제거할 수 없으며, 이온 교환 수지를 통과시켰다고 해도 요소수를 저온 상태에 두면 다시 백탁되어진다. 요소수는 단순히 이온 교환 수지를 통과시키는 것만으로 고순도의 요소수를 얻는 것이 어려운 문제점이 있었다.Japanese Patent Publication No. 2012-219040, which is a prior art, discloses a method for producing high-purity urea water by treating urea solution with an acidic cation exchange resin and then with a basic anion exchange resin. However, it was discovered that even when using the above prior art, the phenomenon of urea water becoming cloudy occurs when the temperature is low. It was discovered that the cause of the white turbidity was not the urea itself but the precipitation of triuret, a trimer of urea. Triuret cannot be removed with an ion exchange resin in a situation where the urea water is not cloudy, and even if the urea water is passed through the ion exchange resin, it will become cloudy again if the urea water is placed at a low temperature. There was a problem in that it was difficult to obtain high purity urea water simply by passing it through an ion exchange resin.
본 발명자는 상기 문제점을 해결하기 위하여 영하의 요소수에 50℃의 극초순수를 만나게 하여 온도 충격으로 불순물(뷰렛과 트리우렛)이 분리되는 공정으로 고순도의 요소수를 제조하는 요소수의 제조 방법을 개발하여 특허출원하였으며(특허출원 제2017-0097071호), 잔존하는 트리우렛의 제거를 위하여 상기 공정에 음이온교환수지를 채택하고 최적의 이온교환수지 재생시점을 판단하여 고순도 요소수 제조 공정을 효율적으로 운영할 수 있는 기술을 개발함으로써 본 발명을 완성하였다.In order to solve the above problem, the present inventor has developed a method for producing high-purity urea water through a process in which sub-zero urea water is exposed to ultra-pure water at 50°C and impurities (burettes and triurets) are separated by temperature shock. Developed and applied for a patent (Patent Application No. 2017-0097071), an anion exchange resin was adopted in the above process to remove remaining triuret, and the optimal ion exchange resin regeneration time was determined to efficiently manufacture high-purity urea solution. The present invention was completed by developing operational technology.
본 발명의 목적은 최적의 이온교환수지 재생시점을 판단하여 고순도 요소수 제조 공정을 효율적으로 운영할 수 있는 트리우렛이 저감된 고순도 요소수의 제조방법을 제공하는데 있다.The purpose of the present invention is to provide a method for producing high-purity urea water with reduced triuret that can efficiently operate the high-purity urea water production process by determining the optimal regeneration time of the ion exchange resin.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 요소 원료를 초순수에 용해하여 영하의 요소수를 생성하는 단계(S10); 영하의 요소수에 초순수를 만나게 하여 온도 충격으로 뷰렛과 트리우렛을 포함하는 불순물이 분리되는 단계(S20); 상기 분리된 불순물을 마이크로 필터를 거쳐서 제거하는 단계(S30); 상기 S30단계 이후에, 음이온교환수지로 요소수내 잔존하는 뷰렛 또는 트리우렛을 제거하고 요소수 탱크에 저장하는 단계(S40); 및 상기 S40단계의 음이온교환수지의 재생시점을 판단하여 상기 음이온교환수지를 재생하는 단계(S50);를 포함하고, 상기 S50단계는, 상기 S40단계의 음이온교환수지의 뷰렛 또는 트리우렛의 제거율을 산출하는 단계(S52); 상기 음이온교환수지의 뷰렛 또는 트리우렛의 제거율, 및 신규의 음이온교환수지의 과거 특정기간 동안의 뷰렛 또는 트리우렛의 평균 제거율에 기초하여 제1 재생지수를 산출하는 단계(S54); 및 상기 제1 재생지수를 기반으로 상기 음이온교환수지의 재생시점을 결정하는 단계(S56);를 포함하는 것을 특징으로 하는 고순도 요소수의 제조 방법을 제공한다.In order to achieve the above-described object, the present invention includes the steps of dissolving urea raw materials in ultrapure water to generate subzero urea water (S10); A step (S20) in which impurities including biuret and triuret are separated by temperature shock by mixing sub-zero urea water with ultrapure water; Removing the separated impurities through a microfilter (S30); After step S30, removing the burette or triuret remaining in the urea solution with an anion exchange resin and storing it in a urea solution tank (S40); And a step of determining the regeneration time of the anion exchange resin in step S40 and regenerating the anion exchange resin (S50), wherein the step S50 determines the removal rate of the biuret or triuret of the anion exchange resin in step S40. Calculating step (S52); Calculating a first regeneration index based on the removal rate of biuret or triuret of the anion exchange resin and the average removal rate of biuret or triuret of the new anion exchange resin over a specific past period (S54); and determining a regeneration time of the anion exchange resin based on the first regeneration index (S56).
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 고순도 요소수의 제조 방법에 있어서, 상기 음이온교환수지의 뷰렛 또는 트리우렛의 제거율은 서버와 통신망으로 연결된 사용자 단말로부터 획득될 수 있고, 상기 신규의 음이온교환수지의 과거 특정기간 동안의 뷰렛 또는 트리우렛의 평균 제거율은 상기 서버와 통신망으로 연결된 외부 서버로부터 획득될 수 있으며, 상기 제1 재생지수는 상기 서버에 의하여 하기 수학식 1에 기반하여 산출하되,In addition, in the method for producing high-purity urea water according to an embodiment of the present invention, the removal rate of biuret or triuret of the anion exchange resin can be obtained from a user terminal connected to a server and a communication network, and the novel anion exchange resin can be obtained from a user terminal connected to a communication network. The average removal rate of the buret or triuret during a specific period in the past can be obtained from an external server connected to the server and a communication network, and the first replay index is calculated by the server based on Equation 1 below,
[수학식 1][Equation 1]
상기 R은 상기 재생지수를 나타내고, 상기 A1은 음이온교환수지의 뷰렛의 제거율을 나타내고, 상기 A2는 음이온교환수지의 트리우렛의 제거율을 나타내고, 상기 B1은 신규의 음이온교환수지의 과거 특정기간 동안의 뷰렛의 평균 제거율을 나타내고, 상기 B2는 신규의 음이온교환수지의 과거 특정기간 동안의 트리우렛의 평균 제거율을 나타내고, 상기 C는 음이온교환수지로 처리된 요소수 처리량을 나타내고, 상기 D는 음이온교환수지층의 부피를 나타낸다.R represents the regeneration index, A1 represents the removal rate of biuret of the anion exchange resin, A2 represents the removal rate of triuret of the anion exchange resin, and B1 represents the removal rate of triuret of the new anion exchange resin during the past specific period. represents the average removal rate of burette, B2 represents the average removal rate of triuret during the past specific period of the new anion exchange resin, C represents the throughput of urea treated with the anion exchange resin, and D represents the anion exchange water. It represents the volume of the stratum.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 고순도 요소수의 제조 방법에 있어서, 상기 제1 재생지수를 기반으로 상기 음이온교환수지의 재생시점을 결정하는 단계(S56)는, 상기 제1 재생지수가 미리 설정된 기준값 이상인 경우, 음이온교환수지의 이온흡착능 정보, 요소수 제품에 대한 백탁 클레임 정보, 상기 음이온교환수지로 처리된 요소수 처리량 및 상기 음이온교환수지층의 부피에 기초하여 상기 서버에 의하여 제2 재생지수를 결정하는 단계(S57); 및 상기 서버는 상기 제2 재생지수가 미리 설정된 기준값 이상이면 상기 음이온교환수지의 재생시점으로 결정하는 단계(S58);를 포함한다.In addition, in the method for producing high-purity urea water according to an embodiment of the present invention, the step of determining the regeneration time of the anion exchange resin based on the first regeneration index (S56) includes the first regeneration index being determined in advance. If it is above the set standard value, a second reproduction is performed by the server based on the ion adsorption capacity information of the anion exchange resin, the white turbidity claim information for the urea water product, the throughput amount of the urea water treated with the anion exchange resin, and the volume of the anion exchange resin layer. Determining the index (S57); and a step (S58) of the server determining the regeneration time of the anion exchange resin if the second regeneration index is greater than or equal to a preset reference value.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 고순도 요소수의 제조 방법에 있어서, 상기 음이온교환수지는 엠버라이트 IRA 410(Amberlite IRA 410)이고, 상기 초순수의 온도는 50℃ 인 것을 특징으로 한다.Additionally, in the method for producing high purity urea water according to an embodiment of the present invention, the anion exchange resin is Amberlite IRA 410, and the temperature of the ultrapure water is 50°C.
본 발명은 상기의 방법으로 제조된 고순도 요소수를 제공한다.The present invention provides high purity urea water prepared by the above method.
본 발명에 따른 고순도 요소수의 제조 방법은 온도충격 및 이온교환수지를 이용하여 트리우렛을 효과적으로 제거할 수 있고 최적의 이온교환수지 재생시점을 판단하여 고순도 요소수 제조 공정을 효율적으로 운영할 수 있는 우수한 효과가 있다.The method for producing high-purity urea water according to the present invention can effectively remove triuret using temperature shock and ion exchange resin, and can efficiently operate the high-purity urea water production process by determining the optimal ion exchange resin regeneration time. It has excellent effects.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 설비 배치 순서에 따라 요소수의 제조 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고순도 요소수의 제조방법을 설명하는 흐름도이다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 서버의 동작을 예시한 구성도이다.Figure 1 is a diagram showing an apparatus for manufacturing urea water according to the equipment arrangement order according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a flowchart explaining a method for producing high-purity urea water according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a configuration diagram illustrating the operation of a server according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 바람직한 실시예를 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 별도로 정의 되지 않는 한 본 명세서에서 사용된 모든 기술적 및 화학적 용어, 실험 방법들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 숙련된 전문가에 의해서 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. Since the present invention can be modified in various ways and have various embodiments, the preferred embodiments will be described in detail. It is obvious to those skilled in the art that the present invention can be embodied in other specific forms without departing from the spirit and essential features of the present invention. Unless otherwise defined, all technical and chemical terms and experimental methods used in this specification have the same meaning as commonly understood by an expert skilled in the technical field to which the present invention pertains.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 설비 배치 순서에 따라 요소수의 제조 장치를 나타낸 도면이다. Figure 1 is a diagram showing an apparatus for manufacturing urea water according to the equipment arrangement order according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 고순도 요소수의 제조 방법은, 요소 원료를 초순수에 용해하여 영하의 요소수를 생성하는 단계(S10); 영하의 요소수에 초순수를 만나게 하여 온도 충격으로 뷰렛과 트리우렛을 포함하는 불순물이 분리되는 단계(S20); 상기 분리된 불순물을 마이크로 필터를 거쳐서 제거하는 단계(S30); 상기 S30단계 이후에, 음이온교환수지로 요소수내 잔존하는 뷰렛 또는 트리우렛을 제거하고 요소수 탱크에 저장하는 단계(S40)를 포함한다. Referring to Figure 1, the method for producing high-purity urea water of the present invention includes dissolving urea raw materials in ultrapure water to generate subzero urea water (S10); A step (S20) in which impurities including biuret and triuret are separated by temperature shock by mixing sub-zero urea water with ultrapure water; Removing the separated impurities through a microfilter (S30); After step S30, a step (S40) of removing the burette or triuret remaining in the urea solution with an anion exchange resin and storing it in a urea solution tank.
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 요소수의 제조 장치(100)는 원수 공급 탱크(101), 연수기(102), 제1 저장탱크(103), RO 필터장치(104), 제2 저장탱크(105), 전기탈이온장치(106), 제3 저장탱크(107), 보일러(108), 믹서기(109), 마이크로 필터(110), 믹서탱크(111), 제1 요소수 탱크(112), 제2 요소수 탱크(113), 제3 요소수 탱크(114) 및 요소 공급 탱크(115)를 포함할 수 있다.Here, the apparatus 100 for producing urea water according to an embodiment of the present invention includes a raw water supply tank 101, a water softener 102, a first storage tank 103, an RO filter device 104, and a second storage tank ( 105), electrodeionization device (106), third storage tank (107), boiler (108), mixer (109), micro filter (110), mixer tank (111), first urea tank (112), It may include a second urea tank 113, a third urea tank 114, and a urea supply tank 115.
우선, S10단계는 요소 원료를 초순수에 용해하여 영하의 요소수를 생성하는 단계이다.First, step S10 is the step of dissolving urea raw materials in ultrapure water to generate subzero urea water.
원수 공급 탱크(101)는 원수를 공급하는 일정량의 원수를 저장하는 탱크이다.The raw water supply tank 101 is a tank that stores a certain amount of raw water to be supplied.
연수기(102)는 원수 공급 탱크(101)에 연결되어 원수를 공급받으며 물 속에 경도 유발 물질이 많이 포함된 경수를 이온교환수지를 이용하여 연수로 변환시키는 장치이다.The water softener 102 is connected to the raw water supply tank 101, receives raw water, and is a device that converts hard water containing many hardness-causing substances into soft water using an ion exchange resin.
연수기(102)는 대부분 강산성 양이온교환수지를 사용한다. 이온교환수지는 원하는 이온을 교환시킴으로써 사용자가 원하는 물질 즉, 선택적으로 이온을 제거하는 기능을 수행하며, 기본적으로 제거하고자 하는 이온을 교환시키기 때문에 전체 이온의 양에는 변함이 없다.Most water softeners (102) use strongly acidic cation exchange resin. Ion exchange resin performs the function of selectively removing ions, that is, the substance desired by the user, by exchanging the desired ions. Basically, because it exchanges the ions to be removed, the total amount of ions does not change.
예를 들어, 물 속의 이온을 모두 제거하여 초순수를 만드는 공정에서는 양이온 교환수지 및 음이온 교환수지가 혼용된다. 여기서, 칼슘(Ca2+), 마그네슘(Mg2+) 등의 양이온은 양이온 교환수지에 의해 양이온(H+)으로 교환되고, 염소(Cl-) 등의 음이온은 음이온 교환수지에 의해 음이온(OH-)으로 교환된다. 이와 같이, 양이온 교환수지 및 음이온 교환수지에 의해 물 속의 이온들이 모두 양이온(H+)과 음이온(OH-)으로 교환되면, H+이온과 OH-이온은 서로 결합하여 다시 H2O를 형성함으로써 순수한 물만 존재하게 된다.For example, in the process of removing all ions in water to create ultrapure water, cation exchange resin and anion exchange resin are used together. Here, cations such as calcium (Ca2+) and magnesium (Mg2+) are exchanged for cations (H+) by a cation exchange resin, and anions such as chlorine (Cl-) are exchanged for anions (OH-) by an anion exchange resin. . In this way, when all the ions in the water are exchanged into cations (H+) and anions (OH-) by the cation exchange resin and anion exchange resin, the H+ ions and OH- ions combine with each other to form H 2 O, leaving only pure water. It comes into existence.
제1 저장탱크(103)는 스테인레스 스틸 재질로 일정한 공간의 원통형 저장탱크로 제조되어 연수기(102)에 연결되어 연수기(102)를 통과한 원수를 입력받아 저장한다.The first storage tank 103 is made of stainless steel as a cylindrical storage tank with a certain space and is connected to the water softener 102 to receive and store raw water that has passed through the water softener 102.
RO(Reverse Osmosis) 필터장치(104)는 0.0001미크론의 역삼투막으로 이루어져 있어 납, 비소와 같은 중금속은 물론 나트륨, 각종 병원균 등을 여과하게 위해 사용된다.The RO (Reverse Osmosis) filter device 104 consists of a 0.0001 micron reverse osmosis membrane and is used to filter heavy metals such as lead and arsenic, as well as sodium and various pathogens.
RO 필터장치(104)는 원수가 원통형의 역삼투막 시트의 양단으로 유입되도록 하여 역삼투막 시트에 대해 횡방향으로 이동하게 됨에 따라 역삼투막 시트의 표면과 접촉하는 원수의 체류시간이 짧게 된다.The RO filter device 104 allows raw water to flow into both ends of the cylindrical reverse osmosis membrane sheet and move transversely to the reverse osmosis membrane sheet, thereby shortening the residence time of raw water in contact with the surface of the reverse osmosis membrane sheet.
RO 필터장치(104)는 복수의 여과부재(Membrane Sheet) 사이에 원수 스페이서를 배치하고, 이들을 중앙관 둘레에 나선형으로 권취하게 되며, 외주면에는 부직포 등으로 이루어진 외막으로 둘러싸여 형태를 유지하게 된다.The RO filter device 104 places raw water spacers between a plurality of filtration members (membrane sheets), and these are wound spirally around the central pipe. The outer peripheral surface is surrounded by an outer membrane made of non-woven fabric, etc. to maintain its shape.
상기 원수 스페이서를 통하여 유입된 원수 중 여과부재의 표면을 통과하면서 여과된 정수수는 여과부재의 중심을 따라 이동하여 중앙관에 형성된 관통공을 통하여 중앙관의 일측에 형성된 정수수 포트를 통하여 배출된다.Among the raw water flowing in through the raw water spacer, purified water that is filtered while passing through the surface of the filtration member moves along the center of the filtration member and is discharged through a through hole formed in the central pipe and through a purified water port formed on one side of the central pipe.
제2 저장탱크(105)는 스테인레스 스틸 재질로 일정한 공간의 원통형 저장탱크로 제조되어 RO 필터장치(104)에 연결되어 RO 필터장치(104)를 통과한 원수를 입력받아 저장한다.The second storage tank 105 is made of stainless steel as a cylindrical storage tank with a certain space and is connected to the RO filter device 104 to receive and store raw water that has passed through the RO filter device 104.
전기탈이온장치(Electro Deionization, EDI)(106)는 제2 저장탱크(105)에 배관을 통해 연결되고 상기 제2 저장탱크(105)로부터 정수된 원수를 공급받아 전기탈이온을 이용하여 물의 이온물질을 제거하며, 10MΩ 내지 18MΩ의 저항치를 갖는 고순도의 초극소수의 물이 제조된다.Electro Deionization (EDI) 106 is connected to the second storage tank 105 through a pipe, receives purified raw water from the second storage tank 105, and uses electro deionization to ionize the water. Substances are removed, and ultra-high purity water with a resistance of 10 MΩ to 18 MΩ is produced.
전기탈이온장치(106)는 농축실과 탈염실을 교대로 형성하도록 양극과 음극 사이에 교대로 배열된 복수의 음이온 교환막들과 양이온 교환막들을 포함하고, 탈염실은 이온 교환용 섬유 또는 이와 유사한 음이온 교환 수지와 양이온 교환 수지가 혼합된 이온 교환 수지로 구성된 이온 교환체(Ion Exchanger)로 충전된다.The electrodeionization device 106 includes a plurality of anion exchange membranes and cation exchange membranes arranged alternately between an anode and a cathode to alternately form a concentration chamber and a desalination chamber, and the desalination chamber is made of ion exchange fiber or a similar anion exchange resin. It is filled with an ion exchanger consisting of an ion exchange resin mixed with a cation exchange resin.
요소 공급 탱크(115)는 전기탈이온장치(106)에서 생성된 극초순수와 요소 원료를 용해한다. 이때, 요소 공급 탱크(115)의 내부에 저장된 요소 원료는 -5℃로 유지되며, 트리우렛과 뷰렛은 영하에서 요소 원료에서 굳어진다. 요소 공급탱크는 극초순수와 요소 원료가 혼합되어 60 중량% 요소 함량의 요소수(영하 -5℃)를 저장하게 된다.The urea supply tank 115 dissolves ultrapure water and urea raw materials generated in the electrodeionization device 106. At this time, the urea raw material stored inside the urea supply tank 115 is maintained at -5°C, and the triuret and burette harden from the urea raw material at sub-zero temperatures. The urea supply tank is a mixture of ultra-pure water and urea raw materials to store urea water (-5℃) with urea content of 60% by weight.
다음으로, S20단계는 영하의 요소수에 초순수를 만나게 하여 온도 충격으로 뷰렛과 트리우렛을 포함하는 불순물이 분리되는 단계이다.Next, step S20 is a step in which impurities including biuret and triuret are separated by temperature shock by mixing sub-zero urea water with ultrapure water.
요소수에는 불순물로서 뷰렛(화학식 1)과 트리우렛(화학식 2)이 함유되어 있으며, 뷰렛은 두 분자의 요소가 결합된 요소의 이량체이고 트리우렛은 요소의 삼량체로서, 이들은 불순물이기 때문에 함유되어 있지 않은 것이 바람직하다.Urea water contains biuret (Formula 1) and triuret (Formula 2) as impurities. Biuret is a dimer of urea in which two molecules of the element are combined, and triuret is a trimer of urea. These are contained because they are impurities. It is preferable not to do so.
[화학식 1][Formula 1]
[화학식 2][Formula 2]
제3 저장탱크(107)는 전기탈이온장치(106)로부터 초극소수를 공급받아 저장하고 보일러(108)로 공급한다.The third storage tank 107 receives ultra-fine water from the electrodeionization device 106, stores it, and supplies it to the boiler 108.
보일러(108)는 제3 저장탱크(107)에 배관을 통해 연결되고, 상기 전기탈이온장치(106)로부터 극초순수를 공급받고, 상기 극초순수를 50℃의 온도로 올린다.The boiler 108 is connected to the third storage tank 107 through a pipe, receives ultra-pure water from the electrodeionization device 106, and raises the ultra-pure water to a temperature of 50°C.
믹서기(109)는 요소 공급탱크와 보일러(108)를 배관을 통해 연결되고, 보일러(108)로부터 50℃의 극초순수를 공급받고, 요소 공급탱크로부터 60% 요소 함량의 요소수(영하 -5℃)를 공급받아 혼합한다.The mixer 109 is connected to the urea supply tank and the boiler 108 through a pipe, receives ultra-pure water at 50°C from the boiler 108, and supplies urea water with 60% urea content (-5°C below zero) from the urea supply tank. ) is supplied and mixed.
믹서기(109)는 50℃의 극초순수와 60% 요소 함량의 요소수(영하 -5℃)가 만나게 되어 온도 충격으로 불순물(뷰렛과 트리우렛)이 분리된다.In the mixer 109, ultrapure water at 50°C and urea water with 60% urea content (-5°C) meet, and impurities (burets and triurets) are separated due to temperature shock.
믹서기(109)는 저온의 요소수와 고온의 극초순수가 온도 충격으로 트리우렛과 뷰렛이 순간 분리되어 수면 위로 떠오른다.In the mixer 109, low-temperature urea water and high-temperature ultra-pure water are instantly separated from the triuret and burette due to temperature shock and float to the surface of the water.
S30단계는 상기 분리된 불순물을 마이크로 필터를 거쳐서 제거하는 단계이다.Step S30 is a step of removing the separated impurities through a micro filter.
전단계에서 떠오른 불순물(뷰렛, 트리우렛)은 펌프의 순환으로 한쪽으로 모이게 되고 마이크로 필터(110)를 거쳐서 불순물을 제거한다.Impurities (burettes, triurets) that surface in the previous step are collected on one side by the circulation of the pump and removed through a micro filter (110).
이때, 온도는 불순물(뷰렛, 트리우렛)이 용해되지 않도록 11℃ 이하를 유지한다.At this time, the temperature is maintained below 11°C to prevent impurities (burette, triuret) from dissolving.
S40단계는 음이온교환수지로 요소수내 잔존하는 뷰렛 또는 트리우렛을 제거하고 요소수 탱크에 저장하는 단계이다.Step S40 is the step of removing the remaining burette or triuret in the urea solution with an anion exchange resin and storing it in the urea solution tank.
불순물로서의 트리우렛을 함유하는 요소수를 11℃ 이하 -5℃ 이상의 온도 범위로 냉각해서 트리우렛을 석출시키는 것이 바람직하다. 상기 온도 범위에서 요소수를 이온 교환 수지에 통과시켜 석출한 트리우렛을 이온 교환 수지에 포착시킨다.It is preferable to cool the urea solution containing triuret as an impurity to a temperature range of 11°C or lower and -5°C or higher to precipitate the triuret. In the above temperature range, urea water is passed through an ion exchange resin, and the precipitated triuret is captured in the ion exchange resin.
본 발명의 음이온 교환 수지는 물 등의 용매 중에 존재하는 음이온과 이온 교환을 행할 수 있는 수지로서, 일반적으로 시판되고 있는 것을 사용할 수 있고, 예를 들면 AMBERLITE IRA 410, AMBERLITE IRA402BL, AMBERJET 4010, AMBERJET 4002 등을 사용할 수 있고, 바람직하게는 AMBERLITE IRA 410일 수 있다.The anion exchange resin of the present invention is a resin capable of ion exchange with anions existing in a solvent such as water, and generally commercially available resins can be used, for example, AMBERLITE IRA 410, AMBERLITE IRA402BL, AMBERJET 4010, and AMBERJET 4002. etc. can be used, preferably AMBERLITE IRA 410.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 고순도 요소수의 제조 방법의 흐름도를 나타낸다.Figure 2 shows a flow chart of a method for producing high-purity urea water according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명의 고순도 요소수의 제조 방법은, 상기 S40단계의 음이온교환수지의 재생시점을 판단하여 상기 음이온교환수지를 재생하는 단계(S50);를 더 포함하고, 상기 S50단계는, 상기 S40단계의 음이온교환수지의 뷰렛 또는 트리우렛의 제거율을 산출하는 단계(S52); 상기 음이온교환수지의 뷰렛 또는 트리우렛의 제거율, 및 신규의 음이온교환수지의 과거 특정기간 동안의 뷰렛 또는 트리우렛의 평균 제거율에 기초하여 제1 재생지수를 산출하는 단계(S54); 및 상기 제1 재생지수를 기반으로 상기 음이온교환수지의 재생시점을 결정하는 단계(S56);를 포함한다.Referring to Figure 2, the method for producing high purity urea water of the present invention further includes a step (S50) of determining the regeneration time of the anion exchange resin in step S40 and regenerating the anion exchange resin, wherein step S50 is a step (S52) of calculating the removal rate of biuret or triuret of the anion exchange resin in step S40; Calculating a first regeneration index based on the removal rate of biuret or triuret of the anion exchange resin and the average removal rate of biuret or triuret of the new anion exchange resin over a specific past period (S54); and determining a regeneration time of the anion exchange resin based on the first regeneration index (S56).
불순물 제거 공정에 사용된 이온교환수지는 재생 과정을 통하여 재사용될 수 있다. 이때, 제거하고자 하는 불순물의 종류, 음이온교환수지의 특성 및 처리 공정의 조건에 따라서 재생주기 및 재생시점이 상이하여 현장에서의 재생공정이 비효율적으로 운영되고, 이로 인해 불순물 제거 효율이 저하되는 문제가 발생된다.Ion exchange resin used in the impurity removal process can be reused through a regeneration process. At this time, the regeneration cycle and regeneration time are different depending on the type of impurities to be removed, the characteristics of the anion exchange resin, and the conditions of the treatment process, so the regeneration process in the field is operated inefficiently, which causes the problem of reduced impurity removal efficiency. occurs.
트리우렛을 포착한 이온 교환 수지는 물 또는 메탄올을 가하여 세정 및 재생을 할 수 있다. 이온 교환 수지는 다공질이기 때문에, 트리우렛이 구멍 내에 들어가 제거하는데 시간이 걸리므로, 메탄올을 물에 혼합시켜서 사용함으로써 트리우렛의 세정을 단시간으로 행할 수 있다.The ion exchange resin that captures triuret can be cleaned and regenerated by adding water or methanol. Since the ion exchange resin is porous, it takes time for the triuret to enter the pores and be removed. Therefore, by mixing methanol with water and using it, the triuret can be cleaned in a short time.
트리우렛을 회수한 세정 후의 이온 교환 수지는, 트리우렛이 제거되어 있기 때문에 다시 트리우렛을 제거하는 스텝에 있어서 반복하여 사용할 수 있으므로 이온 교환 수지 구입에 소요되는 비용을 절감할 수 있다.The ion exchange resin after washing in which the triuret is recovered can be repeatedly used in the step of removing the triuret because the triuret has been removed, thereby reducing the cost required to purchase the ion exchange resin.
본 발명에 있어서, S50단계는 상기 S40단계의 음이온교환수지의 재생시점을 판단하여 상기 음이온교환수지를 재생하는 단계이다.In the present invention, step S50 is a step of regenerating the anion exchange resin by determining the regeneration time of the anion exchange resin in step S40.
이를 위하여, 상기 S40단계의 음이온교환수지의 뷰렛 또는 트리우렛의 제거율을 산출한다(S52).For this purpose, the removal rate of biuret or triuret of the anion exchange resin in step S40 is calculated (S52).
상기 음이온교환수지의 뷰렛 또는 트리우렛의 제거율은 처리전 요소수 내의 뷰렛 또는 트리우렛의 농도(a)를 기준으로 음이온교환수지로 처리후 요소수 내의 뷰렛 또는 트리우렛의 농도(b)를 대비하여 산출할 수 있다. 상기 음이온교환수지의 뷰렛 또는 트리우렛의 제거율은 (a-b)/a의 산식으로 계산할 수 있다.The removal rate of biuret or triuret of the anion exchange resin is based on the concentration (a) of biuret or triuret in urea water before treatment compared to the concentration (b) of biuret or triuret in urea water after treatment with the anion exchange resin. It can be calculated. The removal rate of biuret or triuret of the anion exchange resin can be calculated using the formula (a-b)/a.
다음으로, 신규의 음이온교환수지에 대하여 과거 특정기간 동안의 뷰렛 또는 트리우렛의 평균 제거율을 산출한다. 예를 들어, 신규의 음이온교환수지에 대하여 과거 특정기간 동안 3회의 음이온교환수지 처리에 의하여 트리우렛 제거율이 85%, 82%, 81%인 경우, 평균제거율은 82.6%이다.Next, the average removal rate of biuret or triuret over the past specific period is calculated for the new anion exchange resin. For example, for a new anion exchange resin, if the triuret removal rates were 85%, 82%, and 81% after three anion exchange resin treatments over a certain period of time in the past, the average removal rate was 82.6%.
상기 음이온교환수지의 뷰렛 또는 트리우렛의 제거율은 서버와 통신망으로 연결된 사용자 단말로부터 획득될 수 있고, 신규의 음이온교환수지의 과거 특정기간 동안의 뷰렛 또는 트리우렛의 평균 제거율은 상기 서버와 통신망으로 연결된 외부 서버로부터 획득될 수 있다.The removal rate of burettes or triurets of the anion exchange resin can be obtained from a user terminal connected to the server and a communication network, and the average removal rate of burettes or triurets of the new anion exchange resin over a specific period in the past can be obtained from a user terminal connected to the server and a communication network. Can be obtained from an external server.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 서버의 동작을 예시한 구성도이다.Figure 3 is a configuration diagram illustrating the operation of a server according to an embodiment of the present invention.
서버는 프로세서, 메모리 및 저장장치를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 프로세서는 중앙 처리 장치(central processing unit, CPU), 그래픽 처리 장치(graphics processing unit, GPU), 또는 본 발명의 실시예들에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다. 메모리 및 저장 장치 각각은 휘발성 저장 매체 및 비휘발성 저장 매체 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다. 예를 들어, 메모리는 읽기 전용 메모리(read only memory, ROM) 및 랜덤 액세스 메모리(random access memory, RAM) 중 하나일 수 있고, 저장 장치는, 플래시메모리(flash-memory), 하드디스크 드라이브(HDD), 솔리드 스테이트 드라이브(SSD), 또는 각종 메모리 카드(예를 들어, micro SD 카드) 등일 수 있다.A server may include processors, memory, and storage. At least one processor may mean a central processing unit (CPU), a graphics processing unit (GPU), or a dedicated processor on which methods according to embodiments of the present invention are performed. Each memory and storage device may be comprised of at least one of a volatile storage medium and a non-volatile storage medium. For example, the memory may be one of read only memory (ROM) and random access memory (RAM), and the storage device may be flash-memory or a hard disk drive (HDD). ), a solid state drive (SSD), or various memory cards (eg, micro SD card).
또한, 서버는 무선 네트워크를 통해 통신을 수행하는 송수신 장치(transceiver)를 포함할 수 있다. 또한, 서버는 입력 인터페이스 장치, 출력 인터페이스 장치 등을 더 포함할 수 있다. 서버에 포함된 각각의 구성 요소들은 버스(bus)에 의해 연결되어 서로 통신을 수행할 수 있다.Additionally, the server may include a transceiver that performs communication through a wireless network. Additionally, the server may further include an input interface device, an output interface device, etc. Each component included in the server is connected by a bus and can communicate with each other.
사용자 단말은 통신 가능한 데스크탑 컴퓨터(desktop computer), 랩탑 컴퓨터(laptop computer), 노트북(notebook), 스마트폰(smart phone), 태블릿 PC(tablet PC), 모바일폰(mobile phone), 스마트 워치(smart watch), 스마트 글래스(smart glass), e-book 리더기, PMP(portable multimedia player), 휴대용 게임기, 네비게이션(navigation) 장치, 디지털 카메라(digital camera), DMB(digital multimedia broadcasting) 재생기, 디지털 음성 녹음기(digital audio recorder), 디지털 음성 재생기(digital audio player), 디지털 동영상 녹화기(digital video recorder), 디지털 동영상 재생기(digital video player), 및 PDA(Personal Digital Assistant) 등 일 수 있다.User terminals capable of communication include desktop computers, laptop computers, laptops, smart phones, tablet PCs, mobile phones, and smart watches. ), smart glass, e-book reader, PMP (portable multimedia player), portable game console, navigation device, digital camera, DMB (digital multimedia broadcasting) player, digital voice recorder (digital) It may be an audio recorder, a digital audio player, a digital video recorder, a digital video player, and a PDA (Personal Digital Assistant).
본 발명은 상기 음이온교환수지의 뷰렛 또는 트리우렛의 제거율, 및 신규의 음이온교환수지의 과거 특정기간 동안의 뷰렛 또는 트리우렛의 평균 제거율에 기초하여 제1 재생지수를 산출할 수 있다(S54).The present invention can calculate the first regeneration index based on the removal rate of biuret or triuret of the anion exchange resin and the average removal rate of biuret or triuret of the new anion exchange resin over a specific period in the past (S54).
상기 제1 재생지수는 하기 수학식 1에 기반하여 산출하되,The first regeneration index is calculated based on Equation 1 below,
[수학식 1][Equation 1]
상기 R은 상기 제1 재생지수를 나타내고, 상기 A1은 음이온교환수지의 뷰렛의 제거율을 나타내고, 상기 A2는 음이온교환수지의 트리우렛의 제거율을 나타내고, 상기 B1은 신규의 음이온교환수지의 과거 특정기간 동안의 뷰렛의 평균 제거율을 나타내고, 상기 B2는 신규의 음이온교환수지의 과거 특정기간 동안의 트리우렛의 평균 제거율을 나타내고, 상기 C는 음이온교환수지로 처리된 요소수 처리량을 나타내고, 상기 D는 음이온교환수지층의 부피를 나타낸다. 여기서, 상기 C는 음이온교환수지로 처리된 요소수 처리량으로서, 해당 음이온교환수지로 과거 복수회 동안 요소수를 처리한 총 요소수 처리량(단위: L)이다.R represents the first regeneration index, A1 represents the biuret removal rate of the anion exchange resin, A2 represents the triuret removal rate of the anion exchange resin, and B1 represents the past specific period of the new anion exchange resin. represents the average removal rate of burette during the period, B2 represents the average removal rate of triuret during the past specific period of the new anion exchange resin, C represents the amount of urea treated with the anion exchange resin, and D represents the anion Indicates the volume of the exchange resin layer. Here, C is the amount of urea water treated with an anion exchange resin, and is the total amount of urea water treated with the anion exchange resin multiple times in the past (unit: L).
이때, 일 구현예로서, 상기 제1 재생지수는 상기 서버에 의하여 수학식 1에 기반하여 산출될 수 있다.At this time, as an example of implementation, the first playback index may be calculated by the server based on Equation 1.
그리고, 상기 제1 재생지수를 기반으로 상기 음이온교환수지의 재생시점을 결정한다(S56). 즉, 상기 제1 재생지수가 미리 설정된 기준값이 이상이면 상기 음이온교환수지의 재생시점으로 결정하고, 음이온교환수지를 재생한다. 이때, 상기 음이온교환수지는 바람직하게는 엠버라이트 IRA 410(Amberlite IRA 410)일 수 있다.Then, the regeneration time of the anion exchange resin is determined based on the first regeneration index (S56). That is, if the first regeneration index is greater than or equal to a preset reference value, the regeneration time of the anion exchange resin is determined, and the anion exchange resin is regenerated. At this time, the anion exchange resin may preferably be Amberlite IRA 410 (Amberlite IRA 410).
본 발명의 다른 구현예로서, 상기 제1 재생지수를 기반으로 상기 음이온교환수지의 재생시점을 결정하는 단계(S56)는, 상기 제1 재생지수가 미리 설정된 기준값 이상인 경우, 신규의 음이온교환수지의 이온흡착능 정보, 요소수 백탁 클레임 정보, 상기 음이온교환수지로 처리된 요소수 처리량 및 상기 음이온교환수지층의 부피에 기초하여 제2 재생지수를 결정하는 단계; 및 상기 제2 재생지수가 미리 설정된 기준값 이상이면 상기 음이온교환수지의 재생시점으로 결정하는 단계(S56);를 포함할 수 있다.As another embodiment of the present invention, the step of determining the regeneration time of the anion exchange resin based on the first regeneration index (S56) includes, when the first regeneration index is more than a preset reference value, the new anion exchange resin Determining a second regeneration index based on ion adsorption capacity information, urea water whiteness claim information, a throughput of urea water treated with the anion exchange resin, and the volume of the anion exchange resin layer; and determining the regeneration time of the anion exchange resin if the second regeneration index is greater than or equal to a preset reference value (S56).
상기 제2 재생지수는 하기 수학식 2에 기반하여 산출하되,The second regeneration index is calculated based on Equation 2 below,
[수학식 2][Equation 2]
상기 RR은 상기 제2 재생지수를 나타내고, 상기 E1은 종전의 음이온교환수지의 이온흡착능을 나타내고, 상기 E2는 현재의 음이온교환수지의 이온흡착능을 나타내고, 상기 F는 과거 특정 기간 동안의 현재의 음이온교환수지로 처리된 요소수 제품에 대한 백탁 클레임 건수를 나타내고, 상기 C는 음이온교환수지로 처리된 요소수 처리량을 나타내고, 상기 D는 음이온교환수지층의 부피를 나타낸다.The RR represents the second regeneration index, E1 represents the ion adsorption capacity of the previous anion exchange resin, E2 represents the ion adsorption capacity of the current anion exchange resin, and F represents the current anion adsorption capacity during a specific period in the past. It represents the number of white clouding claims for urea water products treated with exchange resin, C represents the amount of urea water treated with anion exchange resin, and D represents the volume of the anion exchange resin layer.
상기 음이온교환수지의 이온흡착능 정보 및 요소수 제품에 대한 백탁 클레임 정보는 상기 서버와 통신망으로 연결된 외부 서버로부터 획득될 수 있다. 여기서, 상기 음이온교환수지의 이온흡착능 정보는 이온교환수지의 이온 선택성, 이온교환수지의 교환용량에 대한 정량적 수치 정보일 수 있다.Information on the ion adsorption capacity of the anion exchange resin and white turbidity claim information on the urea solution product can be obtained from an external server connected to the server through a communication network. Here, the ion adsorption capacity information of the anion exchange resin may be quantitative numerical information about the ion selectivity of the ion exchange resin and the exchange capacity of the ion exchange resin.
이때, 상기 제1 재생지수를 기반으로 상기 음이온교환수지의 재생시점을 결정하는 단계(S56)는, 상기 제1 재생지수가 미리 설정된 기준값 이상인 경우, 음이온교환수지의 이온흡착능 정보, 요소수 제품에 대한 백탁 클레임 정보, 상기 음이온교환수지로 처리된 요소수 처리량 및 상기 음이온교환수지층의 부피에 기초하여 상기 서버에 의하여 제2 재생지수를 결정하는 단계(S57); 및 상기 서버는 상기 제2 재생지수가 미리 설정된 기준값 이상이면 상기 음이온교환수지의 재생시점으로 결정하는 단계(S58);를 포함할 수 있다.At this time, in the step (S56) of determining the regeneration time of the anion exchange resin based on the first regeneration index, when the first regeneration index is more than a preset reference value, the ion adsorption capacity information of the anion exchange resin and the urea solution product Determining a second regeneration index by the server based on the white turbidity claim information, the throughput of urea water treated with the anion exchange resin, and the volume of the anion exchange resin layer (S57); And the server determines the regeneration time of the anion exchange resin if the second regeneration index is greater than or equal to a preset reference value (S58).
이와 같이 상기 서버에 의하여 상기 제2 재생지수가 미리 설정된 기준값 이상이면 상기 음이온교환수지의 재생시점으로 결정하여 음이온교환수지를 재생하여 요소수를 처리함으로써 종래 현장에서의 재생공정이 비효율적으로 운영되거나 불순물 제거 효율이 저하되는 문제를 해결할 수 있다. In this way, if the second regeneration index is more than a preset reference value by the server, the regeneration time of the anion exchange resin is determined, and the anion exchange resin is regenerated to process urea water, so that the conventional on-site regeneration process is operated inefficiently or impurities are removed. The problem of reduced removal efficiency can be solved.
또한, 상기 S58단계 이후, 요소수 제품에 대한 백탁 클레임율이 증가되는 경우에는, 상기 제2 재생지수에서 요소수 제품에 대한 백탁 클레임 건수 F 대신 요소수 제품에 대한 백탁 클레임 증가율에 대응하는 가중치 k값을 반영한 kF으로 대체할 수 있다.In addition, after step S58, if the rate of white turbidity claims for urea water products increases, the weight k corresponding to the increase rate of white turbidity claims for urea water products instead of the number F of white turbidity claims for urea water products in the second recycling index. It can be replaced with kF reflecting the value.
본 발명에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통해 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위해 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.Methods according to the present invention may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded on a computer-readable medium. Computer-readable media may include program instructions, data files, data structures, etc., singly or in combination. Program instructions recorded on a computer-readable medium may be specially designed and constructed for the present invention or may be known and usable by those skilled in the computer software art.
컴퓨터 판독 가능 매체의 예에는 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리(flash memory) 등과 같이 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함될 수 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러(compiler)에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터(interpreter) 등을 사용해서 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다. 상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 적어도 하나의 소프트웨어 모듈로 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.Examples of computer-readable media may include hardware devices specifically configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, etc. Examples of program instructions may include machine language code such as that created by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter, etc. The above-described hardware device may be configured to operate with at least one software module to perform the operations of the present invention, and vice versa.
또한, 상술한 방법 또는 장치는 그 구성이나 기능의 전부 또는 일부가 결합되어 구현되거나, 분리되어 구현될 수 있다.Additionally, the above-described method or device may be implemented by combining all or part of its components or functions, or may be implemented separately.
이와같이, 본 발명에 따른 고순도 요소수의 제조 방법은 온도충격 및 이온교환수지를 이용하여 트리우렛을 효과적으로 제거할 수 있고 최적의 이온교환수지 재생시점을 판단하여 고순도 요소수 제조 공정을 효율적으로 운영할 수 있는 우수한 효과가 있다. 또한, 제거하고자 하는 불순물의 종류, 음이온교환수지의 특성 및 처리 공정의 조건에 따라서 재생주기 및 재생시점이 상이하여 현장에서의 재생공정이 비효율적으로 운영되는 문제점을 해소할 수 있고, 불순물 제거 효율이 저하되는 문제도 해소할 수 있는 장점이 있다.As such, the method for producing high-purity urea water according to the present invention can effectively remove triuret using temperature shock and ion exchange resin, and can efficiently operate the high-purity urea water production process by determining the optimal ion exchange resin regeneration time. It has excellent effects. In addition, the problem of inefficient operation of the on-site regeneration process due to different regeneration cycles and regeneration times depending on the type of impurities to be removed, the characteristics of the anion exchange resin, and the conditions of the treatment process can be resolved, and the impurity removal efficiency can be improved. It has the advantage of solving the problem of deterioration.
한편, 이상의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.Meanwhile, the above detailed description should not be construed as restrictive in all respects and should be considered illustrative. The scope of the present invention should be determined by reasonable interpretation of the appended claims, and all changes within the equivalent scope of the present invention are included in the scope of the present invention.
Claims (5)
영하의 요소수에 초순수를 만나게 하여 온도 충격으로 뷰렛과 트리우렛을 포함하는 불순물이 분리되는 단계(S20);
상기 분리된 불순물을 마이크로 필터를 거쳐서 제거하는 단계(S30);
상기 S30단계 이후에, 음이온교환수지로 요소수내 잔존하는 뷰렛 또는 트리우렛을 제거하고 요소수 탱크에 저장하는 단계(S40); 및
상기 S40단계의 음이온교환수지의 재생시점을 판단하여 상기 음이온교환수지를 재생하는 단계(S50);를 포함하고,
상기 S50단계는,
상기 S40단계의 음이온교환수지의 뷰렛 또는 트리우렛의 제거율을 산출하는 단계(S52);
상기 음이온교환수지의 뷰렛 또는 트리우렛의 제거율, 및 신규의 음이온교환수지의 과거 특정기간 동안의 뷰렛 또는 트리우렛의 평균 제거율에 기초하여 제1 재생지수를 산출하는 단계(S54); 및
상기 제1 재생지수를 기반으로 상기 음이온교환수지의 재생시점을 결정하는 단계(S56);를 포함하고,
상기 음이온교환수지의 뷰렛 또는 트리우렛의 제거율은 서버와 통신망으로 연결된 사용자 단말로부터 획득될 수 있고, 상기 신규의 음이온교환수지의 과거 특정기간 동안의 뷰렛 또는 트리우렛의 평균 제거율은 상기 서버와 통신망으로 연결된 외부 서버로부터 획득될 수 있으며,
상기 제1 재생지수는 상기 서버에 의하여 하기 수학식 1에 기반하여 산출하되,
[수학식 1]
상기 R은 상기 재생지수를 나타내고, 상기 A1은 음이온교환수지의 뷰렛의 제거율을 나타내고, 상기 A2는 음이온교환수지의 트리우렛의 제거율을 나타내고, 상기 B1은 신규의 음이온교환수지의 과거 특정기간 동안의 뷰렛의 평균 제거율을 나타내고, 상기 B2는 신규의 음이온교환수지의 과거 특정기간 동안의 트리우렛의 평균 제거율을 나타내고, 상기 C는 음이온교환수지로 처리된 요소수 처리량을 나타내고, 상기 D는 음이온교환수지층의 부피를 나타내며,
상기 제1 재생지수를 기반으로 상기 음이온교환수지의 재생시점을 결정하는 단계(S56)는,
상기 제1 재생지수가 미리 설정된 기준값 이상인 경우, 음이온교환수지의 이온흡착능 정보, 요소수 제품에 대한 백탁 클레임 정보, 상기 음이온교환수지로 처리된 요소수 처리량 및 상기 음이온교환수지층의 부피에 기초하여 상기 서버에 의하여 제2 재생지수를 결정하는 단계(S57); 및
상기 서버는 상기 제2 재생지수가 미리 설정된 기준값 이상이면 상기 음이온교환수지의 재생시점으로 결정하는 단계(S58);를 포함하고,
상기 제2 재생지수는 하기 수학식 2에 기반하여 산출하되,
[수학식 2]
상기 RR은 상기 제2 재생지수를 나타내고, 상기 E1은 종전의 음이온교환수지의 이온흡착능을 나타내고, 상기 E2는 현재의 음이온교환수지의 이온흡착능을 나타내고, 상기 F는 과거 특정 기간 동안의 현재의 음이온교환수지로 처리된 요소수 제품에 대한 백탁 클레임 건수를 나타내고, 상기 C는 음이온교환수지로 처리된 요소수 처리량을 나타내고, 상기 D는 음이온교환수지층의 부피를 나타내는 것을 특징으로 하는 고순도 요소수의 제조 방법.
Dissolving urea raw materials in ultrapure water to generate subzero urea water (S10);
A step (S20) in which impurities including biuret and triuret are separated by temperature shock by mixing sub-zero urea water with ultrapure water;
Removing the separated impurities through a microfilter (S30);
After step S30, removing the burette or triuret remaining in the urea solution with an anion exchange resin and storing it in a urea solution tank (S40); and
It includes a step (S50) of determining the regeneration time of the anion exchange resin in step S40 and regenerating the anion exchange resin,
In step S50,
Calculating the removal rate of biuret or triuret of the anion exchange resin of step S40 (S52);
Calculating a first regeneration index based on the removal rate of biuret or triuret of the anion exchange resin and the average removal rate of biuret or triuret of the new anion exchange resin over a specific past period (S54); and
A step (S56) of determining the regeneration time of the anion exchange resin based on the first regeneration index,
The removal rate of biuret or triuret of the anion exchange resin can be obtained from a user terminal connected to the server and a communication network, and the average removal rate of biuret or triuret of the new anion exchange resin over a specific period in the past can be obtained from the server and the communication network. Can be obtained from a connected external server,
The first playback index is calculated by the server based on Equation 1 below,
[Equation 1]
R represents the regeneration index, A1 represents the removal rate of biuret of the anion exchange resin, A2 represents the removal rate of triuret of the anion exchange resin, and B1 represents the removal rate of triuret of the new anion exchange resin during the past specific period. represents the average removal rate of burette, B2 represents the average removal rate of triuret during the past specific period of the new anion exchange resin, C represents the throughput of urea treated with the anion exchange resin, and D represents the anion exchange water. Indicates the volume of the stratum,
The step (S56) of determining the regeneration time of the anion exchange resin based on the first regeneration index is,
When the first regeneration index is greater than or equal to a preset reference value, based on the ion adsorption capacity information of the anion exchange resin, the white turbidity claim information for the urea water product, the throughput amount of the urea water treated with the anion exchange resin, and the volume of the anion exchange resin layer. Determining a second playback index by the server (S57); and
The server includes a step (S58) of determining the regeneration time of the anion exchange resin if the second regeneration index is greater than or equal to a preset reference value,
The second regeneration index is calculated based on Equation 2 below,
[Equation 2]
The RR represents the second regeneration index, E1 represents the ion adsorption capacity of the previous anion exchange resin, E2 represents the ion adsorption capacity of the current anion exchange resin, and F represents the current anion adsorption capacity during a specific period in the past. It represents the number of white turbidity claims for urea water products treated with exchange resin, C represents the amount of urea water treated with anion exchange resin, and D represents the volume of the anion exchange resin layer. Manufacturing method.
상기 S58단계 이후 요소수 제품에 대한 백탁 클레임율이 증가되는 경우에, 상기 제2 재생지수에서 요소수 제품에 대한 백탁 클레임 건수는 요소수 제품에 대한 백탁 클레임 증가율에 대응하는 가중치 k값을 반영한 kF인 것을 특징으로 하는 고순도 요소수의 제조 방법.
According to paragraph 1,
If the white turbidity claim rate for urea water products increases after step S58, the number of white turbidity claims for urea water products in the second recycling index is kF, which reflects the weight k value corresponding to the increase rate of white turbidity claims for urea water products. A method for producing high purity urea water, characterized in that:
상기 음이온교환수지의 이온흡착능 정보 및 요소수 제품에 대한 백탁 클레임 정보는 상기 서버와 통신망으로 연결된 외부 서버로부터 획득되는 것인 고순도 요소수의 제조 방법.
According to paragraph 1,
A method for producing high purity urea water, wherein the ion adsorption capacity information of the anion exchange resin and the white turbidity claim information for the urea water product are obtained from an external server connected to the server and a communication network.
상기 음이온교환수지는 엠버라이트 IRA 410(Amberlite IRA 410)인 것을 특징으로 하는 고순도 요소수의 제조 방법.
According to paragraph 1,
A method for producing high purity urea water, characterized in that the anion exchange resin is Amberlite IRA 410.
상기 초순수의 온도는 50℃ 인 것을 특징으로 하는 고순도 요소수의 제조 방법.
According to paragraph 1,
A method for producing high purity urea water, characterized in that the temperature of the ultrapure water is 50°C.
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- 2023-03-03 KR KR1020230028491A patent/KR102642667B1/en active IP Right Grant
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