KR20070083614A - 멜라민 플랜트의 트리아진 함유수의 처리 방법 - Google Patents

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KR20070083614A
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하르트무트 부카
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아엠이-아그로린츠 멜라민 인터내셔날 게엠베하
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Abstract

본 발명은 멜라민 플랜트의 트리아진 함유수를 처리하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은, 이온성 및 비이온성 트리아진을 용해된 형태로 함유하는 물이 하나 이상의 멤브레인 여과 유닛(MF)에 공급되고, 멤브레인 여과 유닛(MF)에서 물은 이온성 트리아진이 농후한 분획과 비이온성 트리아진이 농후한 분획으로 분리되고, 이온성 트리아진이 농후한 분획은 배출되고, 비이온성 트리아진이 농후한 분획은 멜라민 플랜트로 재순환되는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 방법은 트리아진 함유수에 함유되어 있는 멜라민의 더 많은 부분이 공정으로 재순환되도록 하는 한편, 전체 멜라민 공정에서의 수율이 증가되도록 한다. 또한, 멜라민 플랜트의 습식부에서의 새 용수의 소요량이 감소된다. 개시된 방법은 연속적으로, 액상에서 수행될 수 있다.
멜라민, 트리아진, 멤브레인 여과, 한외여과, 나노여과, 암멜린, 암멜리드, 역삼투

Description

멜라민 플랜트의 트리아진 함유수의 처리 방법 {METHOD FOR THE TREATMENT OF TRIAZINE-CONTAINING WATER OF A MELAMINE PLANT}
본 발명은 멜라민 플랜트의 트리아진 함유수를 처리하는 방법 및 요소로부터 멜라민을 제조하는 고압식 방법에 관한 것이다.
멜라민의 제조에 사용되는 출발 물질은 사실상 요소에 국한되며, 여기서 요소는 촉매식 저압법 또는 무촉매 고압법에 의해 멜라민으로 변환된다.
멜라민 조제품 중에 존재하는 부산물, 즉 분해 산물 및 변환되지 않은 출발 물질은 이어지는 멜라민 워크업(workup)에서 제품으로부터 제거되어야 한다. 멜라민 워크업은 보통 물의 존재 하에서 이루어지기 때문에, 이러한 부산물은 폐수 성분, 예를 들어 멜라민 결정화 공정에서 나오는 모액의 성분으로서 얻어진다.
멜라민 공정에서 나오는 폐수 성분은 주로 멜라민 또는 우레이도멜라민과 같은 트리아진, 또는 암멜린(ammeline) 또는 암멜리드(ammelide)와 같은 옥소아미노트리아진(OAT)의 형태로 되어 있는 환형 질소 화합물이다. 염기성 매질 중의 수계 멜라민 워크업으로 인해, 이들 물질은 대부분 이온 형태로 존재한다. 멜라민 폐수에 나타날 수 있는 또 다른 이온 성분의 예는 카보네이트, 나트륨 또는 암모늄 이온 등이다.
멜라민 수율의 극대화를 위해서는, 수중에 존재하는 멜라민을 회수하여 매우 실질적이고도 선택적인 방식으로 멜라민 공정으로 재순환시키는 것이 바람직하다. 이에 따라 멜라민은 다른 폐수 성분들로부터 분리된다.
종래 기술에는 트리아진 함유 멜라민 폐수를 처리하는 방법으로서, OAT로부터 멜라민을 분리하는 몇 가지 방법이 개시되어 있다. 이들 방법 중 몇몇에서, OAT는 고체로서 회수된다.
특허문헌 WO 01/46159 A2에 따르면, 멜라민과 OAT를 함유하는 모액을 멜라민 결정화 후 pH = 7까지 산성화하여 OAT 현탁액을 형성하고, 이것을 탄젠셜 여과(tangential filtration) 처리한다. 이로써 멜라민 수용액과 OAT 분산액이 얻어진다. 멜라민 수용액은 공정 내로 재순환되지만, OAT는 분산액으로부터 분리된다. 이 방법의 한 가지 단점은 고체가 포함된 스트림(stream)이 여과되고, 그 결과 필터가 막힐 우려가 있다는 점이다.
특허문헌 IT 0 128 2369에 따르면, 멜라민과 OAT를 포함하는 폐수를 고온, 고압에서 처리하여 OAT를 분해시킨다. 이 분해 과정에서 형성되는 NH3와 CO2를 제거한 후, 나머지 용액을 멜라민 플랜트로 재순환시킨다. 이 방법에서는, 폐수 중에 존재하는 OAT뿐 아니라 멜라민도 열 처리중에 분해되고, 그에 따라 전체 공정에서의 멜라민의 만족스러운 수율을 얻을 수 없다는 단점이 있다.
특허문헌 WO 02/100839 A1에는, 멜라민 결정화의 모액 대부분이 처리되지 않은 상태로 멜라민 플랜트로 재순환되고; NH3와 OAT는 모액의 적은 부분으로부터 회 수되는 방법이 기재되어 있다. 이 방법의 단점은, 멜라민 용융체 조제품을 원하는 품질이 되도록 처리하려면, 미처리 OAT 함유 모액이 멜라민 공정으로 재순환될 때, 추가로 더 많은 물이 새로 공급되어야 한다는 점이다.
따라서, 본 발명의 목적은, 액상으로 작업하는 것이 가능하고, 멜라민과 그 밖의 폐수 성분들을 양호하게 분리함으로써 최대량의 멜라민을 공정 내로 재순환시킬 수 있는 폐수 처리 방법을 개발하는 것이다.
따라서, 본 발명은 멜라민 플랜트의 트리아진 함유수를 처리하는 방법으로서,
용해된 형태의 이온성 및 비이온성 트리아진을 함유하는 물을 하나 이상의 멤브레인 여과 유닛(MF)에 공급하는 단계,
상기 멤브레인 여과 유닛(MF)에서 물을 이온성 트리아진이 농후한 분획과 비이온성 트리아진이 농후한 분획으로 분리하는 단계, 및
상기 이온성 트리아진이 농후한 분획을 배출하고, 상기 비이온성 트리아진이 농후한 분획을 상기 멜라민 플랜트 내로 재순환시키는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 처리 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 방법에서 처리되는 물은 임의의 멜라민 소스로부터 유래될 수 있다.
상기 물은 이온성 트리아진과 비이온성 트리아진 모두를 포함하고, 일반적으로 염기성 pH를 가진다.
상기 이온성 트리아진은, 예를 들면 OAT의 염, 일반적으로 암멜린, 암멜리드 및 시아누르산의 나트륨염을 포함한다. 또한, 상기 물에는, 예를 들어 카보네이트 및/또는 나트륨이나 암모늄과 같은 양이온 등의 추가적 이온성 화합물이 존재할 수 있다.
상기 물에 존재하는 비이온성 트리아진은, 예를 들면, 멜라민, 우레이도-멜라민 또는 시아누르산이다. 다른 비이온성 성분, 예컨대 요소 또는 그 밖의 질소 화합물도 존재할 수 있다.
중요한 것은, 상기 물질들이 대부분 수중에 용해된 형태로 존재한다는 사실이다. 지나치게 많은 고체 성분이 존재할 경우, 멤브레인이 막힐 우려가 있다. 상기 성분들의 용해도는 pH에 의존하기 때문에, 물이 멤브레인 여과 유닛에 공급되기 전에 완전한 용해도가 얻어질 때까지 알칼리를 첨가함으로써 pH를 필요에 따라 증가시킬 수 있다.
유리하기로는, 멤브레인 여과 유닛은 멤브레인 모듈, 압력관, 고압 펌프, 저장조와 포집 용기, 및 순환 펌프로 구성되고, 상기 멤브레인 모듈은 권취 모듈(wound module)로 설계되어 있는 것이 유리하다.
멤브레인 여과 유닛은 하나 이상의 여과 스테이지를 포함할 수 있다. 멀티스테이지 멤브레인 여과 유닛에서, 제1 멤브레인 여과 유닛의 투과물(permeate)은 하나 이상의 추가적 멤브레인 여과 유닛에 공급된다. 멀티스테이지 여과에서, 더 높은 순도의 투과물이 얻어진다. 또한, 멀티스테이지 멤브레인 여과 유닛에서, 분리 특성이 상이한 멤브레인 모듈을 사용할 수도 있다. 이러한 방식으로, 트리아진 함유수의 조성에 따라 가장 적당한 정도의 분리를 달성할 수 있다. 개별적 멤브레인 여과 유닛의 잔류물(retenate)은 합쳐질 수도 있고, 또는 추후의 사용에 각각 단독으로 공급될 수 있다.
멤브레인 여과 유닛에서, 물은 두 분획으로 분리된다. 멤브레인 여과는 가압 여과인 것이 유리하고, 여기서 분획들은 구성 성분들의 이온 특성에 의해 분리된다. 높은 압력이 사용될수록, 멤브레인 여과 유닛을 통한 처리량은 더 높아진다.
멤브레인 여과 유닛의 하류에서, 불필요한 OAT의 대부분을 포함하는 이온성 트리아진이 농후한 분획이 배출된다. 예를 들어, 상기 분획은 열적 폐수처리 유닛으로 공급되고, 거기에서 OAT가 분해된다.
멤브레인 여과 유닛의 하류에서, 비이온성 트리아진, 특히 멜라민이 농후한 분획은 멜라민 플랜트의 임의의 처리 단계 내로 재순환될 수 있다. 상기 분획은, 예를 들면, 급랭기(quencher), 지연 반응기, 또는 고압식 멜라민 플랜트의 습식부(wet part)의 결정 장치(crystallizer)로 재순환된다. 멀티스테이지 멤브레인 여과 플랜트의 경우에는, 제1 여과 스테이지 후에 부분적으로 정화된 물의 적어도 일부를 실제로 멜라민 플랜트로 재순환시킬 수도 있다. 거기에서, 재순환된 물은 예를 들면 세척수로서 사용될 수 있다. 멜라민 함유수의 재순환은 전체 공정의 멜라민 수율을 증가시킨다.
트리아진 함유수는 멜라민 결정화에서의 수용액으로부터 얻어진 모액을 포함하고 11∼13의 pH를 갖는 것이 바람직하다. 결정화 모액을 본 발명에 따른 방법에 사용하는 것은, 상기 모액이 특별히 높은 이온성 및 비이온성 트리아진 농도를 가지기 때문에, 최대의 가능 효율을 가져온다.
또한, 트리아진 함유수는 멜라민 플랜트의 임의의 부분으로부터 세척 용액 또는 헹굼 용액을 포함할 수도 있다. 예를 들면, 멜라민 결정화의 하류에 연결되 멜라민 여과 공정으로부터의 세척 용액이 사용될 수 있다. 또한, 멤브레인 여과 유닛에 공급되기 전에 결정화 모액 스트림을 세척 용액 및/또는 헹굼 용액과 혼합할 수도 있다.
이온성 트리아진, 특히 암멜리드 및 암멜린의 나트륨염이 농후한 분획은 잔류물에 존재하는 것이 바람직하고, 비이온성 트리아진, 특히 멜라민이 농후한 분획은 투과물에 존재하는 것이 바람직하다. 이것은 선택적으로 이온성 성분에 리텐션을 제공하는 멤브레인 타입을 적절히 선택함으로써 이루어질 수 있다.
바람직한 실시예는, 멤브레인 여과 유닛이 나노여과 유닛 또는 역삼투용으로서 설계되어 있는 것이다. 나노여과 유닛 및 역삼투 유닛 모두에서, 분리는 용액 확산의 원리에 기초한다. 나노여과는 약 40bar 이하의 압력에서 이루어진다. 역삼투에서는, 이온성 성분과 비이온성 성분을 분리하기 위해 용액의 삼투압보다 높은 약 100bar 이하의 압력이 외부로부터 인가된다.
바람직한 실시예에서는, 멤브레인이 복수의 재료층으로 형성되어 있는 복합 멤브레인이다. 복합 멤브레인은 하나 이상의 박막층이 피복되어 있는 캐리어 재료층으로 전형적으로 구성되며, 그러한 예는 이른바 박막 멤브레인(thin-film membrane)이다. 그러한 복합 멤브레인은 멤브레인의 양호한 기계적, 화학적 안정성을 보장한다.
상기 멤브레인으 평탄면이거나 권취면일 수 있다. 권취된 멤브레인 표면이 체적 기준으로 높은 처리량을 달성할 수 있기 때문에 바람직하다.
사용되는 멤브레인 재료는 폴리술폰과 같은 시판용 폴리머가 바람직하다. 폴리술폰 중에서, 예를 들면 술폰화 폴리술폰 또는 폴리에테르 술폰을 사용할 수 있다. 폴리아미드 멤브레인을 사용할 수도 있다. 이러한 멤브레인 재료는 트리아진 함유수의 높은 pH 값 및 멤브레인 여과 공정에 존재하는 온도에 대해 안정하다. 멤브레인의 화학적, 열적 안정성뿐 아니라 재료 선택에 있어서, 분리 성능이 가동 시간 전체에 걸쳐 실질적으로 일정하게 유지되는 것이 매우 중요하다.
연속 반응을 보장하기 위해서, 둘 이상의 멤브레인 여과 유닛을 사용할 수 있고, 그 경우에 여과 유닛 중 하나는 세정 사이클에 있고, 나머지 유닛은 가동 상태에 있다. 멤브레인은, 예를 들면 고온의 응축물 또는 수산화나트륨 용액과 같은 특수 세정 용액으로 플러싱(flushing)함으로써 세정된다.
멤브레인 여과 유닛을 통한 처리량을 제어하기 위해 멤브레인의 면적을 조절하는 방법을 이용할 수 있으며, 면적이 클수록 처리량이 크다.
바람직한 실시예에서는, 멤브레인 여과 유닛의 상류에 한외여과(ultrafiltration) 유닛이 연결되어 있고, 한외여과 유닛의 투과물은 멤브레인 여과 유닛에 공급된다. 한외여과는 수중에 존재하는 굵은 성분(coarse constituent) 또는 부유 물질을 퇴적(deposit)시키는 역할을 한다. 이렇게 해서, 멤브레인의 보호 및 그에 따른 사용 수명의 증대가 달성된다. 한외여과 유닛에서의 분리 원리는 기계적 여과와 유사하며, 한외여과는 약 5bar 이하의 압력에서 이루어진다.
한외여과 유닛에서 퇴적된 굵은 성분은, 예를 들면, 멜라민 플랜트로 재순환될 수 있는 미세한 멜라민 입자들이다.
바람직한 실시예에서, 트리아진 함유수는 한외여과 유닛으로 공급되고, 한외여과 유닛의 투과물은 나노여과 유닛으로 공급되고, 나노여과 유닛의 투과물은 역삼투 유닛에 공급된다. 이 실시예의 장점은, 상류의 한외여과에 의해 멤브레인 여과 유닛이 보호되고, 일렬로 연결된 2개의 멤브레인 여과 유닛이 개별적 여과 단계의 기계적 부담(burden)을 동시에 해소하면서 고도의 분리를 달성한다는 점이다.
멤브레인 여과 유닛은 바람직하게는 20∼95℃, 보다 바람직하게는 50∼70℃의 온도, 및 바람직하게는 0.1∼100bar, 보다 바람직하게는 10∼30bar의 압력에서 가동된다. 이러한 파라미터는 기술적 수단에 의해 조절 가능하며, 양호한 분리 결과를 가져온다.
멤브레인 여과 유닛의 하류에서, 잔류물 중의 비이온성 트리아진의 농도에 대한 투과물 중의 비이온성 트리아진의 농도의 비가 0.7∼1.1인 것이 바람직하다. 상기 농도의 비가 높을수록 전체 공정에서 더 적은 멜라민 손실을 달성할 수 있다. 잔류물 중의 이온성 성분의 농도에 대한 투과물 중의 이온성 성분의 농도의 비는 0.0∼0.9인 것이 유리하다. 상기 농도의 비가 낮을수록, 더 적은 양의 부산물이 멜라민 플랜트로 재순환된다. 농도비는 분리의 정도(degree of separation)를 반영한다. 농도비 1:1이 의미하는 것은, 투과물 중 한 성분의 농도가 잔류물 중의 농도와 같으며, 따라서 분리의 정도가 50%라는 것이다.
상기 농도비는 멤브레인 재료 및 멤브레인 구조의 선택을 통해 영향을 받을 수 있다. 또한, 주어진 분리 문제에 대한 최적의 결과를 얻기 위해서, 분리의 정도가 상이한 여러 가지 멤브레인 형태를 서로 조합할 수도 있다.
바람직한 실시예에서, 멤브레인 여과 유닛의 상류에서의 잔류물에 대한 투과물의 질량비는 1.5이다. 상기 잔류물에 대한 투과물의 질량비가 1.5∼20일 경우가 특히 유리하다. 이것은 대부분의 오염된 물이 멤브레인 여과 유닛에서 세정된 후 멜라민 공정으로 재순환되는 것을 보장한다. 이에 따라 멜라민 공정에서 새로 공급할 용수를 절감할 수 있다.
본 발명은 또한, 요소로부터 멜라민을 제조하는 고압식 제조 방법으로서, 멜라민 공정으로부터의 트리아진 함유수 중의 멜라민과 같은 비이온성 트리아진 및 이온성 트리아진을 하나 이상의 멤브레인 여과 유닛에 공급하여 이온성 트리아진이 농후한 분획과 비이온성 트리아진이 농후한 분획으로 분리하는 단계; 및 상기 이온성 트리아진이 농후한 분획은 ＞130℃의 온도에서 열적 폐수처리하는 플랜트로 배출하고, 상기 비이온성 트리아진이 농후한 분획은 멜라민 플랜트의 습식부로 재순환시키는 단계를 포함하는 멜라민의 고압식 제조 방법을 제공한다.
트리아진 함유수의 전부 또는 그중 일부만을 멤브레인 여과 유닛 내로 인도할 수 있다. 전형적으로, 트리아진 함유수의 일부는 멤브레인 여과 유닛에서 미처리 상태로 플랜트 내로 재순환되고, 제2 부분은 멤브레인 여과 유닛에서 본 발명의 처리를 거친 후 재순환된다.
열적 폐수 처리에서, 이온성 트리아진 및 추가적 성분들의 분해가, 예를 들면, 고온, 고압 하에 가수분해기(hydrolyzer)에서 일어난다. 형성된 CO2 및 NH3는 탄산암모늄으로서 회수되어, 적당한 지점에서 멜라민 또는 요소 플랜트 내로 재순환될 수 있고, 세정된 물은 폐기되도록 배출될 수 있다.
본 발명의 멤브레인 여과를 이용하면, 높은 재순환율로 인해 열적 폐수 처리에 도입되는 수력학적(hydraulic) 폐수 부담이 낮아질 수 있다. 이에 따라 새로운 폐수 플랜트의 설계에서의 크기 축소 및 기존 폐수 플랜트에서의 용량 증대를 도모할 수 있다.
고압 방법의 바람직한 실시예에서, 트리아진 함유수는 한외여과 유닛으로 공급되고, 한외여과 유닛의 투과물은 나노여과 유닛으로 공급되고, 한외여과 유닛의 잔류물은 나노여과 유닛의 투과물과 함께 멜라민 플랜트 내로 재순환된다.
이러한 방식으로, 트리아진 함유수의 굵은 성분들은 한외여과에서 퇴적될 수 있으므로, 나노여과 멤브레인의 보호가 보장된다.
잔류물:투과물의 비는 한외여과의 압력을 통해 조절될 수 있다. 상기 비는 재순환되는 트리아진 함유수에서의 이온성 트리아진의 농도를 결정하고, 따라서 멜라민 플랜트의 트리아진 함유수 순환에서의 이온성 트리아진의 농도를 결정한다.
본 발명에 따른, 멜라민 플랜트의 트리아진 함유수의 처리 방법에 의해 여러 가지 장점이 얻어진다. 멤브레인 여과 유닛에서의 멜라민과 같은 이온성 트리아진과 비이온성 트리아진의 특유한 분리에 의해, 트리아진 함유수에 존재하는 대부분의 멜라민이 공정 내로 재순환될 수 있다. 이것은 전체 멜라민 공정에서의 수율을 증가시킨다. 그뿐 아니라, 재순환 스트림에서의 불필요한 이온성 트리아진의 농도가 낮아진다. 멜라민 플랜트의 트리아진 함유수 순환에서의 이온성 트리아진의 낮은 농도는, 이러한 방식으로 멜라민 플랜트의 워크업 파트에서의 새로 공급할 물의 수요가 감소되므로 바람직하다. 또한, 상기 방법은 액상에서 연속적으로 실행될 수 있다.
작업예를 참조하여, 본 발명을 도면에 예시한다.
도 1은 멤브레인 여과 유닛을 구비하지 않은 멜라민 플랜트에서의 트리아진 함유수의 순환을 나타내는 도면이다(종래의 기술).
도 2는 상류 한외여과 유닛과 함께 나노여과 유닛을 구비한 멜라민 플랜트에서의 트리아진 함유수의 순환을 나타내는 도면이다.
도 1은 본 발명에 따른 방법이 아닌 흐름으로서, 트리아진 함유수(1)의 분리를 나타낸다. 트리아진 함유수의 흐름(1)은 도면에 나타나 있지 않은 멜라민 플랜트로부터 유래한다. 얻어지는 트리아진 함유수(1) 57t/h로부터, 그 73%에 해당하는 42t/h가 멤브레인 여과 유닛에서 처리되지 않고 멜라민 플랜트의 수계 워크업(aqueous workup) 내로 재순환된다. 상기 트리아진 함유수의 27%에 해당하는 나머지 15t/h는 폐수처리 플랜트 내로 배출된다. 폐수처리 플랜트에서, 성분들은 열적 가수분해에 의해 분해되고, 그에 따라 얻어지는 정화수는 폐기된다.
도 1로부터 명확한 바와 같이, 두 가지 트리아진 함유수가, 성분들의 동일한 농도를 가지기 때문에, 폐수처리 플랜트 내로의 배출물과 동반하여 비교적 많은 양의 멜라민, 구체적으로는 105kg/h이 유실된다. 반면에, 제순환되는 트리아진 함유수를 통해 멜라민과 함께 공정 내로 반송되는 부산물의 양은 암멜라이드, 암멜린, 시아누르산 및 카보네이트의 총량 886.2kg/h로서 상당히 많은 양이다.
도 1에 따른 공정에서는 재순환되는 부산물의 이러한 양에 의해, 재순환 가능한 트리아진 함유수의 최대량이 제한된다.
멜라민 플랜트의 수계 워크업 부분에서, 모든 부산물은 고압 부분으로부터 들어오는 멜라민 용융체로부터 제거된다. 이것은 부산물이 결정화 모액 중에 정량적으로 용해되는 동안, 멜라민을 선택적으로 결정화시킴으로써 이루어진다. 상기 정량적인 제거를 위해서는, 트리아진 함유 모액 중의 부산물의 포화 농도가 지나치지 않아야 할 필요가 있으며, 그렇지 않으면 결정화되어 석출된 멜라민이 부산물에 의해 오염될 것이다.
수계 워크업 파트로 재순환된 트리아진 함유수 흐름은 이미 부산물 중에 포화되어 있기 때문에, 멜라민 용융체로부터의 추가적인 부산물을 정량적으로 확실히 용해하기 위해서는 충분한 양의 새 물을 공정에 공급해야 한다.
도 2에 나타낸 본 발명의 일 실시예에서, 57t/h의 트리아진 함유수(1')가 멜라민 공정에서 얻어지고, 이것은 사실상 도 1에서 설명한 공정으로부터 얻어진 것과 동일한 농도의 성분을 가진다.
총량의 55%에 해당하는 31.4t/h의 이 트리아진 함유수는 처리되지 않은 상태 로 도 1에 따른 공정과 유사하게 바이패스 스트림(5)으로서 멜라민 공정으로 재순환된다. 트리아진 함유수(6)의 45%에 해당하는 25.7t/h는 한외여과 유닛(UF)에 공급된다. 한외여과 유닛(UF)에서, 트리아진 함유수에 존재하는 부유 물질 및 비교적 큰 입자가 제거된다. 이러한 물질은 한외여과 유닛의 잔류물 (7)에 존재하고, 스트림(5)과 함께 공정 내로 재순환된다. 한외여과에서 분리되는 원리는 오로지 입자 크기에 기초하고, 성분의 농도와 관련하여, 한외여과는 어떠한 변화도 초래하지 않는다.
한외여과 유닛의 투과물(8)은 멤브레인 여과 유닛(MF)(도 2에서 점선으로 나타냄)에 공급되고, 여기서 멤브레인 여과 유닛은 나노여과 유닛(NF)을 가진다. 역삼투 및 한외여과와 마찬가지로, 나노여과 유닛(NF)은 특히 수용액으로부터 용해된 성분을 분리하는 압력 구동식(pressure-driven) 멤브레인 공정이다. 분리 성능과 관련하여, 나노여과 유닛은 역삼투 유닛과 한외여과 유닛 사이에 배치되어야 한다. 나노여과 멤브레인이 갖는 특징은 높은 이온 선택성이다. 1가 이온을 가진 염은 높은 비율로 멤브레인을 통과한다. 다가 이온을 가진 염은 더 높은 비율로 존속된다.
멤브레인 여과 유닛(MF)은 이온성 트리아진이 농후한 분획과 비이온성 트리아진이 농후한 분획으로 분리하는 역할을 한다.
나노여과 유닛(NF)에 사용되는 멤브레인은 복합재 멤브레인이고; 나노여과에서의 온도는 60℃이고; 압력은 20bar이다. 13t/h의 투과물(9) 및 7t/h의 잔류물(10)이 얻어진다. 투과물(9)은 한외여과 유닛의 잔류물 (7) 및 바이패스 스트 림(5)과 함께 멜라민 플랜트로 재순환되지만, 나노여과 유닛(NF)의 잔류물(10)은 폐수처리 플랜트로 배출된다.
나노여과의 투과물/잔류물 비는 1.9/1이다. 나노여과(NF) 후의 비이온성 멜라민의 농도는 불변이지만, 투과물(9)은 공급 스트림(8)에 비해 낮은 이온성 암멜라이드, 암멜린, 시아누르산 및 카보네이트의 농도를 가진다. 그에 따라, 공급액에 비해 잔류물(10)은 더 높은 이온성 성분의 농도를 가진다.
배출되는 잔류물(10)에서의 부산물의 농도가, 제거해야 할 부산물의 절대량이 동일한 상태에서, 도 1에 도시된 비교 공정의 경우보다 더 높기 때문에, 7t/h인 수력학적 폐수의 양은 비교 공정의 경우에 비해 1/2보다 더 낮다. 이것은 폐수 플랜트에 대한 부담이 더 낮은 것을 의미하며, 결과적으로 용량이 증가됨을 의미한다. 재순환 투과물(9)에서의 부산물 농도의 감소는 더 많은 양의 트리아진 함유수가 멜라민 공정으로 재순환될 수 있게 하고; 이것은 비교 공정에서의 42t/h에 비해 50t/h이다. 이렇게 해서, 멜라민 플랜트에서의 새로 공급되는 물의 절약이 이루어진다. 재순환 스트림(2')에서의 멜라민 농도가 높기 때문에, 321kg/h의 멜라민을 회수할 수 있는 반면, 비교예에서는 294kg/h가 재순환된다.
본 발명에 따른 방법에 있어서, 이것은 멜라민 수율의 증대를 의미한다.
도면부호 목록:
1 도 1의 멜라민 공정에서 나온 트리아진 함유수
1' 도 2의 멜라민 공정에서 나온 트리아진 함유수
2 도 1의 멜라민 공정으로 재순환되는 트리아진 함유수
2 도 2의 멜라민 공정으로 재순환되는 트리아진 함유수
3 폐수 플랜트로 배출되는 트리아진 함유수
5 멤브레인 여과로의 바이패스 스트림
6 한외여과 유닛으로 공급되는 트리아진 함유수
7 한외여과 유닛의 잔류물
8 한외여과 유닛의 투과물
9 나노여과 유닛의 투과물
10 나노여과 유닛의 잔류물
MF 멤브레인 여과 유닛
UF 한외여과
NF 나노여과

Claims (23)

  1. 멜라민 플랜트의 트리아진 함유수를 처리하는 방법으로서,
    용해된 형태의 이온성 및 비이온성 트리아진을 함유하는 물을 하나 이상의 멤브레인 여과 유닛(MF)에 공급하는 단계,
    상기 멤브레인 여과 유닛(MF)에서 물을 이온성 트리아진이 농후한 분획과 비이온성 트리아진이 농후한 분획으로 분리하는 단계, 및
    상기 이온성 트리아진이 농후한 분획을 배출하고, 상기 비이온성 트리아진이 농후한 분획을 상기 멜라민 플랜트 내로 재순환시키는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 멤브레인 여과 유닛(MF)의 하류에서, 상기 이온성 트리아진이 농후한 분획은 잔류물(retenate)(10)에 존재하고, 상기 비이온성 트리아진이 농후한 분획은 투과물(permeate)(9)에 존재하는 것을 특징으로 하는 트리아진 함유수의 처리 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 이온성 트리아진이 농후한 분획은 암멜린(ammeline) 및 암멜리드(ammelide)의 나트륨염을 포함하는 것을 특징으로 하는 트리아진 함유수의 처리 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 비이온성 트리아진이 농후한 분획은 멜라민을 포함하는 것을 특징으로 하는 트리아진 함유수의 처리 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 멤브레인 여과 유닛(MF)이, 하나 이상의 여과 스테이지를 포함하는 것을 특징으로 하는 트리아진 함유수의 처리 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 멤브레인 여과 유닛(MF)이 나노여과 유닛(NF) 및/또는 역삼투 유닛인 것을 특징으로 하는 트리아진 함유수의 처리 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 멤브레인이 복수의 재료층으로 형성된 복합 멤브레인인 것을 특징으로 하는 트리아진 함유수의 처리 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 멤브레인이 권취된 표면(wound surface)인 것을 특징으로 하는 트리아 진 함유수의 처리 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    사용된 멤브레인 재료가, 술폰화 폴리술폰 또는 폴리에테르 술폰과 같은 폴리술폰인 것을 특징으로 하는 트리아진 함유수의 처리 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나 이상의 상기 멤브레인 여과 유닛(MF)의 상류에 한외여과 유닛(UF)이 연결되어 있고, 상기 한외여과 유닛의 투과물(8)이 상기 멤브레인 여과 유닛(MF)에 공급되는 것을 특징으로 하는 트리아진 함유수의 처리 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 멜라민 공정(1')으로부터의 트리아진 함유수는 한외여과 유닛(UF)으로 공급되고, 상기 한외여과 유닛의 투과물(8)은 나노여과 유닛(NF)에 공급되고, 상기 나노여과 유닛의 투과물(9)은 역삼투 유닛에 공급되는 것을 특징으로 하는 트리아진 함유수의 처리 방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 트리아진 함유수가 멜라민 결정화 모액을 포함하는 것을 특징으로 하는 트리아진 함유수의 처리 방법.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 트리아진 함유수의 pH가 11∼13인 것을 특징으로 하는 트리아진 함유수의 처리 방법.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 멤브레인 여과 유닛(MF)이 20∼95℃의 온도에서 가동되는 것을 특징으로 하는 트리아진 함유수의 처리 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 멤브레인 여과 유닛(MF)이 50∼70℃의 온도에서 가동되는 것을 특징으로 하는 트리아진 함유수의 처리 방법.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 멤브레인 여과 유닛(MF)이 0.1∼100 bar의 압력에서 가동되는 것을 특징으로 하는 트리아진 함유수의 처리 방법.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 멤브레인 여과 유닛(MF)이 10∼30 bar의 압력에서 가동되는 것을 특징으로 하는 트리아진 함유수의 처리 방법.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 멤브레인 여과 유닛(MF)의 하류에서, 상기 잔류물(10) 중의 비이온성 트리아진의 농도에 대한 상기 투과물(9) 중의 비이온성 트리아진의 농도의 비가 0.7∼1.1인 것을 특징으로 하는 트리아진 함유수의 처리 방법.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 멤브레인 여과 유닛(MF)의 하류에서, 상기 잔류물(10) 중의 이온성 트리아진의 농도에 대한 상기 투과물(9) 중의 이온성 트리아진의 농도의 비가 0.0∼0.9인 것을 특징으로 하는 트리아진 함유수의 처리 방법.
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 멤브레인 여과 유닛(MF)의 하류에서, 상기 잔류물(10)에 대한 상기 투과물(9)의 질량비가 1.5인 것을 특징으로 하는 트리아진 함유수의 처리 방법.
  21. 제18항에 있어서,
    상기 멤브레인 여과 유닛(MF)의 하류에서, 상기 잔류물(10)에 대한 상기 투과물(9)의 질량비가 1.5∼20인 것을 특징으로 하는 트리아진 함유수의 처리 방법.
  22. 요소로부터 멜라민을 제조하는 고압식 제조 방법으로서,
    멜라민 공정(1')으로부터의 트리아진 함유수를 하나 이상의 멤브레인 여과 유닛(MF)에 공급하여 이온성 트리아진이 농후한 분획(10)과 비이온성 트리아진이 농후한 분획(9)으로 분리하는 단계; 및
    상기 이온성 트리아진이 농후한 분획(10)은 130℃보다 높은 온도에서 열적 폐수처리하는 플랜트로 배출하고, 상기 비이온성 트리아진이 농후한 분획(9)은 멜라민 플랜트의 습식부(wet part)로 재순환시키는 단계
    를 포함하는 멜라민의 고압식 제조 방법.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 트리아진 함유수(1')는 한외여과 유닛(UF)에 공급되고, 상기 한외여과 유닛의 투과물(8)은 나노여과 유닛(NF)에 공급되고, 상기 한외여과 유닛의 잔류물(7)은 상기 나노여과 유닛의 투과물(9)과 함께 상기 멜라민 플랜트로 재순환되는 것을 특징으로 하는 멜라민의 고압식 제조 방법.
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