KR20090058832A - 이산화염소 제조장치 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이산화염소의 제조장치 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고순도(Purity), 고수율(Yeild)의 이산화염소를 얻을 수 있게 2단계의 발생반응 공정을 거쳐 식품공장 및 정수장에서 소독제로 유용하게 희석하여 사용할 수 있는 이산화염소 제조장치 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 이산화염소 제조장치는 펌프(30)에 의해 아염소산소다를 혼합기(40)에 공급하는 아염소산소다 원료탱크(20)와, 상부측에 진공레귤레이터(11)가 형성되고, 상기 진공레귤레이터(11) 및 이젝터(50)를 통해 혼합기(40)에 염소가스를 공급하는 염소가스 보관탱크(10)와, 상기 아염소산소다와 염소가스가 혼합되어 순간적인 반응을 하는 혼합기(40)와, 아염소산소다와 염소가스의 반응에 의해 이산화염소가 생성되는 1차 반응기(60)와, 상기 1차 반응기(60)와 연결되어 1차 반응기(60)에서 생성된 이산화염소를 저장할 수 있고, 1차 반응기(60)에서 미반응된 아염소산소다와 염소가스의 반응에 의해 이산화염소의 생성을 더 촉진할 수 있으며, 일측에 이산화염소 배출구 및 상기 이산화염소 배출구와 다른 일측에 이산화염소탈취기가 구비된 2차 반응기(70)를 포함한다.
Description
본 발명은 이산화염소의 제조장치 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고순도(Purity), 고수율(Yeild)의 이산화염소를 얻을 수 있게 2단계의 발생반응 공정을 거쳐 식품공장 및 정수장에서 소독제로 유용하게 희석하여 사용할 수 있는 이산화염소 제조장치 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
이산화염소(ClO2)는 대표적인 소독제의 일종으로서 식품의 제조공정, 정수장, 하수처리장에 있어서 자연계의 피해를 최소화 하면서 기존 소독기법인 자외선(UV), 염소, 오존 등의 장단점을 보완해 줄 수 있는 소독제로 대두되고 있으며, 선진국 뿐만 아니라 국내에서도 최근 이를 이용한 소독처리 시스템이 늘어가고 있다.
소독 시스템에서는 이산화염소 제조방법 중 아염소산염(NaClO2)을 산화하여 제조하는 방법이 주로 사용되고 있으며, 특히 아래의 화학식(1)과 같이 산화제로서 염소(Cl2)를 사용하는 방법이 이산화염소의 발생 공정이 짧아 부반응 물질을 적게 발생되는 대표적 방식이다.
2NaClO2 + Cl2 → 2ClO2 + 2NaCl...... 화학식(1)
이러한 이산화염소 생성반응에서는 여러가지 부반응들이 함께 일어날 수 있으며, 또한 ClO2 -, ClO3 - 등의 부산물이 발생하게 되는데, 이러한 부산물들이 이산화염소의 순도 및 수율에 큰 영향을 미치게 된다.
최근 이산화염소 생성시 부산물이 생성되는 부반응을 억제하고 반응기의 안정성을 유지하기 위한 이산화염소 발생장치가 사용되고 있다.
종래의 이산화염소 발생방식은, 혼합기를 통하여 이산화염소를 분사수에 희석시켜 이젝터를 통하여 분사하게 되며, 이러한 분사를 통하여 형성된 감압에 의해 염소가스가 이젝터의 측면으로 공급되게 되고 반응기에서 이산화염소의 생성반응이 일어나는 방식이나, 역으로 염소를 희석수에 희석시켜 아염산소다를 주입하여 이산화염소를 얻게 된다.
이러한 종래의 이산화염소 발생장치에서는 반응의 안정성은 어느정도 유지할 수 있으나 ClO2 _, ClO3 _ 등의 부산물의 생성을 최대한 억제하여 고순도 및 고수율의 이산화염소 생성을 보장하지는 못한다. 따라서, 항상 고순도 및 고수율의 이산화염소를 일정하게 생성하기 위해서는 최적의 반응조건및 반응시간을 유지할 수 있는 방법이 필요하게 된다.
또한, 소독처리 시스템에서 종래의 이산화염소 발생장치는 생성된 이산화염소의 일정량을 처리수에 투입함으로써, 소용량에는 상기의 이산화염소 발생장치를 이용한 이산화염소 소독방식의 적용이 어려웠다. 따라서, 고순도/고수율의 저농도의 이산화염소를 생성할 수 있는 발생방식의 필요하다.
또한, 종래의 이산화염소 발생기에는 이산화염소취를 제거할 수 있는 방법이 없어 이산화염소취에 의한 작업자들이 작업의 어려움을 호소하여, 이산화염소취에 대한 제거방법의 필요성이 제기되었다.
본 발명은 고순도(Purity), 고수율(Yeild)의 이산화염소를 얻을 수 있게 2단계의 발생반응 공정을 거쳐 식품공장 및 정수장에서 소독제로 유용하게 희석하여 사용할 수 있는 이산화염소 제조장치 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명은 펌프(30)에 의해 아염소산소다를 혼합기(40)에 공급하는 아염소산소다 원료탱크(20)와, 상부측에 진공레귤레이터(11)가 형성되고, 상기 진공레귤레이터(11) 및 이젝터(50)를 통해 혼합기(40)에 염소가스를 공급하는 염소가스 보관탱크(10)와, 상기 아염소산소다와 염소가스가 혼합되어 순간적인 반응을 하는 혼합기(40)와, 아염소산소다와 염소가스의 반응에 의해 이산화염소가 생성되는 1차 반응기(60)와, 상기 1차 반응기(60)와 연결되어 1차 반응기(60)에서 생성된 이산화염소를 저장할 수 있고, 1차 반응기(60)에서 미반응된 아염소산소다와 염소가스의 반응에 의해 이산화염소의 생성을 더 촉진할 수 있으며, 일측에 이산화염소 배출구 및 상기 이산화염소 배출구와 다른 일측에 이산화염소탈취기가 구비된 2차 반응기(70)를 포함하는 이산화염소 제조장치를 제공하고자 한다.
본 발명은 상기에서 언급한 이산화염소 제조장치 중 혼합기에 아염소산소다와 염소가스를 공급하여 혼합시켜 순간적인 반응이 일어나도록 한 다음 1차 반응기에서 아염소산소다와 염소가스를 본격적으로 반응시켜서 이산화염소를 제조한 후 상기 1차 반응기에서 제조된 이산화염소를 2차 반응기에서 보관하는 동시에 1차 반응기에서 미반응된 아염소산소다와 염소가스의 반응을 2차 반응기에서 일어나도록 하여 고순도와 고수율의 이산화염소 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명은 식품공정 및 소규모 소독처리공정에도 적용이 가능한 이산화염소 제조장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 이산화염소 제조장치를 이용하면 이산화염소를 고순도 및/또는 고수율로 생성할 수 있어, 생성된 이산화염소를 식품공정 및 소규모 소독처리공정에도 적용이 가능하다.
또한 본 발명은 고순도 및/또는 고수율의 이산화염소를 제조할 수 있어 기존시장에서 주로 사용되던 염소독에서의 문제점은 발암성 물질인 HAAS, THMs등의 할로겐화합물의 생성되지 않는 소독기법으로 국민건강에 기여하여, 기존에 주로 사용중인 UV 소독이나 오존소독을 대체할수 있는 소독기법으로 소비자가 다양한 소독기법을 채택할수 있도록 기여하는 효과가 있다.
본 발명은 이산화염소 제조장치를 나타낸다.
본 발명은 2단계 반응기를 이용하여 이산화염소를 제조방치를 나타낸다.
본 발명의 이산화염소 제조장치는 펌프(30)에 의해 아염소산소다를 혼합 기(40)에 공급하는 아염소산소다 원료탱크(20)와, 상부측에 진공레귤레이터(11)가 형성되고, 상기 진공레귤레이터(11) 및 이젝터(50)를 통해 혼합기(40)에 염소가스를 공급하는 염소가스 보관탱크(10)와, 상기 아염소산소다와 염소가스가 혼합되어 순간적인 반응을 하는 혼합기(40)와, 아염소산소다와 염소가스의 반응에 의해 이산화염소가 생성되는 1차 반응기(60)와, 상기 1차 반응기(60)와 연결되어 1차 반응기(60)에서 생성된 이산화염소를 저장할 수 있고, 1차 반응기(60)에서 미반응된 아염소산소다와 염소가스의 반응에 의해 이산화염소의 생성을 더 촉진할 수 있으며, 일측에 이산화염소 배출구 및 상기 이산화염소 배출구와 다른 일측에 이산화염소탈취기가 구비된 2차 반응기(70)를 포함한다.
이하 첨부도면에 의해 본 발명의 이산화염소 제조장치를 보다 상세히 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 이산화염소 제조장치를 나타내는 개략도이다.
도 1에 나타낸 본 발명의 이산화염소 제조장치는
펌프(30)에 의해 아염소산소다를 혼합기(40)에 공급하는 아염소산소다 원료탱크(20)와,
상부측에 진공레귤레이터(11)가 형성되고, 상기 진공레귤레이터(11) 및 이젝터(50)를 통해 혼합기(40)에 염소가스를 공급하는 염소가스 보관탱크(10)와,
상기 아염소산소다와 염소가스가 혼합되어 순간적인 반응을 하는 혼합기(40)와,
상기 혼합기(40)에서 아염소산소다와 염소가스가 혼합 및 순간적인 반응 후 상기 아염소산소다와 염소가스의 반응에 의해 이산화염소가 생성되는 1차 반응기(60)와,
상기 1차 반응기(60)와 연결되어 1차 반응기(60)에서 생성된 이산화염소를 저장할 수 있고, 1차 반응기(60)에서 미반응된 아염소산소다와 염소가스의 반응에 의해 이산화염소의 생성을 더 촉진할 수 있으며, 일측에 이산화염소 배출구 및 상기 이산화염소 배출구와 다른 일측에 이산화염소탈취기가 구비된 2차 반응기(70)를 포함한다.
상기에서 아염소산소다를 혼합기(40)에 공급할 수 있는 펌프(30)는 가압펌프를 사용할 수 있다.
상기에서 펌프(30)에 의해 혼합기(40)에 아염소산소다를 공급하면 혼합기(40)에 공급된 아염소산소다에 의해 혼합기(40)와 이젝터(50)에 연결된 배관에 차압이 형성되고, 이 차압에 의해 혼합기(40)에 연결된 이젝터(50) 및 염소가스 보관탱크(10)의 진공레귤레이터(11)를 통해 염소가스를 혼합기(40)에 공급할 수 있다.
상기에서 염소가스를 혼합기(40)에 공급하는 염소가스는 염소가스 보관탱크(10)에 보관되어 있으며, 혼합기(40)에 염소가스를 용이하게 공급하기 위해 염소가스 보관탱크(10)의의 일측에 진공레귤레이터(11)를 구비한다.
상기 염소가스 보관탱크(10)에 구비된 진공레귤레이터는 바람직하게는 염소가스 보관탱크(10)의 상부에 형성되는 것이 좋다.
상기 염소가스 보관탱크(10)의 염소가스는 상기에서 언급한 바와 같이 혼합 기(40)에 아염소산소다 공급 후 혼합기(40)와 이젝터(50)에 연결된 배관에 형성된 차압에 의해 염소가스 보관탱크(10)의 진공레귤레이터(11) 및 이젝터(50)를 통해 혼합기(40)에 공급될 수 있다.
상기에서 펌프(30)에 의해 아염소산소다와 이젝터(50)를 통한 염소가스가 혼합기(40)에서 혼합되고 순간적인 반응을 한다.
상기 혼합기(40)에서 혼합된 아염소산소다와 염소가스는 혼합기(40)에서 순간적인 반응을 하고, 혼합기(40)에 연결된 1차 반응기에서 본격적으로 반응하여 이산화염소를 생성한다.
상기에서 1차 반응기(60) 내부에는 아염소산소다와 염소가스의 반응시 생성되는 ClO2 -, ClO3 - 등의 부산물을 제거하기 위해 이온교환수지필터를 구비할 수 있다.
상기에서 1차 반응기(60) 내부에는 아염소산소다와 염소가스의 반응시 생성되는 ClO2 -, ClO3 - 등의 부산물을 제거하기 위해 음이온교환수지필터 및/또는 혼합이온교환수지필터를 구비할 수 있다.
상기에서 1차 반응기(60)와 2차 반응기(70) 사이에는 이산화염소 생성시 발생된 ClO2 -, ClO3 - 등의 부산물 흡착수단을 구비하여 1차 반응기(60)에서 생성된 이산화염소가 고순도가 되도록 하여 2차 반응기(70) 내부로 이동시킬 수 있다. 상기 부산물 흡삭수단은 음이온교환수지필터 및/또는 혼합이온교환수지필터를 사용할 수 있다.
상기에서 2차 반응기(70)는 1차 반응기(60)와 연결되어 1차 반응기(60)에서 생성된 이산화염소를 저장할 수 있고, 1차 반응기(60)에서 미반응된 아염소산소다와 염소가스의 반응에 의해 이산화염소의 생성을 더 촉진할 수 있다.
상기 2차 반응기(70)의 내부에는 수위레벨(71)(72)을 두어 상기 수위레벨(71)(72)을 통해 이산화염소의 생성량을 조절할 수 있다.
즉, 2차 반응기(70)의 내부에 이산화염소가 저수위가 되면 저수위레벨(72)이 신호를 보내 펌프(30)를 작동하게 하여 아염소산소다를 혼합기(40)에 공급하고, 혼합기(40)에 공급된 아염소산소다에 의해 혼합기(40)와 이젝터(50)에 연결된 배관에 차압이 형성되고, 이 차압에 의해 혼합기(40)에 연결된 이젝터(50) 및 염소가스 보관탱크(10)의 진공레귤레이터(11)를 통해 염소가스를 혼합기(40)에 공급되어 1차 반응기(60) 및 2차 반응기(70)를 통해 이산화염소를 제조할 수 있다.
1차 반응기(60) 및 2차 반응기(70)를 통해 2차 반응기(70) 내에 이산화염소의 생성량이 많아져서 2차 반응기(70) 내부에 이산화염소가 고수위가 되면 2차 반응기(70) 상부에 구비되어 있는 고수위레벨(71)이 상기 펌프(30)에 신호를 하여 혼합기(40)에 아염소산소다의 공급을 막아 2차 반응기(70) 내부에는 항상 적절한 양의 이산화염소가 존재하게 된다.
상기 2차 반응기(70)의 일측에는 이산화염소의 확인 수단을 구비할 수 있다. 이러한 이산화염소의 확인 수단은 이산화염소의 양을 나타내는 게이지 및/또는 가시창(sight glass)을 2차 반응기(70) 일측에 구비하여 2차 반응기(70) 내부에 생성 된 이산화염소를 확인할 수 있다.
상기 2차 반응기(70)의 일측, 바람직하게는 2차 반응기의 하부에 이산화염소 배출구(73)를 포함하여 이산화염소의 사용처로 이산화염소를 이동시킬 수 있다.
또한 상기의 2차 반응기(70)의 일측, 바람직하게는 2차 반응기의 하부에 이산화염소 배출구(73) 이외에 다른 이산화염소 배출처(미도시)를 구비하여 2차 반응기(70) 내부의 이산화염소를 바로 사용할 수 있다. 예를 들면 상기 2차 반응기(70)의 일측에 형성된 이산화염소 배출처를 통해 배출된 식품생산공정, 정수장 등에 소독, 살균을 위해 사용할 수 있다.
상기 상기 2차 반응기(70) 내부에서 생성된 이산화염소는 2차 반응기(70)의 일측에 구비된 이산화염소 배출처를 통해 2차 반응기 외부로 배출되고, 상기 이산화염소 배출처에 연결된 펌프(80)를 통해 이산화염소를 식품생산공정, 정수장 등에 소독, 살균을 위해 사용할 수 있다.
상기 상기 2차 반응기(70) 내부에서 생성된 이산화염소는 2차 반응기(70)의 일측에 구비된 이산화염소 배출처를 통해 2차 반응기 외부로 배출되고, 배출된 이산화염소는 이산화염소 농도측정기(미도시)로 원하는 이산화염소 농도를 확인한 후 유량계(90)에 의해 양이 조절된 희석수와 혼합되어 적절한 농도의 이산화염소 희석수를 얻어 이를 식품생산공정, 정수장 등에 소독, 살균을 위해 사용할 수 있다.
상기 2차 반응기(70)의 이산화염소 배출구와 다른 일측, 바람직하게는 2차 반응기(70)의 상부에 2차 반응기(70) 내부의 공기를 2차 반응기(70) 외부로 배출하고, 이산화염소의 생성이 멈추고 반응기 내부의 이산화염소를 사용시 공기를 2차 반응기 내부로 들어가게 할 수 있는 공기 배출구(미도시)를 포함한다. 이때 2차 반응기(70) 안의 공기를 2차 반응기(70) 외부로 배출시 이산화염소의 일부가 배출되어 이산화염소취가 발생되는데 이러한 이산화염소취를 제거하기 위해 이산화염소탈취기(74)를 이용해 이산화염소가스를 중화시켜 밖으로 배출되지 않도록 할 수 있다.
상기 이산화염소탈취기(74)는 이산화염소취를 제거하기 위해 티오황산나트륨을 포함할 수 있다.
상기 이산화염소탈취기(74)는 2차 반응기(70)에 부착되어질 수 있다.
상기 이산화염소탈취기(74)는 2차 반응기(70)의 공기배출구와 관으로 연결되어 이산화염소가스를 제거할 수 있다.
도 2는 상기에서 언급한 이산화염소를 제조장치의 주요한 구성인 혼합기(40), 이젝터(50), 1차 반응기(60), 2차 반응기(70) 및 이산화염소탈취기(74)를 나타낸다.
도 3a은 상기 도 2에서 언급한 이산화염소를 제조장치 중 내부에 음이온교환수지(61)를 포함하는 있는 1차 반응기(60)의 일예를 나타내고 있다.
도 3b은 상기 도 2에서 언급한 이산화염소를 제조장치 중 1차 반응기(60)에서 생성된 이산화염소를 저장하는 동시에 미반응된 반응물의 반응을 촉진하여 이산화염소를 생성하는 2차 반응기(70)의 일예를 나타내고 있다.
도 3c는 상기 도 2에서 언급한 이산화염소를 제조장치 중 2차 반응기(70)에 구비되며, 2차 반응기(70) 안의 공기를 2차 반응기(70) 외부로 배출시 동시에 배출되는 이산화염소취를 제거하기 위해 티오황산나트륨을 포함하는 이산화염소탈취기(74)의 일예를 나타내고 있다.
본 발명은 이산화염소의 제조방법을 포함한다.
본 발명의 이산화염소의 제조방법은 상기 도 1에서 언급한 이산화염소 제조장치 중 혼합기에 아염소산소다와 염소가스를 공급하여 혼합시켜 순간적인 반응이 일어나도록 한 다음 1차 반응기에서 아염소산소다와 염소가스를 본격적으로 반응시켜서 이산화염소를 제조한 후 상기 1차 반응기에서 제조된 이산화염소를 2차 반응기에서 보관하는 동시에 1차 반응기에서 미반응된 아염소산소다와 염소가스의 반응을 2차 반응기에서 일어나도록 하여 고순도와 고수율의 이산화염소 제조방법을 나타낸다.
본 발명에서 상기 도 1의 이산화염소 제조장치를 이용하여 이산화염소 제조시 아염소산소다를 혼합기에 공급하여 혼합기와 이젝터에 연결된 배관에 차압을 형성하도록 하고, 이러한 차압에 의해 염소가스 보관탱크의 진공레귤레이터 및 이젝터를 통해 염소가스를 혼합기에 공급하고, 1차 반응기 및 2차 반응기의 2단계 반응에 의해 고순도와 고수율의 이산화염소를 제조할 수 있다.
이하 본 발명을 다음의 실시예에 의해 보다 상세히 설명하고자 한다. 그러나 이들은 본 발명의 일예를 설명하기 위한 것으로서 이들에 의해 본 발명의 권리범위 가 한정되는 것은 아니다.
[실시예1]
도 1의 이산화염소 제조장치를 이용하여 이산화염소를 제조하였다.
도 1의 이산화연소 제조장치 중 0.1㎥ PE탱크에 농도별 원료인 아염산소다(NaClO2)를 0.01%∼0.1%까지 희석하여 저장하였다. 저장된 원료를 3-6기압의 압력 이젝터로 투입하면 이젝터에서 발생된 차압을 이용하여 원료인 염소가스(Cl2)를 100∼1000g/min로 투입하여 반응시켜 이산화염소를 생성시켰다(하기 표 1 내지 표 3 참조).
표 1. Gas-type generator (0.01% sodium chlorite + 100~1000 g/min feed Cl2 gas)
| sample | chlorine dioxide (ppm) | chlorite (ppm) | chlorate (ppm) | FAC (ppm) | yield (%) | purity (%) | excess (%) | pH |
| A | 84 | 0 | 13.43 | 3.3 | 89 | 83 | 7 | 5.47 |
| B | 88 | 0 | 6.62 | 0.5 | 95 | 93 | 1 | 2.97 |
| C | 89 | 0 | 6.52 | 0.5 | 95 | 93 | 1 | 2.59 |
| D | 90 | 0 | 7.02 | 0.8 | 95 | 93 | 2 | 2.44 |
| E | 89 | 0 | 6.93 | 1.1 | 95 | 92 | 2 | 2.36 |
| F | 90 | 0 | 6.95 | 0.8 | 95 | 93 | 2 | 2.3 |
| G | 89 | 0 | 8.36 | 1.2 | 93 | 91 | 2 | 2.25 |
| H | 90 | 0 | 8.44 | 0.8 | 93 | 92 | 2 | 2.26 |
| I | 89 | 0 | 8.82 | 0.8 | 93 | 91 | 2 | 2.17 |
| J | 90 | 0 | 7.8 | 0.4 | 94 | 93 | 1 | 2.12 |
표 2. Gas-type generator (0.05% sodium chlorite + 100~1000 g/min feed Cl2 gas)
| sample | FAC (ppm) | chlorine dioxide (ppm) | chlorite (ppm) | chlorate (ppm) | yield (%) | purity (%) | excess (%) | pH |
| A | 0 | 157 | 309.22 | 20.86 | 33 | 32 | 0 | 6.37 |
| B | 0 | 311 | 129.68 | 24.04 | 68 | 68 | 0 | 6.66 |
| C | 13 | 443 | 0 | 39.29 | 94 | 89 | 5 | 5.3 |
| D | 13 | 450 | 0 | 21.25 | 97 | 91 | 5 | 3.15 |
| E | 11 | 457 | 0 | 23.08 | 96 | 92 | 4 | 2.66 |
| F | 13 | 460 | 0 | 23.56 | 96 | 91 | 5 | 2.51 |
| G | 16 | 461 | 0 | 24.07 | 96 | 90 | 6 | 2.42 |
| H | 10 | 451 | 0 | 23.22 | 96 | 92 | 4 | 2.36 |
| I | 6 | 458 | 0 | 24.49 | 96 | 94 | 2 | 2.3 |
| J | 17 | 455 | 0 | 23.57 | 96 | 90 | 7 | 2.25 |
표 3. Gas-type generator (0.1% sodium chlorite + 100~1000 g/min feed Cl2 gas)
| sample | FAC (ppm) | chlorine dioxide (ppm) | chlorite (ppm) | chlorate (ppm) | yield (%) | purity (%) | excess (%) | pH |
| A | 0 | 152 | 825.15 | 32.26 | 15 | 15 | 0 | 6.2 |
| B | 0 | 334 | 645.57 | 35.4 | 33 | 33 | 0 | 7.23 |
| C | 0 | 502 | 428.08 | 37.3 | 52 | 52 | 0 | 6.74 |
| D | 0 | 659 | 243.03 | 42.63 | 71 | 70 | 0 | 6.61 |
| E | 0 | 794 | 79.79 | 46.26 | 87 | 87 | 0 | 6.4 |
| F | 13 | 873 | 0 | 40.61 | 97 | 94 | 3 | 4.76 |
| G | 11 | 875 | 0.62 | 43.49 | 96 | 94 | 2 | 2.87 |
| H | 7 | 872 | 0.55 | 44.02 | 96 | 95 | 1 | 2.6 |
| I | 8 | 882 | 0 | 43.32 | 96 | 95 | 2 | 2.48 |
| J | 13 | 885 | 0 | 42.05 | 97 | 94 | 3 | 2.37 |
상기 표 1 내지 3에서와 같이 본 발명의 이산화염소 제조장치를 이용하여 이산화염소 제조시 원료인 아염산소다는 0.01% 이상 희석상태에서 pH 3 이하 조건에서 96%이상의 수율 및 94% 이상의 순도로 생성되었다.
[실시예2]
2단계의 반응을 위해 아염산소다 0.1%로 희석된 원액에 염소가스를 500∼900g/min으로 반응시켜 발생된 1단계반응 이산화염소수중 순도 및 수율을 높이기 위해 음이온교환수지와 혼합이온교환수지가 충진된 반응기에 각각 10ml/s의 유속으로 10초에서 110초 동안 접촉시킨후 클로라이트와 클로레이트를 제거하였다. 반응기 통과후 결과는 아래 표 5 내지 표 9에서 보는바와 같으며, 음이온교화수지 충진 반응기에서 혼용이온교환수지 충진 반응기보다 우수하게 제거 되었다. 따라서 본 발명에서는 음이온교환수지를 충진재로 사용하는 방법으로 2단계 반응기를 제작한다.
표 4. 2단계 반응기사양
| 항 목 | 사 양 |
| 반 응 기 크 기 | φ100 ㅧ 200H |
| 반 응 기 재 질 | U-PVC SCH80 |
| Anion exchange resin | Leweatit MonoPlusTM M600 |
| Pre mixedion exchange resin | Lonoc NM-60 |
표 5. ACD concentration from ion exchange column. (Unit : mg/l)
| Time (sec) | E (Cl2 gas 500 g/min) | I (Cl2 gas 900 g/min) | ||
| Anion exchange ( - ) | Mix ion exchange ( - / + ) | Anion exchange ( - ) | Mix ion exchange ( - / + ) | |
| 10 | 281 | 1 | 279 | 0 |
| 20 | 566 | 2 | 544 | 2 |
| 30 | 610 | 7 | 619 | 10 |
| 40 | 626 | 15 | 637 | 33 |
| 50 | 628 | 28 | 627 | 81 |
| 60 | 620 | 45 | 627 | 140 |
| 70 | 618 | 73 | 643 | 207 |
| 80 | 612 | 110 | 632 | 340 |
| 90 | 617 | 165 | 634 | 498 |
| 100 | 604 | 218 | 632 | 627 |
| 110 | 600 | 386 | 606 | 675 |
표 6. Chlorite concentration from ion exchange column.(Unit : mg/l)
| Time (sec) | E (500 g/min) | I (900 g/min) | ||
| Anion exchange ( - ) | Mix ion exchange ( - / + ) | Anion exchange ( - ) | Mix ion exchange ( - / + ) | |
| 10 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
| 20 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 1.22 |
| 30 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.71 |
| 40 | 0.00 | 1.62 | 0.00 | 1.86 |
| 50 | 0.00 | 1.68 | 0.00 | 1.89 |
| 60 | 0.00 | 3.17 | 0.00 | 10.17 |
| 70 | 0.00 | 6.60 | 3.42 | 21.38 |
| 80 | 0.00 | 12.92 | 2.04 | 30.11 |
| 90 | 0.00 | 9.96 | 1.24 | 41.98 |
| 100 | 0.00 | 25.36 | 3.11 | 188.40 |
| 110 | 0.00 | 63.25 | 21.99 | 165.51 |
표 7. Chlorate concentration from ion exchange column(Unit : mg/l)
| Time (sec) | E (500 g/min) | I (900 g/min) | ||
| Anion exchange ( - ) | Mix ion exchange ( - / + ) | Anion exchange ( - ) | Mix ion exchange ( - / + ) | |
| 10 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
| 20 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
| 30 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
| 40 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
| 50 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
| 60 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 5.41 |
| 70 | 0.00 | 0.00 | 5.61 | 17.13 |
| 80 | 0.00 | 7.48 | 3.23 | 17.38 |
| 90 | 0.00 | 14.96 | 0.00 | 12.28 |
| 100 | 0.00 | 29.51 | 4.14 | 34.33 |
| 110 | 0.00 | 64.35 | 0.00 | 104.50 |
3단계의 반응기설계를 위해 2단계 반응에서 생성된 이산화염소수를 농도에 따라 균일한 농도로 발생시키기 위해 반응기의 체류시간을 12시간 이내로 반응 사용할 수 있게 반응시키고 균일한 반응시간을 주기 위해 통과방식을 상부에서 투입되고 하부에서 사용하게 제작된다.
표 8. 3단계 반응기 사양
| 항 목 | 사 양 |
| 반 응 기 크 기 | φ300 × 1000H |
| 반 응 기 재 질 | U-PVC SCH80 |
| 부 속 장 비 | Sight Glass, Float Level, Air Vent |
생성된 이산화염소수를 3단계의 반응기에서 저장시 밖으로 배출되는 이산화염소가스를 탈취탑 내부에 있는 티오황산나트륨(Na2S2O3)을 통과시킴으로서 이산화염소 가스와 티오황산나트륨이 반응하여 이산화염소취를 제거 하였다.
표 9. 이산화염소 탈취 장치 사양
| 항 목 | 사 양 |
| 반 응 기 크 기 | φ32 × 300H |
| 반 응 기 재 질 | U-PVC SCH80 or 투명PVC SCH40 |
| 부 속 장 비 | U-PVC 소켓 |
상술한 바와 같이, 본 발명의 이산화염소 제조장치 및 이의 제조방법을 첨부한 도면을 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 이산화염소 제조장치의 일예를 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명의 이산화염소 제조장치 중 혼합기, 이젝터, 1차 반응기, 2차 반응기 및 이산화염소탈취기가 연결된 개략도이다.
도 3a은 도 2의 이산화염소를 제조장치 중 내부에 음이온교환수지를 포함하는 있는 1차 반응기의 일예를 나타낸 개략도이다.
도 3b은 도 2의 이산화염소를 제조장치 중 1차 반응기에서 생성된 이산화염소를 저장하는 동시에 미반응된 반응물의 반응을 촉진하여 이산화염소를 생성하는 2차 반응기(70)의 일예를 나타낸 개략도이다.
도 3c는 도 2의 이산화염소를 제조장치 중 2차 반응기에 구비되며, 2차 반응기안의 공기를 2차 반응기 외부로 배출시 동시에 배출되는 이산화염소취를 제거하기 위해 티오황산나트륨을 포함하는 이산화염소탈취기의 일예를 나타낸 개략도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 염소가스 보관탱크 20 : 아염소산소다 원료탱크
30 : 펌프 40 : 혼합기
50 : 이젝터 60 : 1차 반응기
70 : 2차 반응기 80 : 펌프
90 : 유량계
Claims (5)
- 펌프(30)에 의해 아염소산소다를 혼합기(40)에 공급하는 아염소산소다 원료탱크(20)와,상부측에 진공레귤레이터(11)가 형성되고, 상기 진공레귤레이터(11) 및 이젝터(50)를 통해 혼합기(40)에 염소가스를 공급하는 염소가스 보관탱크(10)와,상기 혼합기(40)에서 아염소산소다와 염소가스가 혼합 후 상기 아염소산소다와 염소가스의 반응에 의해 이산화염소가 생성되는 1차 반응기(60)와,상기 1차 반응기(60)와 연결되어 1차 반응기(60)에서 생성된 이산화염소를 저장할 수 있고, 1차 반응기(60)에서 미반응된 아염소산소다와 염소가스의 반응에 의해 이산화염소의 생성을 더 촉진할 수 있으며, 일측에 이산화염소 배출구 및 상기 이산화염소 배출구와 다른 일측에 이산화염소탈취기가 구비된 2차 반응기(70)를 포함하는 것을 특징으로 하는 이산화염소 제조장치.
- 제1항에 있어서, 아염소산소다를 펌프(30)에 의해 혼합기(40)에 공급하면서 혼합기(40)와 이젝터(50)에 연결된 배관에 차압을 형성하여 염소가스 보관탱크(10)의 진공레귤레이터(11)를 통해 염소가스를 혼합기(40)에 공급하는 것을 특징으로 하는 이산화염소 제조장치.
- 제1항에 있어서, 제1차 반응기 내부에는 아염소산소다와 염소가스의 반응 후 생성되는 부산물을 제거하기 위해 이온교환수지필터를 구비하는 것을 특징으로 하는 이산화염소 제조장치.
- 특허청구범위 제1항의 이산화염소 제조장치의 혼합기에 아염소산소다와 염소가스를 공급하여 혼합시킨 다음 1차 반응기에서 반응시켜서 이산화염소를 제조한 후 1차 반응기에서 제조된 이산화염소를 2차 반응기에서 보관하는 한편, 상기 1차 반응기에서 미반응된 아염소산소다와 염소가스의 반응을 2차 반응기에서 일어나도록 하여 고순도와 고수율의 이산화염소를 제조하는 것을 특징으로 하는 이산화염소 제조방법.
- 제4항에 있어서, 아염소산소다를 혼합기(40)에 공급하면서 혼합기(40)와 이젝터(50)에 연결된 배관에 차압을 형성하여 염소가스 보관탱크(10)의 진공레귤레이터(11) 및 이젝터(50)를 통해 염소가스를 혼합기(40)에 공급하는 것을 특징으로 하는 이산화염소 제조방법.
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