KR20240006892A - How to remove the triuette to get rid of the turbidity of the urea water - Google Patents
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Abstract
본 발명은 요소수에서 탁도를 일으키는 트리우렛과 뷰렛을 제거하는 제조 방법 및 이에 따라 제조된 요소수에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 실온도의 물에 요소를 투입하고 마그네틱 믹서기를 통해 교반한 후, 중공사형 한외여과막을 이용하여 필터링함으로써, 002 NTU 이하의 탁도를 가지며 pH 9~11 고순도의 요소수를 생산할 수 있다.The present invention relates to a manufacturing method for removing triuret and biuret that cause turbidity in urea water and to urea water produced accordingly. More specifically, urea is added to water at room temperature and stirred through a magnetic mixer, By filtering using a hollow fiber ultrafiltration membrane, it is possible to produce high-purity urea water with a turbidity of 002 NTU or less and a pH of 9 to 11.
Description
본 발명은 요소수에서 탁도를 일으키는 트리우렛과 뷰렛을 제거하는 제조 [0001] 방법 및 이에 따라 제조된 요소수에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 실온도의 물에 요소를 투입하고 마그네틱 믹서기를 통해 교반한 후, 중공사형 한외여과막을 이용하여 필터링함으로써, 002 NTU 이하의 탁도를 가지며 pH 9~11 고순도의 요소수를 생산할 수있는 요소수에서 탁도를 일으키는 트리우렛과 뷰렛을 제거하는 제조 방법에 관한 것이다.[0001] The present invention relates to a manufacturing method for removing triuret and biuret that cause turbidity in urea water and to urea water prepared accordingly. More specifically, urea is added to room temperature water and stirred through a magnetic mixer. It relates to a manufacturing method for removing triuret and biuret that cause turbidity in urea water, which can produce urea water with a turbidity of 002 NTU or less and high purity of pH 9-11 by filtering it using a hollow fiber ultrafiltration membrane. .
요소수(尿素水, Urea)는 액상의 화학물질로서 우리가 흔히 알고 있는 요소비료의 원료인 요소(Urea)와 순수한 물(Water)을 혼합하여 만든 농도 318~332%의 화학물질이다. 이 요소수가 디젤엔진 자동차의 질소산화물을 정화하는데 쓰인다. 질소산화물은 기관지염, 폐렴 등 각종 호흡기질환을 일으키며 광학 스모그와 산성비의 주요원인으로 알려져 있다. 연구 결과 교통사고 사망자의 2배가 넘는 사람이 자동차 매연으로 숨지고 있다는 보고가 있을 정도로 우리 일상생활에 차량배기가스가 미치는 영향이 크다. 그래서 선진국을 중심으로 오래전부터 꾸준히 제기되어 온 온실가스감축의 일환으로 차량배기가스 규제가 점점 엄격해지고 있는 것이다. 우리나라는 '경유 자동차배기가스규제'로 유럽기준을 따르고 있다.Urea is a liquid chemical substance with a concentration of 318-332% made by mixing urea, the raw material of the commonly known urea fertilizer, with pure water. This urea water is used to purify nitrogen oxides in diesel engine vehicles. Nitrogen oxides cause various respiratory diseases such as bronchitis and pneumonia and are known to be the main cause of optical smog and acid rain. As a result of research, it has been reported that more than twice the number of people who die in traffic accidents die from car exhaust fumes, so much so that vehicle exhaust has a significant impact on our daily lives. Therefore, vehicle exhaust gas regulations are becoming increasingly stringent as part of the greenhouse gas reduction efforts that have been consistently raised for a long time, especially in developed countries. Korea follows European standards for ‘diesel vehicle exhaust gas regulations’.
자동차분야에서의 SCR 촉매 시스템은 환원제로서 암모니아를 사용함으로써 DeNOx 성능을 90% 이상 달성 가능하나 암모니아는 가스상이기 때문에 보관이 어렵고 누수로 인해 인체에 악영향을 미치는 단점이 있어 사용이 거의 불가능하다. 이러한 암모니아를 촉매를 사용하는 SCR 시스템의 단점을 보안할 수 있는 방식이 Urea-SCR 시스템이다.SCR catalyst systems in the automotive field can achieve DeNOx performance of more than 90% by using ammonia as a reducing agent, but since ammonia is in a gaseous state, it is difficult to store and has the disadvantage of having a negative effect on the human body due to leakage, making it almost impossible to use. The Urea-SCR system is a method that overcomes the shortcomings of the SCR system that uses ammonia as a catalyst.
요소수를 사용하여 질소산화물을 정화하는 기술을 Urea-SCR이라 하며, 미국에서는 DEF(Diesel Exhaust Fluid),유럽에서는 AdBlue로 칭한다. 요소수는 온도에 따라 어는점의 변화가 매우 크다. 농도가 325%일 때 빙점이 -11℃로써 가장 낮기 때문에 표준을 정할 때 자동차용 요소의 농도를 325%로 정하고 있고, 이외에 선박용 40%, 산업용 40%로 요소의 농도를 정하고 있다. The technology to purify nitrogen oxides using urea water is called Urea-SCR, and is called DEF (Diesel Exhaust Fluid) in the United States and AdBlue in Europe. The freezing point of elements varies greatly depending on temperature. When the concentration is 325%, the freezing point is the lowest at -11℃, so when setting standards, the concentration of urea for automobiles is set at 325%, and in addition, the concentration of urea for ships is set at 40% and for industrial use at 40%.
Urea-SCR 시스템의 자동차는 엔진이 가동되고 있으면 요소수가 지속적으로 사용되며, 이때 사용되는 양은 연료대비 4~6%정도 소모된다. 강화된 배기가스배출규제에 대응하기 위한 시스템에서 SCR은 EGR+DPF시스템보다 연비가 평균 3~5%의 개선효과가 있다는 연구결과가 있다. 그러므로 요소수의 사용으로 추가적인 비용이 들지만 연비효과로 인하여 전체적인 운행경비는 Urea-SCR이 경제적이라 하겠다. In cars with the Urea-SCR system, urea water is continuously used when the engine is running, and the amount used at this time is about 4 to 6% of the fuel. In a system to respond to strengthened exhaust gas emission regulations, research has shown that SCR improves fuel efficiency by an average of 3 to 5% compared to the EGR + DPF system. Therefore, although additional costs are incurred due to the use of urea water, Urea-SCR is said to be more economical in overall operating costs due to the fuel efficiency effect.
Urea-SCR 시스템은 디젤엔진에서 발생한 배기가스가 SCR 촉매장치를 거치는 과정에서 요소수 주입장치를 통해요소수를 주입함으로써 배기가스 내의 질소산화물을 정화하게 된다. The Urea-SCR system purifies nitrogen oxides in the exhaust gas by injecting urea water through a urea water injection device while the exhaust gas generated from the diesel engine passes through the SCR catalyst device.
이와 같이 Urea-SCR 시스템에 사용되는 요소수를 제조함에 있어, 종래에는 요소의 용해를 위해, 자동차용 요소수의 경우 순수를 40℃까지 가온하는 방식을 취하였으며, 산업용 및 선박용은 40℃까지 가온하는 방식에 더하여 용해공정 과정에도 열을 공급하는 방식을 취하였다.요소는 용해 과정 중 흡열반응을 하며, 이로써 반응이 진행될수록 수온이 떨어지고, 온도가 떨어질수록 용해속도가 매우 낮아지기 때문에 일반 교반기 용해방식에서는 용해속도가 떨어지는 것을 방지하기 위해 가온을 하게 In manufacturing urea water used in the Urea-SCR system, conventionally, in the case of automotive urea water, pure water was heated to 40℃ to dissolve urea, while for industrial and marine use, the pure water was heated to 40℃. In addition to the method of dissolving, a method of supplying heat was also adopted during the dissolution process. Urea undergoes an endothermic reaction during the dissolution process, and as the reaction progresses, the water temperature drops. As the temperature drops, the dissolution rate becomes very low, so a general stirrer dissolution method is used. In order to prevent the dissolution rate from decreasing, heating is used.
된다.do.
우리나라 4 계절 평균 수온이 105℃인 점을 감안할 때, 요소의 용해속도를 높이기 위해 순수 또는 물을 40℃까지 가온하는 방식은 에너지 소모량 매우 클 수밖에 없다. Considering that the average water temperature in Korea's four seasons is 105℃, the energy consumption of heating pure water or water to 40℃ to increase the dissolution rate of urea is bound to be very high.
또한 종래의 가온 방식을 적용하기 위해서는 가열 설비 등의 부가설비의 증가가 불가피하여 요소수 제조장치가 전체적으로 대형화될 수밖에 없어 효율성 면에서 떨어지며, 이로 인한 제조단가의 상승으로 인해 경제성이 떨어진다. In addition, in order to apply the conventional heating method, an increase in additional equipment such as heating equipment is inevitable, so the urea solution production device has to be enlarged as a whole, which reduces efficiency, and the resulting increase in manufacturing cost reduces economic feasibility.
이외에 해외에서 사용되는 물순환방식에 의한 요소수 제조, 정제 기술은 요소의 용해가 제대로 이루어지지 않아 용해를 위한 시간이 30분 이상 소요되어 생산성 면에서 매우 비효율적이라는 단점이 있었으며, 특히 용해에 소요되는 시간이 늘어날수록 대기중의 CO2가 계속 주입되어 염이 생성되는 문제를 일으킨다. In addition, the technology for manufacturing and refining urea water using the water circulation method used overseas had the disadvantage of being very inefficient in terms of productivity as it took more than 30 minutes for urea to be dissolved due to poor dissolution of urea. In particular, the time required for dissolution was very inefficient. As time increases, atmospheric CO2 continues to be injected, causing the problem of salt formation.
따라서, 요소수의 제조, 정제 기술에 있어 가온방식을 취하지 않거나 또는 취하더라도 보조적인 기능으로만 사용하여 단시간 내에 고순도의 요소수 제조, 정제장치의 보급이 필요한 실정이다한편, 요소수 생산과정에서 요소(Urea)와 초순수를 혼합하게 되는데, 이때 요소가 가지고 있는 불순물인 트리우렛이 요소수에 녹아들어가 유통과정에서 탁도를 일으키고 이를 사용한 차량들은 고가의 SCR장치에 시아누르산염이 쌓여 고장이 발생하는 문제가 있었다. Therefore, in the production and purification technology of urea water, the heating method is not used, or even if it is used, it is used only as an auxiliary function, and it is necessary to manufacture and purify high-purity urea water in a short period of time. Meanwhile, in the urea water production process, urea water is used. (Urea) and ultra-pure water are mixed, and at this time, triuret, an impurity contained in urea, dissolves in the urea water, causing turbidity during the distribution process. Vehicles that use it have problems with cyanurate accumulating in expensive SCR devices and causing breakdowns. There was.
일본등록특허 JP5409948B1 의 경우 가열방식의 효율성 문제를 해결하기 위해 열을 가하지 않고 저온에서 제조하는 공정을 개시하고 있다. 그러나 실온에서 혼합하는 것이 필요할 뿐만 아니라 효율성이 좋지 않은 문제가 있었다. In the case of Japanese registered patent JP5409948B1, a process of manufacturing at low temperature without applying heat is disclosed to solve the problem of efficiency of the heating method. However, not only was mixing at room temperature necessary, but there was also the problem of poor efficiency.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 실온에서 제조가 가능하며, 트리우렛과 뷰렛이 제거된 고순도의 요소수를 제조할 수 있어 겨울철 및 여름철 유통 및 사용장소의 온도와 상관 없이 불순물의 화학반응이 없어 SCR장치를 보호할 수 있는 요소수를 제조할 수 있는 제조방법을 제공함에있다.The present invention was created to solve the above-described conventional problems. The purpose of the present invention is to produce high-purity urea water with triuret and buret removed, which can be manufactured at room temperature, so that it can be distributed and used in winter and summer. The aim is to provide a manufacturing method that can manufacture urea water that can protect the SCR device because there is no chemical reaction of impurities regardless of the temperature of the location.
본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명인 초순수에 요소를 용해하여 요소수를 제조하는 제조방법에 있어서,In order to achieve the purpose of the present invention, the present invention relates to a manufacturing method for producing urea water by dissolving urea in ultrapure water,
17~27도의 실온의 초순수를 준비하는 단계; Preparing ultrapure water at a room temperature of 17 to 27 degrees;
상기 초순수를 마그네틱 믹서로 이동하는 단계; Moving the ultrapure water to a magnetic mixer;
마그네틱 믹서에 담긴 상기의 초순수에 요소를 투입하는 단계; Injecting urea into the ultrapure water contained in a magnetic mixer;
마그네틱 믹서를 작동하여 보텍스 효과를 발생시켜 상기 초순수와 요소를 교반 혼합하여 요소수 제조하는 단계; producing urea water by operating a magnetic mixer to generate a vortex effect and stirring and mixing the ultrapure water and urea;
트리우렛과 뷰렛을 포함하는 상기의 요소수를 교반에 의해 하락한 저온상태를 유지한 채로 중공사 한외여과필터(U/F)를 통과시켜 여과하는 단계(S5);를 포함하는 제조방법을 제공한다. It provides a manufacturing method comprising a step (S5) of filtering the urea solution containing triuret and biuret by passing it through a hollow fiber ultrafiltration filter (U/F) while maintaining the low temperature lowered by stirring. .
또한 트리우렛과 뷰렛을 포함하는 상기의 요소수를 교반에 의해 하락한 저온상태를 유지한 채로 중공사 한외여과필터(U/F)를 통과시켜 여과하는 단계(S5)에서 시간당 여과량이 설정된 양보다 작은 경우 고온의 물로 상기의 중공사 한외여과필터를 순방향 혹은 역방향으로 세척하는 단계(S6);를 더 포함하는 것을 제조방법을 제공한다. In addition, in the step (S5) of filtering the above-mentioned urea water, including triuret and biuret, by passing it through a hollow fiber ultrafiltration filter (U/F) while maintaining the low temperature lowered by stirring, the filtration rate per hour is less than the set amount. In this case, a manufacturing method is provided that further includes a step (S6) of washing the hollow fiber ultrafiltration filter in the forward or reverse direction with high temperature water.
또한 중공사 한외여과필터를 순방향 혹은 역방향으로 세척하는 단계(S6)에서 두개의 중공사 한외여과필터를 교차사용하여 사용중인 중공사 한외여과필터가 여과량이 떨어질 때 다른 중공사 한외여과필터로 흐름을 변경하고 여과량이 떨어진 필터를 세척하는 방식으로 상기 단계에서 요소수의 제조가 중단되지 않도록 하는 제조방법을제공한다. In addition, in the step (S6) of washing the hollow fiber ultrafiltration filter in the forward or reverse direction, two hollow fiber ultrafiltration filters are alternately used to direct the flow to the other hollow fiber ultrafiltration filter when the filtration amount of the hollow fiber ultrafiltration filter in use drops. A manufacturing method is provided that prevents the production of urea water from being stopped in the above step by changing the filter and cleaning the filter whose filtration capacity has decreased.
본 발명의 요소수에서 탁도를 일으키는 트리우렛과 뷰렛을 제거하는 제조 방법은 실온의 초순수을 사용하므로 가열과정이 없어 제조공정이 단순하며, 제조시간이 짧고, 비용이 절감되는 장점이 있다. 또한 본 발명은 마그네틱 믹서를 사용하여 보텍스 효과를 발생시켜 저온상태에서 그대로 교반하므로 가열하지 않고 교반하여 제조비용이 절감되며 교반시간이 더 짧아지고, 교반 효율이 좋은 장점이 있다. 또한 본 발명은 저온상태의 요소수를 추가 공정 없이 그대로 중공사 한외여과필터로 여과하므로 저온에서 결정화되는 뷰렛과 트리우넷을 효과적으로 여과할 수 있는 장점이 있다. 또한 본 발명은 중공사 한외여과필터를 사용하여 여과하므로 필터에 뷰렛과 트리우넷이 적체되어 시간당 여과량이 떨어질 때 고온수로 쉽게 제거하여 재사용할 수 있는 장점이 있다.The manufacturing method of the present invention for removing triuret and biuret that cause turbidity in urea water uses ultrapure water at room temperature, so there is no heating process, so the manufacturing process is simple, the manufacturing time is short, and the cost is reduced. In addition, the present invention uses a magnetic mixer to generate a vortex effect and stirs it at low temperature, so it is stirred without heating, which reduces manufacturing costs, has a shorter stirring time, and has the advantage of good stirring efficiency. In addition, the present invention has the advantage of effectively filtering burettes and triunets that crystallize at low temperatures because urea water in a low temperature state is filtered through a hollow fiber ultrafiltration filter without additional processing. In addition, since the present invention performs filtration using a hollow fiber ultrafiltration filter, it has the advantage of being able to be easily removed with high temperature water and reused when burettes and triunet accumulate in the filter and the filtration rate per hour drops.
한편 본 발명의 중공사 한외여과필터를 2개 이상으로 교차사용하여 제조공정의 중단없이 세척을 할 수 있도록 하는 장점이 있다. On the other hand, there is an advantage in that two or more hollow fiber ultrafiltration filters of the present invention can be alternately used to allow cleaning without interruption in the manufacturing process.
또한 본 발명의 제조방법에 따라 제조하는 경우 요소수의 그 탁도가 002 NTU 이하이며 pH9~11인 고순도의 요소수가 제조되어 계절에 관계없이 유통할 수 있으며, 보관장소의 온도에 상관없이 요소수를 보관할 수 있는 장점이 있고, SCR장치를 보호하여 교체손실을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다. In addition, when manufactured according to the manufacturing method of the present invention, the turbidity of urea water is less than 002 NTU and high purity urea water with a pH of 9 to 11 is produced, so that it can be distributed regardless of the season, and urea water can be stored regardless of the temperature of the storage location. It has the advantage of being able to be stored, and has the effect of preventing replacement loss by protecting the SCR device.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 사용된 마그네틱 믹서기의 정면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 사용된 중공사 한외여과필터의 사시도이다.1 is a flowchart showing a manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a front view of a magnetic mixer used in one embodiment of the present invention.
Figure 3 is a perspective view of the hollow fiber ultrafiltration filter used in one embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the attached drawings. In this process, the thickness of lines or sizes of components shown in the drawing may be exaggerated for clarity and convenience of explanation.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.또한, 하기 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 단지 예시로 [0030] 제시하는 것이며, 본 기술 사상을 통해 구현되는 다양한 실시예가 있을 수 있다.In addition, the terms described below are terms defined in consideration of functions in the present invention, and may vary depending on the intention or custom of the user or operator. Therefore, definitions of these terms should be made based on the content throughout the present specification. In addition, the following examples do not limit the scope of the present invention, but are provided only as examples, and do not limit the scope of the present invention. There may be various embodiments implemented through.
첫번째 단계(S1)는 17~27도의 실온의 초순수를 준비하는 것이다. The first step (S1) is to prepare ultrapure water at a room temperature of 17 to 27 degrees.
상기한 다양한 방법에 의해 제조할 수 있으나 본 발명의 바람직한 일실시예에서는 카본 필터 여과방식, 역삼투여과 방식, 이온교환 여과방식을 혼합하여 초순수를 얻어내었다. It can be produced by the various methods described above, but in a preferred embodiment of the present invention, ultrapure water is obtained by mixing carbon filter filtration, reverse osmosis filtration, and ion exchange filtration.
두번째 단계(S2)는 상기의 초순수를 마그네틱 믹서로 이동하는 것이다. The second step (S2) is to move the ultrapure water to a magnetic mixer.
세번째 단계(S3)는 마그네틱 믹서에 담긴 상기의 초순수에 요소를 투입하는 것이다. The third step (S3) is to add urea to the ultrapure water contained in the magnetic mixer.
네번째 단계(S4)는 마그네틱 믹서를 작동하여 상기 초순수와 요소를 교반 혼합하여 요소수를 만드는 것이다. The fourth step (S4) is to operate a magnetic mixer to stir and mix the ultrapure water and urea to create urea water.
이 때 요소의 흡열반응에 의해 교반수량에 따라 -2℃에서 -20℃까지 교반온도가 하락한다. At this time, the stirring temperature decreases from -2℃ to -20℃ depending on the amount of stirring due to the endothermic reaction of urea.
온도가 떨어지면 종래의 혼합방식인 프로펠러 방식의 믹서기로는 혼합시간이 상당히 길어져 생산성이 떨어지기 때문에 -3℃까지 보온을 가해야 결빙이 일어나지 않아 용해가 가능하다. When the temperature drops, the mixing time of the conventional propeller-type mixer becomes considerably longer and productivity decreases. Therefore, the temperature must be maintained to -3°C to prevent freezing and dissolution.
그러나 본 발명에 적용한 마그네틱 믹서기의 경우 회전력이 강하기 때문에 상기와 같이 하락한 교반온도에서도 별도의 보온없이 효과적으로 점성이 강한 액체를 혼합할 수 있다. However, because the magnetic mixer applied to the present invention has a strong rotational force, it is possible to effectively mix highly viscous liquids without additional insulation even at the lower stirring temperature as described above.
마그네틱 믹서기를 적용하였더니 상기 요소수의 교반혼합과정에서 보텍스 효과가 발생하였다. When a magnetic mixer was applied, a vortex effect occurred during the stirring and mixing process of the urea solution.
이에 의해 교반기내에서 요소수가 360°강력 회전 이동으로 10분내에 318~332% 요소수가 완성되었다. 본 발명의 바람직한 일실시예에서 완전히 용해되어 필요한 농도에 도달하는데 필요한 시간과 그에 따라는 온도변화는 As a result, the urea solution was rotated 360° in the stirrer and 318-332% of the urea solution was completed within 10 minutes. In a preferred embodiment of the present invention, the time required to completely dissolve and reach the required concentration and the resulting temperature change are
표1의Table 1
실험예1과 같다. Same as Experimental Example 1.
19℃ 수온에서 743L 초순수와 358Kg 요소(Urea) 혼합시When mixing 743L ultrapure water and 358Kg Urea at a water temperature of 19℃
다섯번째 단계(S5)는 상기의 요소수(트리우렛과 뷰렛을 포함하는)를 교반에 의해 하락한 저온상태를 유지한 채로 중공사 한외여과필터(U/F)를 통과시키는 것이다. The fifth step (S5) is to pass the urea water (including triuret and biuret) through a hollow fiber ultrafiltration filter (U/F) while maintaining the low temperature lowered by stirring.
여과 전의 요소수는 결합에 의해 입도가 커진 트리우렛과 뷰렛에 의해 탁도 3 NTU를 갖게 된다. The urea water before filtration has a turbidity of 3 NTU due to the triuret and burette particles whose particle sizes have increased by combining.
상기의 트리우렛이 요소수에서 제거되지 않을 때 발생하는 문제는 다음과 같다. The problem that occurs when the above triuret is not removed from the number of elements is as follows.
H6N4C3O3(트리우렛)+250℃(배기가스온도) = NH3 + H3N3C3O3 (시아누르산) H6N4C3O3 (triuret) + 250℃ (exhaust gas temperature) = NH3 + H3N3C3O3 (cyanuric acid)
시아누르산의 분해점은 320~360℃ 이나 배기열 250 ℃ 이므로 시아누르산염은 분해되지 않고 염상태로 잔존하게 된다. 이에 따라 시아누르산염이 차량의 SCR에 잔존하게 되어 SCR이 고장나게 되는 것이다. The decomposition point of cyanuric acid is 320~360℃, but since the exhaust heat is 250℃, cyanuric acid is not decomposed and remains in a salt state. As a result, cyanurate remains in the vehicle's SCR, causing the SCR to fail.
중공사 한외여과필터(U/F)는 일반적인 중공사 한외여과필터(U/F)를 사용하는 것이 가능하다. 요소의 분자(분자량 6006g/mol)은 뷰렛(C2H5N3O2)의 분자(분자량 103081g/mol)와 트리우렛(C3H6N4O3)의 분자(분자량14611g/mol)보다 작을 뿐만 아니라 본 발명과 같이 저온 상태에서는 물과 결합된 결정형으로 존재하기 때문에 It is possible to use a general hollow fiber ultrafiltration filter (U/F). The urea molecule (molecular weight 6006 g/mol) is not only smaller than the molecule of biuret (C2H5N3O2) (molecular weight 103081 g/mol) and the molecule of triuret (C3H6N4O3) (molecular weight 14611 g/mol), but also combines with water at low temperatures as in the present invention. Because it exists in crystalline form,
필터를 통해 용이하게 여과할 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에서는 뷰렛과 트리우렛의 결정에 가까운 크기의 필터를 사용하여 뷰렛과 트리우렛이 여과되면서도 그 여과 속도가 빠르도록 하였다. 본 발명의 바람직한 실시예에서 높이 1534mm, 반경 224mm의 원통형 중공사 한외여과필터를 이용하여 시간당 16,000 리터까지 여과할수 있었다.It can be easily filtered through a filter. In a preferred embodiment of the present invention, a filter with a size close to the size of the biuret and triuret crystals is used so that the biuret and triuret are filtered while the filtration speed is fast. In a preferred embodiment of the present invention, it was possible to filter up to 16,000 liters per hour using a cylindrical hollow fiber ultrafiltration filter with a height of 1534 mm and a radius of 224 mm.
이러한 여과 과정을 거친 고순도 요소수는 탁도 [0049] 002 NTU 이하가 된다.High purity urea water that has gone through this filtration process has a turbidity of 002 NTU or less.
한편, 혼합과정에서 유입되는 불순물이나 알데히드와 불용성물질도 여과과정에서 함께 분리제거 되게 된다. Meanwhile, impurities, aldehydes, and insoluble substances introduced during the mixing process are also separated and removed during the filtration process.
이에 따라 고순도 요소수는 pH9~11이 된다. Accordingly, high purity urea water has a pH of 9 to 11.
여섯번째 단계(S6)는 상기의 중공사 한외여과필터(U/F)의 시간당 여과량이 설정한 양보다 작아지는 경우 고온의 물로 중공사 한외여과필터를 순방향 혹은 역방향으로 세척하는 것이다. The sixth step (S6) is to wash the hollow fiber ultrafiltration filter (U/F) in the forward or reverse direction with high temperature water when the filtration rate per hour of the hollow fiber ultrafiltration filter (U/F) becomes less than the set amount.
트리우렛과 뷰렛은 고온의 물에 쉽게 용해되기 때문에 상기와 같은 세척방법으로 쉽게 제거된다. Triuret and burette are easily dissolved in high-temperature water, so they can be easily removed using the above cleaning method.
한편, 상기와 같은 세척방법은 자동제어에 의해 이루어질 수 있으며, 본 발명의 일실시예에서는 두개의 중공사한외여과필터를 교차사용하여 사용중인 중공사 한외여과필터가 여과량이 떨어질 때 다른 중공사 한외여과필터로 흐름을 변경하고 여과량이 떨어진 필터를 세척하는 방식으로 공정의 중단없이 계속 제조할 수 있도록 하였다. Meanwhile, the above-mentioned washing method can be performed by automatic control, and in one embodiment of the present invention, two hollow fiber ultrafiltration filters are alternately used so that when the filtration amount of the hollow fiber ultrafiltration filter in use drops, the other hollow fiber ultrafiltration filter is used. By changing the flow to a filtration filter and cleaning the filter with low filtration capacity, manufacturing could continue without stopping the process.
살펴본 바와 같이 제조된 요소수는 트리우렛과 뷰렛이 분리 제거되어 겨울철 및 여름철 유통 및 사용장소의 온도와 상관없이 불순물에 의한 화학반응이 없이 안정되게 사용할 수 있다. 상기와 같은 이유로 탁도가 낮고 이물질이 육안으로 보이지 않는다. 또한 종래의 가온방식 요소수는 유통과정에서 ph가 pH7~8로 떨어지나 본 방식 요소수는 pH9~11을 지속 유지하므로 SCR내에서 암모니아가스로의 전환요율이 높다. 또한 트리우렛과 뷰렛이 제거되어 고가의 SCR 장치인 촉매, 인젝터, 필터를 보호하여 교체손실을 미연에 방지할 수 있다. 또한 가열하지 않고 실온에서 교반하므로 가열에 필요한 보일러 가동이 없으므로 년간 에너지 비용 손실을 방지할 수 있으며, 이에 따라 온실가스 감축 및 탄소배출에 대해 기대효과가 있다.As seen, the manufactured urea water has triuret and biuret removed separately, so it can be used stably without chemical reactions due to impurities regardless of the temperature of the distribution and use location in winter and summer. For the above reasons, turbidity is low and foreign substances are not visible to the naked eye. In addition, the pH of conventional heating method urea water drops to pH 7~8 during the distribution process, but this method urea water maintains pH 9~11, so the conversion rate to ammonia gas within SCR is high. In addition, the triuret and burette are removed to protect the expensive SCR device, such as catalyst, injector, and filter, and prevent replacement losses. In addition, since it is stirred at room temperature without heating, there is no boiler operation required for heating, so annual energy cost loss can be prevented, which has the expected effect of reducing greenhouse gases and carbon emissions.
S1 : 초순수 준비단계
S2 : 초순수 마그네틱 믹서 이동단계
S3 : 요소 투입단계
S4 : 교반단계
S5 : 여과단계
S6 : 필터 세척 단계S1: Ultrapure water preparation step
S2: Ultrapure magnetic mixer movement stage
S3: Element input step
S4: Stirring step
S5: Filtration step
S6: Filter cleaning step
Claims (3)
17~27도의 실온의 초순수를 준비하는 단계(S1);
상기 초순수를 마그네틱 믹서로 이동하는 단계(S2);
마그네틱 믹서에 담긴 상기의 초순수에 요소를 투입하는 단계(S3);
마그네틱 믹서를 작동하여 보텍스 효과를 발생시켜 상기 초순수와 요소를 교반 혼합하여 요소수 제조하는 단계(S4);
트리우렛과 뷰렛을 포함하는 상기의 요소수를 교반에 의해 하락한 저온상태를 유지한 채로 중공사 한외여과필터(U/F)를 통과시켜 여과하는 단계(S5);를 포함하는 것을 특징으로 하는 요소수에서 탁도를 일으키는 트리우렛과뷰렛을 제거하는 제조 방법.
In the manufacturing method of producing urea water by dissolving urea in ultrapure water,
Preparing ultrapure water at a room temperature of 17 to 27 degrees (S1);
Moving the ultrapure water to a magnetic mixer (S2);
Injecting urea into the ultrapure water contained in a magnetic mixer (S3);
A step of producing urea water by operating a magnetic mixer to generate a vortex effect and stirring and mixing the ultrapure water and urea (S4);
A step (S5) of filtering the urea water containing triuret and burette through a hollow fiber ultrafiltration filter (U/F) while maintaining the low temperature lowered by stirring (S5). A manufacturing method for removing triuret and burette that cause turbidity in water.
트리우렛과 뷰렛을 포함하는 상기의 요소수를 교반에 의해 하락한 저온상태를 유지한 채로 중공사 한외여과필터 (U/F)를 통과시켜 여과하는 단계(S5)에서 시간당 여과량이 설정된 양보다 작은 경우 고온의 물로 상기의 중공사 한외여과필터를 순방향 혹은 역방향으로 세척하는 단계(S6);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 요소수에서 탁도를 일으키는 트리우렛과 뷰렛을 제거하는 제조 방법.According to paragraph 1,
In the step (S5) of filtering the above-mentioned urea water, including triuret and biuret, through a hollow fiber ultrafiltration filter (U/F) while maintaining the low temperature lowered by stirring, the filtration rate per hour is less than the set amount. A manufacturing method for removing triuret and burette that cause turbidity in urea water, further comprising washing the hollow fiber ultrafiltration filter in the forward or reverse direction with high temperature water (S6).
중공사 한외여과필터를 순방향 혹은 역방향으로 세척하는 단계(S6)에서 두개의 중공사 한외여과필터를 교차사용하여 사용중인 중공사 한외여과필터가 여과량이 떨어질 때 다른 중공사 한외여과필터로 흐름을 변경하고 여과량이 떨어진 필터를 세척하는 방식으로 상기 단계에서 요소수의 제조가 중단되지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 요소수에서 탁도를 일으키는 트리우렛과 뷰렛을 제거하는 제조 방법.According to paragraph 2,
In the step of washing the hollow fiber ultrafiltration filter in the forward or reverse direction (S6), two hollow fiber ultrafiltration filters are alternately used to change the flow to another hollow fiber ultrafiltration filter when the filtration amount of the hollow fiber ultrafiltration filter in use drops. A manufacturing method for removing triuret and biuret that cause turbidity in urea water, characterized in that the production of urea water is not stopped in the above step by washing the filter whose filtration amount has dropped.
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