배경

독일 버든시에 위치한 Mars 동물사료가공공장은 현지 인증기관이 반포한 표준과 유럽통일표준인 DIN EN 12952와 12953에 따라 보일러실을 운행한다.이는 기존에 적용된'기술 스팀 지도 표준(TRD, Technical Steam Directives)'에도 부합한다.

가공공장은 관련 요구사항[1-5]에 따라 보일러실 가동을 72시간 무인으로 감독하는 특단의 조치를 마련했다.만약 응축수에서 지방, 기름, 유지(FOG-Fats, Oil and Grease) 오염이 발생한다면 이 오염이 증기발생기에 들어가지 않도록 하는 신뢰할 수 있는 시스템이 필요하다.온라인 모니터링을 통해 이 시스템의 실제 기능이 강화되어 오염된 응축수를 자동으로 배출하라는 명령을 내릴 수 있다.

보일러 제조업체가 발표한 제품 규격은 보일러가 물을 주고 돌아오는 응축수에 유기오염물을 함유해서는 안 된다고 규정하고 있다.

보일러가 공급하는 물 속의 보급수는 통제 공정에서 나오지만, 돌아오는 응축수는 열교환 과정에서 오염될 수 있기 때문에 이를 엄밀히 모니터링해야 한다.

기존에는 응축수의 유기물 오염을 감지하기 위해 자외선 센서의 방안을 사용했지만, 자외선 센서의 측정 결과가 정확하지 않고 유지 보수 요구가 너무 높아 도태됐다.

응축수의 미세먼지 함량이 지나치게 높으면 광학 측정을 방해할 뿐만 아니라 광학 창에 쌓일 수 있어 매일 여러 차례 광학 창을 청소해야 한다.이밖에 자외선센서가 예민하지 못하여 응축수중의 저농도유기물을 감지할수 없다.

　　솔루션

전통적인 센서는 유기물 오염을 효과적으로 감지할 수 없지만, 총 유기탄소 TOC 분석기는 사용자에게 포괄적인 유기물 모니터링 솔루션을 제공할 수 있다.TOC 분석기는 모든 종류의 유기물을 감지할 수 있을 뿐만 아니라 생산 시스템에 통합되어 빠른 온라인 분석을 할 수 있다.이와 동시에 자동감시측정시스템의 성공여부, 생산중지시간을 최단으로 낮출수 있는가 없는가는 견본제조도 관건적인 역할을 한다.

응축수의 온도가 높아지면 파이프의 부식으로 인한 미세먼지에 자주 오염된다 (그림 1 참조). 보일러 보수용 화학물질도 함유될 수 있다.응축수의 pH 값은 중성에서 알칼리성 범위 내에 있다.

Mars Corporation 가공 공장은 응축된 물에서 녹처럼 보이는 입자가 많이 발견되었습니다.이들 미세먼지는 유기오염물질은 아니지만 분석기에 배관을 침적하고 막아 분석에 영향을 미친다.

따라서 본고의 응용에 있어 샘플 제조는 매우 중요하며 분석 결과의 정확성과 안정성을 확보하기 위한 것이다.가공공장은 응축수 모니터링 분야에서 탁월한 성과를 입증한 Sievers*M9 온라인형 TOC 분석기를 시험적으로 사용하고 본 응용의 특정 요구에 따라 샘플을 제조하기로 결정했다.

Sievers M9 TOC 분석기의 시험 사용은 Sievers 분석기가 엔지니어링 회사와 공동으로 만든 샘플 제조 필터링 공정을 테스트하기 위한 것입니다.필터링 프로세스의 특징은 다음과 같습니다.

• 150°C의 높은 온도 • 60bar의 높은 압력

• 스테인리스 스틸 필터 구성 요소, 내구성, 산성 및 알칼리성 부식 방지

• 빠른 순환 필터는 자체 청소 기능을 제공하므로 유지 관리 요구 사항이 낮음

• 필터의 구멍 지름은 1µm에서 200µm로 다양한 어플리케이션에 적합합니다.이 평가판은 5µm 필터를 사용합니다(그림 5 참조).

• 여과액 유량 모니터링 기능

• 역방향 세척 필터 및 여과관 기능 (옵션)

• 액체 흐름에서 DOC 필터 또는 냉각 튜브(옵션)

• 컴팩트한 장치 (그림 2 참조)

Sievers M9 TOC 분석기는 Sievers가 전문적으로 개발한 필름 전도도 측정 기술을 사용하여 측정의 정확성을 보장합니다 [6,7].필름 전도 측정 기술은 통기막을 사용하여 유기물 산화로 발생하는 이산화탄소가 필름을 통과할 수만 허용하여 다른 산화 부산물이 측정을 방해하는 것을 방지하기 때문에 정확한 측정 결과를 제공할 수 있다 (그림 4 참조).Sievers M9 TOC 분석기는 유지 보수 요구 사항이 낮고 교정 안정 기간이 길며 극저농도 유기물 측정의 정확성이 높은 장점을 가지고 있어 응축수를 회수하는 데 이상적인 모니터링 장비가 된다.이 분석기의 장점은 계기 공기가 필요 없고, 연속 운행 시 시약 소모가 극히 적으며, 측정에 필요한 시간이 짧고, 부피가 작으며, 조작이 편리하다는 것 등도 포함된다.

　　결론

Sievers M9 온라인 TOC 분석기는 30-60ppb TOC의 저농도 재활용 응축수를 모니터링하기 위한 안정적이고 정확한 측정 데이터를 제공합니다.

업스트림 샘플 필터링과 TOC 분석을 동시에 사용하면 유지 보수 비용을 크게 절감하고 측정 감도를 높이며 생산 중단 시간을 단축할 수 있으며 이는 모두 자외선 센서가 할 수 없는 것입니다.유지 보수 작업에 대한 권장 사항은 전체 필터링 시스템을 지정된 기간 (1~3개월마다) 에 0.1M HCl로 씻어내는 것입니다.

빠른 회로 필터를 사용하여 샘플 제조를 간편하고 신뢰할 수 있으며 유지 보수 요구가 적습니다.여과액의 미세먼지 함량이 높음에도 불구하고 여과액 유량은 분석기가 요구하는 50밀리리터/분보다 훨씬 높으며, 이는 여과기 제조업체가 설계한 자체 청소 기능 덕분이다.5µm 구멍 길이의 필터는 분석기가 막히는 것을 방지하기에 충분하다는 것을 발견했습니다.

시용 결과 Sievers M9 TOC 분석기와 샘플 여과 장치를 결합한 것은 응축된 물의 유기물 오염을 효과적으로 모니터링하고 Mars사 가공 공장의 도전적인 샘플을 모니터링할 수 있는 신뢰할 수 있는 성능의 모니터링 시스템이라는 것이 증명되었다.Sievers M9 TOC 분석기와 필터 장치는 시험 가동 기간 동안 고장이 없으며 유지 보수가 필요하지 않으며 가공 공장에 신뢰할 수 있고 정확한 측정 데이터를 제공하여 생산 설비의 원활한 작동을 보장합니다.

　　참고문헌

[1]:물 관 보일러 및 보조 설치-부분 12:보일러 공급물 및 보일러 물 품질에 대한 요구 사항;독일어 버전 EN 12952-12:2003.

보일러 공급물 및 보일러 물 품질에 대한 요구 사항 (Part 10: Requirements for Boiler Feedwater and Boiler Water Quality)독일어 버전 EN 12953-10:2003.

[3]:Section 2 TRD 604 Sheet 2-Zusätzliche Requirements für die Ausrüstung der 蒸汽锅炉 Anlage(2013년 1월 1일에 발효되지 않은 경우)

[4]:물 관 보일러 및 보조 설치-부분 7:보일러 장비에 대한 요구 사항;독일어 버전 EN 12952-7:2012.

[5]: [5]: [5]: [6]: [5 [5 [5]:Shell boilers-Part 6: Requirements for equipment for equipment for boilers-Part 6: Require독일어 버전 EN 12953-6:2011.

ASTM E2656-16 제약물의 총 유기 탄소 특성을 위한 실시간 방출 시험을 위한 표준 관행 (Standard Practice for Realtime Release Testing of Pharmaceutical Water for the Total Organic Carbon Attribute)

[7]:물 및 폐수 검사의 표준 방법, 제23판, 2017,5310 총 유기 탄소 (TOC).