KR100982910B1 - Bunsen reactor comprising automatic separator for producing nuclear hydrogen and method of separating Sulfuric acid -Iodinic acid automatically using thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 원자력 수소 생산용 자동 상분리기를 구비하는 일체형 분젠 반응기 및 황산 및 요오드산 자동 분리방법에 관한 것으로, 구체적으로는 자동 상분리기, 변환기 및 밸브를 구비하는 일체형 분젠 반응기에 관한 것이다. The present invention relates to an integrated bunsen reactor having an automatic phase separator for nuclear hydrogen production and a method for automatically separating sulfuric acid and iodic acid, and more particularly, to an integrated bunsen reactor having an automatic phase separator, a converter and a valve.
본 발명에 따른 분젠 반응기는 그물형의 충전물을 포함하여 분젠 반응의 효율을 증가시킬 뿐만 아니라, 분젠 반응 후 생성되는 황산 상과 요오드 산 상을 별도의 분리공정 없이 고순도로 제조할 수 있어 원자력 열에너지원을 이용한 황 - 요오드공정의 수소생산에 유용하게 사용할 수 있다.The Bunsen reactor according to the present invention not only increases the efficiency of the Bunsen reaction by including a net packing, but also can produce sulfuric acid and iodine acid phases generated after the Bunsen reaction with high purity without a separate separation process. It can be useful for the hydrogen production of sulfur-iodine process.
분젠 반응기, 원자력 수소 생산, 황 - 요오드 열화학 공정 Bunsen reactor, nuclear hydrogen production, sulfur-iodine thermochemical process
Description
본 발명은 원자력 수소 생산용 자동 상분리기를 구비하는 일체형 분젠 반응기 및 황산 및 요오드산 자동 분리방법에 관한 것이다. The present invention relates to an integrated bunsen reactor having an automatic phase separator for nuclear hydrogen production and a method for automatically separating sulfuric acid and iodine acid.
최근 발효된 지구 온난화 방지를 위한 교토 의정서가 발효되고 석유값이 지속적으로 상승함에 따라 이산화탄소 저감대책의 일환으로 수소에너지가 대체에너지원으로 제시되고 있다. 이에, 고온의 원자력 열에너지원을 이용한 경제적인 수소생산공정 개발은 전세계적으로 많은 연구가 진행되고 있다As the Kyoto Protocol to prevent global warming came into force and oil prices continued to rise, hydrogen energy has been proposed as an alternative energy source as a measure to reduce carbon dioxide. Therefore, the development of economical hydrogen production process using high temperature nuclear thermal energy source has been conducted a lot of research around the world.
종래 수소생산 공정으로 미국의 제너럴 아토믹(GA)사는 에너지원으로 초고온 가스로(VHTR)의 냉각재인 헬륨가스의 950 ℃이상의 고온의 열원을 이용하여 물을 분해하여 수소를 생산하는 열화학적 수소제조 황 - 요오드 공정(Sulfur-Iodine Thermochemical Cycle Process, 이하 'SI 공정')을 개발한바 있다. 상기 SI 공정은 화학반응식에 나타낸 바와 같이 최종의 화학반응으로 구성된다[J. H. Norman, G. E. Besenbruch, L. C. Brown, D. R. Okeefe, and C. L. Allen, Thermo-chemical Water-splitting Cycle, Bench-scale Investigations, and Process Engineering, General Atomic Company, GA-A16713, General Atomics, 1982.].In the conventional hydrogen production process, U.S. General Atomic (GA) uses sulfur as a source of energy to produce hydrogen by decomposing water using a high-temperature heat source of more than 950 ° C of helium gas, a coolant of VHTR. -I have developed the Sulfur-Iodine Thermochemical Cycle Process (SI process). The SI process consists of the final chemical reaction as shown in the chemical scheme [J. H. Norman, G. E. Besenbruch, L. C. Brown, D. R. Okeefe, and C. L. Allen, Thermo-chemical Water-splitting Cycle, Bench-scale Investigations, and Process Engineering, General Atomic Company, GA-A16713, General Atomics, 1982.].
2H2O + I2 + SO2 = 2HI + H2SO4 (분젠반응, 약 100℃, 발열반응) (1)2H 2 O + I 2 + SO 2 = 2HI + H 2 SO 4 (bunsen reaction, about 100 ℃, exothermic reaction) (1)
2HI = H2 + I2 (200~500℃, 흡열반응) (2)2HI = H 2 + I 2 (200 ~ 500 ℃, endothermic reaction) (2)
H2SO4 = H2O + SO2 + 0.5 O2 (약 850℃, 흡열반응) (3)H 2 SO 4 = H 2 O + SO 2 + 0.5 O 2 (about 850 ℃, endothermic reaction) (3)
상기 3종의 화학 반응들로 구성된 SI 공정을 화학 반응 참여물질들의 흐름을 기준으로 도식적으로 나타내면 다음과 같다.The SI process consisting of the three chemical reactions is shown schematically based on the flow of chemical reaction participants.
분젠반응(Bunsen Reaction)으로 명명된 식(1)은 발열반응(제1단위공정,도 1참조)이며 식(3)의 황산분해 반응(제2단위공정,도 2참조)은 400 ~ 500 ℃에서 물과 삼산화황으로 1차분해 된 후, 분해된 삼산화황(SO3)이 약 800℃ 이상에서 고체 촉매반응에 의해 이산화황과 산소로 2차분해 된다. 식(2)의 요오드화산(HI) 분해 반응(제3단위공정, 도 3참조)은 기체상태에서의 고체 촉매반응 혹은 액체상태에서의 균질 촉매반응으로 진행된다. Equation (1) named Bunsen Reaction is exothermic reaction (first unit process, see Fig. 1), and sulfuric acid decomposition reaction of formula (3) (second unit process, see Fig. 2) is 400-500 ° C. After primary decomposition into water and sulfur trioxide at, the decomposed sulfur trioxide (SO 3 ) is secondary decomposition into sulfur dioxide and oxygen by solid catalysis above about 800 ℃. The iodide acid (HI) decomposition reaction of Formula (2) (third unit process, see FIG. 3) proceeds as a solid catalysis in the gas state or a homogeneous catalysis in the liquid state.
상기 제 1 - 3 공정을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.The first to third processes will be described in detail as follows.
상기 제 1공정은 물(H2O), 이산화항(SO2), 요오드(I2)가 반응하여 황산(H2SO4) 및 요오드산(HI)을 생산하는 공정이다. 상기 공정은 요오드를 적절하게 과잉으로 투입함으로써 식 (1)의 정방향 진행을 도모할 뿐만 아니라 황산상과 요오드산상이 상호 분리될 수 있도록 비혼화성(Immiscibility)을 유발한다. 이 반응은 약간의 발열반응으로 반응온도는 120℃이하이다. 분젠 반응기에서 배출된 용액은 상분리기에서 HI/I2/H2O가 주 구성성분인 중질상(Heavy phase)과 H2SO4/H2O가 주 구성성분인 경질상(Light phase)으로 상호 분리된다. The first step is a process of producing sulfuric acid (H 2 SO 4 ) and iodic acid (HI) by the reaction of water (H 2 O), the sulfur dioxide (SO 2 ), iodine (I 2 ). This process not only promotes forward progress of Equation (1) by appropriately adding excessive amount of iodine, but also causes immiscibility so that the sulfuric acid phase and the iodic acid phase can be separated from each other. This reaction is a little exothermic and the reaction temperature is below 120 ° C. The solution discharged from the Bunsen reactor is a heavy phase in which HI / I 2 / H 2 O is the main component and a light phase in which H 2 SO 4 / H 2 O is the main component in the phase separator. Are separated from each other.
상분리기에서 배출되는 경질상의 황산:물 몰 농도비는 약 1:5 정도이며 이것이 제2의 분젠 반응기라 할 수 있는 황산부스터 반응기를 거치는 동안 1:4 정도로 최종 증가되어 제 2 단위공정로 주입된다. 한편 중질상은 제 2 단위공정의 황산분해 반응기에서 생성된 산소기체를 이용하여 기-액 접촉시킴으로써 중질상 내부에 잔존하는 이산화황을 기화시키고 이로 인해 발생되는 화학평형의 교란이 용액 내 잔존하는 황산의 분해반응을 도모함으로써 HIx용액 내 황산농도를 최소화하는 단계를 거친 후 제3단위공정으로 주입되며 본 유체의 HI:I2:H2O 몰농도비는 약 1:4:5를 유지토록 설계되어 있다.The molar ratio of sulfuric acid to water discharged from the phase separator is about 1: 5, which is finally increased to about 1: 4 while passing through the second Bunsen reactor, which is injected into the second unit process. On the other hand, the heavy phase is gas-liquid contact using oxygen gas generated in the sulfuric acid decomposition reactor of the second unit process to vaporize sulfur dioxide remaining in the heavy phase, and the chemical equilibrium disturbance caused by this results in decomposition of sulfuric acid remaining in the solution. After the reaction, the sulfuric acid concentration in the HIx solution is minimized, and then injected into the third unit process. The HI: I 2 : H 2 O molar concentration ratio of the fluid is designed to maintain about 1: 4: 5.
도 2에서 보는 바와 같이 제1단위공정으로부터 발생되는 황산용액(57 중량%)이 소량의 SO2를 포함한 형태로 제2단위공정의 황산용액 농축장치로 공급된다. 본 단위공정 내부에는 열 회수용 열교환기(Recuperator)를 많이 설치하여 열이용 효율을 극대화시켰으며 4단계의 플래시 드럼과 3단계의 감압 플래시 증발기 그리고 최종적으로 감압 다단 증류탑을 거치면서 황산의 농도를 98 중량%까지 농축시키고 약 7.6kg/cm2G로 승압되어 황산증발기에서 기화되며, 일부 기화된 황산 기체가 SO3와 물로 분해되고, SO3분해기에 의해 최종적으로 SO2, 산소로 재분해되도록 공정이 구성되어 있다. As shown in FIG. 2, the sulfuric acid solution (57 wt%) generated from the first unit process is supplied to the sulfuric acid solution concentrator of the second unit process in the form of a small amount of SO 2 . In this unit process, a large number of heat recovery heat exchangers (Recuperators) were installed to maximize the heat utilization efficiency. Concentrate to wt% and pressurize to about 7.6kg / cm 2 G to evaporate in sulfuric acid evaporator, some vaporized sulfuric acid gas is decomposed into SO 3 and water, and finally re-decomposed into SO 2 , oxygen by SO 3 decomposer This is composed.
도 3은 1982년 GA발표에서 소개한 바 있는 인산을 추출용매로 사용한 HIx용액 농축기술을 배제하고 독일에서 제안한 고압 반응증류기술을 채택한 HIx용액 농축 /분해 공정을 제3단위공정을 나타낸다. 도 3에서 보는 바와 같이 제3단위공정은 3개의 열회수용 열교환기와 하나의 고압 반응증류탑, 수소기체 세정탑, 그리고 HI/I2/H2O 상분리기로 구성되어 있으며 외부로부터 물의 공급은 제3단위공정의 수소세정탑의 세정액으로 주입되는 것을 특징으로 하고 있다. FIG. 3 shows a third unit process of the HI x solution concentration / decomposition process employing a high pressure reaction distillation technique proposed in Germany, excluding HI x solution concentration technology using phosphoric acid as an extraction solvent, which was introduced in GA in 1982. As shown in FIG. 3, the third unit process includes three heat recovery heat exchangers, one high-pressure reaction distillation tower, a hydrogen gas scrubber tower, and a HI / I 2 / H 2 O phase separator. It is characterized by being injected into the washing liquid of the hydrogen washing tower of the process.
상기 SI 공정 개념도에 나타낸 바와 같이, 수소생산을 위한 SI 전체 공정은 유기적으로 연결되어있으며, 전체의 수율이 증가하기 위해서는 각각의 공정이 최적의 조건에서 운전되어야 할 뿐만 아니라, 이전 단계의 공정결과물이 다음 공정에 최적의 상태가 될 수 있도록 생산될 것이 요구된다. As shown in the SI process conceptual diagram, the entire SI process for hydrogen production is organically connected, and in order to increase the overall yield, not only each process should be operated under optimum conditions, but also the result of the previous process is It is required to be produced to be optimal for the next process.
상기의 요구를 해결하기 위하여, 일본 공개 특허 2005-41735는 분젠반응을 통하여 생산되는 황산 상 및 요오드 산 상을 분젠 반응기 내에서 분리할 수 있는 방법이 발표되었다. In order to solve the above requirement, Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2005-41735 discloses a method for separating a sulfuric acid phase and an iodine acid phase produced through a Bunsen reaction in a Bunsen reactor.
상기 분젠 반응기는 종래 반응기 상하부에 각각 황산 배출관, 요오드 산 배출관만을 포함한 것으로(도 1 참조), 분젠 반응시 이산화황, 물 또는 요오드 등의 과잉요소가 주입될 경우 생성되는 황산 상과 요오드 산 상이 자발적으로 상분리층을 이루기까지 긴 시간이 소요될 수 있거나, 요오드 산 상만이 제조될 수 있는데, 이에 따른 황산 상 및 요오드 산 상의 분리는 사실상 불가능하다.The Bunsen reactor includes only a sulfuric acid discharge pipe and an iodine acid discharge pipe, respectively, in the upper and lower portions of the conventional reactor (see FIG. 1). It may take a long time to form a phase separation layer, or only an iodic acid phase may be prepared, whereby separation of the sulfuric acid phase and the iodic acid phase is virtually impossible.
나아가, 상기 공개 특허는 분젠 반응시 기체상태의 이산화황이 주입될 경우 주입되는 기체의 부력에 의해 액상으로 주입되는 요오드 및 물과 접촉 효율이 저하되는 문제가 있다. Further, the published patent has a problem in that contact efficiency with iodine and water injected into the liquid phase is lowered by buoyancy of the injected gas when gaseous sulfur dioxide is injected during the Bunsen reaction.
이에, 본 발명자들은 분젠 반응기 내에 그물망의 충전물을 포함하여 반응물의 상 종류에 관계없이 편류현상을 제거시켜 반응효율을 증가시켰을 뿐만 아니라, 상기 분젠 반응기 상부에 자동 상분리기를 구비하여 별도의 황산 상 및 요오드 산 상 분리공정 없이도 고순도의 황산 상 및 요오드 산을 제조하여 본 발명을 완성하였다. Thus, the present inventors not only increased the reaction efficiency by removing the drift phenomenon regardless of the phase type of the reactants including the filler of the net in the Bunsen reactor, but also provided an automatic phase separator on the top of the Bunsen reactor to separate sulfuric acid phase and iodine High purity sulfuric acid phase and iodine acid were prepared without the acid phase separation process to complete the present invention.
본 발명의 목적은 원자력 수소 생산용 자동 상분리기를 구비하는 일체형 분젠 반응기를 제공하는데 있다.It is an object of the present invention to provide an integrated bunsen reactor with an automatic phase separator for nuclear hydrogen production.
또한, 본 발명의 다른 목적은 원자력 수소 생산용 황산 및 요오드산 자동 분리방법을 제공하는데 있다. Another object of the present invention is to provide a method for automatically separating sulfuric acid and iodic acid for producing nuclear hydrogen.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 원자력 수소 생산용 자동 상분리기를 구비하는 일체형 분젠 반응기를 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention provides an integrated Bunsen reactor having an automatic phase separator for nuclear hydrogen production.
또한, 본 발명은 원자력 수소 생산용 황산 및 요오드산 자동 분리방법을 제공한다. In addition, the present invention provides a method for automatically separating sulfuric acid and iodic acid for the production of nuclear hydrogen.
본 발명에 따른 일체형 분젠 반응기는 그물형의 충전물을 포함하여 분젠 반응의 효율을 증가시킬 뿐만 아니라, 분젠 반응 후 생성되는 황산 상과 요오드 산 상을 별도의 분리공정 없이 고순도로 제조할 수 있어 원자력 발전용 수소생산에 유용하게 사용할 수 있다.The integrated Bunsen reactor according to the present invention not only increases the efficiency of the Bunsen reaction by including a net packing, but also can produce sulfuric acid and iodine acid phases generated after the Bunsen reaction with high purity without a separate separation process. It can be useful for hydrogen production.
본 발명을 상세히 설명한다. The present invention will be described in detail.
본 발명은 원자력 수소 생산용 분젠 반응기에 있어서, 자동 상분리기, 변환기 및 밸브를 구비하는 일체형 분젠 반응기를 제공한다. The present invention provides a bunsen reactor for nuclear hydrogen production, which is an integrated bunsen reactor having an automatic phase separator, a converter and a valve.
상기 분젠 반응기는 충전물을 포함하여 이루어진다. 상기 충전물은 분젠 반응기내로 주입되는 유체의 편류(channelling)현상을 방지하고, 상기 반응기의 반경방향으로 유체의 농도를 균일하게 유지시킬 수 있다. 나아가, 반응물의 상이 기체일 경우에도 상기와 같은 효과를 동일하게 적용시킬 수 있다. The Bunsen reactor comprises a charge. The filling may prevent channeling of the fluid injected into the Bunsen reactor and maintain a uniform concentration of the fluid in the radial direction of the reactor. Furthermore, even when the phase of the reactant is a gas, the same effects as described above may be applied.
바랍직하게는, 상기 충전물은 강산 또는 강염기 등 반응성이 강한 반응물과 접촉되어도 변성이 없는 세라믹 소재를 세라믹 소재로 이루어진 그물망 형태로 이루어진다(도 5 참조). Preferably, the filler is in the form of a mesh made of a ceramic material of a ceramic material which is not modified even when contacted with a reactive reactant such as a strong acid or a strong base (see FIG. 5).
이때, 상기 충전물은 베를 새들(Berl saddle), 인탈락스 새들(Intalax saddle), 라시히 링(Raschig ring), 레싱 링(Lessing ring), 크로스-파티션 링(Cross-partition ring), 싱글-스파이럴 링(Single-spiral ring), 더블-스파이럴 링(Double-spiral ring) 또는 트리플-스파이럴(Triple-spiral ring) 등을 사용할 수 있다.At this time, the filling is Berl saddle (Inrlax saddle), Intalax saddle (Intalax saddle), Raschig ring (Raschig ring), Lessing ring (Lessing ring), Cross-partition ring, Single- Single-spiral ring, double-spiral ring, triple-spiral ring, etc. may be used.
상기 자동 상분리기는 분젠 반응기의 상부에 위치하고, 두 개의 딥 튜브(dip tube), 압력 조절 밸브(Pressure control valve), 차압센서(Differential pressure sensor), 황산 배출관(Overfolw tube)을 포함하여 이루어질 수 있다. The automatic phase separator may be located at the top of the Bunsen reactor, and may include two dip tubes, a pressure control valve, a differential pressure sensor, and an sulfuric acid discharge tube.
상기 밸브는 분젠 반응기의 하부에 위치하고, 공압식 밸브(pneumatic actuated valve)에 전류-전압 변압기(current pressure transducer)를 포함하여 이루어 질 수 있다. The valve is located at the bottom of the Bunsen reactor and may comprise a current pressure transducer in a pneumatic actuated valve.
이때, 상기 차압센서와 전류-전압 변압기는 PID 제어기로 연결되어 이루어질 수 있다. In this case, the differential pressure sensor and the current-voltage transformer may be connected to a PID controller.
상기 자동 상분리기는 하부에 위치한 분젠 반응기에서 생성된 황산 상과 요오드 산 상에 각각 딥 튜브를 장착하고 이에 연결된 차압센서를 이용하여 비중차에 의해 분리된 황산 상과 요오드 산 상의 계면위치를 측정한다. 상기와 같이 측정된 계면의 위치는 PID를 통하여 유지된다. The automatic phase separator is equipped with a dip tube on the sulfuric acid phase and the iodine acid produced in the Bunsen reactor located at the bottom, and using the differential pressure sensor connected thereto to measure the interface position of the sulfuric acid phase and the iodine acid phase separated by the specific gravity difference. The position of the interface measured as described above is maintained through the PID.
이때, PID는 전류-전압기와 연결이 되어 있는 공압식 밸브를 통해 요오드산 혼합용액 배출을 제어하고, 상기 자동 상분리기 내에 장착되어 있는 황산 배출관을 통해 황산 용액을 배출시켜 분리된 황산 상과 요오드 산 상을 자동으로 분리시킬 수 있다. At this time, PID controls the discharge of the mixed solution of iodine acid through a pneumatic valve connected to the current-voltage device, and discharges the sulfuric acid solution through the sulfuric acid discharge pipe mounted in the automatic phase separator to separate the sulfuric acid phase and the iodine acid phase. Can be separated automatically.
또한 본 발명은 요오드 혼합용액은 요오드 혼합용액 주입관(9)통해 상부에 주입되어 분젠 반응기(1)의 상부에서 하부로 흐르고, 이산화황은 이산화황 주입관(10)을 통해 하부에 주입되어 분젠 반응기(1)의 하부에서 상부로 흘러 요오드 혼합용액과 이산화황을 반응시켜 황산 상과 요오드 산 상을 제조시키는 단계(단계 1); 상기 단계 1에서 제조된 황산 상과 요오드 산은 상기 상분리기에서 분리되어 계면이 형성되고, 각각의 상에 삽입되어 있는 딥튜브(3)와 차압센서(4)를 통해 형성된 계면의 위치를 측정하는 단계(단계 2): 및 상기 단계 2에서 측정된 계면위치를 PID 제어기(5)와 공압식 자동밸브(7)을 통하여 일정하게 유지시키면서 황산 상과 요오드산 상을 배출시키는 단계(단계 3)로 이루어지는 원자력 수소 생산용 황산 및 요오드산 자동 분리방법을 제공한다. In addition, in the present invention, the iodine mixed solution is injected into the upper part through the iodine mixed
본 발명은 단계별로 상세히 설명한다. The invention is described in detail step by step.
본 발명에 따른 황산 및 요오드산 자동 분리방법에 있어서, 단계 1은 요오드 혼합용액은 요오드 혼합용액 주입관(9)통해 상부에 주입되어 분젠 반응기(1)의 상부에서 하부로 흐르고, 이산화황은 이산화황 주입관(10)을 통해 하부에 주입되어 분젠 반응기(1)의 하부에서 상부로 흘러 요오드 혼압용액과 이산화황을 반응시켜 황산 상과 요오드 산 상을 제조시키는 단계이다. In the method for automatically separating sulfuric acid and iodic acid according to the present invention,
이때, 상기 단계 1의 황산 상과 요오드산 상의 비중차이는 0.9 - 1.3인 것이 바람직하다. 상기 비중차이가 0.9 미만이면 상기 황산 상과 요오드 상의 분리가 잘 이루어지지 않는 문제가 있고, 황산 상과 요오드 상 자체의 본래 비중으로 인해 1.3을 초과하기는 어렵다. At this time, it is preferable that the specific gravity difference of the sulfuric acid phase and the iodic acid phase of
본 발명에 따른 단계 2는 상기 단계 1에서 제조된 황산 상과 요오드 산은 상 기 상분리기에서 분리되어 계면이 형성되고, 각각의 상에 삽입되어 있는 딥튜브(3)와 차압센서(4)를 통해 형성된 계면의 위치를 측정하는 단계이다. In
이때, 상기 딥튜브는 황산 상, 요오드 산 상 각각의 수압을 측정하고 이를 차압센서를 통해 황산 상과, 요오든 산 상의 계면 위치를 측정된다. 차압센서는 상기와 같이 측정된 계면의 위치를 전류로 전환하여 PID 제어기에 보낸다. At this time, the dip tube measures the water pressure of each of the sulfuric acid phase, the iodine acid phase and the interface position of the sulfuric acid phase and the iodine acid phase through the differential pressure sensor. The differential pressure sensor converts the position of the measured interface into a current and sends it to the PID controller.
상기 계면의 위치는 하기의 계산으로 측정된다(도 6 참조).The position of the interface is measured by the following calculation (see FIG. 6).
본 발명에 따른 단계 3은 상기 단계 2에서 측정된 계면위치를 일정하게 유지시키위하여 PID 제어기(5)와 공압식 자동밸브(7)으로 요오드 산 혼합용액, 황산 상 또는 요오드산 상을 배출시키는 단계이다.
상기 PID 제어기는 상기 단계 2의 차압센서로부터 받은 계면의 위치가 미리 입력된 계면의 위치와 상이하면 전류-전압 변환에 연결되어 있는 공압식 자동밸브를 통하여 요오드산 혼합용액 배출을 제어할 수 있다.The PID controller may control the discharge of the mixed solution of iodine acid through a pneumatic automatic valve connected to the current-voltage conversion when the position of the interface received from the differential pressure sensor of
이때, 상기 황산 상은 상기 자동 상분리기(2) 내에 장착되어 있는 황산 배출관(11)을 통해 배출될 수 있으며, 상기 요오드 산 상은 분젠 반응기(1) 하부에 위치한 공압식 자동 밸브(7)에 의해 요오드산 혼합용액 배출관(12)으로 배출될 수 있다.At this time, the sulfuric acid phase may be discharged through the sulfuric acid discharge pipe (11) mounted in the automatic phase separator (2), the iodine acid phase is iodic acid by a pneumatic automatic valve (7) located below the Bunsen reactor (1) The mixed
상기와 같이, 자동 상분리기가 구비된 일체형 분젠 반응기는 그물형의 충전물을 포함하여 분젠 반응의 효율을 증가시킬 뿐만 아니라, 분젠 반응 후 생성되는 황산 상과 요오드 산 상을 별도의 분리공정 없이 고순도로 제조할 수 있다.As described above, the integrated Bunsen reactor equipped with an automatic phase separator not only increases the efficiency of the Bunsen reaction by including a net-shaped filler, but also manufactures the sulfuric acid phase and the iodine acid phase generated after the Bunsen reaction without high separation process. can do.
도 1은 황-요오드 생성 공정이며;1 is a sulfur-iodine production process;
도 2는 황산분해 반응 공정이며;2 is a sulfate decomposition reaction process;
도 3은 요오드화 산(HI)분해 반응 공정이며;3 is an iodide acid (HI) decomposition reaction process;
도 4는 본 발명에 따른 충전물의 일실시 형태이며;4 is an embodiment of a filler according to the present invention;
도 5는 본 발명에 따른 일실시 형태의 간략도이며; 및5 is a simplified diagram of an embodiment according to the present invention; And
도 6은 본 발명에 따른 일실시 형태의 간략도이다.6 is a simplified diagram of an embodiment according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
1 : 분젠 반응기, 2 : 상분리기,1: Bunsen reactor, 2: Phase separator,
3: 딥튜브, 4 : 차압센서,3: dip tube, 4: differential pressure sensor,
5 : PID 제어기, 6 : 전류-전압 변환기,5: PID controller, 6: current-voltage converter,
7 : 공압식 밸브, 8 : 압력 조절 밸브,7: pneumatic valve, 8: pressure regulating valve,
9 : 요오드 혼합용액 주입관, 10 :이산화황 주입관,9: iodine mixed solution injection tube, 10: sulfur dioxide injection tube,
11 :황산 배출관 12 :요오드산 혼합용액 배출관, 11: sulfuric acid discharge pipe 12: iodine acid mixed solution discharge pipe,
13 : 압축공기관. 13: compressed air engine.
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KR101877964B1 (en) * | 2017-02-28 | 2018-07-12 | 한국에너지기술연구원 | Phase separation technology and apparatus of sulfuric acid phase and Hydrogen iodide phase |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005041735A (en) * | 2003-07-23 | 2005-02-17 | Japan Atom Energy Res Inst | Bunsen reactor with separation function |
JP2008074660A (en) * | 2006-09-21 | 2008-04-03 | Japan Atomic Energy Agency | Mixer-settler type bunsen reactor |
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Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005041735A (en) * | 2003-07-23 | 2005-02-17 | Japan Atom Energy Res Inst | Bunsen reactor with separation function |
JP2008074660A (en) * | 2006-09-21 | 2008-04-03 | Japan Atomic Energy Agency | Mixer-settler type bunsen reactor |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101506390B1 (en) | 2013-07-11 | 2015-03-27 | 한국에너지기술연구원 | Method for separating sulfuric acid and iodinic acid generated in bunsen reaction using potential difference and hydrogen production system using the same |
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