KR101255725B1 - 정삼투 공정 일체형 유도용질 회수장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 정삼투 공정 일체형 유도용질 회수장치에 관한 것으로서, 기체생성부; 상기 기체생성부 위에 위치하며, 충전재 또는 코일 중 적어도 하나로 이루어진 제 1충전부; 및 상기 제 1충전부 위에 위치하며, 충전재 또는 코일 중 적어도 하나로 이루어진 제 2충전부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 종래와 달리, 정삼투 공정의 유도용질 분리장치와 일체형으로 구성됨으로써, 암모니아와 이산화탄소기체가 고상염의 형태로 배관을 막는 문제를 해결할 수 있을 뿐만 아니라, 이를 막기 위해 기체의 이동배관에 별도의 히터를 가동할 필요가 없어, 에너지소비를 획기적으로 감소시킬 수 있는 장점이 있다.

Description

정삼투 공정 일체형 유도용질 회수장치 {DRAW SOLUTE RECOVERING APPARATUS AS SINGLE BODY TYPE IN FORWARD OSMOSIS PROCESS}
본 발명은 정삼투 공정 일체형 유도용질 회수장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 정삼투 담수공정에서 발생하는 암모니아와 이산화탄소를 효과적으로 회수할 수 있는 구성을 갖는 장치로써, 종래와 달리, 현저히 적은 물로 암모니아와 이산화탄소를 효율적으로 회수할 수 있으며, 정삼투 공정과 일체형으로 구성되어, 별도의 가열장치가 필요없어, 유도용질 회수를 위한 에너지효율을 극대화시킬 수 있는 정삼투 공정 일체형 유도용질 회수장치에 관한 것이다.
최근 산업화로 인하여 화석에너지가 무분별하게 사용되었고, 이로 인하여 온실가스의 농도는 점차 증가한 반면 화석 연료의 부존량은 점차 감소하고 있다. 특히 온실가스의 농도 증가는 기온 및 염이 포함된 용액면 상승을 야기하였으며, 이상기후 현상을 초래하게 되었다.
이에, 에너지의 효율적인 사용 및 절약은 일차적인 대책으로 일부 효과가 있지만 근본적으로 온실가스 배출의 84%를 차지하는 에너지 연소부분 자체를 감소시켜야 하며, 이를 위해서는 미래에너지원으로 지속가능하고 탄소배출이 없는 새로운 에너지에 대한 연구개발 및 실용화가 필요한 시점이다.
현재 각광받고 있는 신재생에너지로는 태양광, 풍력 및 수력(소수력)을 이용한 에너지가 있고, 현재 신재생에너지의 개발 방향은 이들에 편중되어 있다. 이 같은 주요 신재생에너지는 높은 초기 투자비용 및 출력의 불안정성, 생태계 교란과 같은 문제점을 가지고 있다. 이에 반하여, 해수와 담수의 염도 차이를 에너지로 이용하는 방식은 신재생에너지의 장점에 더하여, 생태계를 교란시키지 않으면서도 안정적인 장점이 있다.
이렇게 해수와 담수의 염도차를 이용하는 기술 중에 해수의 담수화기술이 제시되고, 이를 일부 상용화하고 있으나, 해수와 담수의 분리공정에서 소모되는 에너지가 많아 효율이 떨어지는 문제가 있다. 특히, 효율을 높이기 위해, 유도용액을 사용하는 정삼투식 담수방법을 도입함에 있어서, 유도용질로부터 물을 분리하는 공정에서 소요되는 에너지가 높아, 전체적인 에너지효율을 저하시키는 원인이 되고 있다.
특히, 정삼투식 담수공정에서는 중탄산암모늄을 유도용액으로 주로 이용하고 있는 바, 이러한 유도용액으로부터 물을 회수하기 위해서는 필연적으로 암모니아와 이산화탄소가 기체상태로 배출된다.
이들 기체를 회수하기 위하여, 물을 이용한 흡수공정이 사용되고 있으나, 발생되는 이들 기체를 흡수공정만으로 회수하기 위해서는 많은 양의 물과 에너지가 소요되는 문제가 있다.
또한, 이들 기체는 이동중에 냉각됨으로 인해 고상염이 생성되어, 배관을 막는 문제가 있을 뿐만 아니라, 고상염 생성을 막기위해 이동배관을 지속적으로 가열해야 하므로, 에너지가 소비되는 문제가 있다.
따라서, 정삼투식 담수공정에서 발생하는 암모니아와 이산화탄소, 수증기를 효과적으로 회수할 수 있는 기술에 대한 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 종래와 달리, 정삼투 공정의 유도용질 분리장치와 일체형으로 구성됨으로써, 암모니아와 이산화탄소기체가 고상염의 형태로 배관을 막는 문제를 해결할 수 있을 뿐만 아니라, 이를 막기 위해 기체의 이동배관에 별도의 히터를 가동할 필요가 없어, 에너지소비를 획기적으로 감소시킬 수 있는 정삼투 공정 일체형 유도용질 회수장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 물을 추가로 소비하지 않거나 1/100 정도의 현저히 적은 물로 암모니아와 이산화탄소를 정삼투연속공정상에서 암모늄염의 형태로 효율적으로 회수할 수 있어, 정삼투 담수공정의 효율을 극대화시킬 수 있는 정삼투 공정 일체형 유도용질 회수장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 암모늄염 반응이 이루어지지 않은 미반응기체에 대해서, 추가적으로 흡수반응이 이루어질 수 있도록 다층구조로 형성됨으로써, 유도용질 회수율을 현저히 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 회수율 향상에 따른 물 및 에너지소비를 최소화할 수 있는 것을 목적으로 한다.
또한, 고상염으로 회수되지 못한 고상염 수용액 및 흡수액을 냉각, 충전재의 세척 및 흡수반응에 재활용함으로써, 회수율을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 에너지소비를 최소화할 수 있는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 정삼투 공정 일체형 유도용질 회수장치는, 기체생성부; 상기 기체생성부 위에 위치하며, 충전재 또는 코일 중 적어도 하나로 이루어진 제 1충전부; 및 상기 제 1충전부 위에 위치하며, 충전재 또는 코일 중 적어도 하나로 이루어진 제 2충전부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 기체생성부와 상기 제 1충전부 사이에 위치하는 제 1격벽; 및 상기 제 1충전부와 상기 제 2충전부 사이에 위치하는 제 2격벽;를 더 포함하며, 상기 제 1격벽 및 상기 제 2격벽은 각각 중앙부에 홀을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 1격벽 및 상기 제 2격벽은 각각 상기 홀을 중심으로 하부방향으로 기울어진 것을 특징으로 하며, 상기 제 1충전부에 의해 상기 기체생성부에서 주입된 기체가 냉각되어 형성되는 고상염수용액을 상기 제 1격벽과 상기 제 1충전부 사이에서 회수하여, 상기 제 1충전부보다 상부로 끌어올리는 제 1순환부; 또는 상기 제 2충전부에 의해 상기 기체생성부에서 주입된 기체가 냉각되어 형성되는 고상염수용액 또는 상기 기체생성부에서 주입된 기체가 흡수되어 형성되는 흡수액을 상기 제 2격벽과 상기 제 2충전부 사이에서 회수하여, 상기 제 2충전부 위로 끌어올리는 제 2순환부; 중 적어도 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1충전부와 상기 제 2격벽 사이에 위치하며, 상기 제 1순환부에 의해 이동된 고상염수용액 또는 외부에서 유입된 물 중 적어도 하나를 상기 제 1충전부로 분사하는 제 1분사부; 또는 상기 제 2충전부 위에 위치하며, 상기 제 2순환부에 의해 이동된 상기 고상염수용액, 상기 흡수액 또는 외부에서 유입된 물 중 적어도 하나를 상기 제 2충전부로 분사하는 제 2분사부; 중 적어도 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 1격벽의 홀 위에 이격되어 위치하며, 판 형태로 이루어진 방수부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 방수부의 면적은, 상기 제 1격벽의 홀의 면적보다 10% 내지 40% 큰 것을 특징으로 하고, 상기 기체생성부에서는, 암모니아기체 및 이산화탄소기체를 생성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 기체생성부는, 정삼투 공정상의 증류탑을 포함하여 구성되며, 상기 암모니아기체 및 상기 이산화탄소기체는 상기 증류탑에서 정삼투 공정에서의 유도용액인 중탄산암모늄 용액으로부터 분리되어 생성되는 것을 특징으로 하며, 상기 기체생성부, 상기 제 1충전부 및 상기 제 2충전부는 정삼투 공정과 결합되어, 일체형으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 제 1충전부 및 상기 제 2충전부에서, 상기 충전재 및 상기 코일은 표면적을 넓히는 형태로 구성된 것을 특징으로 하며, 상기 제 1충전부 및 상기 제 2충전부에서, 상기 충전재 및 상기 코일은 플라스틱 또는 스테인리스 재질로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1격벽과 상기 제 1충전부 사이에 위치하며, 상기 제 1충전부에 의해 상기 기체생성부에서 주입된 기체가 냉각되어 형성되는 고상염을 외부로 배출시키는 제 1배출부; 및 상기 제 2충전부에 의해 상기 기체생성부에서 주입된 기체가 흡수되어 형성되는 흡수액을 외부로 배출시키는 제 2배출부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 2분사부 위에 위치하며, 상기 기체생성부에서 주입된 기체 중 반응하지 않은 기체를 외부로 배출시키는 기체배출부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 제 1순환부는, 펌프 및 상기 펌프에 의해 고상염수용액이 이동하는 배관으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 단위기체량에 대하여, 상기 제 2분사부에서 분사되는 고상염수용액, 흡수액 또는 물 중 적어도 하나의 양은 상기 제 1분사부에서 분사되는 고상염수용액 또는 물 중 적어도 하나의 양보다 많은 것을 특징으로 한다.
본 발명의 정삼투 공정 일체형 유도용질 회수장치에 따르면, 종래와 달리, 정삼투 공정의 유도용질 분리장치와 일체형으로 구성됨으로써, 암모니아와 이산화탄소기체가 고상염의 형태로 배관을 막는 문제를 해결할 수 있을 뿐만 아니라, 이를 막기 위해 기체의 이동배관에 별도의 히터를 가동할 필요가 없어, 에너지소비를 획기적으로 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 물을 추가로 소비하지 않거나 1/100 정도의 현저히 적은 물로 암모니아와 이산화탄소를 정삼투연속공정상에서 암모늄염의 형태로 효율적으로 회수할 수 있어, 정삼투 담수공정의 효율을 극대화시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 암모늄염 반응이 이루어지지 않은 미반응기체에 대해서, 추가적으로 흡수반응이 이루어질 수 있도록 다층구조로 형성됨으로써, 유도용질 회수율을 현저히 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 회수율 향상에 따른 물 및 에너지소비를 최소화할 수 있는 장점이 있다.
또한, 고상염으로 회수되지 못한 고상염 수용액 및 흡수액을 냉각, 충전재의 세척 및 흡수반응에 재활용함으로써, 회수율을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 에너지소비를 최소화할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 정삼투 공정 일체형 유도용질 회수장치의 일실시예를 나타낸 단면도
이하, 본 발명에 의한 정삼투 공정 일체형 유도용질 회수장치에 대하여 본 발명의 바람직한 하나의 실시형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 더 잘 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시목적을 위한 것이고, 첨부된 특허청구범위에 의하여 한정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.
먼저, 도 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 정삼투 공정 일체형 유도용질 회수장치의 일실시예는, 크게, 챔버로 이루어지며, 구체적으로는, 챔버내에 기체생성부(10), 고상염 회수부(20) 및 미반응기체 흡수부(30)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 기체생성부(10)는 암모니아기체 및 이산화탄소기체를 생성하는 역할을 한다. 여기서, 수증기를 생성하거나 외부에서 수증기를 공급하는 것이 더 바람직하다.
상기 기체생성부(10)는, 정삼투 공정상의 증류탑을 포함하여 구성되며, 상기 암모니아기체 및 상기 이산화탄소기체는 상기 증류탑에서 정삼투 공정에서의 유도용액인 중탄산암모늄 용액으로부터 분리되어 생성되는 것을 특징으로 한다.
즉, 기체생성부(10)는 정삼투 공정에서 유도용질을 분리하는 증류탑으로써, 증류탑 상부에 고상염 회수부(20)와 미반응기체 흡수부(30)가 일체형으로 연결됨으로써, 고상염 생성으로 인한 배관막힘 문제와 배관가열로 인한 에너지소비를 줄일 수 있는 장점이 있다.
다음으로, 고상염 회수부(20)는 방수부(21), 제 1충전부(22), 제 1분사부(23), 제 1순환부(24), 제 1배출부(25) 및 제 1격벽(26)을 포함하여 이루어진다.
여기서, 방수부(21)는 상기 제 1격벽(26)의 홀(H) 위에 이격되어 위치하며, 판 형태로 이루어진다. 이는 제 1충전부(22)를 통해 떨어지는 고상염수용액 및 고상염이 제 1격벽(26)에 형성된 홀(H)로 들어가는 것을 막는 역할을 한다.
상기 방수부(21)의 면적은, 상기 제 1격벽(26)의 홀(H)의 면적보다 10% 내지 40% 큰 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는, 15% 내지 25% 큰 것이 효과적이다. 10%미만인 경우에는, 홀(H)안으로 고상염수용액 및 고상염이 들어가, 기체생성부(10), 즉, 정삼투공정상의 유도용질 분리장치가 훼손되는 문제가 발생할 수 있으며, 40%를 초과하는 경우에는, 방수부(21)상에 고상염이 부착되는 문제가 있을 뿐만 아니라, 고상염수용액 및 고상염이 제 1배출부(25) 및 제 1순환부(24)로 원활하게 유입되지 못 하는 문제가 있다.
또한, 제 1충전부(22)는 상기 기체생성부(10) 위에 위치하며, 충전재 또는 코일 중 적어도 하나로 이루어진다. 이는 상기 기체생성부(10)를 통해, 투입된 기체를 냉각 및 승화반응이 용이하도록 표면적을 넓히는 역할을 한다.
즉, 제 1충전부(22)는 챔버를 구획하는 층의 형태로 존재하는 것이 바람직하며, 기체주입부(10)보다 상부에 위치하는 것이 기체의 이동방향을 고려할 때, 반응을 유도하기 위해 필수적이다.
제 1충전부(22)에서, 충전재 또는 코일은 표면적을 넓히는 역할을 할 수 있는 형태로 구성된 물질이면 어느 것이든 무방하나, 상기 충전재(Packing Material)는 세척이 용이한 그래드패킹 형태로 구성되는 것이 바람직하며, 상기 코일(Coil)은 일반적인 코일형태로 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 충전재 및 상기 코일은 기체가 냉각 및 승화반응하기 용이하도록 표면적을 넓힐 수 있으면 어떠한 재질이라도 무방하나, 플라스틱 또는 스테인리스 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 이는 기체의 냉각 및 승화반응을 효과적으로 가능하게 할 뿐만 아니라, 반응에 의해 생성되는 고상염 및 이를 포함하는 수용액이 제 1분사부(23)에 의해 분사되는 액체에 잘 씻겨 내려가게 하는 장점이 있다.
상기 제 1충전부(22)에 의해 표면적이 증가하고, 제 1분사부(23)에 의해 분사되는 액체로 인하여, 암모니아, 이산화탄소 및 수증기가 50℃미만으로 냉각되면, 다음과 같은 반응으로 중탄산암모늄 또는 탄산암모늄 고상염이 생성된다.
NH3 + H2O + CO2 ↔ NH4HCO3(s) : 중탄산암모늄
2NH3 + H2O + CO2 ↔ (NH4)2CO3(s) : 탄산암모늄
다음으로, 제 1순환부(24)는 상기 제 1충전부(22)에 의해 상기 기체생성부(10)에서 주입된 기체가 냉각되어 형성되는 고상염수용액을 상기 제 1격벽(26)과 상기 제 1충전부(22) 사이에서 회수하여, 상기 제 1충전부(22)보다 상부로 끌어올리는 역할을 한다. 이는 충분한 반응이 이루어지지 않아, 고상염으로 바로 회수되지 못 하는 고상염 성분이 포함된 수용액을 다시 제 1충전부(22)보다 상부로 이동시켜, 재반응을 유도한다. 따라서, 고상염 형태의 유도용질 회수율을 극대화시킬 수 있을 뿐만 아니라, 기체의 냉각반응을 가속화시킬 수 있다.
상기 제 1순환부(24)는 펌프 및 상기 펌프에 의해 고상염수용액이 이동하는 배관으로 구성되는 것이 바람직하다. 펌프는 고상염수용액을 제 1충전부(22)보다 상부로 이동시키는 역할을 하며, 배관은 고상염수용액의 이동통로 역할을 한다.
또한, 제 1분사부(23)는 상기 제 1충전부(22)와 상기 제 2격벽(36) 사이에 위치하며, 상기 제 1순환부(24)에 의해 이동된 고상염수용액 또는 외부에서 유입된 물을 상기 제 1충전부(24)로 분사하는 역할을 한다. 이는 제 1충전부(22)에서 기체를 냉각시켜 반응을 촉진시킬 뿐만 아니라, 제 1충전부(22)상에 형성된 고상염을 씻어내는 기능을 수행한다.
또한, 제 1배출부(25)는 상기 제 1격벽(26)과 상기 제 1충전부(22) 사이에 위치하며, 상기 제 1충전부(22)에 의해 상기 기체생성부(10)에서 주입된 기체가 냉각되어 형성되는 고상염을 외부로 배출시키는 역할을 한다. 즉, 기체를 고상염의 형태로 회수하는 출구기능을 수행한다.
상기 제 1배출부(25)는 제 1순환부(24)보다 하부에 위치하는 것이 바람직하다. 고상염수용액보다 고상염이 비중이 크므로, 더 하부에서 수집하는 것이 효과적이기 때문이다.
또한, 제 1격벽(26)은 상기 기체생성부(10)와 상기 제 1충전부(22) 사이에 위치하여, 기체생성부(10)와 고상염 회수부(20) 사이를 구획하는 역할을 하며, 그 형태는, 중앙부에 홀을 포함하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는, 홀(H)을 중심으로 하부방향으로 기울어지는 것이 효과적이다. 이러한 형태로 인해 제 1순환부(24) 및 제 1배출부(25)에 효과적으로 고상염 및 고상염수용액이 모일 수 있을 뿐만 아니라, 홀(H) 내부로 고상염 및 그 수용액이 투입되는 것을 구조적으로 방지할 수 있는 장점이 있다.
다음으로, 미반응기체 흡수부(30)는, 제 2충전부(32), 제 2분사부(33), 제 2순환부(34), 제 2배출부(35) 및 제 2격벽(36)을 포함하여 이루어진다.
고상염 회수부(20)에서 반응하지 못한 미반응기체(31)인 암모니아, 이산화탄소 및 수증기가 미반응기체 흡수부(30)에 유입되며, 미반응기체 흡수부(30)에서는 흡수액 형태로 이들을 회수하는 역할을 한다.
여기서, 제 2충전부(32)는 상기 제 1충전부(22) 위에 위치하며, 충전재 또는 코일 중 적어도 하나로 이루어진다. 그 구체적인 구성은 상기 제 1충전부(22)의 설명과 동일하다. 다만, 제 1충전부(22)와 다르게, 제 2충전부(32)는 냉각보다는 표면적을 넓혀서, 흡수반응을 용이하게 하는 역할을 수행하는데 중점을 둔다.
또한, 제 2순환부(34)는 상기 제 2충전부(32)에 의해 상기 기체생성부(10)에서 주입된 기체가 냉각되어 형성되는 고상염수용액 또는 상기 기체생성부(10)에서 주입된 기체가 흡수되어 형성되는 흡수액을 상기 제 2격벽(36)과 상기 제 2충전부(32) 사이에서 회수하여, 상기 제 2충전부(32) 위로 끌어올리는 역할을 한다.
이는 상기 제 1순환부(24)에서 설명한 바와 같다. 다만, 제 2순환부(34)에서는 기체가 액체에 의해 흡수되는 흡수액도 순환시킨다는 점이 다르며, 외부에서 물을 공급하여 흡수반응시키는 것에 목적을 두므로, 제 1순환부(24)와 달리, 필수공정은 아니라는 점에 차이가 있다.
또한, 제 2분사부(33)는 상기 제 2충전부(32) 위에 위치하며, 상기 제 2순환부(32)에 의해 이동된 상기 고상염수용액, 상기 흡수액 또는 외부에서 유입된 물 중 적어도 하나를 상기 제 2충전부(32)로 분사하는 역할을 한다. 기본적인 구성은 제 1분사부(23)와 동일하다.
다만, 제 2분사부(33)는 상기 고상염수용액, 상기 흡수액 또는 외부에서 유입된 물 중 적어도 하나를 분사하는 것이 바람직하나, 더욱 바람직하게는 외부에서 유입된 물을 분사하는 것이 효과적이다. 이는 미반응기체 흡수부(30)는 미반응된 기체의 회수율을 높이기 위해 설치된 것으로, 고상염 형태의 회수기능도 수행하지만, 그보다는 물을 이용한 흡수반응으로 회수하는 것에 중점을 두기 때문이다.
미반응기체 흡수부(30)에서, 물과, 미반응기체(31)인 암모니아 기체 및 이산화탄소기체(경우에 따라 수증기 포함)는 접촉을 통해, 다음과 같은 흡수반응이 일어난다.
흡수반응의 효율을 높이기 위하여, 미반응기체 흡수부(30)는 5℃ 내지 30℃의 온도, 1 내지 5기압을 유지하는 것이 바람직하다. 상기 범위를 벗어나는 경우에는, 물에 암모니아기체가 효과적으로 녹지 않아, 암모니아수의 생성율이 저하되거나, 암모니아수에 이산화탄소기체가 효과적으로 녹지 않아, 미반응 이산화탄소기체의 흡수율이 저하되는 문제가 있다. 이는 결과적으로, 미반응 기체의 회수율을 저하시키게 된다.
먼저, 암모니아기체가 제 2분사부(33)에 의해 공급되거나, 수증기가 냉각되어 형성된 물과 접촉하여 암모니아수를 생성된다.
다음으로, 상기 형성된 암모니아수와 이산화탄소기체가 접촉하여, 암모니아수에 이산화탄소기체가 흡수되여 흡수액을 생성하게 된다. 이는 이산화탄소기체를 흡수하여, 흡수액 형태로 회수함으로써, 회수율을 높인다.
여기서, 암모니아수 생성과 흡수액 생성반응은 사실상 동시에 일어난다.
또한, 단위기체량에 대하여, 상기 제 2분사부(33)에서 분사되는 고상염수용액, 흡수액 또는 물 중 적어도 하나의 양은 상기 제 1분사부(22)에서 분사되는 고상염수용액 또는 물 중 적어도 하나의 양보다 많은 것이 바람직하다. 이는 고상염수용액의 냉각으로 인한 고상염 생성방식보다 암모니아기체의 흡수를 위해 물을 사용하는 흡수방식에서 더 많은 액체를 사용하는 것이 효과적이기 때문이다.
또한, 제 2배출부(35)는 상기 제 2충전부(32)에 의해 상기 기체생성부(10)에서 주입된 기체가 흡수되어 형성되는 흡수액을 외부로 배출시키는 역할을 한다. 이는 흡수반응을 통해 형성된 흡수액을 외부로 배출시키기 위한 통로이며, 경우에 따라, 생성된 고상염 및 그 수용액도 배출시킨다. 즉, 미반응기체 흡수부(30)에서 생성되는 물질을 회수하는 출구기능을 수행한다.
상기 제 2배출부(35)는 제 2순환부(34)보다 하부에 위치하는 것이 바람직하다. 고상염수용액보다 흡수액이 비중이 크므로, 더 하부에서 수집하는 것이 효과적이기 때문이다.
또한, 제 2격벽(36)은 상기 제 1충전부(22)와 상기 제 2충전부(32) 사이에 위치하여, 고상염 회수부(20)와 미반응기체 흡수부(30) 사이를 구획하는 역할을 하며, 그 형태는, 중앙부에 홀을 포함하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는, 홀(H)을 중심으로 하부방향으로 기울어지는 것이 효과적이다. 이러한 형태로 인해 제 2순환부(34) 및 제 2배출부(35)에 효과적으로 흡수액, 고상염 및 고상염수용액이 모일 수 있는 장점이 있다.
제 1격벽(26)과 달리, 제 2격벽(36)에 방수부(21)가 존재하지 않는 이유는, 제 2격벽(36)의 홀(H)로 흡수액, 고상염 및 고상염수용액이 투입되더라도, 고상염 회수부(20)의 반응에 영향을 미치지 않으며, 회수될 수 있기 때문이다.
또한, 상기 기체생성부(10), 상기 제 1충전부(22) 및 상기 제 2충전부(32)는 정삼투 공정과 결합되어, 하나의 챔버를 이용하여, 일체형으로 구성되는 것이 바람직하다. 이는 암모니아와 이산화탄소기체가 고상염의 형태로 배관을 막는 문제를 해결할 수 있을 뿐만 아니라, 이를 막기 위해 기체의 이동배관에 별도의 히터를 가동할 필요가 없어, 에너지소비를 획기적으로 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
마지막으로, 기체배출부(40)는 상기 제 2분사부(33) 위에 위치하며, 상기 기체생성부(10)에서 주입된 기체 중 반응하지 않은 기체를 외부로 배출시키는 역할을 한다. 이는 미반응기체를 챔버 외부로 배출하는 출구기능을 수행한다.
본 발명의 정삼투 공정 일체형 유도용질 회수장치는 그 설계 및 반응구조상 회수율이 매우 높으므로, 기체배출부(40)에 의해 배출되는 미반응 기체가 미량이나, 기체배출부(40)에 의해 배출된 기체는 다시 기체생성부(10)에 주입됨으로써, 재회수되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 정삼투 공정 일체형 유도용질 회수장치는, 정삼투 공정에서의 유도용질 회수에 최적화되었으나, 암모니아를 이용한 이산화탄소의 포집공정으로도 응용될 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.
10: 기체생성부
11: 기체 (이산화탄소, 암모니아, 수증기)
20: 고상염 회수부
21: 방수부
22: 제 1충전부
23: 제 1분사부
24: 제 1순환부
25: 제 1배출부
26: 제 1격벽
30: 미반응기체 흡수부
31: 미반응기체(이산화탄소, 암모니아, 수증기)
32: 제 2충전부
33: 제 2분사부
34: 제 2순환부
35: 제 2배출부
36: 제 2격벽
40: 기체배출부
H: 홀

Claims (16)

  1. 기체생성부;
    상기 기체생성부 위에 위치하며, 충전재 또는 코일 중 적어도 하나로 이루어진 제 1충전부;
    상기 제 1충전부 위에 위치하며, 충전재 또는 코일 중 적어도 하나로 이루어진 제 2충전부;
    상기 기체생성부와 상기 제 1충전부 사이에 위치하는 제 1격벽; 및
    상기 제 1충전부와 상기 제 2충전부 사이에 위치하는 제 2격벽;을 포함하여 이루어지며, 상기 제 1격벽 및 상기 제 2격벽은 각각 중앙부에 홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 정삼투 공정 일체형 유도용질 회수장치
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1격벽 및 상기 제 2격벽은 각각 상기 홀을 중심으로 하부방향으로 기울어진 것을 특징으로 하는 정삼투 공정 일체형 유도용질 회수장치
  4. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 제 1충전부에 의해 상기 기체생성부에서 주입된 기체가 냉각되어 형성되는 고상염수용액을 상기 제 1격벽과 상기 제 1충전부 사이에서 회수하여, 상기 제 1충전부보다 상부로 끌어올리는 제 1순환부; 또는
    상기 제 2충전부에 의해 상기 기체생성부에서 주입된 기체가 냉각되어 형성되는 고상염수용액 또는 상기 기체생성부에서 주입된 기체가 흡수되어 형성되는 흡수액을 상기 제 2격벽과 상기 제 2충전부 사이에서 회수하여, 상기 제 2충전부 위로 끌어올리는 제 2순환부; 중 적어도 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정삼투 공정 일체형 유도용질 회수장치
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제 1충전부와 상기 제 2격벽 사이에 위치하며, 상기 제 1순환부에 의해 이동된 고상염수용액 또는 외부에서 유입된 물 중 적어도 하나를 상기 제 1충전부로 분사하는 제 1분사부; 또는
    상기 제 2충전부 위에 위치하며, 상기 제 2순환부에 의해 이동된 상기 고상염수용액, 상기 흡수액 또는 외부에서 유입된 물 중 적어도 하나를 상기 제 2충전부로 분사하는 제 2분사부; 중 적어도 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정삼투 공정 일체형 유도용질 회수장치
  6. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 제 1격벽의 홀 위에 이격되어 위치하며, 판 형태로 이루어진 방수부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정삼투 공정 일체형 유도용질 회수장치
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 방수부의 면적은, 상기 제 1격벽의 홀의 면적보다 10% 내지 40% 큰 것을 특징으로 하는 정삼투 공정 일체형 유도용질 회수장치
  8. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 기체생성부에서는, 암모니아기체 및 이산화탄소기체를 생성하는 것을 특징으로 하는 정삼투 공정 일체형 유도용질 회수장치
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 기체생성부는, 정삼투 공정상의 증류탑을 포함하여 구성되며, 상기 암모니아기체 및 상기 이산화탄소기체는 상기 증류탑에서 정삼투 공정에서의 유도용액인 중탄산암모늄 용액으로부터 분리되어 생성되는 것을 특징으로 하는 정삼투 공정 일체형 유도용질 회수장치
  10. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 기체생성부, 상기 제 1충전부 및 상기 제 2충전부는 정삼투 공정과 결합되어, 일체형으로 구성되는 것을 특징으로 하는 정삼투 공정 일체형 유도용질 회수장치
  11. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 제 1충전부 및 상기 제 2충전부에서, 상기 충전재 및 상기 코일은 표면적을 넓히는 형태로 구성된 것을 특징으로 하는 정삼투 공정 일체형 유도용질 회수장치
  12. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 제 1충전부 및 상기 제 2충전부에서, 상기 충전재 및 상기 코일은 플라스틱 또는 스테인리스 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 정삼투 공정 일체형 유도용질 회수장치
  13. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 제 1격벽과 상기 제 1충전부 사이에 위치하며, 상기 제 1충전부에 의해 상기 기체생성부에서 주입된 기체가 냉각되어 형성되는 고상염을 외부로 배출시키는 제 1배출부; 및
    상기 제 2충전부에 의해 상기 기체생성부에서 주입된 기체가 흡수되어 형성되는 흡수액을 외부로 배출시키는 제 2배출부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정삼투 공정 일체형 유도용질 회수장치
  14. 제 5항에 있어서,
    상기 제 2분사부 위에 위치하며, 상기 기체생성부에서 주입된 기체 중 반응하지 않은 기체를 외부로 배출시키는 기체배출부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정삼투 공정 일체형 유도용질 회수장치
  15. 제 4항에 있어서,
    상기 제 1순환부는, 펌프 및 상기 펌프에 의해 고상염수용액이 이동하는 배관으로 구성되는 것을 특징으로 하는 정삼투 공정 일체형 유도용질 회수장치
  16. 제 5항에 있어서,
    단위기체량에 대하여, 상기 제 2분사부에서 분사되는 고상염수용액, 흡수액 또는 물 중 적어도 하나의 양은 상기 제 1분사부에서 분사되는 고상염수용액 또는 물 중 적어도 하나의 양보다 많은 것을 특징으로 하는 정삼투 공정 일체형 유도용질 회수장치
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