KR101458677B1

KR101458677B1 - 배기가스 중 이산화탄소의 포집 및 전환 방법과 장치

Info

Publication number: KR101458677B1
Application number: KR1020120136996A
Authority: KR
Inventors: 이진원; 이관수; 박성률
Original assignee: 롯데케미칼 주식회사
Priority date: 2011-11-30
Filing date: 2012-11-29
Publication date: 2014-11-05
Also published as: KR20130061090A

Abstract

본 발명은 단일 분리막 공정을 통해 경제적으로 배기가스로부터 이산화탄소를 포집한 후, 정제공정 없이 이산화탄소를 화학적으로 유용한 물질로 전환할 수 있는 방법과 장치에 대한 것이다.

Description

배기가스 중 이산화탄소의 포집 및 전환 방법과 장치{METHOD FOR CAPTURING AND CONVERTING CARBON DIOXIDE FROM EXHAUST GAS AND APPARATUS FOR CAPTURING AND CONVERTING CARBON DIOXIDE FROM EXHAUST GAS}

본 발명은 배기가스 중 이산화탄소를 포집하고 전환하는 방법과 장치에 관한 것이다.

최근 지구 온난화로 인해 전 세계적으로 이상 기후 현상이 발생할 뿐만 아니라, 생태계를 교란시키고, 인간의 생활에도 큰 영향을 미치고 있다. 이러한 지구 온난 현상의 주요 원인 중 하나로 이산화탄소(CO₂)에 의한 온실 효과가 있다. 따라서, 대기 중 CO₂ 방출을 줄이기 위한 다양한 연구가 진행되고 있다.

그러나, CO₂는 화석 연료를 연소시키는 인간의 모든 활동 분야에서 발생하고 있다. 특히, CO₂는 연소 배기가스를 통해 상당히 많은 양이 대기 중으로 배출되고 있는 것으로 보고되고 있다. 따라서, 대량의 화석 연료를 사용하는 화력발전소의 동력 발생 설비, 예컨대 보일러에서 배출되는 배기가스에서의 CO₂ 포집 및 처리에 대한 다양한 기술이 개발되고 있다(US 4,602,477; US 4,639,257, US 4,762,543).

종래 배기가스에서 이산화탄소를 포집(회수)하는 방법으로, 아민, 탄산칼륨, 암모니아 수용액 등과 같은 화학적 흡수 방법이 있다. 이러한 방법은 현재 널리 상용화된 것으로, 이산화탄소가 아민, 탄산칼륨, 암모니아 수용액 등에 흡수되어 배기가스로부터 제거된다. 그러나, 화학적 흡수방법은 탈기탑의 에너지 문제, 흡수제의 환경오염, 거대한 설치 공간 등의 문제를 갖고 있고, 또한 배기가스 내 이산화탄소의 농도가 낮은 LNG 보일러에는 적합하지 않다.

한편, 분리막을 이용하여 LNG 보일러의 배기가스에서 이산화탄소를 포집하는 방법이 있다(한국공개특허 제2011-0028285호, 일본공개특허 특개2010-137221호). 상기 방법은 공정 단계에 따라 배기가스로부터 이산화탄소를 고농도로부터 저농도까지 다양하게 회수할 수 있다. 그러나, 고농도의 이산화탄소를 배기가스로부터 포집하기 위해서는 다단계의 분리막 공정이 필요하기 때문에 비경제적이다.

이에, 효율적이면서 저렴한 비용으로 배기가스로부터 이산화탄소를 포집하고, 나아가 포집된 이산화탄소를 처리하는 새로운 방법이 여전히 요구되고 있다.

본 발명은 단일 분리막 공정을 통해 경제적으로 배기가스로부터 이산화탄소를 포집한 다음, 정제공정 없이 화학적으로 유용한 물질로 전환할 수 있는 방법을 제공하고자 한다.

또, 본 발명은 효율적으로 배기가스 내 이산화탄소를 포집하여 유용한 물질로 전환할 수 있는 장치를 제공하고자 한다.

본 발명은 분리막을 통해 배기가스로부터 이산화탄소 및 질소를 함유하는 혼합가스를 포집하는 단계; 및 상기 혼합가스 내 질소로 플라즈마를 형성하면서, 상기 플라즈마에 의해서 상기 혼합가스 내 이산화탄소를 메탄과 반응시키는 단계를 포함하는 배기가스 내 이산화탄소의 포집 및 전환 방법을 제공한다.

상기 배기가스의 함량은 5 내지 20 L/min일 수 있다.

상기 배기가스는 수분이 제거된 상태일 수 있다.

상기 배기가스는 1 내지 30 bar의 압력으로 압축된 것일 수 있다.

상기 혼합가스는 이산화탄소와 질소를 5:95 ~ 20:80 부피비율로 함유할 수 있다.

상기 이산화탄소와 메탄의 반응 온도는 700 내지 800 ℃일 수 있다.

상기 이산화탄소는 메탄과 1 : 1 부피 비율로 반응할 수 있다.

또, 본 발명은 공급되는 배기가스로부터 이산화탄소 및 질소를 함유하는 혼합가스가 포집되는 분리막; 및 상기 혼합가스 내 질소가 플라즈마를 형성하면서, 상기 플라즈마에 의해서 혼합가스 내 이산화탄소가 메탄과 반응할 수 있는 플라즈마 반응챔버를 구비하는 배기가스 내 이산화탄소의 포집 및 전환 장치를 제공한다.

상기 배기가스에서 수분을 제거하는 제습기를 더 구비하여, 수분이 제거된 배기가스를 분리막에 공급할 수 있다.

상기 분리막에 공급되는 배기가스를 압축할 수 있는 제1 압축기를 더 구비하여 압축된 배기가스를 분리막에 공급할 수 있다.

상기 플라즈마 반응 챔버의 하단에는 이산화탄소와 메탄의 반응 속도를 조절하기 위한 냉각기를 더 구비할 수 있다. 상기 냉각기를 통해 반응 기체의 반응 속도를 조절하여 반응 생성물을 조절할 수 있다.

본 발명은 1단의 분리막을 통해 배기가스에서 이산화탄소와 질소를 경제적으로 포집한 다음, 포집된 질소를 플라즈마 생성 기체로 이용하여 플라즈마를 형성하면서, 정제 공정 없이 형성된 플라즈마에 의해 포집된 이산화탄소를 메탄과 반응시켜 화학적으로 유용한 물질로 전환시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 배기가스에서 이산화탄소를 포집하고 전환시키는 과정을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 배기가스 중 이산화탄소의 포집 및 전환 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명은 배기가스로부터 이산화탄소를 포집하고 전환시키는 방법과 장치에 대한 것으로서, 1단의 분리막을 통해 배기가스에서 이산화탄소와 질소를 포집한 후, 포집된 질소로 플라즈마를 형성하면서, 정제 공정 없이 플라즈마에 의해 포집된 이산화탄소를 메탄과 반응시키는 것을 특징으로 한다. 이러한 본 발명은 배기가스 내 이산화탄소의 농도(함량)가 낮더라도 이산화탄소를 경제적으로 포집하여 정제 공정 없이 메탄과 반응시켜 화학적으로 유용한 물질로 개질시킬 수 있다.

도 1 및 2를 참고하면, 먼저 분리막(100)을 이용하여 배기가스(1)로부터 이산화탄소 및 질소를 함유하는 혼합가스(2)를 포집한다(이하, 'S100 단계').

배기가스(1)란, 물질이 연소, 합성, 분해될 때 발생되는 물질로서, 일반적으로 내연기관(예컨대, LNG 보일러 등)이 배출하는 기체이다. 상기 배기가스(1)는 이산화탄소(CO₅), 질소(N₂), 수분(H₂O), 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC), 황산화물, 황화수소 등을 포함하며, 특히 N₂와 CO₂를 다량 포함하고 있는데, 어떤 물질이 연소, 합성, 분해되느냐에 따라 배기가스의 성분이 상이하다. 예를 들어, LNG 보일러 등의 내연기관에서 배출되는 배기가스의 경우, 약 80 내지 90 vol%의 N₂, 약 5 내지 15 vol%의 CO₂, 및 약 5 내지 15 vol%의 H₂O를 포함할 수 있다.

이러한 배기가스(1)는 유량 조절기(500)를 통해 일정한 속도로 분리막에 유입될 수 있다. 상기 분리막(100)에 유입되는 배기가스(1) 함량(배기가스 유입량)은 약 5 내지 20 L/min일 수 있다.

상기 분리막에 유입되는 배기가스(1)는 수분이 제거된 것일 수 있다. 상기 배기가스 내 수분을 제거함으로써, 수분에 의해 고온에서 반응하는 이산화탄소와 메탄의 반응 효율이 낮아지는 것을 방지할 수 있다.

상기 배기가스에서 수분을 제거하는 방법은 다양하다. 예를 들어, 내연기관의 배기가스 배출구(미도시됨)와 분리막(100) 사이에 배기가스에서 수분을 제거할 수 있는 제습기(300)를 장착함으로써, 내연기관으로부터 분리막으로 공급되는 배기가스에서 수분을 용이하게 제거할 수 있다.

또, 상기 분리막에 유입되는 배기가스(1)는 압축된 것일 수 있다. 압축된 배기가스는 분리막에 일정한 유량으로 공급할 수 있다.

상기 배기가스의 압축 방법은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 내연기관과 분리막 사이에 압축기(이하, '제1 압축기')(400)를 장착함으로써, 내연기관에서 분리막으로 공급되는 배기가스를 압축할 수 있다.

상기 압축된 배기가스의 압력은 특별히 제한되지 않으며, 사용되는 분리막의 특성을 고려하여 약 1 내지 30 bar 범위, 바람직하게 약 1 내지 15 bar 정도 범위로 조절할 수 있다.

상기와 같은 배기가스(1)가 분리막(100)의 유입부에 유입되면, 분압차에 의해 배기가스가 분리막의 유입부에서 투과부로 이동하고, 이때 분리막의 선택적 투과성에 따라 배기가스 중에서 이산화탄소 및 질소 등의 일부 가스만이 분리막(100)을 투과하며, 나머지 가스는 분리막을 투과하지 못하고 분리막에 잔류한다. 이렇게 분리막을 투과한 이산화탄소 및 질소를 함유하는 혼합가스(2)는 추후 플라즈마 반응 챔버(200)로 공급되고, 분리막에 잔류하는 가스(3)는 배출 라인을 통해 외부로 배출된다. 이때, 외부로 배출되는 잔류 가스(3)에는 혼합가스(2)에 비해 이산화탄소의 농도(약 0.01 ~ 0.09 부피%)가 낮다. 상기 잔류가스(3)는 대부분 반응하지 못한 메탄(농도: 약 0.1~0.9 부피%), 이산화탄소(농도: 약 0.01 ~0.09 부피%) 그리고 질소(농도: 약 50~60 부피%)를 함유한다.

이와 같이, 분리막을 통해 배기가스에서 이산화탄소를 쉽게 분리하여 회수할 수 있다.

본 발명에서 사용 가능한 분리막(100)은 내연기관 등에서 공급되는 배기가스(1)에서 이산화탄소 및 질소를 함유하는 혼합가스(2)를 분리할 수 있는 것이라면, 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 폴리설폰, 폴리에테르설폰(polyether sulfone), 폴리이미드, 폴리카보네이트, 셀룰로즈 아세테이트, 폴리메틸메타크릴레이드 등이 있고, 이들은 단독으로 또는 2종 이상이 혼합되어 사용될 수 있다. 이러한 분리막은 비다공질 막일 수 있으며, 확산에 의해서 배기가스에서 이산화탄소 및 질소를 분리할 수 있다. 구체적으로, 혼합 기체인 배기가스는 고압 조건에서 분리막 표면에 용해되어 분리막 내부에서 확산 침투되며, 이때 이산화탄소 및 질소는 다른 기체 성분과의 확산 속도 차이에 의해서 분리될 수 있다.

상기 혼합가스(2)는 이산화탄소와 질소를 함유한다. 상기 이산화탄소와 질소의 농도(함량)은 분리막에 공급되는 배기가스 내 이산화탄소와 질소의 농도에 따라 다양하며, 예를 들어 상기 혼합가스(2)는 이산화탄소와 질소를 5:95 ~ 20:80 부피비율로 함유할 수 있다.

선택적으로 상기 포집된 혼합가스(2)는 하기 플라즈마 반응 챔버(200)로 공급라인을 통해 공급되기 전에, 분리막(100)과 플라즈마 반응 챔버(200) 사이에 설치된 기체 저장 챔버(이하, '제1 기체 저장 챔버')(600)에 일정 기간 저장되었다가 플라즈마 반응 챔버(200)에 공급될 수 있다.

또, 상기 제1 기체 저장 챔버(600)에 저장되기 전에, 상기 포집된 혼합가스(2)는 압축기(800)를 통해 압축될 수 있다.

또, 상기 제1 기체 저장 챔버(600)에는 기체 성분 분석기(700)가 설치되어 있을 수 있다. 상기 기체 성분 분석기(700)는 실시간으로 기체 성분을 분석할 수 있으며, 이러한 기체 성분 분석기를 통해 가장 이상적인 기체 반응 조건을 찾을 수 있다. 상기 기체 성분 분석기(700)의 예로는 기체 크로마토그래피 등이 있는데, 이에 한정되지 않는다.

다음으로, 상기 혼합가스(2) 내 질소로 플라즈마를 형성하면서, 상기 형성된 플라즈마에 의해 상기 혼합가스(2) 내 이산화탄소를 메탄(4)과 반응시킨다(이하, 'S200 단계').

상기 S100 단계에서 분리막(100)을 통해 포집된 혼합가스(2)는 유량 조절기(900)에 일정 속도로 플라즈마 반응 챔버(200)로 공급되고, 메탄(CH₄)(4)도 별도의 공급 라인을 통해 플라즈마 반응 챔버(200)로 공급된다. 이때, 상기 혼합가스(2) 내 질소는 플라즈마 생성 가스로 활용되고, 플라즈마 반응 챔버(200)에 장착된 플라즈마 토치(미도시됨)에 의해서 플라즈마 상태로 전환되어 플라즈마를 형성한다. 이렇게 플라즈마가 형성될 때, 플라즈마의 높은 에너지로 인해서 이산화탄소 및 메탄이 라디칼 상태로 전환되고 화학 반응을 하여, 화학적으로 유용한 물질이 합성될 수 있다. 이와 같이 본 발명에서는 상기 S100 단계에서 포집된 혼합가스의 질소가 플라즈마 생성 가스로 활용되기 때문에, 종래와 달리 상기 S100 단계에서 포집된 혼합가스에서 질소를 제거하는 정제 공정 없이 이산화탄소를 활용할 수 있으며, 또한 아르곤과 같은 별도의 플라즈마 생성 가스를 필요로 하지 않아 경제적이다.

본 발명에서 사용 가능한 플라즈마 반응 챔버(200)는 플라즈마 토치(미도시됨) 및 반응기(미도시됨)를 포함한다. 상기 플라즈마 토치는 혼합 가스에 약 100 내지 80 A의 방전 전류를 인가하여 질소를 플라즈마 상태로 전환시켜 플라즈마를 형성하면서, 이산화탄소와 메탄을 라디칼 상태로 전환시킬 수 있다.

상기 이산화탄소와 메탄의 반응 온도는 질소가 플라즈마 상태로 변환되는 정도에 따라 다양하며, 예를 들어 약 700 내지 800 ℃일 수 있다.

상기 이산화탄소와 메탄의 함량(주입량)은 S200 단계에서 사용된 가스 전체 부피를 기준으로 각각 약 20 내지 23 %일 수 있다. 다만, 상기 이산화탄소와 메탄의 주입 비율에 따라 수소 및 일산화탄소로의 전환율이 달라진다. 특히, 이산화탄소와 메탄이 CO₂ : CH₄ = 1 : 1 부피 비율로 주입될 때, 이산화탄소와 메탄의 반응율이 우수하며, 바람직하게는 이산화탄소와 메탄이 상기 비율로 주입되되, 이들 각각의 부피가 22.2 %일 경우, 약 95 ~ 99 % 정도로 이산화탄소와 메탄의 전환율이 높기 때문에 수소 및 일산화탄소의 생성량이 더 증가될 수 있다.

예를 들어, 55.6 부피%의 질소, 22.2 부피%의 이산화탄소 및 22.2 부피%의 메탄을 주입하여 S200 단계를 수행할 경우, 이산화탄소의 전환율이 약 99.8 %이고, 메탄의 전환율이 96 %로, 24.7 부피%의 수소 및 20.6 부피%의 일산화탄소를 얻을 수 있다. 또, 59.4 부피%의 질소, 20.3 부피%의 이산화탄소 및 20.3 부피%의 메탄을 주입하여 S200 단계를 수행할 경우, 이산화탄소 및 메탄의 전환율이 각각 약 92.6 %로, 24.7 부피%의 수소 및 17.8 부피%의 일산화탄소를 얻을 수 있다.

상기 반응기체의 반응 속도는 상기 플라즈마 반응 챔버(200)의 하단에 장착된 냉각기(미도시됨)를 통해 조절되어 반응 생성물을 조절할 수 있다.

이후, 상기 S200 단계에서 얻은 H₂, CO의 합성 가스(5)는 플라즈마 반응기(200)에서 배출 라인을 통해 배출되어 기제 저장 용기(이하, '제2 기체 저장 챔버')(1000)에 저장된다. 선택적으로, 플라즈마 반응기(200)에서 배출된 합성 가스(5)는 열교환기(1100) 및 압축기(1200)를 통해 압축되어 제2 기체 저장 챔버(1000)에 저장될 수 있다. 이때, 제2 기체 저장 챔버(1000)에는 저장되는 기체의 성분을 분석할 수 있는 기체 성분 분석기(1300)가 설치되어 있을 수 있다. 상기 기체 성분 분석기(1300)의 예로는 기체 크로마토그래피 등이 있는데, 이에 한정되지 않는다.

이하, 실시예 및 비교예를 통해 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 단, 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이지 이들만으로 한정하는 것은 아니다.

<실시예 1>

배기가스(N₂: 82 vol%, CO₂: 10 vol%, H₂O: 8 vol%)를 제습기에서 냉각, 응축시켜 배기가스에서 수분을 제거하였다. 이후, 압축기를 이용하여 수분이 제거된 배기가스(N₂: 85 vol%, CO₂: 15 vol%, 기타 가스: 0.01vol%)에 1~30 bar의 압력을 가하여 압축시켰다. 압축된 배기가스를 15 L/min으로 1단의 폴리설폰 중공사막에 유입시킨 다음, 분리막을 투과한 혼합가스를 포집한 후 제1 기체 저장 챔버에 저장하였고, 분리막을 투과하지 못한 잔류가스를 배출 라인을 통해 외부로 배출시켰다. 이때, 제1 기체 저장 챔버에 저장된 혼합가스의 성분을 기체 크로마토그래피를 통해 분석한 결과, CO₂의 함량이 22.2 vol%였고, N₂의 함량이 55.6 vol%였다.

이후, 플라즈마 토치 및 반응기로 구성된 플라즈마 반응 챔버에 포집된 혼합가스(유입량: 15 L/min) 및 메탄을 각각 공급하였다. 이때, N₂의 공급량은 약 55.6 vol%이고, CO₂의 공급량은 22.2 vol%이며, CH₄의 공급량은 22.2 vol%이었다. 이후, 혼합가스에 80 A의 방전전류를 인가하여 혼합가스 내 질소를 플라즈마 상태로 전환시켰다. 이때, 챔버 내 온도가 700~800 ℃에 도달되어 반응 챔버에 공급된 혼합가스 내 이산화탄소와 메탄이 반응하고, 이로써 합성 가스를 얻었다. 이후, 생성된 합성 가스와 미반응 가스를 열교환기 및 압축기를 통해 제2 기체 저장 챔버에 저장하였다.

상기 제2 기체 저장 챔버에 저장된 기체들의 성분을 기체크로마토그래피를 통해 분석한 결과, N₂의 함량이 52.1 vol%였고, CO₂의 함량이 0.04 vol%였으며, CH₄의 함량이 0.8 vol%였고, H₂의 함량이 24.7 vol%였고, CO의 함량이 20.6 vol%였다.

<실험예 1 > - 배기가스의 유입 유량에 따른 분리막에서의 CO ₂ 회수율

배기가스의 유입 유량에 따른 분리막에서의 CO₂ 회수율(포집율)을 측정하기 위해, 다음과 같이 수행하였다.

배기가스(N₂: 82 vol%, CO₂: 10 vol%, H₂O: 8 vol%)에서 수분을 제거한 다음, 압축기를 이용하여 수분이 제거된 배기가스에 10 bar의 압력을 가하여 압축한 후 1단의 폴리설폰 중공사막에 유입시켰다. 이때, 배기가스의 유입량을 10 L/min 및 50 L/min으로 각각 조절하여 분리막에 유입시켜 분리막을 투과한 혼합가스 내 이산화탄소량을 측정하였다.

측정 결과, 배기가스의 유입 유량이 10 L/min인 경우, 분리막을 투과한 혼합가스 내 이산화탄소의 함량이 약 20 vol%로, 이산화탄소의 회수율이 약 99 %이었다. 또, 배기가스의 유입 유량이 50 L/min인 경우, 분리막을 투과한 혼합가스 내 이산화탄소의 함량이 약 60 vol%로, 이산화탄소의 회수율이 약 90 %이었다. 이와 같이 배기가스가 10 bar의 압력으로 압축되어 분리막에 유입되되, 배기가스의 유입량이 10 L/min에서 50 L/min으로 증가할 경우, 분리막을 투과한 혼합가스 내 이산화탄소의 농도가 20 vo%에서 60 vol%까지 농축되었고, 투과하지 못한 잔류 가스 내 질소는 99.99 vol%에서 90 vol%로 농축되었다.

<실험예 2 > - 플라즈마 생성 기체에 따른 메탄의 이산화탄소 개질 실험

본 발명에 따라 포집된 질소를 플라즈마 생성 기체로 활용시 이산화탄소의 개질 정도를 확인하기 위해, 다음과 같이 실험을 행하였다.

실시예 1과 동일하게 수행한 다음, 플라즈마 반응 챔버 내 가스의 성분을 분석하였고, 분석 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 이때, 대조군으로서 플라즈마 반응 챔버에 투입하는 혼합가스 대신 아르곤 55.6 vol%와 이산화탄소 22.2 vol%를 투입하였다.

	Ar (vol%)	N₂ (vol%)	CH₄ (vol%)	CO₂ (vol%)	H₂ (vol%)	CO (vol%)
대조군	53.8	0	11.8	1.3	15.6	19.2
실시예 1	0	52.1	0.8	0.04	24.7	20.6

상기 표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1의 경우, 미반응 이산화탄소량이 대조군보다 적었다. 이는 이산화탄소의 전환율이 높다는 것을 의미한다.

또, 실시예 1의 경우, 대조군에 비해 수소 및 일산화탄소가 더 많이 생성되었다는 것을 알 수 있었다.

이와 같이 플라즈마 생성 기체로 혼합가스 내 질소를 사용할 경우, 아르곤을 사용하는 것에 비해 이산화탄소와 메탄 간의 반응율이 높아 다량의 합성 물질을 얻을 수 있다는 것을 알 수 있었다. 이는 질소가 아르곤보다 열전달율이 우수하여 이산화탄소와 메탄의 반응율을 높인 것으로 생각된다.

1: 배기가스, 2: 혼합가스,
3: 잔류가스, 4: 메탄,
5: 합성 가스,
100: 분리막, 200: 플라즈마 반응 챔버,
300: 제습기, 400: 제1 압축기,
500, 900: 유량 조절기, 600: 제1 기체 저장 챔버,
700, 1300: 기체 성분 분석기, 800, 1200: 압축기,
1000: 제2 기체 저장 챔버, 1100: 열교환기

Claims

분리막을 통해 배기가스로부터 이산화탄소 및 질소를 함유하는 혼합가스를 잔류가스와 분리하여 포집하고, 분리된 잔류가스를 외부로 배출하는 단계; 및
메탄을 공급하고, 상기 혼합가스 내 질소로 플라즈마를 형성하면서, 상기 플라즈마에 의해 혼합가스 내 이산화탄소를 공급되는 메탄과 반응시키는 단계
를 포함하는 배기가스 내 이산화탄소의 포집 및 전환 방법.
제1항에 있어서,
상기 배기가스의 함량은 5 내지 20 L/min인 것이 특징인 배기가스 내 이산화탄소의 포집 및 전환 방법.
제1항에 있어서,
상기 배기가스는 수분이 제거된 것이 특징인 배기가스 내 이산화탄소의 포집 및 전환 방법.
제1항에 있어서,
상기 배기가스는 1 내지 30 bar의 압력으로 압축된 것이 특징인 배기가스 내 이산화탄소의 포집 및 전환 방법.
제1항에 있어서,
상기 혼합가스는 이산화탄소와 질소를 5:95 ~ 20:80 부피비율로 함유하는 것이 특징인 배기가스 내 이산화탄소의 포집 및 전환 방법.
제1항에 있어서,
상기 이산화탄소와 메탄의 반응 온도는 700 내지 800 ℃인 것이 특징인 배기가스 내 이산화탄소의 포집 및 전환 방법.
제1항에 있어서,
상기 이산화탄소는 메탄과 1 : 1 부피 비율로 반응하는 것이 특징인 배기가스 내 이산화탄소의 포집 및 전환 방법.
공급되는 배기가스로부터 이산화탄소 및 질소를 함유하는 혼합가스를 잔류가스와 분리하여 포집하는 분리막;
상기 분리막에 연결되어 상기 분리된 잔류가스를 외부로 배출하는 배출라인;
메탄을 공급하는 공급라인; 및
상기 공급라인을 통해 메탄이 공급되고, 상기 분리막으로부터 공급되는 혼합가스 내 질소가 플라즈마를 형성하면서, 상기 플라즈마에 의해서 혼합가스 내 이산화탄소가 공급되는 메탄과 반응할 수 있는 플라즈마 반응챔버
를 포함하는 배기가스 내 이산화탄소의 포집 및 전환 장치.
제8항에 있어서,
상기 배기가스에서 수분을 제거하는 제습기를 더 구비하는 배기가스 내 이산화탄소의 포집 및 전환 장치.
제8항에 있어서,
상기 분리막에 공급되는 배기가스를 압축할 수 있는 제1 압축기를 더 구비하는 배기가스 내 이산화탄소의 포집 및 전환 장치.
제8항에 있어서,
상기 플라즈마 반응 챔버의 하단에, 이산화탄소와 메탄의 반응 속도를 조절하는 냉각기를 더 구비하는 배기가스 내 이산화탄소의 포집 및 전환 장치.