KR101571251B1 - 중탄산나트륨 제조 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

중탄산나트륨 제조 장치 및 그 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101571251B1
KR101571251B1 KR1020140128352A KR20140128352A KR101571251B1 KR 101571251 B1 KR101571251 B1 KR 101571251B1 KR 1020140128352 A KR1020140128352 A KR 1020140128352A KR 20140128352 A KR20140128352 A KR 20140128352A KR 101571251 B1 KR101571251 B1 KR 101571251B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
sodium carbonate
hydroxide
water
sodium bicarbonate
cooler
Prior art date
Application number
KR1020140128352A
Other languages
English (en)
Inventor
이지현
이동욱
곽노상
장경룡
심재구
이인영
장세규
Original Assignee
한국전력공사
한국동서발전(주)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국전력공사, 한국동서발전(주) filed Critical 한국전력공사
Priority to KR1020140128352A priority Critical patent/KR101571251B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101571251B1 publication Critical patent/KR101571251B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01D—COMPOUNDS OF ALKALI METALS, i.e. LITHIUM, SODIUM, POTASSIUM, RUBIDIUM, CAESIUM, OR FRANCIUM
    • C01D7/00—Carbonates of sodium, potassium or alkali metals in general
    • C01D7/10—Preparation of bicarbonates from carbonates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01D—COMPOUNDS OF ALKALI METALS, i.e. LITHIUM, SODIUM, POTASSIUM, RUBIDIUM, CAESIUM, OR FRANCIUM
    • C01D7/00—Carbonates of sodium, potassium or alkali metals in general
    • C01D7/07—Preparation from the hydroxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/01—Products
    • C25B1/14—Alkali metal compounds
    • C25B1/16—Hydroxides

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 중탄산나트륨 제조 장치에 관한 것이다.
일례로, 수산화물과 연소 배가스를 반응시켜 탄산나트륨을 생성하는 충진탑; 냉각수를 이용하여 상기 충진탑에서 생성되는 탄산나트륨을 냉각시키는 냉각기; 상기 충진탑을 통해 생성된 탄산나트륨을 공급받고 연소 배가스 및 물과 추가 반응시켜 중탄산나트륨을 생성하는 교반조; 및 염화나트륨 및 상기 냉각기의 열교환을 통해 승온되어 공급되는 물을 전기 분해하여 수산화물을 생성하고, 생성된 수산화물을 상기 충진탑으로 공급하는 전기 분해조를 포함하는 중탄산나트륨 제조 장치를 개시한다.

Description

중탄산나트륨 제조 장치 및 그 제조 방법{APPARATUS FOR MANUFACTURING FOR SODIUM BICARBONATE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 중탄산나트륨 제조 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 중탄산나트륨(sodium bicarbonate, NaHCO3)은 비누, 세제, 피혁 및 식품 첨가제 등 산업분야에서 다양하게 활용 가능한 물질로서 부가가치가 높을 뿐만 아니라, 상업적인 잠재력이 큰 화합물이라 할 수 있다.
최근에는 석탄화력 발전소 등에서 배출되는 연속 배가스를 활용하여 상기 중탄산나트륨 등과 같은 고부가 화합물을 제조하고, 이와 동시에 대표적인 온실가스인 이산화탄소를 저감할 수 있는 방안에 다양하게 제안되고 있다.
본 발명은, 이산화탄소의 탄산화 반응용 수산화물을 생성하기 위해 소모되는 에너지를 최소화할 수 있는 중탄산나트륨 제조 장치 및 그 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 중탄산나트륨 제조 장치는, 수산화물과 연소 배가스를 반응시켜 탄산나트륨을 생성하는 충진탑; 냉각수를 이용하여 상기 충진탑에서 생성되는 탄산나트륨을 냉각시키는 냉각기; 상기 충진탑을 통해 생성된 탄산나트륨을 공급받고 연소 배가스 및 물과 추가 반응시켜 중탄산나트륨을 생성하는 교반조; 및 염화나트륨 및 상기 냉각기의 열교환을 통해 승온되어 공급되는 물을 전기 분해하여 수산화물을 생성하고, 생성된 수산화물을 상기 충진탑으로 공급하는 전기 분해조를 포함한다.
또한, 상기 전기 분해조는, 양극을 포함하는 양극 셀; 음극을 포함하는 음극 셀; 상기 양극 셀과 상기 음극 셀 사이에 개재된 전해질막; 상기 양극 셀과 연결된 염화나트륨 투입라인과 염화나트륨 배출라인; 상기 음극 셀과 상기 냉각기 사이에 연결된 물 공급라인; 및 상기 음극 셀과 상기 충진탑 사이에 연결된 수산화물 공급라인을 포함할 수 있다.
또한, 상기 전기 분해조는, 상기 양극 셀과 연결된 염소가스 배출라인; 및 상기 음극 셀과 연결된 수소가스 배출라인을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 냉각기는 상기 충진탑의 하부 내벽에 인접하게 설치되고 원형의 코일 형태의 냉각수 라인을 포함할 수 있다.
또한, 상기 코일의 직경은 상기 충진탑의 직경의 1/8 내지 1/9로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 충진탑은 수산화물 수용액의 액위를 상기 충진탑의 직경의 3 내지 5배로 유지할 수 있다.
또한, 상기 냉각기는 상기 충진탑에서 생성되는 탄산나트륨의 온도를 40℃ 이하로 유지할 수 있다.
또한, 상기 냉각기는 상기 전기 분해조로 공급되는 물의 온도를 상온대비 10 내지 30℃ 승온시켜 공급할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 중탄산나트륨 제조 방법은, 수산화물과 연소 배가스를 반응시켜 탄산나트륨 생성하는 탄산나트륨 생성 단계; 냉각수를 이용하여 상기 탄산나트륨 생성단계에서 생성되는 탄산나트륨을 냉각시키는 탄산나트륨 냉각 단계; 상기 탄산나트륨 생성 단계를 통해 생성된 탄산나트륨을 연소 배가스 및 물과 추가 반응시켜 중탄산나트륨을 생성하는 중탄산나트륨 생성 단계; 및 염화나트륨 및 상기 탄산나트륨 냉각 단계를 통해 승온된 물을 전기 분해하여 수산화물을 생성하여 상기 탄산나트륨 생성 단계를 위해 공급하는 수산화물 생성 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 이산화탄소의 탄산화 반응용 수산화물을 생성하기 위해 소모되는 에너지를 최소화할 수 있는 중탄산나트륨 제조 장치 및 그 제조 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 중탄산나트륨 제조 장치의 구성도이다.
도 2는 pH에 따른 탄산나트륨(Na2CO3) 및 중탄산나트륨(NaHCO3)의 생성량 변화를 나타낸 그래프이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따라 생성된 중탄산나트륨의 순도분석 결과를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 중탄산나트륨 제조 방법을 설명하기 위해 나타낸 흐름도이다.
본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 중탄산나트륨 제조 장치의 구성도이다. 도 2는 pH에 따른 탄산나트륨(Na2CO3) 및 중탄산나트륨(NaHCO3)의 생성량 변화를 나타낸 그래프이다. 도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따라 생성된 중탄산나트륨의 순도분석 결과를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 중탄산나트륨 제조 장치(100)는 충진탑(110), 냉각기(120), 교반조(130) 및 전기 분해조(140)를 포함한다.
상기 충진탑(110)의 상부에는 상기 전기 분해조(140)를 통해 생성된 수산화물(가성소다) 수용액을 공급 받기 위한 수산화물 공급라인(147)이 연결되고, 내부에는 충진물이 충진되어 있다. 또한, 상기 충진탑(110)의 하부에는 연소가스를 공급 받기 위한 연소가스 공급라인(113)이 연결되어 있다. 이와 같이 상기 충진탑(110)의 하부로 투입되는 연소 배가스는 상기 충진탑(110)의 상부로 투입되어 하부에 체류되는 수산화물 수용액과 반응함으로써 탄산나트륨(NaHCO3)을 생성하며 해당 반응식은 하기와 같다.
[반응식 1]
CO2 (g) + 2NaOH (l) → NaCO3 + H2O (ΔH = -91.7 KJ/mole)
이와 같이 생성된 탄산나트륨(NaHCO3)은 탄산나트륨 이송라인(117)을 통해 상기 교반조(130)의 상부로 공급된다. 이때 탄산나트륨의 원활한 이송을 위해 상기 탄산나트륨 이송라인(117)에는 순환펌프(119)가 설치될 수 있다.
한편, 상기 충진탑(110)은 수산화물 수용액의 액위를 상기 충진탑(110)의 직경의 3 내지 5 배로 유지하는 것이 적절하다.
상기 냉각기(120)는 상기 충진탑(110)의 하부에 설치되어 수산화물 수용액과 이산화탄소 간의 반응으로 인한 발열을 제어할 수 있다. 상기 냉각기(120)는 충진탑(110)의 하부 내벽에 인접하게 설치되어 상기 충진탑(110) 내부의 유동에 미치는 영향을 최소화시키고, 원형의 코일 형태의 냉각수 라인(121)을 통해 투입되는 냉각수의 온도를 20 내지 40 ℃ 범위에서 유지하고, 물 공급라인(146)을 통해 공급되는 물의 온도를 상온대비 10 내지 30℃로 유지할 수 있으며, 상기 냉각수에 의해 탄산나트륨의 온도를 40℃ 이하로 유지할 수 있다. 상기 코일의 직경은 상기 충진탑(110)의 직경의 1/8 내지 1/9로 이루어진 것이 적절하다.
상기 교반조(130)는 상기 탄산나트륨 이송라인(117)을 통해 탄산나트륨과 상기 연소 배가스 공급라인(131)을 통해 연소 배가스를 각각 공급 받아 물과 함께 추가 반응을 시킴으로써 중탄산나트륨(NaHCO3)을 생성하며, 해당 반응식은 하기와 같다.
[반응식 2]
Na2CO3 + CO2 (g) + H2O → 2NaHCO3 (l) (ΔH = -84.1 KJ/mole)
중탄산나트륨 생성을 위한 2차 반응기 형태는 상기 1차 반응기와 동일한 형태의 충진탑(110) 혹은 다단 임펠러 등으로 구성된 연속 반응기(CSTR, Continuous Stirred Tank Reactor) 등이 가능하다.
상기 교반조(130)에서는 10 내지 30분간 체류시켜 탄산나트륨 슬러리와 이산화탄소가 추가 반응을 통한 중탄산나트륨 생성이 이루어지도록 한다. 상기 교반조(130)에서 반응기 내 중탄산나트륨 및 탄산나트륨 혼합 슬러리의 체류시간이 10분 보다 짧으면 중탄산나트륨 생성을 위한 충분한 반응시간이 확보되지 않아서 최종 생산되는 제품의 중탄산나트륨 함량이 낮아지는 우려가 있고, 체류시간이 30분 보다 길어지면 체류시간 증대를 위한 반응기 사이즈 증대 및 과도한 반응에 따른 부 반응물(원치 않는 물질)의 생성 우려가 있어서 바람직하지 않다. 상기 교반조(130)는 반응을 위한 추가의 열원이나 냉각을 위한 별도의 전원은 공급되지 않으며 운전온도는 50℃ 미만에서 이루어진다. 상기 교반조(130) 반응기의 pH는 8.5내지 9.0으로 유지하는데 이는 pH 범위에서 이산화탄소와 탄산나트륨 간의 추가 반응을 통한 중탄산나트륨의 생성량이 최대가 되기 때문이다.
상기 교반조(130)에서 생성된 중탄산나트륨 슬러리는 이후 상기 교반조(130) 후단에 설치된 중탄산나트륨 이송라인(133)을 통해 탈수기로 이동시켜 슬러리 중에 포함된 상당한 양의 수분을 제거하고 다시 건조기로 보내어 원하는 수준으로 건조시킨 후 최종적으로 고상의중탄산나트륨만을 생산한다. 또한, 상기와 같은 추가 반응을 통하여 이산화탄소가 제거된 가스는 가스 배출라인(135)을 통해 배출된다.
상기 전기 분해조(140)는 염수로부터 얻은 고농도의 염화나트륨과 상기 냉각기(120)의 열교환를 통해 승온된 물을 각각 공급 받아 전기 분해하여 수산화물을 생성하고, 생성된 수산화물은 수산화물 이송라인(147)을 통해 상기 충진탑(110)으로 공급된다.
상기 전기 분해조(140)는, 양극(141a)을 포함하는 양극 셀(141), 음극(142a)을 포함하는 음극 셀(142), 상기 양극 셀(141)과 음극 셀(142) 사이에 개재된 전해질막(멤브레인막)(143), 상기 양극 셀(141)과 연결된 염화나트륨(고농도) 투입라인(144)과 염화나트륨(저농도) 배출라인(145), 상기 음극 셀(142)과 상기 냉각기(120) 사이에 연결되어 상기 냉각기(120)의 열 교환을 통해 승온된 물을 상기 음극 셀(142)로 공급하기 위한 물 공급라인(146), 상기 음극 셀(142)과 상기 충진탑(110) 사이에 연결되어 상기 전기 분해조(140)를 통해 생성된 수산화물을 상기 충진탑(110)으로 공급하기 위한 수산화물 공급라인(147), 상기 양극 셀(141)과 연결된 염소가스 배출라인(148), 및 상기 음극 셀(142)과 연결된 수소가스 배출라인(149)을 포함할 수 있다.
상기 전기 분해조(140)를 통한 전기 분해 반응식을 하기와 같다.
[반응식 3]
2H2O + 2e- → H2(g) + 2OH- <양극(환원전극) 반응>
2Cl-(aq) → Cl2(g) + 2e- <음극(산화전극) 반응>
-------------------------------------------------------------------
2NaCl + 2H2O → Cl2(g) + H2(g) + 2NaOH <전체반응>
상기 양극 셀(141)에서는 염화나트륨 투입라인(144)을 통해 고농도의 염화나트륨이 투입되고, 염소 이온(Cl-)은 염소가스(Cl2)로 산화된 후 염소가스 배출라인(148)을 통해 배출된다. 이와 같이 배출된 염소가스(Cl2)는 단독 혹은 수소와의 반응을 통해 고순도 염산을 생산하는데 활용될 수 있다.
상기 음극 셀(142)에서는 물 공급라인(146)을 통해 전기분해를 위해 냉각기(120)를 통해 승온된 물이 공급되는데, 물 분자는 환원되어 수산화이온(OH-)이 되며, 수산화이온은 다시 나트륨이온(Na+)과 결합하여 가성소다(NaOH)를 형성할 수 있다. 상기 전해질막(143)의 재질로는 불소계 및 하이드로카본계 등의 재질이 적절하다.
수산화나트륨을 얻기 위한 전기 분해 설비의 운용을 위하여 상당한 전력비가 소비되며, 이산화탄소를 활용한 화합물 제조 공정 운용비의 대부분을 차지하였다. 그러나, 본 발명의 실시예에 따르면 충진탑에서의 열 교환을 통한 열 에너지를 활용하여 전기 분해 공정을 진행하기 때문에, 그에 따라 소비되는 에너지의 사용량을 저감시킬 수 있어 전체적인 공정 운용비를 절감할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 중탄산나트륨 제조 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 중탄산나트륨의 제조 방법(S400)은 수산화물과 연소 배가스를 반응시켜 탄산나트륨 생성하는 탄산나트륨 생성 단계(S410), 냉각수를 이용하여 상기 탄산나트륨 생성단계(S410)에서 생성되는 탄산나트륨을 냉각시키는 탄산나트륨 냉각 단계(S420), 상기 탄산나트륨 생성 단계(S410)를 통해 생성된 탄산나트륨을 연소 배가스 및 물과 추가 반응시켜 중탄산나트륨을 생성하는 중탄산나트륨 생성 단계(S430) 및 염화나트륨 및 상기 탄산나트륨 냉각 단계(S420)를 통해 승온된 물을 전기 분해하여 수산화물을 생성하여 상기 탄산나트륨 생성 단계(S410)를 위해 공급하는 수산화물 생성 단계(S440)를 포함한다.
이하 본 발명의 다른 실시예에 따른 중탄산나트륨 제조 방법(S400)과 관련해서는 중탄산나트륨의 제조 장치(100)에서 이미 설명하였으므로 더욱 상세한 설명은 생략하도록 한다.
이하 본 발명의 실험예와 비교예에 대하여 설명하도록 한다.
본 발명에서 제안된 기술의 효과를 정량적으로 확인하기 위하여 대표적 화학공정 모사기인 PRO/II VER 9.1(Invensys. Inc)를 활용하여 비교예/실험예의 경우에 있어 공정 분석을 실시하였다. 본 공정분석에 있어서 대상 플랜트의 설비 용량은 앞서 서두에서 제시한 바와 같이 하루에 100톤의 이산화탄소를 처리할 수 있는 규모로 하였으며 이는 유연탄을 연료로 사용하는 국내 석탄화력발전 발전용량 기준으로 약 5 MW급에 해당한다(500 MW급 초임계 석탄화력발전소 기준 일일 약 1만톤의 CO2가 배출됨).
<비교예 1>
하루 100톤의 이산화탄소를 활용한 고부가화합물 제조공정을 구성하고 이를 공정모사 분석기(Process Simulator, PRO/II)로 분석하였다. 상기 공정 하에서 전기 분해공정으로 투입되는 원료의 양은 각각 물(연간 14,945톤), 염화나트륨(61,737톤)으로 이 공정의 전기 분해를 통해 각각 염소가 37,450톤, 수소가 1,067톤 생산이 된다. 20% 농도의 가성소다는 165,859 톤이 생산되는데 생산된 가성소다는 모두 탄산화 반응공정으로 투입이 되어 이산화탄소와 탄산화반응을 통한 탄산나트륨 및 중탄산나트륨을 생성한다. 상기 공정 모사에서 탄산화 반응을 위한 흡수탑의 반응기는 2개의 충진층으로 구성된 충진탑으로 구성하였고 2차 반응기는 일반적인 CSTR 반응기로 구성하여 중탄산나트륨 제조를 위한 충분한 체류시간을 확보하였다. 상기 공정하에서 가성소다 생산을 위한 전기분해공정에서의 에너지 소비량 및 최종 제조된 중탄산나트륨의 순도를 포함하는 주요 공정모사 분석결과(PRO/II 활용)를 표 1에 나타내었다.
<실험예 1>
하루 100톤의 이산화탄소를 활용한 고부가화합물 제조공정을 구성하고 이를 공정모사 분석기(PRO/II)로 분석하였다. 상기 공정하에서 전기분해공정으로 투입되는 원료의 양은 각각 물(연간 14,945톤), 염화나트륨(61,737톤)으로 비교예 1과 동일하며, 이 공정의 전기 분해를 통해 각각 염소가 37,450톤, 수소가 1,067톤 생산이 된다. 20% 농도의 가성소다는 165,859 톤이 생산되는데 생산된 가성소다는 모두 탄산화 반응공정으로 투입이 되어 이산화탄소와 탄산화반응을 통한 탄산나트륨 및 중탄산나트륨을 생성한다. 상기 공정 모사에서 탄산화 반응을 위한 흡수탑의 반응기는 2개의 충진층으로 구성된 충진탑으로 구성하였고 2차 반응기는 일반적인 CSTR 반응기로 구성하여 중탄산나트륨 제조를 위한 충분한 체류시간을 확보하였다.
또한 본 실험예에서는 전기 분해조에 투입되는 물(H2O)이 탄산화 반응공정의 충진탑 하부에서 가성소다와 이산화탄소간의 급격한 발열반응에 의해 생성되는 고온의 슬러리와의 열 교환을 거친 후 다시 전기 분해조의 음극 파트로 투입이 되도록 하였다. 전기 분해조로 투입되는 물의 온도는 열 교환 직후 40℃로 투입이 된다고 가정하였다. 상기 공정 하에서 가성소다 생산을 위한 전기분해공정에서의 에너지 소비량 및 최종 제조된 중탄산나트륨의 순도를 포함하는 주요 공정모사 분석결과(PRO/II 활용)를 표-1에 나타내었다.
<실험예 2>
상기 실험예 1에서, 전기 분해조로 투입되는 물의 온도는 열 교환 직후 50℃로 투입이 되도록 열교환기의 규격을 설정한 것을 제외하고는 실험예 1과 동일한 방법으로 실시한 공정하에서 가성소다 생산을 위한 전기분해 공정에서의 에너지 소비량 및 최종 제조된 중탄산나트륨의 순도를 포함하는 주요 공정모사 분석결과(PRO/II 활용)를 표 1에 나타내었다.
<실험예 3>
상기 실험예 1에서, 전기 분해조로 투입되는 물의 온도는 열 교환 직후 60℃로 투입이 되도록 열교환기의 규격을 설정한 것을 제외하고는 실험예 1과 동일한 방법으로 실시한 공정 하에서 가성소다 생산을 위한 전기분해 공정에서의에너지 소비량 및 최종 제조된 중탄산나트륨의 순도를 포함하는 주요 공정모사 분석결과(PRO/II 활용)를 표 1에 나타내었다.
<실험예 4>
상기 실험예 1에서, 전기 분해조로 투입되는 물의 온도는 열 교환 직후 70℃로 투입이 되도록 열교환기의 규격을 설정한 것을 제외하고는 실험예 1과 동일한 방법으로 실시한 공정 하에서 가성소다 생산을 위한 전기분해 공정에서의 에너지 소비량 및 최종 제조된 중탄산나트륨의 순도를 포함하는 주요 공정모사 분석결과(PRO/II 활용)를 표 1에 나타내었다.
본 발명에 따른 다양한 성능 실험 결과 비교예 대비 실험예(탄산화반응공정의 충진탑 하부 슬러리와의 열교환 실시)는 모든 경우에서 전기 분해조에서의 에너지 사용량이 낮았다. 특히, 실험예 4의 경우 전기 분해조로 투입되는 H2O의 온도가 70℃ 인 경우 전기 분해조에서 소비되는 전기비용이 약 10% 저감(10.69 → 9.54 MW)되는 것으로 예측되었다. 이와 함께 전기 분해조에 투입되는 물과의 열 교환을 통해 충진탑 하단 탄산나트륨 수용액의 온도가 낮아짐에 따라 최종 생산되는 중탄산나트륨의 순도도 달라지는 것으로 분석이 되었는데 기존의 94.2%에서 실험예 4의 전기 분해조로 투입되는 H2O의 온도가 70℃ 인 경우 순도가 97.2%로 향상되었다. 이는 도-4에 제시된 상평형도 곡선에 따라 탄산화반응의 발열제어를 통해서 Trona 등의 불순물 발생을 제어하였기 때문으로 사료된다.
Figure 112014091315705-pat00001
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 중탄산나트륨 제조 장치 및 그 제조 방법을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.
100: 중탄산나트륨 제조 장치
110: 충진탑
120: 냉각기
130: 교반조
140: 전기 분해조

Claims (9)

  1. 수산화물과 연소 배가스를 반응시켜 탄산나트륨을 생성하는 충진탑;
    냉각수를 이용하여 상기 충진탑에서 생성되는 탄산나트륨을 냉각시키는 냉각기;
    상기 충진탑을 통해 생성된 탄산나트륨을 공급받고 연소 배가스 및 물과 추가 반응시켜 중탄산나트륨을 생성하는 교반조; 및
    염화나트륨 및 상기 냉각기의 열교환을 통해 승온되어 공급되는 물을 전기 분해하여 수산화물을 생성하고, 생성된 수산화물을 상기 충진탑으로 공급하며, 양극을 포함하는 양극 셀, 음극을 포함하는 음극셀 및 상기 양극 셀과 상기 음극 셀 사이에 개재된 전해질막을 포함하는 전기 분해조를 포함하고, 상기 전기분해조는 상기 냉각기의 열 교환을 통해 승온된 물을 상기 음극셀로 공급하기 위한 물 공급라인 및 상기 전기분해조에서 생성된 수산화물 수용액을 상기 충진탑에 공급하기 위한 수산화물 공급라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 중탄산나트륨 제조 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 교반조 반응기의 pH는 8.5 ~ 9.0으로 유지하는 것을 특징으로 하는 중탄산나트륨 제조 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 전기 분해조는,
    상기 양극 셀과 연결된 염소가스 배출라인; 및
    상기 음극 셀과 연결된 수소가스 배출라인을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 중탄산나트륨 제조 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉각기는 상기 충진탑의 하부 내벽에 인접하게 설치되고 원형의 코일 형태의 냉각수 라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 중탄산나트륨 제조 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 코일의 직경은 상기 충진탑의 직경의 1/8 내지 1/9로 이루어진 것을 특징으로 하는 중탄산나트륨 제조 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 충진탑은 수산화물 수용액의 액위를 상기 충진탑의 직경의 3 내지 5배로 유지하는 것을 특징으로 하는 중탄산나트륨 제조 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉각기는 상기 충진탑에서 생성되는 탄산나트륨의 온도를 40℃ 이하로 유지하는 것을 특징으로 하는 중탄산나트륨의 제조 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉각기는 상기 전기 분해조로 공급되는 물의 온도를 상온대비 10 내지 30℃ 승온시켜 공급하는 것을 특징으로 하는 중탄산나트륨의 제조 장치.
  9. 수산화물과 연소 배가스를 반응시켜 탄산나트륨 생성하는 탄산나트륨 생성 단계;
    냉각수를 이용하여 상기 탄산나트륨 생성단계에서 생성되는 탄산나트륨을 냉각시키는 탄산나트륨 냉각 단계;
    상기 탄산나트륨 생성 단계를 통해 생성된 탄산나트륨을 연소 배가스 및 물과 추가 반응시켜 중탄산나트륨을 생성하는 중탄산나트륨 생성 단계; 및
    염화나트륨 및 상기 탄산나트륨 냉각 단계를 통해 승온된 물을 전기분해조의 음극 셀로 공급하고, 전기 분해하여 수산화물을 생성하여 상기 탄산나트륨 생성 단계를 위해 충진탑에 공급하는 수산화물 생성 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 중탄산나트륨 제조 방법.
KR1020140128352A 2014-09-25 2014-09-25 중탄산나트륨 제조 장치 및 그 제조 방법 KR101571251B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140128352A KR101571251B1 (ko) 2014-09-25 2014-09-25 중탄산나트륨 제조 장치 및 그 제조 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140128352A KR101571251B1 (ko) 2014-09-25 2014-09-25 중탄산나트륨 제조 장치 및 그 제조 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101571251B1 true KR101571251B1 (ko) 2015-11-23

Family

ID=54844825

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140128352A KR101571251B1 (ko) 2014-09-25 2014-09-25 중탄산나트륨 제조 장치 및 그 제조 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101571251B1 (ko)

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101758518B1 (ko) 2015-12-23 2017-07-14 주식회사 포스코 중조 및 탄산칼슘 제조 설비 및 그 제조방법
WO2018052220A1 (ko) * 2016-09-13 2018-03-22 재단법인 포항산업과학연구원 중조 및 탄산칼슘 제조방법 및 제조설비
KR102019972B1 (ko) 2019-03-08 2019-09-10 주식회사 성광이엔에프 배가스의 co2를 이용한 중탄산나트륨 슬러리 제조장치 및 이를 이용한 배가스 처리 장치 및 방법
KR102095865B1 (ko) 2019-02-13 2020-05-27 이정노 2단 반응 방식을 이용한 중탄산나트륨 제조 장치
KR20200098873A (ko) 2019-02-13 2020-08-21 주식회사 성광이엔에프 2단 반응 방식을 이용한 중탄산나트륨 제조 장치
KR20200102862A (ko) 2019-02-22 2020-09-01 주식회사 성광이엔에프 2단 반응 방식을 이용한 중탄산나트륨 제조 장치
KR20200107641A (ko) 2019-03-08 2020-09-16 주식회사 성광이엔에프 배가스의 co2를 이용한 중탄산나트륨 슬러리 제조장치 및 이를 이용한 배가스 처리 장치 및 방법
WO2020197513A1 (en) 2019-03-27 2020-10-01 Ptt Public Company Limited A preparation of sodium bicarbonate from carbon dioxide
KR20210039169A (ko) * 2019-10-01 2021-04-09 한국전력공사 배가스에 포함된 이산화탄소를 활용한 고순도 중탄산나트륨 제조 장치 및 방법
KR102313559B1 (ko) 2021-05-21 2021-10-15 한국동서발전(주) 충전탑과 버블반응기를 결합한 일체형 중탄산나트륨의 제조장치 및 그 제조방법
KR20220039278A (ko) * 2020-09-22 2022-03-29 한국전력공사 배가스를 이용한 고순도 중탄산나트륨 제조장치 및 제조방법
KR102668704B1 (ko) 2023-12-05 2024-05-23 (주)대길엔지니어링 바이오가스 고질화를 위한 탄산수소나트륨 제조장치

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012206872A (ja) 2011-03-29 2012-10-25 Lion Corp 炭酸水素ナトリウムの製造方法および製造システム
JP2014014743A (ja) * 2012-07-06 2014-01-30 Hitachi Ltd 塩排水の処理方法及びその処理装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012206872A (ja) 2011-03-29 2012-10-25 Lion Corp 炭酸水素ナトリウムの製造方法および製造システム
JP2014014743A (ja) * 2012-07-06 2014-01-30 Hitachi Ltd 塩排水の処理方法及びその処理装置

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101758518B1 (ko) 2015-12-23 2017-07-14 주식회사 포스코 중조 및 탄산칼슘 제조 설비 및 그 제조방법
WO2018052220A1 (ko) * 2016-09-13 2018-03-22 재단법인 포항산업과학연구원 중조 및 탄산칼슘 제조방법 및 제조설비
KR102095865B1 (ko) 2019-02-13 2020-05-27 이정노 2단 반응 방식을 이용한 중탄산나트륨 제조 장치
KR20200098873A (ko) 2019-02-13 2020-08-21 주식회사 성광이엔에프 2단 반응 방식을 이용한 중탄산나트륨 제조 장치
KR20200102862A (ko) 2019-02-22 2020-09-01 주식회사 성광이엔에프 2단 반응 방식을 이용한 중탄산나트륨 제조 장치
KR102019972B1 (ko) 2019-03-08 2019-09-10 주식회사 성광이엔에프 배가스의 co2를 이용한 중탄산나트륨 슬러리 제조장치 및 이를 이용한 배가스 처리 장치 및 방법
KR20200107641A (ko) 2019-03-08 2020-09-16 주식회사 성광이엔에프 배가스의 co2를 이용한 중탄산나트륨 슬러리 제조장치 및 이를 이용한 배가스 처리 장치 및 방법
WO2020197513A1 (en) 2019-03-27 2020-10-01 Ptt Public Company Limited A preparation of sodium bicarbonate from carbon dioxide
KR20210039169A (ko) * 2019-10-01 2021-04-09 한국전력공사 배가스에 포함된 이산화탄소를 활용한 고순도 중탄산나트륨 제조 장치 및 방법
KR102376918B1 (ko) * 2019-10-01 2022-03-22 한국전력공사 배가스에 포함된 이산화탄소를 활용한 고순도 중탄산나트륨 제조 장치 및 방법
KR20220039278A (ko) * 2020-09-22 2022-03-29 한국전력공사 배가스를 이용한 고순도 중탄산나트륨 제조장치 및 제조방법
KR102433174B1 (ko) * 2020-09-22 2022-08-18 한국전력공사 배가스를 이용한 고순도 중탄산나트륨 제조장치 및 제조방법
KR20220116407A (ko) * 2020-09-22 2022-08-23 한국전력공사 배가스를 이용한 고순도 중탄산나트륨 제조장치 및 제조방법
KR20220116406A (ko) * 2020-09-22 2022-08-23 한국전력공사 배가스를 이용한 고순도 중탄산나트륨 제조장치 및 제조방법
KR102513142B1 (ko) 2020-09-22 2023-03-24 한국전력공사 배가스를 이용한 고순도 중탄산나트륨 제조장치 및 제조방법
KR102513143B1 (ko) 2020-09-22 2023-03-24 한국전력공사 배가스를 이용한 고순도 중탄산나트륨 제조장치 및 제조방법
KR102313559B1 (ko) 2021-05-21 2021-10-15 한국동서발전(주) 충전탑과 버블반응기를 결합한 일체형 중탄산나트륨의 제조장치 및 그 제조방법
KR102668704B1 (ko) 2023-12-05 2024-05-23 (주)대길엔지니어링 바이오가스 고질화를 위한 탄산수소나트륨 제조장치

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101571251B1 (ko) 중탄산나트륨 제조 장치 및 그 제조 방법
CN104261449B (zh) 利用富含钙和镁的溶液矿化co2制取高纯碳酸盐的方法
AU2022279526B2 (en) Production Of Lithium Hydroxide And Lithium Carbonate
CN105112100B (zh) 氯化石蜡连续生产工艺
CN104073839B (zh) 电解制备高纯四丙基氢氧化铵并联产溴素的装置及方法
CN105154910B (zh) 一种碱的生产工艺
CN104261350B (zh) 一种不产生固形物的二氧化氯制备方法
CN105154136B (zh) 一种氯化石蜡的生产工艺和设备
GB2552526A (en) Electrochemical method of ammonia generation
CN110656343A (zh) 利用pcet反应以芒硝和石灰石制取两碱联产高纯石膏的方法
CN107437629B (zh) 用碳酸氢钠作碱性浸取剂的co2矿化发电方法
CN107142490B (zh) 一种氯化镁电转化为高纯氧化镁的方法
CN204097575U (zh) 离子膜烧碱装置中的电解单元
KR101528911B1 (ko) 과황산암모늄의 고효율 연속 생산 방법 및 장치
KR101778411B1 (ko) 중조와 이산화염소의 동시 제조 설비 및 방법
CN205347592U (zh) 电解用淡盐水中氯酸盐分解处理装置
CN106044714A (zh) 电解与二氧化氯制备相对独立的综合法二氧化氯制备系统
CN105776175B (zh) 一种将二氧化碳转化为碳单质的方法和装置
CN103882472A (zh) 一种离子膜电解装置中氯气回收工艺
CN109208024A (zh) 一种氯碱生产工艺
CN204097576U (zh) 二次盐水精制装置
KR20210154332A (ko) 전기분해에 의한 중탄산나트륨 제조 장치 및 그 방법
JP7463323B2 (ja) 海水電解による二酸化炭素固定システムおよび方法
CN204281874U (zh) 一种综合利用盐湖资源实现金属镁一体化的生产系统
CN214088681U (zh) 二氧化氯电解法制备设备

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181101

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191101

Year of fee payment: 5