KR101812568B1 - 건식 이산화탄소 포집장치의 고체 재순환을 위한 내부루프실 및 그 내부루프실을 이용한 고체 재순환방법 및 그 내부루프실을 갖는 건식 이산화탄소 포집장치 - Google Patents

건식 이산화탄소 포집장치의 고체 재순환을 위한 내부루프실 및 그 내부루프실을 이용한 고체 재순환방법 및 그 내부루프실을 갖는 건식 이산화탄소 포집장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101812568B1
KR101812568B1 KR1020160008628A KR20160008628A KR101812568B1 KR 101812568 B1 KR101812568 B1 KR 101812568B1 KR 1020160008628 A KR1020160008628 A KR 1020160008628A KR 20160008628 A KR20160008628 A KR 20160008628A KR 101812568 B1 KR101812568 B1 KR 101812568B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
solid
gas
inner loop
carbon dioxide
reactor
Prior art date
Application number
KR1020160008628A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20170089066A (ko
Inventor
류호정
이창근
조성호
이동호
진경태
선도원
박재현
배달희
이승용
박영철
문종호
Original Assignee
한국에너지기술연구원
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 한국에너지기술연구원 filed Critical 한국에너지기술연구원
Priority to KR1020160008628A priority Critical patent/KR101812568B1/ko
Publication of KR20170089066A publication Critical patent/KR20170089066A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101812568B1 publication Critical patent/KR101812568B1/ko

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/14Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
    • B01D53/1456Removing acid components
    • B01D53/1475Removing carbon dioxide
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D45/00Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces
    • B01D45/12Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by centrifugal forces
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/14Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by absorption
    • B01D53/1412Controlling the absorption process
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/24Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by centrifugal force
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/30Controlling by gas-analysis apparatus
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46Removing components of defined structure
    • B01D53/62Carbon oxides
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/96Regeneration, reactivation or recycling of reactants
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/04Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising compounds of alkali metals, alkaline earth metals or magnesium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04CAPPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
    • B04C9/00Combinations with other devices, e.g. fans, expansion chambers, diffusors, water locks
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2257/00Components to be removed
    • B01D2257/50Carbon oxides
    • B01D2257/504Carbon dioxide
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
    • Y02C10/06
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02CCAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/40Capture or disposal of greenhouse gases of CO2

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Gas Separation By Absorption (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)

Abstract

본 발명은 건식 이산화탄소 포집장치의 고체 재순환을 위한 내부루프실 및 그 내부루프실을 이용한 고체 재순환방법 및 그 내부루프실을 갖는 건식 이산화탄소 포집장치에 대한 것이다. 보다 상세하게는 흡수반응기와, 흡수반응기 사이클론과, 재생반응기와, 재생반응기 사이클론을 갖는 건식 이산화탄소 포집장치에서, 상기 흡수반응기 사이클론과 상기 재생반응기 사이에 구비되는 고체유입관과 연결되고 상기 재생반응기 내에 구비되어 고체 흐름을 제어하는 내부루프실에 있어서, 상기 고체유입관의 하부끝단과 연결되어 이산화탄소를 흡수한 흡수제가 유입되는 고체유입부; 상기 고체유입부의 하단에서 상부측으로 절곡되어 상단 개방부를 갖고 상기 개방부로 흡수제가 배출되는 고체배출부; 및 상기 고체배출부 일측에 구비되어, 상기 고체배출부 내의 고체층에 기체를 주입하여 유동화시키는 기체분사관을 포함하는 것을 특징으로 하는 건식 이산화탄소 포집장치의 고체 재순환을 위한 내부루프실에 관한 것이다.

Description

건식 이산화탄소 포집장치의 고체 재순환을 위한 내부루프실 및 그 내부루프실을 이용한 고체 재순환방법 및 그 내부루프실을 갖는 건식 이산화탄소 포집장치{Inner Loop Seal and Method for Solid Recirculation in CO2 Capturing System Using Dry Sorbent, and CO2 Capturing System Including the Inner Loop Seal for Solid Recirculation}
본 발명은 건식 이산화탄소 포집장치의 고체 재순환을 위한 내부루프실 및 그 내부루프실을 이용한 고체 재순환방법 및 그 내부루프실을 갖는 건식 이산화탄소 포집장치에 대한 것이다.
이산화탄소 포집/저장기술은 이산화탄소를 포집(capture)하여 이를 대기로 방출 시키지 않고 처리하는 방법으로 일반적으로 CCS(Carbon Capture and Storage)라는 용어가 사용되고 있다.
이산화탄소 포집/저장 기술은 크게 1) 포집 기술, 2) 압축 기술, 3) 수송 기술, 4) 저장 기술 등으로 나눌 수 있으며, 이 중 가장 비용이 높은 공정은 포집 기술로서 저비용 고효율 포집기술의 개발이 전체 이산화탄소 포집/저장 기술의 경제성을 결정짓는 중요한 인자가 될 수 있다.
이산화탄소 포집 기술은 1) 연소 후(post-combustion) 포집기술, 2) 순 산소 연소(oxy-fuel combustion) 기술 및 3) 연소 전(pre-combustion) 포집기술로 나눌 수 있다. 연소 전, 연소 중, 연소 후 포집기술 중에서 연소 후 포집기술은 현재 설치되어있는 화력발전소에 직접적으로 적용 가능하므로 단기간 내에 이산화탄소 포집이 필요할 경우 우선적으로 고려될 수 있는 기술이다.
연소 후 포집기술 중에서 건식 흡수법은 습식용액 대신에 고체입자를 이용하여 이산화탄소를 흡수하고 다른 반응기에서 배출하여 원래의 고체입자로 재생하는 시스템이다.
일반적으로 고체입자로는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 아민담지흡수제 등이 이용되고 있다. 기존의 습식 흡수제와 달리 폐수가 발생되지 않고, 2차 오염이 없으며, 부식문제가 적은 장점이 있으며 상대적으로 기존에 사용되던 흡수제에 비해 이산화탄소 흡수능이 높고 재생공정에서의 에너지 소모를 줄일 수 있을 것으로 기대되고 있다. 아직까지는 상용화 기술로 정립되지 않은 상태이지만, 포집비용을 줄일 수 있는 혁신기술로 인식되고 있다.
건식 흡수제를 사용하는 이산화탄소 회수 기술은 이산화탄소를 흡수하는 흡수반응과 흡수한 흡수제가 이동하여 이산화탄소를 배출하고 본래의 흡수제의 형태로 재생되는 재생반응으로 이루어져 있다. K-계열의 건식 흡수제를 사용하는 경우 흡수반응과 재생반응에서 일어나는 반응은 다음의 반응식(1) 및 반응식(2)와 같다.
흡수반응 : K2CO3 + CO2 + H2O → 2KHCO3 (발열반응) (1)
재생반응 : 2KHCO3 → K2CO3 + CO2 + H2O (흡열반응) (2)
그리고, 도 1은 종래 건식 이산화탄소 포집장치(1)의 구성도를 도시한 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 입자 형태의 건식 CO2 흡수제에 의한 CO2 흡수 및 재생반응이 연속적으로 일어나기 위해서는 흡수반응기(10)와 재생반응기(40)가 필요하며, 두 반응기 사이에 연속적인 고체순환이 필요하다. 따라서 건식 CO2 흡수제를 사용하는 공정으로는 도 1과 같은 유동층 공정이 주로 사용된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 흡수반응기(10) 하부로는 연료의 연소에 의해 배출되는 배기가스가 제1기체주입부(11)를 통해 주입되며, CO2 흡수제 입자의 종말속도(terminal velocity) 이상의 속도로 기체가 주입되면 기체의 상승력에 의해 기체-고체 혼합물은 흡수반응기(10) 상부로 이송되며, 이 과정에서 반응식 (1)에 의해 CO2 흡수제에 포함된 K2CO3와 배기가스에 포함된 CO2 및 H2O가 반응하여 KHCO3 형태로 전환되면서 CO2는 고체 입자에 흡수된다. 배기가스에 포함된 H2O의 양이 적을 경우에는 H2O를 제1기체주입부(11)를 통하거나 별도의 주입수단(미도시)을 사용하여 추가로 주입할 수도 있다.
그리고, 흡수반응기(10) 상부로 이송되면서 CO2를 흡수한 흡수제와 CO2가 제거된 기체는 제1배출부(12)를 통해 배출되어, 흡수반응기 사이클론(20)의 유입부(21)로 유입되며, 흡수제는 흡수반응기 사이클론(20)에서 포집되어 흡수반응기 사이클론(20) 하부의 고체토출부(22)와 재생반응기(40)와 연결된 고체유입관(30)을 통해 재생반응기(40)로 이송되고 기체는 기체토출부(63)를 통해 배출된다.
그리고, 재생반응기(40)로 유입된 흡수제는 재생반응기(40) 하부의 제2기체주입부(41)를 통해 주입되는 기체에 의해 유동화되어 유체와 같은 특성을 갖게 된다. 또한 흡수제는 제2기체주입부(41)를 통해 주입되는 기체 또는 별도의 재생반응기 열교환수단(재생반응기(40) 내부에 열교환기 설치 등)에 의해 공급되는 열을 흡수하여 온도가 상승하면서 반응식 (2)에 의해 재생되어 CO2와 H2O를 배출하고 고체입자는 초기 형태인 K2CO3로 전환된다.
재생반응기(40)에서 비산된 흡수제 및 재생반응기(40)에서 배출되는 기체는 제2배출부(42)를 통해 재생반응기 사이클론(60)의 유입부(61) 측으로 유입되며 흡수제는 재생반응기 사이클론(60)에서 포집되어 재생반응기 사이클론(60) 하부의 고체토출부(62)와 연결된 흡수제재순환관(70)을 통해 재생반응기(40)로 재순환되고, 기체는 기체토출부(63)를 통해 배출된다.
재생반응기 사이클론(60)의 기체토출부(63)에서 배출된 기체에는 CO2와 H2O만이 존재하므로 응축기(condenser, 도시하지 않음)에서 H2O를 응축하여 제거하면 고농도의 CO2를 회수할 수 있다.
또한, 재생반응기(40)의 제2기체주입부(41)를 통해 주입되는 기체로는 재생반응기(40)에서 배출되는 CO2를 재순환하여 사용하는 방법이 주로 사용되고 있으며 이를 통해 재생반응기(40)에서 배출되는 CO2의 순도를 향상시킬 수 있다.
재생을 마친 CO2 흡수제는 재생반응기(40) 하부 고체재순환관(50)을 통해 흡수반응기(10)로 재순환되며, 위의 과정을 반복하면서 흡수-재생 연속반응을 거치게 된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래 건식 이산화탄소 포집장치(1)의 흡수반응기 사이클론(20)의 기체토출부(23)에서는 CO2가 제거된 배기가스가 배출되고, 재생반응기 사이클론(60)의 기체토출부(63)에서는 CO2와 H2O가 배출되므로 재생반응기(40)의 기체가 흡수반응기(10)로 유입되는 경우 흡수반응기(10)의 CO2 포집효율이 감소할 수 있으며, 흡수반응기(10)의 기체가 재생반응기(40)로 유입되는 경우 재생반응기(40)에서 회수되는 CO2의 순도가 감소할 수 있다.
따라서 두 반응기 사이의 기체 혼합을 최소화하기 위해 종래 등록특허 제0527420호에서는 두 반응기 사이에 루프실을 사용하는 방법을 제시하였으나, 루프실을 통한 고체 이송을 위해서는 루프실에 별도의 기체가 주입되어야 하며 주입된 기체는 흡수반응기(10) 또는 재생반응기(40)로 배출된다.
이러한 종래 루프실에 주입하는 기체로는 N2, Air, CO2, 수증기 등이 사용될 수 있으나 N2, Air를 사용하는 경우 루프실로 주입된 기체가 재생반응기(40)로 이동하면, 재생반응기(40)에서 회수되는 CO2의 순도가 낮아질 수 있으며 CO2를 사용하는 경우 루프실로 주입된 기체가 흡수반응기(10)로 이동하면 흡수반응기(10)에서 배출되는 기체의 CO2 농도가 증가하는 단점이 있다.
또한, 수증기를 루프실 유입 기체로 사용하는 경우에는 재생반응기 사이클론(60)의 기체토출부(63) 일측에 구비되는 응축기에서 응축 및 제거해야 할 수증기의 양이 증가하므로 장치비가 증가하는 단점이 있다.
도 2는 종래 고체순환밸브(31)가 구비된 고체유입관(30)의 구성도를 도시한 것이다. 이와 같은 단점을 극복하기 위해 도 2에 도시된 바와 같이 고체유입관(30)에 로터리밸브, 슬라이드 게이트밸브, 나이프게이트밸브, 버터플라이밸브 등의 고체순환밸브(31)를 설치하여 고체순환밸브(31)의 회전속도(RPM) 또는 개구비(opening ratio)를 변화시키는 방법을 통해 고체순환량을 조절하면서 고체순환밸브(31) 상부에 고체입자가 일부 쌓이게 하여 흡수반응기(10)와 재생반응기(40) 사이의 기체 혼합을 최소화하는 방법이 사용되고 있다.
하지만 실제 공정에서는 고체순환밸브(31) 상부에 존재하는 고체의 높이를 알 수 없으므로 고체순환밸브(31)의 회전속도 또는 개구비의 제어가 어려운 단점이 있다.
고체순환밸브(31)의 회전속도 또는 개구비가 너무 높을 경우에는 흡수반응기 사이클론(20) 하부에서 고체순환밸브(31) 방향으로 이송되는 고체량(GS1)에 비해 고체순환밸브(31) 하부로 배출되는 고체량(GS2)이 더 크게 되므로 고체순환밸브(31) 상부에 고체가 존재하지 못하게 되며, 또한 고체순환밸브(31) 구동부의 유격을 통해 기체가 통과할 수 있으므로 흡수반응기(10)와 재생반응기(40) 사이에서 기체가 혼합될 수 있는 문제점이 존재한다.
또한 고체순환밸브(31)의 회전속도 또는 개구비가 너무 낮을 경우(GS1>GS2)에는 흡수반응기 사이클론(20) 하부에 고체입자가 쌓이게 되며, 고체순환밸브(31) 상부에 쌓이는 고체층의 높이가 흡수반응기 사이클론(20)의 고체토출부(22)보다 높아지게 되면 흡수반응기 사이클론이 폐색되어 전체 공정의 조업이 불가능해 지는 문제점이 존재한다.
대한민국 등록특허 제0527420호 대한민국 공개특허 제2009-0084584호 대한민국 등록특허 제1233297호 대한민국 공개특허 제2013-0039185호
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 일실시예에 따르면, 고체순환밸브 없이도 흡수반응기 사이클론 하부의 고체유입관을 통해 유입된 고체는 자동적으로 재생반응 내부로 투입될 수 있으며, 내부루프실의 유동화를 위해 공급된 CO2 기체가 흡수반응기로 이동하여 혼합되는 것을 막을 수 있어 흡수반응기의 CO2 포집효율 감소를 최소화할 수 있으며 흡수반응기에서 재생반응기로 기체가 이동하여 혼합되는 것 또한 막을 수 있어 재생반응기의 CO2 회수 순도 감소를 막을 수 있으며, 또한, 내부루프실로 유입되는 고체량 만큼 재생반응기로 배출되어 내부루프실의 고체층 높이가 일정하게 유지되므로 흡수반응기 사이클론이 폐색되지 않는 조건에서 조업이 가능한, 건식 이산화탄소 포집장치의 고체 재순환을 위한 내부루프실 및 그 내부루프실을 이용한 고체 재순환방법 및 그 내부루프실을 갖는 건식 이산화탄소 포집장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 제1목적은, 흡수반응기와, 흡수반응기 사이클론과, 재생반응기와, 재생반응기 사이클론을 갖는 건식 이산화탄소 포집장치에서, 상기 흡수반응기 사이클론과 상기 재생반응기 사이에 구비되는 고체유입관과 연결되고 상기 재생반응기 내에 구비되어 고체 흐름을 제어하는 내부루프실에 있어서, 상기 고체유입관의 하부끝단과 연결되어 이산화탄소를 흡수한 흡수제가 유입되는 고체유입부; 상기 고체유입부의 하단에서 상부측으로 절곡되어 상단 개방부를 갖고 상기 개방부로 흡수제가 배출되는 고체배출부; 및 상기 고체배출부 일측에 구비되어, 상기 고체배출부 내의 고체층에 기체를 주입하여 유동화시키는 기체분사관을 포함하는 것을 특징으로 하는 건식 이산화탄소 포집장치의 고체 재순환을 위한 내부루프실로서 달성될 수 있다.
그리고, 기체분사관은, 상기 기체분사관의 상측에 존재하는 상기 고체층을 유동화시키는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 기체분사관 상측에 존재하는 고체는 유동화되어 유체와 같은 성상을 나타내고, 상기 고체유입부 내의 고체와 상기 기체분사관 하부의 고체는 고정층 형태로 유지되는 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고, 기체분사관 상측에 존재하는 고체층이 유동화됨으로써, 상기 고체유입부의 압력보다 상기 고체배출부의 압력이 감소되어, 상기 고체유입부 내부의 고체층의 높이와 상기 고체배출부 내부 고체층의 높이가 같은 경우에도, 상기 고체배출부 측에서 상기 재생반응기 측으로 고체가 배출되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 고체유입부 내부의 고체층의 높이와 상기 고체배출부 내부 고체층의 높이가 유지되면서, 상기 내부루프실로 유입되는 고체량만큼 상기 고체배출부 측에서 상기 재생반응기 측으로 고체가 배출되는 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고, 내부루프실은 상기 고체유입부와 상기 고체배출부 사이의 연결부인 위어를 구비하고, 기체분사관과 상기 내부루프실 하단과의 높이는 상기 위어의 높이보다 큰 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 제2목적은, 건식 이산화탄소 포집장치에 있어서, 앞서 언급한 제1목적에 따른 내부루프실;을 포함하는 것을 특징으로 하는 건식 이산화탄소 포집장치로서 달성될 수 있다.
본 발명의 제3목적은, 흡수반응기와, 흡수반응기 사이클론과, 재생반응기와, 재생반응기 사이클론을 갖는 건식 이산화탄소 포집장치에서, 상기 흡수반응기 사이클론과 상기 재생반응기 사이에 구비되는 고체유입관과 연결되고 상기 재생반응기 내에 구비된 내부루프실을 이용하여 고체 흐름을 제어하는 방법에 있어서, 상기 고체유입관의 하부끝단과 연결되는 고체유입부와, 상기 고체유입부의 하단에서 상부측으로 절곡되어 상단 개방부를 갖는 고체배출부와, 상기 고체배출부 일측에 삽입되어 구비되는 기체분사관을 포함하는 내부루프실을 설치하는 단계; 상기 고체유입관으로 이산화탄소를 흡수한 흡수제가 유입되는 단계; 상기 고체유입관 내의 고체층 높이와 상기 고체배출부 내의 고체층 높이가 동일하게 유지되는 단계; 상기 기체분사관에서 상기 기체분사관 상측에 존재하는 고체층으로 기체가 분사되면서, 상기 기체분사관 상측에 존재하는 고체층이 유동되는 단계; 및 상기 고체배출부 측에서 상기 재생반응기 측으로 고체가 배출되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 내부루프실을 이용한 건식 이산화탄소 포집장치의 고체 재순환방법으로서 달성될 수 있다.
또한, 상기 고체유입부 내부의 고체층의 높이와 상기 고체배출부 내부 고체층의 높이가 유지되면서, 상기 내부루프실로 유입되는 고체량만큼 상기 고체배출부 측에서 상기 재생반응기 측으로 고체가 배출되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 제4목적은, 흡수반응기와, 흡수반응기 사이클론과, 재생반응기와, 재생반응기 사이클론을 갖는 건식 이산화탄소 포집장치에서, 상기 흡수반응기 사이클론과 상기 재생반응기 사이에 구비되는 고체유입관과 연결되고 상기 재생반응기 내에 구비되어 고체 흐름을 제어하는 내부루프실에 있어서, 상기 고체유입관의 하부끝단과 연결되어 이산화탄소를 흡수한 흡수제가 유입되는 고체유입부; 상기 고체유입부의 하단에서 복수 분기되어, 각각이 상부측으로 절곡되어 상단 개방부를 갖고 상기 개방부로 흡수제가 배출되는 복수의 고체배출부; 및 상기 고체배출부 일측 각각에 구비되어, 상기 고체배출부 내의 고체층에 기체를 주입하여 유동화시키는 기체분사관을 포함하는 것을 특징으로 하는 건식 이산화탄소 포집장치의 고체 재순환을 위한 내부루프실로서 달성될 수 있다.
그리고, 기체분사관 각각은, 일측에 연결되어 상기 기체분사관으로 기체를 주입하는 기체주입수단과, 타단에 구비되는 폐쇄면과, 외면에 다수 형성되어 기체를 분사하는 분사홀을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 기체주입수단에 의해 주입되는 기체량을 조절하고, 복수의 기체분사관 내로 선택적으로 기체가 주입되도록 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고, 제1목적과 제4목적에서, 기체분사관을 통해 분사되는 기체는, CO2 또는 상기 재생반응기 사이클론의 기체토출부에서 토출된 기체를 재순환시켜 주입되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 제5목적은, 건식 이산화탄소 포집장치에 있어서, 앞서 언급한 제4목적에 따른 내부루프실;을 포함하는 것을 특징으로 하는 건식 이산화탄소 포집장치로서 달성될 수 있다.
본 발명의 제6목적은, 흡수반응기와, 흡수반응기 사이클론과, 재생반응기와, 재생반응기 사이클론을 갖는 건식 이산화탄소 포집장치에서, 상기 흡수반응기 사이클론과 상기 재생반응기 사이에 구비되는 고체유입관과 연결되고 상기 재생반응기 내에 구비된 내부루프실을 이용하여 고체 흐름을 제어하는 방법에 있어서, 상기 고체유입관의 하부끝단과 연결되는 고체유입부와, 상기 고체유입부의 하단에서 상부측으로 복수로 분기 절곡되어 각각이 상단 개방부를 갖는 복수의 고체배출부와, 상기 고체배출부 일측 각각에 삽입되어 구비되는 복수의 기체분사관을 포함하는 내부루프실을 설치하는 단계; 상기 고체유입관으로 이산화탄소를 흡수한 흡수제가 유입되는 단계; 상기 고체유입관 내의 고체층 높이와 복수의 상기 고체배출부 내의 고체층 높이가 동일하게 유지되는 단계; 복수의 상기 기체분사관에서 상기 기체분사관 상측에 존재하는 고체층 각각으로 기체가 분사되면서, 상기 기체분사관 상측에 존재하는 고체층이 유동되는 단계; 및 복수의 상기 고체배출부 측에서 상기 재생반응기 측으로 고체가 배출되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 내부루프실을 이용한 건식 이산화탄소 포집장치의 고체 재순환방법으로서 달성될 수 있다.
그리고, 상기 기체분사관 각각은, 일측에 연결되어 상기 기체분사관으로 기체를 주입하는 기체주입수단과, 타단에 구비되는 폐쇄면과, 외면에 다수 형성되어 기체를 분사하는 분사홀을 포함하여 구성되고, 제어부는, 상기 기체주입수단에 의해 주입되는 기체량을 조절하고, 복수의 기체분사관 내로 선택적으로 기체가 주입되도록 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 공정구성과 조업방법에 따르면, 고체순환밸브 없이도 흡수반응기 사이클론 하부의 고체유입관을 통해 유입된 고체는 자동적으로 재생반응 내부로 투입될 수 있으며, 내부루프실의 유동화를 위해 공급된 CO2 기체가 흡수반응기로 이동하여 혼합되는 것을 막을 수 있어 흡수반응기의 CO2 포집효율 감소를 최소화할 수 있으며 흡수반응기에서 재생반응기로 기체가 이동하여 혼합되는 것 또한 막을 수 있어 재생반응기의 CO2 회수 순도 감소를 막을 수 있으며, 또한, 내부루프실로 유입되는 고체량 만큼 재생반응기로 배출되어 내부루프실의 고체층 높이가 일정하게 유지되므로 흡수반응기 사이클론이 폐색되지 않는 조건에서 조업이 가능한 효과를 갖는다.
한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1은 종래 건식 이산화탄소 포집장치의 구성도,
도 2는 종래 내부에 고체순환밸브가 구비된 고체유입관의 단면도,
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 내부루프실을 갖는 건식 이산화탄소 포집장치의 부분 구성도,
도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 기체분사관의 부분 사시도,
도 4b는 도 4a의 A-A 단면도,
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 건식 이산화탄소 포집장치의 고체 재순환을 위한 내부루프실의 구성도,
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 2개의 고체배출부와 기체분사관을 갖는, 건식 이산화탄소 포집장치의 고체 재순환을 위한 내부루프실의 구성도를 도시한 것이다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서 도면에서 예시된 영역들은 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 다양한 실시예들에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는데 있어 별 이유 없이 혼돈이 오는 것을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.
이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 건식 이산화탄소 포집장치의 고체재순환을 위한 내부루프실(100)의 구성 및 기능에 대해 설명하도록 한다. 먼저, 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 내부루프실(100)을 갖는 건식 이산화탄소 포집장치의 부분 구성도를 도시한 것이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 내부루프실(100)은, 재생반응기(40)의 내부에 구비되게 되며, 흡수반응기 사이클론 고체토출부(22)의 하단으로 연결된 고체유입관(30)의 하부측에 구비되게 됨을 알 수 있다.
이러한 본 발명의 제1실시예에 따른 내부루프실(100)은, 고체유입부(111)와, 고체배출부(112)와, 기체분사관(120) 등을 포함하여 구성되게 된다.
고체유입부(111)는, 고체유입관(30)의 하부끝단과 연결되어 이산화탄소를 흡수한 흡수제가 유입되게 되며, 고체배출부(112)는 도 3에 도시된 바와 같이, 고체유입부(111)의 하단에서 상부측으로 절곡되어 상단 개방부를 갖고 개방부로 흡수제가 배출되게 된다. 또한, 기체분사관(120)은, 고체배출부(112) 일측에 구비되어, 고체배출부(112) 내의 고체층에 기체를 주입하여 유동화시키게 된다.
따라서, 이러한 내부루프실(100)이 고체유입관(30) 하단에 구비되게 됨으로써, 후에 설명되는 바와 같이, 고체순환밸브 없이도 흡수반응기 사이클론(20) 하부의 고체유입관(30)을 통해 유입된 고체는 자동적으로 재생반응 내부로 투입될 수 있으며, 내부루프실(100)의 유동화를 위해 공급된 CO2 기체가 흡수반응기(10)로 이동하여 혼합되는 것을 막을 수 있어 흡수반응기(10)의 CO2 포집효율 감소를 최소화할 수 있으며 흡수반응기(10)에서 재생반응기(40)로 기체가 이동하여 혼합되는 것 또한 막을 수 있어 재생반응기(40)의 CO2 회수 순도 감소를 막을 수 있으며, 또한, 내부루프실(100)로 유입되는 고체량 만큼 재생반응기(40)로 배출되어 내부루프실(100)의 고체층 높이가 일정하게 유지되므로 흡수반응기 사이클론(20)이 폐색되지 않는 조건에서 조업이 가능하게 된다.
도 4a는 본 발명의 일실시예에 따른 기체분사관의 부분 사시도를 도시한 것이다. 그리고, 도 4b는 도 4a의 A-A 단면도를 도시한 것이다.
도 4a 및 도 4b에 도시된 기체분사관(120)은, 하나의 바람직한 실시예를 제시한 것이고, 고체층을 유동화시킬 수 있는 수단이라면 그 구체적인 구성, 형태는 제한되지 않는다.
기체분사관(120)은, 도 3 및 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 일측 끝단이 폐쇄면(122)으로 구성되며, 폐쇄면(122)에서 일정 길이만큼 고체배출부(112)에 삽입되게 되며, 기체 주입수단을 통해 기체가 주입되어, 기체분사관(120) 외면에 다수 형성된 분사홀(121)을 통해 기체가 분사되게 된다.
이러한 기체분사관(120)의 분사홀(121)을 통해 고체배출부(112)에 쌓여있는 고체층으로 기체를 주입하게 된다.
기체분사관(120)의 기체는 기체분사관(120) 상부에 쌓여있는 CO2 흡수제의 최소유동화속도(minimum fluidization velocity) 이상의 유속으로 주입되어, 기체분사관(120) 상측의 CO2 흡수제가 유동화될 수 있도록 한다. CO2 흡수제가 유동화되면, 고체는 유체와 같은 거동을 보이게 된다.
기체분사관(120)에 의해 분사되는 기체(14)로는 CO2 또는 재생반응기 사이클론(60)의 기체토출부(63)에서 배출되는 기체를 재순환하여 사용할 수 있다.
기체분사관(120)은 기체분사관(120)의 상측에 존재하는 고체층을 유동화시켜 유체와 같은 성상을 나타내도록하고, 고체유입부(111) 내의 고체와 기체분사관 하부의 고체는 고정층 형태로 유지되게 된다.
그리고, 기체분사관(120) 상측에 존재하는 고체층이 유동화됨으로써, 고체유입부(111)의 압력보다 고체배출부(112)의 압력이 감소되어, 고체유입부(111) 내부의 고체층의 높이와 고체배출부(112) 내부 고체층의 높이가 같은 경우에도, 고체배출부(112) 측에서 재생반응기(40) 측으로 고체가 배출되게 된다.
또한, 고체유입부(111) 내부의 고체층의 높이와 상기 고체배출부(112) 내부 고체층의 높이가 유지되면서, 내부루프실(100)로 유입되는 고체량만큼 고체배출부(112) 측에서 재생반응기(40) 측으로 고체가 배출되게 된다.
그리고, 내부루프실(100)은 도 3에 도시된 바와 같이, 고체유입부(111)와 고체배출부(112) 사이의 연결부인 위어(113)(weir)를 구비하고, 기체분사관(120)과 내부루프실(100) 하단과의 높이(H2)는 위어(113)의 높이(Hw)보다 크게 구비되게 된다.
이하에서는 본 발명의 제1실시예에 따른 내부루프실(100)의 기능에 대해 보다 상세하게 설명하도록 한다. 도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 건식 이산화탄소 포집장치의 고체 재순환을 위한 내부루프실(100)의 구성도를 도시한 것이다.
고체유입부(111) 하부에 가해지는 압력(PA)과 고체배출부(112) 하부에 가해지는 압력(PC+PB)의 차이에 의해 압력이 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 고체가 이동하게 되며, 흡수반응기 사이클론(20)으로부터 계속적으로 고체입자가 유입되면 PA 증가하므로 PA=PC+PB가 되도록 하기 위해 고체배출부(112)를 통해 고체가 배출되게 된다.
그리고, 고체배출부(112)의 일측에 설치된 기체분사관(120)을 통해 기체를 주입하면 기체분사관(120) 상부의 고체는 유동화되며, 유동화상태에서 고체층에 의해 하부로 가해지는 압력(PC)은 고정층 상태의 고체층에 의해 하부로 가해지는 압력에 비해 감소하게 되므로 고체유입부(111)의 고체층 높이(H1)와 고체배출부(112)의 고체층 높이(H2+H3)가 같은 경우에도, 고체배출부(112) 하부에 가해지는 총 압력(PC+PB)을 감소시켜 내부루프실(100)을 통해 고체가 순환되는 구동력(driving force) 역할을 하게 된다.
또한, 내부루프실(100)로 유입되는 고체량 만큼 재생반응기(40)로 배출되므로 내부루프실(100)의 고체층 높이가 일정하게 유지되어 흡수반응기 사이클론(20)이 폐색되지 않는 조건에서 조업이 가능해 진다.
앞서 언급한 바와 같이, 고체배출부(112) 측의 기체분사관(120) 설치 높이(H2)는 내부루프실(100)의 위어(113)(weir) 높이(Hw) 보다 높게 설치하게 되므로, 도 3에 도시된 바와 같이 기체분사관(120)을 통해 주입된 기체는 P4의 경로보다는 P3의 경로를 통해 배출되는 것이 용이하므로 재생반응기(40)에서 흡수반응기(10)로의 기체 이동을 최소화할 수 있으며 흡수반응기(10)의 기체는 P2의 경로 보다는 P1의 경로를 통해 배출되는 것이 용이하므로 흡수반응기(10)에서 재생반응기(40)로의 기체 이동을 최소화할 수 있게 된다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 2개의 고체배출부(112, 제1고체배출부(112-1), 제2고체배출부(112-1)와 기체분사관을 갖는, 건식 이산화탄소 포집장치의 고체 재순환을 위한 내부루프실(100)의 구성도를 도시한 것이다.
본 발명의 제2실시예에 따른 내부루프실(100)은 기본적으로 앞서 언급한 제1실시예에 따른 내부루프실(100)과 기술적 특징을 공유하나, 복수의 고체배출부부(제1고체배출부(112-1), 제2고체배출부(112-1))와, 이러한 고체배출부(112-1, 112-2) 각각에 기체분사관(120)이 구비된다는 것에 차이점이 존재한다.
본 발명의 제2실시예에 따른 내부루프실(100)은, 고체유입관(30)의 하부끝단과 연결되어 이산화탄소를 흡수한 흡수제가 유입되는 고체유입부(111)와, 고체유입부(111)의 하단에서 복수 분기되어, 각각이 상부측으로 절곡되어 상단 개방부를 갖고 상기 개방부로 흡수제가 배출되는 복수의 고체배출부(112-1, 112-2)를 포함하여 구성되게 된다.
또한, 기체분사관(120, 제1기체분사관(120-1), 제2기체분사관(120-2))은, 고체배출부(112-1, 112-2) 일측 각각에 구비되어, 고체배출부(112-1, 112-2) 내의 고체층에 기체를 주입하여 유동화시키게 된다. 앞서 언급한 바와 같이, 기체분사관(120-1, 120-2) 각각은, 일측에 연결되어 기체분사관(120-1, 120-2)으로 기체를 주입하는 기체주입수단과, 타단에 구비되는 폐쇄면(122)과, 외면에 다수 형성되어 기체를 분사하는 분사홀(121)을 포함하여 구성될 수 있다.
그리고, 본 발명의 제2실시예에 따른 제어부는, 기체주입수단에 의해 주입되는 기체량을 조절하고, 복수의 기체분사관(120-1, 120-2) 내로 선택적으로 기체가 주입되도록 제어하게 된다.
앞서 언급한 제1실시예의 경우, 고체배출부(112)를 통해 CO2 흡수제(고체)가 배출되면, CO2 흡수제가 낙하하는 위치와 재생반응기(40) 하부 고체재순환관(50)이 가까울 경우 CO2 흡수제의 재생반응이 충분히 일어나지 않은 상태에서 흡수제가 흡수반응기(10)로 재순환될 수 있는 문제점이 존재한다.
그러나, 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에서는 복수개의 고체배출부(112-1, 112-2)와 복수개의 기체분사관(120-1, 120-2)를 설치하게 됨으로써, 내부루프실 고체배출부(112-1, 112-2)에서 배출되는 고체가 재생반응기(40)의 원하는 부분에 배출되도록 할 수 있으며 재생반응기(40)의 여러 부분으로 동시에 배출할 수 있다.
또한, 상기와 같이 설명된 장치 및 방법은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
1:건식 이산화탄소 포집장치
10:흡수반응기
11:제1기체주입부
12:제1배출부
20:흡수반응기 사이클론
21:흡수반응기 사이클론 유입부
22:흡수반응기 사이클론 고체토출부
23:흡수반응기 사이클론 기체토출부
30:고체유입관
31:고체순환밸브
40:재생반응기
41:제2기체주입부
42:제2배출부
50:고체재순환관
60:재생반응기 사이클론
61:재생반응기 사이클론 유입부
62:재생반응기 사이클론 고체토출부
63:재생반응기 사이클론 기체토출부
70:흡수제재순환관
100:내부루프실
111:고체유입부
112:고체배출부
112-1:제1고체배출부
112-2:제2고체배출부
113:위어
120:기체분사관
120-1:제1기체분사관
120-2:제2기체분사관
121:분사홀
122:끝단 폐쇄면

Claims (16)

  1. 흡수반응기와, 흡수반응기 사이클론과, 재생반응기와, 재생반응기 사이클론을 갖는 건식 이산화탄소 포집장치에서, 상기 흡수반응기 사이클론과 상기 재생반응기 사이에 구비되는 고체유입관과 연결되고 상기 재생반응기 내에 구비되어 고체 흐름을 제어하는 내부루프실에 있어서,
    상기 고체유입관의 하부끝단과 연결되어 이산화탄소를 흡수한 흡수제가 유입되는 고체유입부;
    상기 고체유입부의 하단에서 상부측으로 절곡되어 상단 개방부를 갖고 상기 개방부로 흡수제가 배출되는 고체배출부; 및
    상기 고체배출부 일측에 구비되어, 상기 고체배출부 내의 고체층에 기체를 주입하여 유동화시키는 기체분사관을 포함하고,
    상기 기체분사관은, 상기 기체분사관 상측에 존재하는 고체는 유동화되어 유체와 같은 성상을 나타내고, 상기 고체유입부 내의 고체와 상기 기체분사관 하부의 고체는 고정층 형태로 유지되는 것을 특징으로 하는 건식 이산화탄소 포집장치의 고체 재순환을 위한 내부루프실.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 기체분사관 상측에 존재하는 고체층이 유동화됨으로써, 상기 고체유입부의 압력보다 상기 고체배출부의 압력이 감소되어, 상기 고체유입부 내부의 고체층의 높이와 상기 고체배출부 내부 고체층의 높이가 같은 경우에도, 상기 고체배출부 측에서 상기 재생반응기 측으로 고체가 배출되는 것을 특징으로 하는 건식 이산화탄소 포집장치의 고체 재순환을 위한 내부루프실.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 고체유입부 내부의 고체층의 높이와 상기 고체배출부 내부 고체층의 높이가 유지되면서, 상기 내부루프실로 유입되는 고체량만큼 상기 고체배출부 측에서 상기 재생반응기 측으로 고체가 배출되는 것을 특징으로 하는 건식 이산화탄소 포집장치의 고체 재순환을 위한 내부루프실.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 내부루프실은 상기 고체유입부와 상기 고체배출부 사이의 연결부인 위어를 구비하고,
    상기 기체분사관과 상기 내부루프실 하단과의 높이는 상기 위어의 높이보다 큰 것을 특징으로 하는 건식 이산화탄소 포집장치의 고체 재순환을 위한 내부루프실.
  7. 건식 이산화탄소 포집장치에 있어서,
    제 1항, 및 제 4항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 따른 내부루프실;을 포함하는 것을 특징으로 하는 건식 이산화탄소 포집장치.
  8. 흡수반응기와, 흡수반응기 사이클론과, 재생반응기와, 재생반응기 사이클론을 갖는 건식 이산화탄소 포집장치에서, 상기 흡수반응기 사이클론과 상기 재생반응기 사이에 구비되는 고체유입관과 연결되고 상기 재생반응기 내에 구비된 내부루프실을 이용하여 고체 흐름을 제어하는 방법에 있어서,
    상기 고체유입관의 하부끝단과 연결되는 고체유입부와, 상기 고체유입부의 하단에서 상부측으로 절곡되어 상단 개방부를 갖는 고체배출부와, 상기 고체배출부 일측에 삽입되어 구비되는 기체분사관을 포함하는 내부루프실을 설치하는 단계;
    상기 고체유입관으로 이산화탄소를 흡수한 흡수제가 유입되는 단계;
    상기 고체유입관 내의 고체층 높이와 상기 고체배출부 내의 고체층 높이가 동일하게 유지되는 단계;
    상기 기체분사관에서 상기 기체분사관 상측에 존재하는 고체층으로 기체가 분사되면서, 상기 기체분사관 상측에 존재하는 고체층이 유동되는 단계; 및
    상기 고체배출부 측에서 상기 재생반응기 측으로 고체가 배출되는 단계;를 포함하고,
    상기 기체분사관은, 상기 기체분사관 상측에 존재하는 고체는 유동화되어 유체와 같은 성상을 나타내고, 상기 고체유입부 내의 고체와 상기 기체분사관 하부의 고체는 고정층 형태로 유지되는 것을 특징으로 하는 내부루프실을 이용한 건식 이산화탄소 포집장치의 고체 재순환방법.
  9. [청구항 9은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.]
    제 8항에 있어서,
    상기 고체유입부 내부의 고체층의 높이와 상기 고체배출부 내부 고체층의 높이가 유지되면서, 상기 내부루프실로 유입되는 고체량만큼 상기 고체배출부 측에서 상기 재생반응기 측으로 고체가 배출되는 것을 특징으로 하는 내부루프실을 이용한 건식 이산화탄소 포집장치의 고체 재순환방법.
  10. 흡수반응기와, 흡수반응기 사이클론과, 재생반응기와, 재생반응기 사이클론을 갖는 건식 이산화탄소 포집장치에서, 상기 흡수반응기 사이클론과 상기 재생반응기 사이에 구비되는 고체유입관과 연결되고 상기 재생반응기 내에 구비되어 고체 흐름을 제어하는 내부루프실에 있어서,
    상기 고체유입관의 하부끝단과 연결되어 이산화탄소를 흡수한 흡수제가 유입되는 고체유입부;
    상기 고체유입부의 하단에서 복수 분기되어, 각각이 상부측으로 절곡되어 상단 개방부를 갖고 상기 개방부로 흡수제가 배출되는 복수의 고체배출부; 및
    상기 고체배출부 일측 각각에 구비되어, 상기 고체배출부 내의 고체층에 기체를 주입하여 유동화시키는 기체분사관을 포함하고,
    상기 기체분사관은, 상기 기체분사관 상측에 존재하는 고체는 유동화되어 유체와 같은 성상을 나타내고, 상기 고체유입부 내의 고체와 상기 기체분사관 하부의 고체는 고정층 형태로 유지되는 것을 특징으로 하는 건식 이산화탄소 포집장치의 고체 재순환을 위한 내부루프실.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 기체분사관 각각은,
    일측에 연결되어 상기 기체분사관으로 기체를 주입하는 기체주입수단과, 타단에 구비되는 폐쇄면과, 외면에 다수 형성되어 기체를 분사하는 분사홀을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 건식 이산화탄소 포집장치의 고체 재순환을 위한 내부루프실.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 기체주입수단에 의해 주입되는 기체량을 조절하고, 복수의 기체분사관 내로 선택적으로 기체가 주입되도록 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 건식 이산화탄소 포집장치의 고체 재순환을 위한 내부루프실.
  13. 제 1항 또는 제10항에 있어서,
    상기 기체분사관을 통해 분사되는 기체는,
    CO2 또는 상기 재생반응기 사이클론의 기체토출부에서 토출된 기체를 재순환시켜 주입되는 것을 특징으로 하는 건식 이산화탄소 포집장치의 고체 재순환을 위한 내부루프실.
  14. 건식 이산화탄소 포집장치에 있어서,
    제 10항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 따른 내부루프실;을 포함하는 것을 특징으로 하는 건식 이산화탄소 포집장치.
  15. 흡수반응기와, 흡수반응기 사이클론과, 재생반응기와, 재생반응기 사이클론을 갖는 건식 이산화탄소 포집장치에서, 상기 흡수반응기 사이클론과 상기 재생반응기 사이에 구비되는 고체유입관과 연결되고 상기 재생반응기 내에 구비된 내부루프실을 이용하여 고체 흐름을 제어하는 방법에 있어서,
    상기 고체유입관의 하부끝단과 연결되는 고체유입부와, 상기 고체유입부의 하단에서 상부측으로 복수로 분기 절곡되어 각각이 상단 개방부를 갖는 복수의 고체배출부와, 상기 고체배출부 일측 각각에 삽입되어 구비되는 복수의 기체분사관을 포함하는 내부루프실을 설치하는 단계;
    상기 고체유입관으로 이산화탄소를 흡수한 흡수제가 유입되는 단계;
    상기 고체유입관 내의 고체층 높이와 복수의 상기 고체배출부 내의 고체층 높이가 동일하게 유지되는 단계;
    복수의 상기 기체분사관에서 상기 기체분사관 상측에 존재하는 고체층 각각으로 기체가 분사되면서, 상기 기체분사관 상측에 존재하는 고체층이 유동되는 단계; 및
    복수의 상기 고체배출부 측에서 상기 재생반응기 측으로 고체가 배출되는 단계;를 포함하고,
    상기 기체분사관은, 상기 기체분사관 상측에 존재하는 고체는 유동화되어 유체와 같은 성상을 나타내고, 상기 고체유입부 내의 고체와 상기 기체분사관 하부의 고체는 고정층 형태로 유지되는 것을 특징으로 하는 내부루프실을 이용한 건식 이산화탄소 포집장치의 고체 재순환방법.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 기체분사관 각각은, 일측에 연결되어 상기 기체분사관으로 기체를 주입하는 기체주입수단과, 타단에 구비되는 폐쇄면과, 외면에 다수 형성되어 기체를 분사하는 분사홀을 포함하여 구성되고,
    제어부는, 상기 기체주입수단에 의해 주입되는 기체량을 조절하고, 복수의 기체분사관 내로 선택적으로 기체가 주입되도록 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내부루프실을 이용한 건식 이산화탄소 포집장치의 고체 재순환방법.
KR1020160008628A 2016-01-25 2016-01-25 건식 이산화탄소 포집장치의 고체 재순환을 위한 내부루프실 및 그 내부루프실을 이용한 고체 재순환방법 및 그 내부루프실을 갖는 건식 이산화탄소 포집장치 KR101812568B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160008628A KR101812568B1 (ko) 2016-01-25 2016-01-25 건식 이산화탄소 포집장치의 고체 재순환을 위한 내부루프실 및 그 내부루프실을 이용한 고체 재순환방법 및 그 내부루프실을 갖는 건식 이산화탄소 포집장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160008628A KR101812568B1 (ko) 2016-01-25 2016-01-25 건식 이산화탄소 포집장치의 고체 재순환을 위한 내부루프실 및 그 내부루프실을 이용한 고체 재순환방법 및 그 내부루프실을 갖는 건식 이산화탄소 포집장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170089066A KR20170089066A (ko) 2017-08-03
KR101812568B1 true KR101812568B1 (ko) 2018-01-02

Family

ID=59655671

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160008628A KR101812568B1 (ko) 2016-01-25 2016-01-25 건식 이산화탄소 포집장치의 고체 재순환을 위한 내부루프실 및 그 내부루프실을 이용한 고체 재순환방법 및 그 내부루프실을 갖는 건식 이산화탄소 포집장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101812568B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200100227A (ko) 2019-02-15 2020-08-26 한국에너지기술연구원 양방향 루프실 및 그 양방향 루프실을 이용하는 유동층 고체순환시스템
KR20240020041A (ko) 2022-08-05 2024-02-14 한국에너지기술연구원 차압계를 이용한 양방향 루프실의 제어장치 및 제어방법

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114432998B (zh) * 2022-01-29 2023-12-29 中太海碳(上海)环保科技有限公司 液体喷射二氧化碳吸收反应釜

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200100227A (ko) 2019-02-15 2020-08-26 한국에너지기술연구원 양방향 루프실 및 그 양방향 루프실을 이용하는 유동층 고체순환시스템
KR102176310B1 (ko) 2019-02-15 2020-11-10 한국에너지기술연구원 양방향 루프실 및 그 양방향 루프실을 이용하는 유동층 고체순환시스템
KR20240020041A (ko) 2022-08-05 2024-02-14 한국에너지기술연구원 차압계를 이용한 양방향 루프실의 제어장치 및 제어방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20170089066A (ko) 2017-08-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101812568B1 (ko) 건식 이산화탄소 포집장치의 고체 재순환을 위한 내부루프실 및 그 내부루프실을 이용한 고체 재순환방법 및 그 내부루프실을 갖는 건식 이산화탄소 포집장치
AU2014348839B2 (en) Integrated sorbent injection and flue gas desulfurization system
US8303696B2 (en) Carbon dioxide absorber and regeneration assemblies useful for power plant flue gas
CA2795028C (en) Carbon dioxide gas recovery device
KR100898816B1 (ko) 수증기 전처리기를 포함한 co2 분리회수장치
KR101336778B1 (ko) 다종의 고체입자를 이용하는 건식 이산화탄소 포집장치
CA2626418A1 (en) System and method for calcination/carbonation cycle processing
CN104837549B (zh) 具有提高的可靠性的床内固体控制阀
CN102716665A (zh) Cfb锅炉sncr+scr混合法烟气脱硝系统
CN109647134A (zh) 一种多级串行鼓泡床-输运床叠置co2吸附反应器和方法
KR100527420B1 (ko) Co2 분리회수장치
AU2016386524A1 (en) Acidic gas recovery system and reclaiming device to be used in same
KR102048537B1 (ko) 습식배연 탈황장치
KR101767140B1 (ko) 공정자체에서 발생된 에너지를 이용하여 수분공급이 가능한 건식 이산화탄소 포집시스템, 수분공급방법 및 그 포집시스템의 운전방법
CN107746726A (zh) 一体式co2捕获与煤气化制合成气的工艺和装置
KR101799181B1 (ko) 건식 이산화탄소 포집장치의 고체 재순환 장치, 제어방법 및 그 고체 재순환장치를 갖는 건식 이산화탄소 포집장치
KR102019670B1 (ko) 고체전환율 향상을 위한 이산화탄소 회수시스템 및 작동방법
CN207221629U (zh) 一种低温炭基联合脱硫脱硝烟气系统
US10011441B2 (en) System and method and apparatus for maintaining a pressure balance in a solids flow loop and for controlling the flow of solids therethrough
CN115040962A (zh) 一种二氧化碳吸收系统
JP7177734B2 (ja) 吸収液再生装置及びco2回収装置並びに吸収液再生装置の改造方法
JP2022099372A (ja) 二酸化炭素の回収システム、移動体
KR102407543B1 (ko) 경사형 히터판을 갖는 재생반응기, 그 재생반응기를 갖는 이동층 반응시스템 및 그 작동방법
KR102608674B1 (ko) 선박의 배가스 폐열을 이용한 이산화탄소 흡착제 재생을 포함하는 선박의 배가스내 이산화탄소 포집 시스템 및 이의 포집방법
KR101480686B1 (ko) 이산화탄소 포집 장치 및 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant