KR102095865B1 - Apparatus for mineral carbonation with high density - Google Patents

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KR102095865B1
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이정노
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Abstract

The present invention relates to an apparatus for preparing sodium bicarbonate using a two-step reaction mode. The apparatus includes: a first reactor (100) to which aqueous sodium carbonate solution and carbon dioxide gas are introduced; a second reactor (200) to which the fluid discharged from the first reactor (100) is introduced; and a carbon dioxide microbubble generator (300) to which carbon dioxide gas and the fluid discharged from the second reactor (200) are introduced to form microbubbles in the fluid and to supply the microbubbles to the second reactor (200). Particularly, the first reactor (100) includes a carbon dioxide macrobubble-forming unit for forming carbon dioxide macrobubbles and spraying the same to the aqueous sodium carbonate solution. In addition, the amount of carbon dioxide gas injected to the first reactor (100) is larger than the amount of carbon dioxide gas introduced to the second reactor (200). Further, the fluid discharged from the first reactor includes aqueous sodium carbonate solution.

Description

2단 반응 방식을 이용한 중탄산나트륨 제조 장치{Apparatus for mineral carbonation with high density} Apparatus for mineral carbonation with high density using a two-stage reaction method

본 발명은 배출되는 가스 중에 함유되어 있는 이산화 탄소를 이용하여 탄산염 광물화를 제조하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 2단 반응 방식을 이용한 중탄산나트륨 제조 장치에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus and a method for producing carbonate mineralization using carbon dioxide contained in an exhaust gas, and more particularly, to a sodium bicarbonate production apparatus using a two-stage reaction method.

탄산염은 보통 주기율표의 1족에 속하는 알칼리 금속 중 나트륨(Na), 또는 칼륨(K)을 CO2 가스와 반응시켜 염을 형성시키고, 그러한 염을 침전시키거나 또는 필터링을 하는 방법을 통해서 제조될 수 있다. Carbonates are usually prepared by reacting sodium (Na) or potassium (K) in alkali metals belonging to Group 1 of the Periodic Table with CO 2 gas to form salts, and to precipitate or filter such salts. have.

이러한 제조되고 있는 광물 중 대표적인 것이 탄산나트륨(NaCO3)인데, 탄산나트륨의 제조 기술을 예로 들면, Na+ 가 용해된 용해수(이하, 'Na+ 용해수')에 CO2 가스를 주입하여 Na6One of the minerals being manufactured is sodium carbonate (NaCO 3 ). For example, sodium carbonate is Na2 by injecting CO 2 gas into dissolved water (hereinafter referred to as “Na + dissolved water”) in which Na + is dissolved.

CO3를 결정화하고 침전시킴으로써 침강성 탄산나트륨(Precipitated Calcium Sodium)을 제조하는 기술이 있다.. There is a technology for producing precipitated sodium carbonate by crystallizing and precipitating CO 3 .

탄산염 광물화는 매우 오래 전부터 잘 알려지고 쉬운 화학반응을 이용하고 있으면서, 최근 지구온난화의 주범으로 대표되는 CO2를 이용하는 기술이다. 한편, 탄산염 광물화 기술은, CO2를 포집 및 저장(Carbon Capture and Storage: CCS)하는 기술에서, CO2를 활용하는 기술(Carbon Capture and Utilization: CCU)로 인식이 전환되면서, 탄산가스를 이용한 탄산염 광물화에 대한 연구들이 활발하게 진행되고 있다. Carbonate mineralization is a technology that uses CO 2 , which has been known for a long time and has been used for easy chemical reactions, and is representative of the recent global warming. On the other hand, the carbonate mineralization technology is converted from CO 2 capture technology (Carbon Capture and Storage: CCS) to CO 2 technology (Carbon Capture and Utilization: CCU). Studies on carbonate mineralization have been actively conducted.

탄산염 광물화 기술에 있어서 종래 기술들의 문제점은 다음과 같다. The problems of the prior art in the carbonate mineralization technology are as follows.

첫째, CO2 기체와 알칼리 금속의 용해수와의 기체/액체(이하, '기/액') 반응의 효율저하이다. CO2 가스의 용해도는 1.45g/L로 매우 높은 용해도를 가지고 있다. 한편, 통상적으로 대규모의 반응기 내의 용액속에 CO2 가스를 산기관을 이용해서 주입한다. 그런데, 탄산광물화를 위하여 반응기 내의 용액속으로 산기관을 이용해서 주입되는 CO2 가스는, 일반적으로 탄산광물화를 위해 필요한 양(여기서, 필요한 양은 무게 기준으로 산정됨)보다 과다하게 공급되어야 한다. 공급되어야 할 CO2 가스의 무게를 부피로 환산하여 탄산광물화를 위한 반응액으로 공급하게 되면, 그러한 반응액 속으로 공급되어지는 CO2 기체의 크기가 매우 크게(조대화되어)되어 CO2 기체가 반응기 내에서 체류하는 시간이 단축되어 용해가 잘 되지 않고, 미 반응되어 반응기 외부로 배출되게 된다. 이러할 경우, 1)반응수율이 매우 낮게 되고, 2) 반응에 걸리는 시간이 오래 걸리고, 3) 이에 따라 반응기가 매우 커진다는 단점을 가지게 된다(특허문헌1).First, the efficiency of gas / liquid (hereinafter referred to as 'gas / liquid') reaction between CO 2 gas and alkali metal dissolved water is reduced. The CO 2 gas has a very high solubility of 1.45 g / L. Meanwhile, CO 2 gas is usually injected into a solution in a large-scale reactor using an acid pipe. However, the CO 2 gas injected by using an acid pipe into the solution in the reactor for carbon mineralization generally needs to be supplied in excess of the amount required for carbon mineralization (where the required amount is calculated based on weight). . When the weight of the CO 2 gas to be supplied is converted into a volume and supplied as a reaction solution for carbonate mineralization, the size of the CO 2 gas supplied into the reaction solution becomes very large (coarse) and the CO 2 gas The residence time in the reactor is shortened, so dissolution is poor, and unreacted to be discharged outside the reactor. In this case, 1) the reaction yield is very low, 2) it takes a long time for the reaction, and 3) there is a disadvantage that the reactor is very large accordingly (Patent Document 1).

둘째, 최근에는 위의 단점을 해결하기 위해 CO2 가스를 제트 기류화하여 CO2 가스의 용해효율을 향상시키는 기술이 접목되고 있으며, 이러한 기술이 산기관 방식으로 주입하는 방식에 비해 용해효율이 향상되어 CO2 가스 반응효율이 55%에서 80% 정도로 개선되기는 하지만 여전히 만족할 만한 수준은 아니라고 할 것이다(특허문헌2). Second, in order to solve the above shortcomings, a technique of improving the dissolution efficiency of CO 2 gas by jet-streaming CO 2 gas has been grafted. It is said that the CO 2 gas reaction efficiency is improved from 55% to 80%, but it is still not satisfactory (Patent Document 2).

세째, 종래 산기관 또는 제트 기류를 이용한 대부분의 탄산광물화 반응기에서는 초기에 미반응 물질이 많을 경우 CO2 흡수율 및 반응율이 빠르면서 높기는 하지만, 반응율이 80% 이상이 되면 오랜 시간동안 반응이 일어나야 반응율이 높아지므로 99%까지 반응율을 높이기 위해서는 반응완료시간이 매우 길어지게 된다. 따라서, 생산성이 매우 낮아 제조단가가 높다는 단점을 가진다. Third, in most carbonic acid mineralization reactors using conventional air engines or jet streams, although there are many unreacted substances in the beginning, the CO 2 absorption rate and the reaction rate are fast and high, but when the reaction rate is 80% or more, the reaction must take place for a long time. Since the reaction rate is high, the reaction completion time becomes very long to increase the reaction rate to 99%. Therefore, it has the disadvantage that the productivity is very low and the manufacturing cost is high.

네째, 이러한 늦은 반응성 때문에 CO2 미세기포를 이용하여 반응시키는 기술들이 연구되어지고 있으나, 미세기포를 생성하는 조건을 맞추기 위하여 가압펌프가 과도하게 커지게 됨으로서 높은 전력에 의한 경제성이 저하된다는 단점이 있다. 따라서 이러한 단점을 해소할 수 있는 고효율 반응기술의 필요성이 제기 된다(특허문헌 3, 4).Fourth, due to the late reactivity, techniques for reacting using CO 2 microbubbles have been studied, but there is a disadvantage in that economic efficiency due to high power is lowered because the pressure pump becomes excessively large to meet the conditions for generating microbubbles. . Therefore, there is a need for a high-efficiency reaction technology capable of solving these disadvantages (Patent Documents 3 and 4).

특허문헌1: 한국 등록특허 제10-1571251(2015년 11월 23일 공고)Patent Document 1: Korean Registered Patent No. 10-1571251 (announced on November 23, 2015) 특허문헌2: 한국 등록특허 제10-1709865(2017년 2월 23일 공고)Patent Document 2: Korean Registered Patent No. 10-1709865 (announced on February 23, 2017) 특허문헌3: 한국 등록특허 제10-1221037호 (2013년 1월 10일 공고)Patent Document 3: Korean Registered Patent No. 10-1221037 (announced on January 10, 2013) 특허문헌4: 한국 등록특허 제10-1590162호 (2016년 2월 1일 공고)Patent Document 4: Korean Registered Patent No. 10-1590162 (announced on February 1, 2016)

본 발명의 일 실시예에 따르면, 탄산나트륨 수용액에 CO2를 1차로 노즐을 이용하여 대용량으로 공급하여 기액 접촉이 효과적으로 이루어지도록 함으로써 70~80% 반응 수율을 짧은 시간에 달성하고, 2차로 CO2 미세기포를 이용하여 고농도로 생성된 중탄산이온(HCO3 -2) 을 1차 반응의 결과물에 급속 혼합 및 교반함으로써 중탄산나트륨을 제조하는, 2단 반응 방식을 이용한 고효율 중탄산나트륨 제조 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. According to an embodiment of the present invention, by supplying CO 2 to a sodium carbonate aqueous solution in a large capacity by using a nozzle primarily to achieve a gas-liquid contact effectively, a 70-80% reaction yield is achieved in a short time, and secondaryly, CO 2 microbubbles The purpose of the present invention is to provide a high-efficiency sodium bicarbonate production apparatus using a two-stage reaction method, in which sodium bicarbonate is produced by rapidly mixing and stirring the bicarbonate ion (HCO 3 -2 ) generated at a high concentration to the result of the first reaction using do.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 2단 반응 방식을 이용한 중탄산나트륨 제조 장치에 있어서,According to an embodiment of the present invention, in the sodium bicarbonate production apparatus using a two-stage reaction method,

탄산나트륨 수용액과 이산화탄소 가스를 주입 받는 제1차 반응기(100);A first reactor 100 receiving an aqueous sodium carbonate solution and carbon dioxide gas;

1차 반응기(100)에서 유출되는 유체를 유입 받는 제2차 반응기(200); 및A second reactor 200 receiving the fluid flowing out of the first reactor 100; And

이산화탄소 가스와 제2차 반응기(200)에서 유출되는 유체를 유입 받고, 유입 받은 유체에 미세기포를 생성하여 제2차 반응기(200)로 제공하는 이산화탄소 미세기포 발생장치(300);를 포함하며,It includes a carbon dioxide gas and a carbon dioxide micro-bubble generator 300 that receives the fluid flowing out of the second reactor 200 and generates micro-bubbles in the received fluid to provide to the secondary reactor 200;

제1차 반응기(100)는, 이산화탄소 매크로기포를 생성하여 상기 탄산나트륨 수용액에게 분사하는 이산화탄소 매크로기포 생성유닛을 포함하며, 제1차 반응기(100)로 주입되는 이산화탄소 가스의 양이 제2차 반응기(200)로 유입되는 이산화탄소 가스의 양보다 많으며, The first reactor 100 includes a carbon dioxide macro bubble generating unit that generates carbon dioxide macro bubbles and sprays the aqueous sodium carbonate solution, and the amount of carbon dioxide gas injected into the first reactor 100 is a second reactor ( 200) is more than the amount of carbon dioxide gas flowing into,

1차 반응기(100)에서 유출되는 유체는, 탄산나트륨 수용액을 포함하는 것인 2단 반응 방식을 이용한 중탄산나트륨 제조 장치가 개시된다. The fluid flowing out of the primary reactor 100, a sodium bicarbonate production apparatus using a two-stage reaction method that includes an aqueous sodium carbonate solution is disclosed.

본 발명의 하나 이상의 실시예에 따르면, 1차 반응과 2차 반응이 순차적으로 수행되도록 함으로써 반응수율이 99.99%까지 향상될 수 있게 된다. 1차 반응은 저 농도 CO2 용해 조건에서 이루어지는 반응으로서 많은 양의 CO2 가스를 빨리 공급하여 반응수율을 70~80% 이상으로 빠르게 올리는 단계이고, 2차 반응은 1차 반응의 결과에 미세기포 발생장치를 이용하여 빠른 시간내에 반응수율을 99.99% 까지 올리는 단계이다. 여기서, 2차 반응에서의 CO2 가스 소모량이 1차 반응에서의 것보다 상대적으로 낮다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 반응액속의 중탄산이온의 농도 변화에 비례하는 반응수율 변화에 맞도록 최적화 반응 조건을 2 단계로 구분함으로써, 본 실시예에 따라 제조되는 광물화의 균일도는 매우 높으며 침강성 탄산염을 효과적으로 빠른 시간내에 제조할 수 있어 생산단가를 획기적으로 낮출 수 있는 경제적인 기술로서, 투자비용 및 설비 규모 대비 생산효율을 향상시키는 효과를 가진다.According to one or more embodiments of the present invention, the reaction yield can be improved to 99.99% by allowing the first reaction and the second reaction to be sequentially performed. The primary reaction is a reaction that is performed under low concentration CO2 dissolution conditions, and rapidly increases the reaction yield to 70-80% or more by rapidly supplying a large amount of CO2 gas, and the secondary reaction is a device for generating micro bubbles in the result of the primary reaction. It is a step to increase the reaction yield to 99.99% in a short time using. Here, the CO2 gas consumption in the second reaction is relatively lower than that in the first reaction. According to one embodiment of the present invention, by dividing the optimization reaction conditions into two stages to match the reaction yield change proportional to the change in the concentration of bicarbonate ions in the reaction solution, the uniformity of mineralization produced according to this embodiment is very high It is an economical technology that can significantly reduce the production cost because it can effectively produce precipitated carbonates in a short time, and has the effect of improving production efficiency compared to investment cost and equipment scale.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 중탄산나트륨 제조장치를 설명하기 위한 도면이다
도2는 일 실시예에 따른 매크로기포 생성유닛을 설명하기 위한 도면이다.
도3과 도4는 일 실시예에 따른 매크로기포 생성노즐을 설명하기 위한 도면이다.
도5는 일 실시예에 따른 이산화탄소 미세기포 발생장치를 설명하기 위한 도면이다.
도6은 일 실시예에 따른 선회기를 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining a sodium bicarbonate manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention
2 is a view for explaining a macro bubble generating unit according to an embodiment.
3 and 4 are diagrams for explaining a macro bubble generating nozzle according to an embodiment.
5 is a view for explaining a carbon dioxide microbubble generator according to an embodiment.
6 is a view for explaining a turning machine according to an embodiment.

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 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.The above objects, other objects, features and advantages of the present invention will be readily understood through the following preferred embodiments associated with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided to ensure that the disclosed contents are thorough and complete and that the spirit of the present invention is sufficiently conveyed to those skilled in the art.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소의 “위”(또는 “아래”, “오른쪽”, 또는 “왼쪽”)에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소의 위(또는 아래, 오른쪽, 또는 왼쪽)에 직접 위치될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 길이, 폭, 두께 등의 수치는 기술 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. In this specification, when a component is referred to as being “above” (or “below”, “right”, or “left”) of another component, it is above (or below, right, or left of) another component. ), Or a third component may be interposed between them. In addition, in the drawings, numerical values such as length, width, and thickness of components are exaggerated for effective description of the technical content.

본 명세서에서, 매크로기포는 평균 직경이 10mm 이상인 기포를 의미하며, 미세기포는 평균 직경이 100㎛ 이하인 것을 의미한다. In this specification, the macro bubbles mean bubbles having an average diameter of 10 mm or more, and the micro bubbles mean that the average diameter is 100 µm or less.

본 명세서에서, 용어 '유체'는, 중조 생성 반응에 필요한 반응물들, 중조 생성 반응의 중간 생성물들, 중조 생성 반응의 결과물(또는 생성물), 물, 및 가스(예를 들면, 이산화탄소 가스) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 지칭한다. In the present specification, the term 'fluid' refers to at least one of reactants required for the sodium bicarbonate production reaction, intermediate products of the sodium bicarbonate production reaction, the product (or product) of the sodium bicarbonate production reaction, water, and gas (e.g., carbon dioxide gas). Refers to including one.

본 명세서에서, 용어 'A를 함유한 유체'는 중조 생성 반응에 필요한 반응물들, 중조 생성 반응의 중간 생성물들, 중조 생성 반응의 결과물(또는 생성물), 물, 및 가스(예를 들면, 이산화탄소 가스) 중 적어도 하나를 함유한 유체로서, A를 반드시 포함한 유체를 의미한다(여기서, A는 중조 생성 반응에 필요한 반응물들, 중조 생성 반응의 중간 생성물들, 중조 생성 반응의 결과물(또는 생성물), 물, 및 가스(예를 들면, 이산화탄소 가스) 중 어느 하나이거나 또는 다른 물질일 수도 있음).In the present specification, the term 'fluid containing A' refers to reactants required for the sodium bicarbonate production reaction, intermediate products of the sodium bicarbonate production reaction, the product (or product) of the sodium bicarbonate production reaction, water, and gas (e.g., carbon dioxide gas) ) Is a fluid containing at least one of (A) means a fluid that necessarily contains A (where A is the reactants required for the sodium bicarbonate reaction, the intermediate products of the sodium bicarbonate reaction, the products (or products) of the sodium bicarbonate reaction, water , And a gas (for example, carbon dioxide gas), or other materials.

본 명세서에서, 유체가 흐르는 경로 또는 배관에 구성요소 A가 구성요소 B의 상류에 위치한다고 함은, 경로 또는 배관에 흐르는 유체가 구성요소 A를 먼저 지나고 난 후에 구성요소 B를 지나도록 배치된 것을 의미하는 것으로 사용하기로 한다. In the present specification, the component A is located upstream of the component B in the path or piping through which the fluid flows means that the fluid flowing in the path or piping is disposed to pass through the component B after passing through the component A first. We will use it as meaning.

본 명세서에서, 유체가 흐르는 경로 또는 배관에 구성요소 A가 설치되어 있다고 함은 구성요소 A가 그러한 유체의 흐름을 제어(예를 들면, 유체의 흐름을 차단하거나 허용하는 동작, 유체의 양을 조절하는 동작, 유체를 능동적으로 펌핑 하는 동작)할 수 있도록 상기 경로 또는 배관에 동작적으로 결합된 것을 의미한다.In the present specification, the fact that component A is installed in a path or piping through which the fluid flows means that component A controls the flow of the fluid (for example, the operation of blocking or allowing the flow of the fluid, and adjusting the amount of fluid) Means that it is operatively coupled to the path or piping so that it can act, actively pumping fluid).

본 명세서에서, 화학원소 또는 화합물에 붙는 숫자 또는 기호(아랫 첨자 또는 윗 첨자)의 크기는 설명의 편의를 위해서 종종 다른 글자들과 같은 크기로 기재될 수 있다. 예를 들면, CO2는 CO2로도 기재될 수 있다. In the present specification, the size of a number or a symbol (subscript or superscript) attached to a chemical element or compound may be described in the same size as other letters, for convenience of explanation. For example, CO 2 may also be described as CO 2 .

본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 구성요소들을 기술하기 위해서 사용된 경우, 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.In the present specification, when terms such as first and second are used to describe elements, these elements should not be limited by these terms. These terms are only used to distinguish one component from another component. The embodiments described and illustrated herein also include its complementary embodiments.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprise)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.In the present specification, the singular form also includes the plural form unless otherwise specified in the phrase. As used herein, 'comprise' and / or 'comprising' does not exclude the presence or addition of one or more other components.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 1차 반응기에서 배기 가스내의 존재하는 이산화탄소 가스를 매크로기포를 생성할 수 있는 복수의 매크로기포 생성노즐들로 공급하여 반응용액인 탄산나트륨 수용액과 기액 접촉을 강제적으로 형성시켜 반응수율을 70~80% 정도로 빠르게 반응시키고, 이후 제2차 반응기에서 이산화탄소 미세기포 발생장치를 통하여 CO2 가스를 미세기포화하여 제2차반응기에 순환 주입하여 기/액 반응 비표면적을 높여 중탄산이온(HCO3 -2)을 생성시키고, 반응기들 내부에서 급속 혼합/교반 장치를 통해 광물화 반응을 진행시켜 단시간에 광물화 반응을 완료함으로써 탄산염 제조시간을 최소화하고 반응기의 크기를 최소화할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, in the primary reactor, carbon dioxide gas present in the exhaust gas is supplied to a plurality of macro-bubble generating nozzles capable of generating macro bubbles, forcibly forming a gas-liquid contact with an aqueous reaction solution of sodium carbonate. The reaction yield is quickly reacted to about 70 ~ 80%, and then the second reactor is micro bubbled with CO2 gas through the carbon dioxide microbubble generator to circulate the secondary reactor to increase the specific surface area of the gas / liquid reaction to increase the specific surface area of the bicarbonate ion (HCO 3 -2 ) is generated, and the mineralization reaction is completed through a rapid mixing / stirring device inside the reactors to complete the mineralization reaction in a short time, thereby minimizing carbonate production time and minimizing the size of the reactor.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 탄산나트륨이 용해된 용해수에 이산화탄소 가스를 미세기포화하여 주입하고, 상기 이산화탄소 가스가 주입된 유체를 선회시킴으로써 중탄산이온수를 효율적으로 생성시키고, 그리고 중탄산이온수를 교반하여 탄산염 광물화 반응이 일어나도록 한다.According to an embodiment of the present invention, the carbon dioxide gas is finely bubbled and injected into the dissolved water in which sodium carbonate is dissolved, the bicarbonate ionized water is efficiently generated by orbiting the injected fluid, and the bicarbonate ionized water is stirred to produce carbonate. Let the mineralization reaction take place.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 탄산나트륨이 용해된 용해수에 배출가스에 함유되어 있는 이산화탄소 가스를 매크로기포를 생성할 수 있는 매크로기포 생성노즐들로 공급하여 격렬한 혼합 및 반응을 시키고, CO2 가스를 미세기포화하여 상기 혼합 및 반응의 결과물에 주입하고 저 에너지로 교반하여 중탄산나트륨을 빠르게 생성시킬 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the carbon dioxide gas contained in the exhaust gas in the dissolved water in which sodium carbonate is dissolved is supplied to macro-bubble generating nozzles capable of generating macro-bubbles for intense mixing and reaction, and CO2 gas is supplied. The microbubble is injected into the result of the mixing and reaction, and stirred with low energy to rapidly generate sodium bicarbonate.

이하에서 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 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 설명하는 데 있어 혼돈이 오는 것을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In describing the specific embodiments below, various specific contents have been prepared to more specifically describe and understand the invention. However, a reader who has knowledge in this field to understand the present invention can recognize that it can be used without a variety of specific content. It should be noted that, in some cases, parts that are commonly known in describing the invention and which are not significantly related to the invention are not described in order to prevent chaos in describing the invention.

도1은 본 발명의 본 실시예에 따른 중탄산나트륨 제조장치를 설명하기 위한 도면이다 1 is a view for explaining a sodium bicarbonate manufacturing apparatus according to this embodiment of the present invention

도1을 참조하면, 본 실시예에 따른 중탄산나트륨 제조장치는 제1차 반응기(100), 제2차 반응기(200), 이산화탄소 미세기포 발생장치(300), 탄산나트륨 수용액 공급부(400), 및 분말 추출장치(500)를 포함할 수 있다. 이들 구성요소들은 유체가 이동할 수 있는 공간을 제공하는 하나 이상의 배관에 의해 연결되어 있으며, 그러한 배관에는 펌프나 밸브와 같은 유체를 강제적으로 이동시키거나 유체의 흐름을 제어하는 기기들이 하나 이상 결합되어 있다. 한편, 도1에 도시된 배관, 펌프, 및 밸브는 예시적인 것으로서 당업자는 본원 발명의 목적이 달성가능한 한도에서 도1에 도시된 배관, 펌프, 및 밸브와 다르게 변형하여 구성할 수 있을 것이다. Referring to Figure 1, the sodium bicarbonate production apparatus according to this embodiment is the first reactor 100, the second reactor 200, carbon dioxide micro-bubble generator 300, sodium carbonate aqueous solution supply 400, and powder It may include an extraction device 500. These components are connected by one or more pipes that provide space for the fluid to move, and one or more of the devices forcibly moving a fluid, such as a pump or a valve, or controlling the flow of the fluid are coupled to the pipe. . Meanwhile, the piping, pumps, and valves illustrated in FIG. 1 are exemplary, and a person skilled in the art may be configured to be different from the piping, pumps, and valves illustrated in FIG. 1 to the extent that the object of the present invention can be achieved.

제1차 반응기(100)는 탄산나트륨 수용액과 이산화탄소(CO2) 가스를 주입 또는 유입 받을 수 있다. 본 실시예에 따르면, 제1차 반응기(100)는 이산화탄소 매크로기포를 생성하여 탄산나트륨 수용액에게 분사하는 이산화탄소 매크로기포 생성유닛(110)을 포함한다. 이산화탄소 매크로기포 생성유닛(110)에 대하여는 도2 내지 도4를 참조하여 상세히 후술하기로 한다. The first reactor 100 may be injected or introduced with an aqueous sodium carbonate solution and carbon dioxide (CO2) gas. According to this embodiment, the first reactor 100 includes a carbon dioxide macrobubble generating unit 110 that produces carbon dioxide macrobubbles and sprays them onto an aqueous sodium carbonate solution. The carbon dioxide macro bubble generation unit 110 will be described in detail later with reference to FIGS. 2 to 4.

제1차 반응기(100)에 포함된 이산화탄소 매크로기포 생성유닛에는 이산화탄소 가스를 공급하는 배관(L3)이 연결되어 있다. 한편, 본 실시예에 따른 중탄산나트륨 제조장치는, 이산화탄소 가스가 포함된 배출가스를 외부 또는 다른 시설로 배출하는 시설(예를 들면, 스택)과 연결되어 배출가스의 적어도 일부를 유입 받을 수 있는 가스 유입 배관(L1)을 더 포함하며, 배관(L1)는 2개의 배관(L3, L4)으로 분기된다. 외부 또는 다른 시설로 배출되는 배출가스를 이산화탄소 가스 유입 배관(L1)으로 능동적으로 유입시키기 위해서, 이산화탄소 가스 유입배관(L1)에 블로어(P2)와 같은 장치가 설치되어 있다. 본 실시예에 따르면, 블로어(P2)는 2개의 배관(L3, L4)이 분기되는 분기점의 상류에 위치된다.The carbon dioxide macro bubble generating unit included in the first reactor 100 is connected to a pipe (L3) for supplying carbon dioxide gas. On the other hand, the sodium bicarbonate manufacturing apparatus according to the present embodiment is connected to a facility (for example, a stack) for discharging the exhaust gas containing carbon dioxide gas to an external or other facility, a gas capable of receiving at least a part of the exhaust gas The inlet pipe L1 is further included, and the pipe L1 is branched into two pipes L3 and L4. In order to actively flow the exhaust gas discharged to an external or other facility into the carbon dioxide gas inlet pipe L1, a device such as a blower P2 is installed in the carbon dioxide gas inlet pipe L1. According to this embodiment, the blower P2 is located upstream of the branch point where the two pipes L3 and L4 branch.

이산화탄소 가스 유입 배관(L1)을 통해서 유입된 배출가스의 일부는 이산화탄소 가스 제1공급배관(L3)(이하, '제1공급배관(L3)')을 통해서 이산화탄소 매크로기포 생성유닛(110)에게 공급되고, 이산화탄소 가스 유입 배관(L1)을 통해서 유입된 배출가스의 나머지 일부는 이산화탄소 가스 제2공급배관(L4)(이하, '제2공급개관(L4)')을 통해서 이산화탄소 미세기포 발생장치(300)에게 공급된다.A part of the exhaust gas introduced through the carbon dioxide gas inlet pipe L1 is supplied to the carbon dioxide macro bubble generating unit 110 through the carbon dioxide gas first supply pipe L3 (hereinafter referred to as 'first supply pipe L3'). The carbon dioxide gas bubbles are generated through the carbon dioxide gas second supply pipe (L4) (hereinafter referred to as the 'second supply overview (L4)'). ).

본 실시예에 따른 중탄산나트륨 제조장치에서, 제1차 반응기(100)로 주입되는 이산화탄소 가스의 양이 제2차 반응기(200)로 유입되는 이산화탄소 가스의 양보다 많다. 예를 들면, 제1차 반응기(100)로 주입되는 이산화탄소 가스의 양이 제2차 반응기(200)로 유입되는 이산화탄소 가스의 양보다 4배 이상 많을 수 있다. In the sodium bicarbonate production apparatus according to the present embodiment, the amount of carbon dioxide gas injected into the first reactor 100 is greater than the amount of carbon dioxide gas flowing into the second reactor 200. For example, the amount of carbon dioxide gas injected into the first reactor 100 may be more than four times larger than the amount of carbon dioxide gas flowing into the second reactor 200.

제1차 반응기(100)로 주입되는 이산화탄소 가스의 양이 제2차 반응기(200)로 유입되는 이산화탄소 가스의 양보다 많도록 하기 위한 일 방안으로, 제2공급배관(L4)에 유입되는 이산화탄소 가스에 걸리는 압력부하가 제1공급배관(L3)에 유입되는 이산화탄소 가스에 걸리는 압력부하보다 작게 설계될 수 있다. 예를 들면, 당업자들은, 배관들(L3, L4)의 직경이나 배관들(L3, L4)의 하류에 연결된 장치들(예를 들면, 반응기들(100, 200), 미세기포 발생장치(300), 이산화탄소 매크로기포 생성유닛(110))의 사양(Specification)을 위 압력부하 설계 조건이 충족되도록 설계할 수 있다.Carbon dioxide gas introduced into the second supply pipe (L4) as one way to ensure that the amount of carbon dioxide gas injected into the first reactor 100 is greater than the amount of carbon dioxide gas introduced into the second reactor 200 The pressure load applied to the first supply pipe (L3) can be designed to be smaller than the pressure load applied to the carbon dioxide gas. For example, those skilled in the art, the diameter of the pipes (L3, L4) or the devices connected to the downstream of the pipes (L3, L4) (for example, reactors (100, 200), micro-bubble generator 300) , The specification of the carbon dioxide macro bubble generation unit 110 may be designed to satisfy the above pressure load design condition.

한편, 본 명세서에서, 배출가스에 이산화탄소가 포함되어 있으므로, 용어 '배출가스'와 '이산화탄소 가스'를 구별할 실익이 없는 한 같은 의미로 사용하기로 한다. 즉, 제1차 반응기(100)(또는 제2차 반응기(200))가 각각 배출가스를 유입 받는다는 것과 이산화탄소 가스를 유입 받는다는 것은 기술적으로 서로 같은 의미로 사용되며, 본 실시예에 따른 중탄산나트륨 제조장치에 포함된 배관들을 통해서 배출가스가 이동(또는 유입, 배출, 공급)한다는 것과 이산화탄소가 이동(또는 유입, 배출, 공급)하는 것은 기술적으로 같은 의미로 사용된다. On the other hand, in this specification, since carbon dioxide is included in the exhaust gas, the terms 'emission gas' and 'carbon dioxide gas' will be used in the same sense unless there is a practical benefit to distinguish them. That is, that the first reactor 100 (or the second reactor 200) receives the exhaust gas and the carbon dioxide gas are respectively used in the same sense, and sodium bicarbonate production according to the present embodiment Exhaust gas moves (or flows in, discharges, and supplies) through pipes included in the device, and carbon dioxide moves (or flows, flows and flows) is used in the same technical sense.

본 실시예에서, 제1공급배관(L3)은 다시 2개의 배관들(L16, L17)로 각각 분기되어 매크로기포 생성유닛(110)으로 연결된다. 본 실시예처럼 매크로기포 생성 유닛(110)이 다층(예를 들면, 2층)으로 적층되도록 구성된 경우에는, 제1공급배관(L3)은 2개의 배관들(L16, L17)로 분기된 후 매크로기포 생성유닛(110)의 각 층으로 이산화탄소 가스를 제공하도록 구성될 수 있다. 한편, 매크로기포 생성 유닛이 다층이 아닌 1개 층으로만 구성될 경우에는, 제1공급배관(L3)은 분기되지 않고 직접 매크로기포 생성유닛으로 이산화탄소 가스를 제공하도록 구성될 수 있다. In this embodiment, the first supply pipe (L3) is branched back to two pipes (L16, L17), respectively, and is connected to the macro bubble generating unit (110). When the macro bubble generating unit 110 is configured to be stacked in multiple layers (for example, two layers) as in the present embodiment, the first supply pipe L3 is branched into two pipes L16 and L17, and then the macro It may be configured to provide carbon dioxide gas to each layer of the bubble generating unit 110. On the other hand, when the macro-bubble generating unit is composed of only one layer rather than a multi-layer, the first supply pipe L3 may be configured to provide carbon dioxide gas directly to the macro-bubble generating unit without branching.

제1차 반응기(100)는, 또한, 탄산나트륨 수용액 공급부(400)로부터 탄산나트륨 수용액을 공급받는다. The first reactor 100 is also supplied with an aqueous sodium carbonate solution from the sodium carbonate aqueous solution supply unit 400.

제1차 반응기(100)는 탄산나트륨 수용액을 수용할 수 있는 반응용기(101)와 이산화탄소 매크로기포 생성유닛(110)을 포함할 수 있고, 제1차 반응기(100)는 배관(L11)을 통해서 탄산나트륨 수용액 공급부(400)로부터 탄산나트륨 수용액을 제공받을 수 있고, 제공받은 탄산나트륨 수용액은 반응용기(101)에 저장된다. 반응용기(101)에 저장된 탄산나트륨 수용액은 이산화탄소 매크로기포 생성유닛(110)에 의해 생성된 이산화탄소 매크로기포와 혼합되어, 다음과 같은 반응(이하, '중조 생성 반응')에 사용된다. The first reactor 100 may include a reaction vessel 101 and a carbon dioxide macrobubble generating unit 110 that can accommodate an aqueous sodium carbonate solution, and the first reactor 100 is sodium carbonate through a pipe L11. A sodium carbonate aqueous solution may be provided from the aqueous solution supply unit 400, and the provided sodium carbonate aqueous solution is stored in the reaction vessel 101. The sodium carbonate aqueous solution stored in the reaction vessel 101 is mixed with the carbon dioxide macrobubble generated by the carbon dioxide macrobubble generating unit 110, and is used in the following reaction (hereinafter referred to as 'sodium bicarbonate formation reaction').

Na2CO3 + CO2 + H2O →2NaHCO3 Na 2 CO 3 + CO 2 + H 2 O → 2NaHCO 3

도면에 도시하지는 않았지만, 제1차 반응기(100)는 상기 중조 생성 반응이 일어날 수 있는 조건으로 구성된다. 예를 들면, 중조 생성 반응은 적정 온도 범위내에서 수행될 수 있으므로, 제1차 반응기(100)에는 중조 생성 반응을 위한 온도를 유지하기 위한 히터(미 도시)와 같은 장치들이 부착되어 있을 수 있다. Although not shown in the drawing, the first reactor 100 is configured under conditions in which the sodium bicarbonate production reaction can occur. For example, since the sodium bicarbonate production reaction may be performed within an appropriate temperature range, devices such as a heater (not shown) for maintaining the temperature for the sodium bicarbonate production reaction may be attached to the first reactor 100. .

제2차 반응기(200)는 반응용기(201) 및 반응용기(201)의 내부에 설치되는 교반 장치(210)를 포함할 수 있다. 여기서, 교반 장치(210)는, 수직으로 배치되고 구동모터(211)에 의해 회전하는 회전축(212) 및 회전축(212)에 부착된 임펠러(213)를 포함한다. The second reactor 200 may include a reaction vessel 201 and a stirring device 210 installed inside the reaction vessel 201. Here, the stirring device 210 includes a rotating shaft 212 and an impeller 213 attached to the rotating shaft 212 which are vertically disposed and rotated by the driving motor 211.

반응용기(201)는 제1차 반응기(100)에서 유출되는 유체를 유입 받을 수 있는 유입구(미 도시)와 이산화탄소 미세기포 발생장치(300)에 의해 생성된 이산화탄소 미세기포가 포함된 유체를 유입 받을 수 있는 유입구(미 도시)와, 이산화탄소 미세기포 발생장치(300)에게 반응용기(201)에 저장된 유체를 유출할 수 있는 유출구(미 도시), 및 반응용기(201) 내에 생성된 가스를 외부로 유출할 수 있는 유출구(미 도시)를 구비하고, 1차 반응기(100)로부터 유입 받은 유체와 이산화탄소 미세기포가 혼합되어 반응할 수 있는 공간을 제공하는 통 형상을 가진다. The reaction vessel 201 receives an inlet (not shown) through which the fluid discharged from the first reactor 100 can be introduced and a fluid containing carbon dioxide microbubbles generated by the carbon dioxide microbubble generator 300. The inlet (not shown) that can, and the outlet (not shown) that can discharge the fluid stored in the reaction vessel 201 to the carbon dioxide microbubble generator 300, and the gas generated in the reaction vessel 201 to the outside It has an outlet (not shown) that can be discharged, and has a cylinder shape that provides a space for mixing and reacting with the fluid flowing from the primary reactor 100 and carbon dioxide microbubbles.

한편, 제1차 반응기(100)에서 생성된 가스와, 제2차 반응기(200)에서 생성된 가스는 외부로 배출되는 배출 가스와 합류하도록 배출될수 있다. 이를 위해서, 제1차 반응기(100)에는 배관들(L10, L12)이 연결되어 있을 수 있다. Meanwhile, the gas generated in the first reactor 100 and the gas generated in the second reactor 200 may be discharged to join the exhaust gas discharged to the outside. To this end, the first reactor 100 may be connected to the pipes (L10, L12).

본 실시예에 따른 중탄산나트륨 제조장치는, 제1차 반응기(100)에서 유출되는 유체를 제2차 반응기(200)로 유입되도록 하는 경로를 제공하는 배관(L5)을 더 포함하며, 배관(L5)에는 제1차 반응기(100)에서 유출되는 유체를 제2 반응기(200)로 펌핑하기 위한 펌프(P1)가 설치되어 있을 수 있다. The sodium bicarbonate production apparatus according to the present embodiment further includes a pipe (L5) that provides a path through which the fluid flowing out of the first reactor (100) flows into the second reactor (200), and the pipe (L5) ) May be installed with a pump (P1) for pumping the fluid flowing out of the first reactor 100 to the second reactor (200).

반응용기(201)에서도, 제1차 반응기(100)로부터 제공받은 탄산나트륨 수용액이 이산화탄소 미세기포 발생장치(300)에 의해 생성된 이산화탄소 미세기포와 혼합되어, 상기와 같은 '중조 생성 반응'이 수행된다In the reaction vessel 201, the aqueous sodium carbonate solution provided from the first reactor 100 is mixed with the carbon dioxide microbubbles generated by the carbon dioxide microbubble generator 300, and the above-described 'medium sodium reaction' is performed.

이산화탄소 미세기포 발생장치(300)는 제2차 반응기(200)로부터 제2차 반응기(200)에 저장되어 있던 유체 - 중조 생성 반응을 위한 반응물들, 중조 생성 반응의 중간 생성물들, 중조 생성 반응의 생성물들, 물, 및 가스 중 적어도 하나를 포함함-의 적어도 일부를 유입 받아서, 그 유체에 이산화탄소가 함유된 미세기포를 생성시켜서, 제2차 반응기(200)에게 제공한다. 설명의 목적을 위해서, 이산화탄소가 함유된 미세기포가 포함된 유체를 '이산화탄소 함유 유체'라고 종종 부르기로 한다.Carbon dioxide micro-bubble generator 300 is the fluid stored in the second reactor 200 from the second reactor 200-reactants for the sodium bicarbonate production reaction, intermediate products of the sodium bicarbonate production reaction, It receives at least a part of products, including at least one of water and gas, and generates microbubbles containing carbon dioxide in the fluid to provide to the second reactor 200. For purposes of explanation, a fluid containing carbon dioxide-containing microbubbles is often referred to as a 'carbon dioxide-containing fluid'.

이산화탄소 미세기포 발생장치(300)와 제2차 반응기(200)는 제2차 반응기(200)에 저장되어 있던 유체의 적어도 일부가 이산화탄소 미세기포 발생장치(300)로 이동될 수 있는 경로를 제공하는 배관(L9)으로 연결되어 있고, 또한 이산화탄소 미세기포 발생장치(300)와 제2차 반응기(200)는 이산화탄소 미세기포 발생장치(300)에서 생성된 이산화탄소 함유 유체가 제2차 반응기(200)로 이동될 수 있는 경로를 제공하는 배관(L6, L7)으로 연결되어 있다. The carbon dioxide microbubble generator 300 and the second reactor 200 provide a path through which at least a portion of the fluid stored in the second reactor 200 can be moved to the carbon dioxide microbubble generator 300. The carbon dioxide-containing fluid generated by the carbon dioxide microbubble generator 300 and the second reactor 200 is connected to the pipe L9 and the carbon dioxide microbubble generator 300 is transferred to the second reactor 200. It is connected by pipes (L6, L7) that provide a path that can be moved.

본 실시예에서, 배관(L6)은 2개의 배관들(L7, L8)로 분기되며, 이들 중에서 배관(L7)은 이산화탄소 미세기포 발생장치(300)에서 생성된 이산화탄소 함유 유체가 제2차 반응기(200)로 이동될 수 있는 경로를 제공하고, 배관(L8)은 분말을 추출하기 위한 분말추출장치(500)와 연결된다. 배관(L8)에는 배관(L8)을 통해서 이동하는 유체의 흐름을 제어할 수 있는 밸브(V1)와 블로어(P2)가 설치되어 있다. In this embodiment, the pipe (L6) is branched into two pipes (L7, L8), of which the pipe (L7) is a carbon dioxide-containing fluid generated by the carbon dioxide microbubble generator 300 in the second reactor ( 200), and the pipe L8 is connected to the powder extraction device 500 for extracting powder. A valve V1 and a blower P2 capable of controlling the flow of the fluid moving through the pipe L8 are installed in the pipe L8.

본 실시예에 따르면, 이산화탄소 미세기포 발생장치(300)에서 제2차 반응기(200)로 제공하는 이산화탄소 함유 유체에 충분한 중조(즉, 중산탄나트륨)가 생성된 경우, 밸브(V1)를 개방하여 배관(L6)을 통해서 이동하는 유체의 적어도 일부를 분말 추출장치(500)에게 제공되도록 한다. 이산화탄소 미세기포 발생장치(300)에서 제2차 반응기(200)로 제공하는 이산화탄소 함유 유체에 충분한 중조(즉, 중산탄나트륨)가 생성되기 전까지는 밸브(V1)은 유체가 배관(L8)를 통해서 흐르지 못하도록 폐쇄되어 있다. 한편, 배관(L7)에서 유체의 흐름을 제어할 수 있는 밸브(V2)가 설치되어 있을 수 있고, 밸브(V1)이 개방된 경우에는 밸브(V2)가 폐쇄되고, 밸브(V1)이 폐쇄된 경우에는 밸브(V2)가 개방되도록 구성될 수 있다. According to this embodiment, when sufficient sodium bicarbonate (i.e., sodium bicarbonate) is generated in the carbon dioxide-containing fluid provided from the carbon dioxide microbubble generator 300 to the second reactor 200, the valve V1 is opened. At least a portion of the fluid moving through the pipe L6 is provided to the powder extraction device 500. Until sufficient sodium bicarbonate (i.e., sodium bicarbonate) is generated in the carbon dioxide-containing fluid provided from the carbon dioxide micro-bubble generator 300 to the second reactor 200, the fluid flows through the pipe L8. It is closed to prevent it from flowing. Meanwhile, a valve V2 capable of controlling the flow of fluid in the pipe L7 may be installed, and when the valve V1 is opened, the valve V2 is closed and the valve V1 is closed In this case, the valve V2 may be configured to open.

분말 추출장치(500)는 수용액 상태의 중조로부터 분말 형태의 중조를 추출하기 위한 것으로, 예를 들면, 수용액을 회전시키는 원심분리기와 원심분리기로부터 분말농도가 높은 수용액을 유입 받아서 기화시키는 히터와 같은 장치를 이용하여 중조 분말을 추출할 수 있다. The powder extraction device 500 is for extracting heavy sodium in the form of a powder from aqueous sodium bicarbonate, for example, a device such as a centrifuge that rotates an aqueous solution and a heater that vaporizes an aqueous solution having a high concentration of powder from a centrifuge. Sodium bicarbonate powder can be extracted.

한편, 본 실시예는, 분말 추출장치(500)에서 유출되는 수용액이 다시 제1차 반응기(100)나 제2차 반응기(200) 또는 미세기포 발생장치(300)로 피드백 되도록 구성될 수 있다. Meanwhile, the present embodiment may be configured such that the aqueous solution flowing out of the powder extraction device 500 is fed back to the first reactor 100 or the second reactor 200 or the micro bubble generator 300.

탄산나트륨 수용액 공급부(400)는 탄산나트륨과 물을 공급받아서 탄산나트륨 수용액을 생성하는 장치이다. 탄산나트륨 수용액 공급부(400)는 탄산나트륨 수용액의 원활한 생성을 위해서 교반장치(도면 번호 미 할당)와 탄산나트륨 수용액을 저장하는 용기(401)를 포함할 수 있다. 탄산나트륨 수용액을 저장하는 용기(401)와 제1차 반응기(100)는 배관(L11)을 통해서 연결되어 있고, 배관(L11)을 통해서 용기(401)에 저장된 탄산나트륨 수용액이 제1차 반응기(100)에게 제공된다. The sodium carbonate aqueous solution supply unit 400 is a device that generates sodium carbonate aqueous solution by receiving sodium carbonate and water. The sodium carbonate aqueous solution supply unit 400 may include a stirrer (not assigned a drawing number) and a container 401 for storing an aqueous sodium carbonate solution for smooth generation of a sodium carbonate aqueous solution. The container 401 for storing an aqueous sodium carbonate solution and the first reactor 100 are connected through a pipe L11, and the aqueous sodium carbonate solution stored in the container 401 through the pipe L11 is the first reactor 100. Is provided.

도2는 일 실시예에 따른 매크로기포 생성유닛을 설명하기 위한 도면이다. 2 is a view for explaining a macro bubble generating unit according to an embodiment.

도 2를 참조하면, 매크로기포 생성유닛(110)은 복수의 매크로기포 생성노즐들( N1, N2, N3, N4, N5, N6, N7)과 복수의 매크로기포 생성노즐들(N1, N2, N3, N4, N5, N6, N7)에 이산화탄소 가스를 공급하는 경로를 제공하는 이산화탄소 가스 공급라인(L20)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 2, the macro bubble generation unit 110 includes a plurality of macro bubble generation nozzles (N1, N2, N3, N4, N5, N6, N7) and a plurality of macro bubble generation nozzles (N1, N2, N3) , N4, N5, N6, N7) may include a carbon dioxide gas supply line (L20) providing a path for supplying carbon dioxide gas.

이산화탄소 가스 공급라인(L20)에는 복수의 매크로기포 생성노즐들(N1, N2, N3, N4, N5, N6, N7)이 서로 이격되어 결합되어 있되, 이산화탄소 가스 공급라인(L20)에 의해 공급되는 이산화탄소 가스가 복수의 매크로기포 생성노즐들(N1, N2, N3, N4, N5, N6, N7)을 통해서 분사되도록 결합되어 있다.The carbon dioxide gas supply line (L20) is a plurality of macro-bubble generating nozzles (N1, N2, N3, N4, N5, N6, N7) are spaced apart from each other and coupled, but the carbon dioxide supplied by the carbon dioxide gas supply line (L20) Gas is coupled to be injected through a plurality of macro-bubble generating nozzles (N1, N2, N3, N4, N5, N6, N7).

배관(L16)을 통해서 제공되는 이산화탄소 가스는 이산화탄소 가스 공급라인(L20)으로 유입된 후, 이산화탄소 가스 공급라인(L2)을 통해서 흐르다가 복수의 매크로기포 생성노즐들(N1, N2, N3, N4, N5, N6, N7)을 통해서 매크로기포 형태로 분사된다.The carbon dioxide gas provided through the pipe L16 flows through the carbon dioxide gas supply line L2, and then flows through the carbon dioxide gas supply line L2, and then generates a plurality of macro bubble generating nozzles N1, N2, N3, N4, N5, N6, N7) is injected in the form of macro bubbles.

복수의 매크로기포 생성노즐들(N1, N2, N3, N4, N5, N6, N7)은 서로 동일 또는 유사한 구조를 가질 수 있으며, 이하에서는, 도3과 도 4를 참조하여 매크로기포 생성노즐(N1)을 예로 들어서 상세히 설명하기로 한다. The plurality of macro-bubble generating nozzles (N1, N2, N3, N4, N5, N6, N7) may have the same or similar structure, and hereinafter, referring to FIGS. 3 and 4, the macro-bubble generating nozzle (N1) ) Will be described as an example.

이상 설명한 매크로기포 생성유닛에 의해서 생성되는 매크로기포는 평균 직경이 1mm 내지 2mm (1mm 이상 2mm 이하)인 기포이다.The macro bubbles generated by the macro bubble generating unit described above are bubbles having an average diameter of 1 mm to 2 mm (1 mm to 2 mm).

도3과 도4는 일 실시예에 따른 매크로기포 생성노즐을 설명하기 위한 도면이다. 3 and 4 are diagrams for explaining a macro bubble generating nozzle according to an embodiment.

이들 도면을 참조하면, 일 실시예에 따른 매크로기포 생성노즐(N-1)은, 제1차 반응기(100)에 저장된 탄산나트륨 수용액에 담기는 형태로 설치되는 구성을 가진다(도 1을 참조). Referring to these drawings, the macro-bubble generating nozzle (N-1) according to an embodiment has a configuration that is installed in the form of being stored in an aqueous sodium carbonate solution stored in the first reactor 100 (see FIG. 1).

일 실시예에 따른 매크로기포 생성노즐(N-1)은 이산화탄소 가스를 배관(L16)을 통해서 유입 받고, 또한 자신(N-1)의 주위에 있는 탄산나트륨 수용액을 별도의 동력 장치 없이 흡입하여, 이산화탄소 가스가 포함된 매크로기포를 생성하여 상기 흡입한 탄산나트륨 수용액과 함께 반응용기(101)에 저장된 탄산나트륨 수용액으로 분사한다. The macro-bubble generating nozzle (N-1) according to an embodiment receives carbon dioxide gas through a pipe (L16), and also inhales a sodium carbonate aqueous solution around itself (N-1) without a separate power unit, thereby carbon dioxide A macro bubble containing gas is generated and sprayed with the aqueous sodium carbonate solution stored in the reaction vessel 101 together with the inhaled aqueous sodium carbonate solution.

일 실시예에 따른 매크로기포 생성노즐(N-1)은 이산화탄소 가스를 유입 받아 회전류를 생성하는 회전류 생성부(N-10), 회전류 생성부(N-10)에 의해 회전류로 생성된 이산화탄소 가스와 탄산나트륨 수용액의 일부를 유입 받아서 이산화탄소 매크로기포를 탄산나트륨 수용액에 발생시키는 매크로기포 분사부(N1-30), 및 회전류 생성부(N-10)와 매크로기포 분사부(N1-30)를 이격적으로 연결시키는 연결부(N1-20)를 포함할 수 있다. 여기서, 매크로기포 분사부(N1-30)로 유입되는 탄산나트륨 수용액은 별도의 동력장치 없이 자연스럽게 유입되도록, 회전류 생성부(N-10), 매크로기포 분사부(N1-30), 및 연결부(N1-20)가 서로 유기적으로 연결 및 구성되어 있다.  The macro-bubble generating nozzle (N-1) according to an embodiment is generated as a rotating flow by a rotating flow generating unit (N-10) and a rotating flow generating unit (N-10) for generating a rotating flow by receiving carbon dioxide gas. A macro bubble injection unit (N1-30) for generating carbon dioxide macro bubbles in a sodium carbonate aqueous solution by receiving a portion of the carbon dioxide gas and a sodium carbonate aqueous solution, and a rotational flow generation unit (N-10) and a macro bubble injection unit (N1-30) It may include a connecting portion (N1-20) for connecting the spaced apart. Here, the sodium carbonate aqueous solution flowing into the macro bubble injection unit (N1-30) flows naturally without a separate power supply, so that the rotational flow generation unit (N-10), the macro bubble injection unit (N1-30), and the connection unit (N1) -20) are organically connected to each other.

후술하겠지만, 매크로기포 생성노즐(N-1)은 회전류 생성부(N-10)와 매크로기포 분사부(N1-30)가 이격된 공간을 통해서, 반응용기(101)에 저장되어 있던 탄산나트륨 수용액의 일부가 매크로기포 분사부(N1-30)로 자연스럽고도 강력하게 유입되도록 구성되어 있다.As will be described later, the macro bubble generating nozzle (N-1) is a sodium carbonate aqueous solution stored in the reaction vessel (101) through a space where the rotating flow generating portion (N-10) and the macro bubble spraying portion (N1-30) are separated. A part of is configured to flow naturally and powerfully into the macro bubble injection unit (N1-30).

회전류 생성부(N-10)는 2개의 단부(N1-12, N-13)를 가진 관(N1-11) 형상으로 구성되며, 2개의 단부(N1-12, N-13) 중 일 단부(N1-12)(이하, '입구')는 배관(L-20)에 흐르는 이산화탄소가 입구(N1-12)로 유입되도록 배관(L-20)과 결합되어 있고, 나머지 단부(N-13)(이하, '출구')는 자유단으로서 연결부(N1-20)에 의해 매크로기포 분사부(N1-30)에 이격되어 결합된다. 관(N1-11)의 내부는 이산화탄소 가스가 이동할 수 있는 공간(N1-S1)을 가지며, 그러한 공간(N1-S1)에는 입구(N1-12)로 유입된 이산화탄소 가스가 선회하도록 하는 구조체(S)가 형성되어 있다. 유체를 선회시키기 위한 구조체(W)는 예를 들면 한국공개특허 2012-0008106 (2012.01.30)(이하, 106')호에 기재된 베인과 같은 구성을 가질 수 있다. 한국공개특허 106'호에 기재된 내용은 본원 명세서의 일부로서 결합된다. 한편, 106'호에 기재된 베인은 예시적인 것으로서 이와 다른 구조체라도 유체를 선회시킬 수 있는 기능을 가진다면 본 실시예에서의 구조체(W)로 사용될 수 있다.Rotational flow generation unit (N-10) is composed of a tube (N1-11) having two ends (N1-12, N-13), one end of the two ends (N1-12, N-13) (N1-12) (hereinafter referred to as 'entrance') is coupled to the pipe (L-20) so that carbon dioxide flowing in the pipe (L-20) flows into the inlet (N1-12), and the remaining end (N-13) (Hereinafter, 'outlet') is a free end and is coupled to be spaced apart from the macro bubble injection unit N1-30 by the connection unit N1-20. The interior of the tube (N1-11) has a space (N1-S1) through which carbon dioxide gas can move, and a structure (S) to allow the carbon dioxide gas introduced into the inlet (N1-12) to rotate in such a space (N1-S1) ) Is formed. The structure W for swinging the fluid may have a structure such as a vane described in Korean Patent Publication No. 2012-0008106 (2012.01.30) (hereinafter, 106 '). The contents described in Korean Patent Publication No. 106 'are incorporated as part of the present specification. On the other hand, the vanes described in '106' are exemplary and can be used as the structure (W) in the present embodiment, provided that it has the function to rotate the fluid even with other structures.

회전류 생성부(N-10)의 내부 공간은, 구조체(W)가 설치된 위치에서 출구(N1-13)로 가까워질 수록 그 직경(즉, 내부 공간의 직경)이 점점 작아진다. 구조체(W)에 의해 회전되는 이산화탄소 가스는 출구(N1-13)를 통해서 강력하게 유출되고, 유출된 이산화탄소 가스는 이격 공간(N1-S2)을 거쳐서 바로 매크로기포 분사부(N1-30)로 유입된다. The inner space of the rotational flow generator N-10 becomes smaller in diameter (ie, the diameter of the inner space) as it approaches the outlet N1-13 from the position where the structure W is installed. The carbon dioxide gas rotated by the structure W is strongly discharged through the outlet N1-13, and the discharged carbon dioxide gas flows directly through the separation space N1-S2 to the macro bubble injection unit N1-30. do.

매크로기포 분사부(N1-30)와 회전류 생성부(N1-10)는 공간(N1-S2)을 두고 이격되어 있고, 이격 공간(N1-S2)은 매우 짧아서 회전류 생성부(N1-10)의 출구(N1-12)를 통해서 유출된 대부분의 이산화탄소 가스가 회전을 유지하면서 매크로기포 분사부(N1-30)로 강력하게 유입된다. The macro-bubble injection unit (N1-30) and the rotational flow generator (N1-10) are separated by a space (N1-S2), and the separation space (N1-S2) is very short, so that the rotational flow generator (N1-10) ) Most of the carbon dioxide gas discharged through the outlet (N1-12) maintains rotation and is strongly introduced into the macro bubble injection unit (N1-30).

한편, 매크로기포 분사부(N1-30)로 강력하게 유입되는 이산화탄소 가스의 흐름에 의해, 매크로기포 생성노즐(N-1)의 주위에 있는 탄산나트륨 수용액은 이격 공간(N1-S2)을 경유하여, 매크로기포 분사부(N1-30)로 이산화탄소 가스와 함께 유입된다. On the other hand, by the flow of carbon dioxide gas strongly introduced into the macro bubble injection unit (N1-30), the aqueous sodium carbonate solution around the macro bubble generation nozzle (N-1) passes through the separation space (N1-S2), The macro bubble injection part (N1-30) is introduced together with carbon dioxide gas.

매크로기포 분사부(N1-30)는 2개의 단부(N1-33, N1-32)를 가진 관(N1-31) 형상으로 구성되며, 2개의 단부(N1-33, N1-32) 중 일 단부(N1-33)(이하, '입구')는 회전류 생성부(N1-10)의 출구(N1-12)를 통해서 유출된 대부분의 이산화탄소 가스를 유입받도록 구성되어 있다. 한편, 2개의 단부(N1-33, N1-32) 중 나머지 단부(N1-32)(이하, '출구')는 이산화탄소 가스와 탄산나트륨 수용액을 분사하도록 구성되어 있고, 이렇게 분사동작에 의해 이산화탄소 가스가 함유된 매크로기포가 형성된다.The macro bubble injection unit (N1-30) is composed of a tube (N1-31) having two ends (N1-33, N1-32), one end of the two ends (N1-33, N1-32) (N1-33) (hereinafter referred to as 'inlet') is configured to receive most of the carbon dioxide gas flowing out through the outlet (N1-12) of the rotating flow generating unit (N1-10). On the other hand, of the two ends (N1-33, N1-32), the other end (N1-32) (hereinafter referred to as 'outlet') is configured to spray carbon dioxide gas and sodium carbonate aqueous solution, and thus the carbon dioxide gas is injected by the injection operation. The contained macro bubbles are formed.

매크로기포 분사부(N1-30)의 내부 공간은, 관(N1-31) 형상으로 구성되어 있고, 관(N1-31)의 내부 공간에 회전상태로 유입된 이산화탄소 가스와 탄산나트륨 수용액이 서로 혼합, 충돌, 및 용해된 유체가 회전되면서 출구(N1-32)로 분사된다.The interior space of the macro bubble injection part (N1-30) is composed of a tube (N1-31) shape, and the carbon dioxide gas and sodium carbonate aqueous solution introduced into the interior space of the tube (N1-31) in a rotating state are mixed with each other, Collision, and the dissolved fluid is rotated and injected to the outlet (N1-32).

한편, 상술한 매크로기포 생성노즐(N1)의 구성은 다른 매크로기포 생성노즐들(N2, N3, N3, N4, N5, N6, N7) 중 어느 하나 이상과 동일할 수 있다. Meanwhile, the configuration of the above-described macro bubble generating nozzle N1 may be the same as any one or more of other macro bubble generating nozzles N2, N3, N3, N4, N5, N6, and N7.

도5는 일 실시예에 따른 이산화탄소 미세기포 발생장치를 설명하기 위한 도면이다. 5 is a view for explaining a carbon dioxide microbubble generator according to an embodiment.

도5를 참조하면, 일 실시예에 따른 이산화탄소 미세기포 발생장치(300)는 적어도 한개의 선회기와 적어도 1개의 반응기를 포함하도록 구성될 수 있다. 본 실시예에서는, 3개의 선회기들(311, 312, 313)과 3개의 반응기들(321, 322, 323)로 구성된 미세기포 발생장치(300)를 설명하기로 한다. 한편, 본원 발명은 선회기와 반응기가 각각 2개 이상인 것이 바람직하기는 하지만, 본원 발명의 권리범위가 그러한 선회기들과 반응기들의 개수에 한정되는 것이 아님을 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다. Referring to FIG. 5, the carbon dioxide microbubble generator 300 according to an embodiment may be configured to include at least one rotator and at least one reactor. In this embodiment, the microbubble generator 300 composed of three slewing machines 311, 312, 313 and three reactors 321, 322, 323 will be described. On the other hand, although the present invention preferably has two or more revolvers and reactors, those skilled in the art will readily understand that the scope of the present invention is not limited to the number of revolvers and reactors.

이산화탄소 미세기포 발생장치(300)는 선회기(311)(이하, '제1선회기'), 선회기(312)(이하, '제2선회기'), 선회기(313)(이하, '제3선회기'), 용해탱크(321)(이하, '제1용해탱크'), 용해탱크(322)(이하, '제2용해탱크'), 및 용해탱크(323)(이하, '제3용해탱크')를 포함한다. 이들 선회기들과 용해탱크는 동일 또는 유사한 구조를 가질 수 있으며, 선회기에 대한 구성은 도 6을 참조하여 후술하기로 한다. 용해탱크는 유체를 저장할 수 있는 밀폐된 공간을 가지는 구성을 가지며, 이러한 용해탱크에는 외부로부터 유체를 유입 받을 수 있는 유입구와, 저장하는 유체를 외부로 유출할 수 있는 유출구가 구비되어 있다.The carbon dioxide micro-bubble generating device 300 includes a turning machine 311 (hereinafter referred to as a 'first turning machine'), a turning machine 312 (hereinafter referred to as a 'second turning machine'), and a turning machine 313 (hereinafter, ' 3rd turning machine '), dissolution tank 321 (hereinafter,' first dissolution tank '), dissolution tank 322 (hereinafter,' second dissolution tank '), and dissolution tank 323 (hereinafter,' product 3 dissolution tanks'). These swirlers and the dissolution tank may have the same or similar structure, and the configuration of the swirler will be described later with reference to FIG. 6. The dissolution tank has a structure having an enclosed space for storing fluid, and the dissolution tank is provided with an inlet through which fluid can be introduced from the outside and an outlet through which the fluid to be stored can be discharged to the outside.

배관(L4)은 3개의 배관(L41, L42, L43)으로 분기되고, 배관(L41, L42, L43)을 통해서 공급되는 이산화탄소 가스는 제1선회기(311), 제2선회기(312), 및 제3선회기(313)로 각각 분할 및 순차적으로 공급된다. The pipe (L4) is branched into three pipes (L41, L42, L43), and the carbon dioxide gas supplied through the pipes (L41, L42, L43) includes a first turner 311, a second turner 312, And it is divided and sequentially supplied to the third turning machine 313, respectively.

제2차반응기(200)로부터 유출되는 유체 - 중조 생성 반응을 위한 반응물들, 중조 생성 반응의 중간 생성물들, 중조 생성 반응의 생성물들, 물, 및 가스 중 적어도 하나를 포함함 -는 배관(L41)을 통해서 공급되는 이산화탄소 가스와 합류된 후, 제1선회기(311)로 유입된다. 제1선회기(311)로 유입된 유체는 서로 혼합 및 회전된 후에 제1용해탱크(321)로 유입된다. 제1용해탱크(321)는 내부가 비어 있는 통 형상을 가지며, 제1용해탱크(321)에 유입된 유체와 이산화탄소 가스에 의해 중소 생성 반응이 진행될 수 있다. The fluid flowing out of the secondary reactor 200, which contains at least one of reactants for the intermediate tank reaction, intermediate products of the intermediate tank reaction, products of the intermediate tank reaction, water, and gas-is a pipe (L41) ) After being combined with the carbon dioxide gas supplied through it, it flows into the first turning machine 311. The fluid flowing into the first turning machine 311 is mixed and rotated with each other and then flows into the first melting tank 321. The first melting tank 321 has a hollow cylindrical shape, and a medium-sized reaction may be performed by the fluid and carbon dioxide gas introduced into the first melting tank 321.

제1용해탱크(321)에 저장되어 있는 유체는 유출되어 배관(L42)을 통해서 공급되는 이산화탄소 가스와 합류된 후 제2선회기(312)로 공급된다. 제2선회기(312)로 유입된 유체는 서로 혼합 및 회전된 후에 제2용해탱크(322)로 유입된다. 제2용해탱크(322)는 내부가 비어 있는 통 형상을 가지며, 제2용해탱크(322)에 유입된 유체와 이산화탄소 가스에 의해 중소 생성 반응이 진행될 수 있다.The fluid stored in the first melting tank 321 flows out and is combined with the carbon dioxide gas supplied through the pipe L42 and then supplied to the second swirler 312. The fluid flowing into the second swing machine 312 is mixed and rotated with each other and then flows into the second melting tank 322. The second dissolution tank 322 has a hollow cylindrical shape, and a medium-sized reaction may be performed by the fluid and carbon dioxide gas introduced into the second dissolution tank 322.

제2용해탱크(321)에 저장되어 있는 유체는 유출되어 배관(L43)을 통해서 공급되는 이산화탄소 가스와 합류된 후 제3선회기(313)로 공급된다. 제3선회기(313)로 유입된 유체는 서로 혼합 및 회전된 후에 제3용해탱크(323)로 유입된다. 제3용해탱크(323)는 내부가 비어 있는 통 형상을 가지며, 제3용해탱크(323)에 유입된 유체와 이산화탄소 가스에 의해 중소 생성 반응이 진행될 수 있다.The fluid stored in the second melting tank 321 flows out and is combined with the carbon dioxide gas supplied through the pipe L43 and then supplied to the third turning machine 313. The fluid flowing into the third turning machine 313 flows into the third melting tank 323 after being mixed and rotated with each other. The third dissolution tank 323 has a hollow cylinder shape, and a medium-sized reaction may be performed by the fluid and carbon dioxide gas introduced into the third dissolution tank 323.

한편, 제3용해탱크(323)에 저장된 유체와 중조 생성 반응에 사용되지 않은 잔존 이산화탄소 가스는 배관(L6)를 경유하여, 배출가스와 합류되거나 분말 추출 장치(500)로 이동된다. Meanwhile, the fluid stored in the third dissolution tank 323 and the residual carbon dioxide gas that is not used for the sodium bicarbonate production reaction are joined to the exhaust gas through the pipe L6 or moved to the powder extraction device 500.

상술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 이산화탄소 미세기포 발생장치(300)에서는 복수의 용해탱크를 구비하고, 이러한 용해탱크에 순차적으로 이산화탄소 가스를 제공함으로써 중조 생성 반응에 이산화탄소 가스가 효율적으로 사용될 수 있도록 한다. As described above, in the carbon dioxide micro-bubble generator 300 according to the present embodiment, a plurality of dissolution tanks are provided, and carbon dioxide gas is sequentially provided to the dissolution tank so that the carbon dioxide gas can be efficiently used in a sodium bicarbonate production reaction. do.

이상 상술한 바와 같이, 이산화탄소 미세기포 발생장치(300)에 의해서 생성되는 미세기포는 평균 직경이 50㎛ 이하인 기포이다.As described above, the microbubbles generated by the carbon dioxide microbubble generator 300 are air bubbles having an average diameter of 50 μm or less.

도6은 일 실시예에 따른 선회기를 설명하기 위한 도면이다.6 is a view for explaining a turning machine according to an embodiment.

도 6을 참조하면, 일 실시예에 따른 선회기(311)는 내부에 유체가 회전하도록 이동할 수 있는 격벽들(P1, P2)이 형성된 통형상의 구성을 가지며, 이러한 선회기(311)는 내부에 유입되는 유체를 선회시키도록 격벽들(P1, P2)과 같은 물리적인 구성요소들로 구성되어 있다. Referring to FIG. 6, the swing machine 311 according to an embodiment has a cylindrical configuration in which partitions P1 and P2 capable of moving fluid to rotate are formed, and the swing machine 311 is internal It is composed of physical components such as partition walls (P1, P2) to rotate the fluid flowing in.

선회기(311)에는 유체를 유입받을수 있는 유입구(H1)와, 외부로 유체를 배출할 수 있는 배출구(H2)가 형성되어 있다. 상술한 바와 같이, 유입구(H1)로는 배관(L9)을 통해서 제공되는 유체와 배관(L41)을 통해서 제공되는 이산화탄소 가스가 합쳐진 것이 유입된다. 한국특허등록 1284266 (2013.07.01)호(이하, 266') 특허에는 선회기의 예시적이 구성 및 작용이 상세히 설명되어 있다. 266'호 특허에 기재된 선회기(선회유닛)의 기술적인 내용은 본원 명세서의 일부로서 결합된다.The turning machine 311 is formed with an inlet H1 through which fluid can be introduced and an outlet H2 through which fluid can be discharged to the outside. As described above, a mixture of the fluid provided through the pipe L9 and the carbon dioxide gas provided through the pipe L41 flows into the inlet H1. Korean Patent Registration No. 1284266 (2013.07.01) (hereinafter 266 ') describes the exemplary configuration and operation of the turning machine in detail. The technical content of the slewing machine (swing unit) described in the 266 'patent is incorporated as part of the present specification.

한편, 선회기들(312, 313)은 상술한 선회기(311)과 동일 또는 유사한 구성을 가질 수 있다. Meanwhile, the turning machines 312 and 313 may have the same or similar configuration to the turning machine 311 described above.

상기와 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되지 않는다. 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상술한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.As described above, although the present invention has been described with limited embodiments and drawings, the present invention is not limited to the above embodiments. Those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will appreciate that various modifications and variations are possible from the above description. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined not only by the following claims, but also by the claims and equivalents.

100: 제1차 반응기
200: 제2차 반응기
300: 이산화탄소 미세기포 발생장치
400: 탄산나트륨 수용액 공급부
500: 분말 추출 장치100: primary reactor
200: second reactor
300: carbon dioxide microbubble generator
400: sodium carbonate aqueous solution supply
500: powder extraction device

Claims (7)

2단 반응 방식을 이용한 중탄산나트륨 제조 장치에 있어서,
탄산나트륨 수용액과 이산화탄소 가스를 주입 받는 제1차 반응기(100);
이산화탄소 가스와 유체를 유입 받고, 유입 받은 유체에 미세기포를 생성하는 이산화탄소 미세기포 발생장치(300); 및
제1차 반응기(100)에서 유출되는 유체를 유입 받는 제2차 반응기(200); 를 포함하며,
제1차 반응기(100)는, 이산화탄소 매크로기포를 생성하여 상기 탄산나트륨 수용액에게 분사하는 이산화탄소 매크로기포 생성유닛을 포함하고,
이산화탄소 미세기포 발생장치(300)가 유입받는 상기 유체는 제2차 반응기(200)에서 유출되는 유체이며, 이산화탄소 미세기포 발생장치(300)는 유입 받은 유체에 미세기포를 생성하여 제2차 반응기(200)로 제공하며,
제1차 반응기(100)로 주입되는 이산화탄소 가스의 양이 제2차 반응기(200)로 유입되는 이산화탄소 가스의 양보다 4배 이상 많으며,
상기 매크로기포 생성유닛은
복수의 매크로기포 생성노즐들과, 상기 복수의 매크로기포 생성노즐들에 이산화탄소 가스를 공급하는 경로를 제공하는 이산화탄소 가스 공급라인(L20)을 포함하며,
상기 복수의 매크로기포 생성노즐들 중 적어도 하나의 매크로기포 생성노즐(N1)은, 이산화탄소 가스를 유입 받아 회전류를 생성하는 회전류 생성부(N-10), 회전류 생성부(N-10)에 의해 회전류로 생성된 이산화탄소 가스와 제1차 반응기(100)가 유입 받은 상기 탄산나트륨 수용액의 일부를 유입 받아서 이산화탄소 매크로기포를 상기 탄산나트륨 수용액에 발생시키는 매크로기포 분사부(N1-30), 회전류 생성부(N-10)와 매크로기포 분사부(N1-30)를 이격적으로 연결시키는 연결부(N1-20)를 포함하며, 회전류 생성부(N-10)와 매크로기포 분사부(N1-30)가 이격된 공간을 통해서 상기 탄산나트륨 수용액의 일부가 매크로기포 분사부(N1-30)로 유입되는 것인, 2단 반응 방식을 이용한 중탄산나트륨 제조 장치.In the sodium bicarbonate production apparatus using a two-stage reaction method,
A first reactor 100 receiving an aqueous sodium carbonate solution and carbon dioxide gas;
A carbon dioxide microbubble generator 300 that receives the carbon dioxide gas and the fluid and generates microbubbles in the received fluid; And
A second reactor 200 receiving fluid flowing out of the first reactor 100; It includes,
The first reactor 100 includes a carbon dioxide macrobubble generating unit that generates carbon dioxide macrobubbles and sprays the aqueous sodium carbonate solution.
The fluid that the carbon dioxide micro-bubble generating device 300 flows in is the fluid that flows out of the secondary reactor 200, and the carbon dioxide micro-bubble generating device 300 generates micro-bubbles in the fluid that is introduced into the secondary reactor ( 200),
The amount of carbon dioxide gas injected into the first reactor 100 is more than four times larger than the amount of carbon dioxide gas flowing into the second reactor 200,
The macro bubble generating unit
It includes a plurality of macro-bubble generating nozzles, and a carbon dioxide gas supply line (L20) for providing a path for supplying carbon dioxide gas to the plurality of macro-bubble generating nozzles,
At least one macro bubble generating nozzle (N1) of the plurality of macro bubble generating nozzles, a rotating flow generating unit (N-10) for generating a rotating flow by receiving carbon dioxide gas, a rotating flow generating unit (N-10) A macro bubble injection unit (N1-30) that generates carbon dioxide macro bubbles in the sodium carbonate aqueous solution by receiving a portion of the sodium carbonate aqueous solution received by the first reactor 100 and the carbon dioxide gas generated by the rotational flow by the rotational flow It includes a connection unit (N1-20) for connecting the generating unit (N-10) and the macro bubble injection unit (N1-30) spaced apart, the rotational flow generation unit (N-10) and the macro bubble injection unit (N1- 30) a part of the sodium carbonate aqueous solution is introduced into the macro-bubble injection unit (N1-30) through the spaced apart, sodium bicarbonate production apparatus using a two-stage reaction method. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 이산화탄소 매크로기포의 평균 직경은 1 mm 내지 2 mm이고,
상기 이산화탄소 미세기포의 평균 직경은 50㎛ 이하인 것인, 2단 반응 방식을 이용한 중탄산나트륨 제조 장치.According to claim 1,
The average diameter of the carbon dioxide macrobubble is 1 mm to 2 mm,
The average diameter of the carbon dioxide microbubbles is less than 50㎛, sodium bicarbonate production apparatus using a two-stage reaction method. 제1항에 있어서,
이산화탄소 가스 공급라인(L20)에는 상기 복수의 매크로기포 생성노즐들이 서로 이격되어 결합되어 있되, 이산화탄소 가스 공급라인(L20)을 따라 흐르는 이산화탄소 가스가 상기 복수의 매크로기포 생성노즐을 통해서 분사되도록 결합된 것인, 2단 반응 방식을 이용한 중탄산나트륨 제조 장치.According to claim 1,
In the carbon dioxide gas supply line (L20), the plurality of macro-bubble generating nozzles are spaced apart from each other and coupled, so that the carbon dioxide gas flowing along the carbon dioxide gas supply line (L20) is injected through the plurality of macro-bubble generating nozzles. Phosphorus, sodium bicarbonate production apparatus using a two-stage reaction method. 삭제delete 제1항에 있어서,
제2차 반응기(200)는 반응용기(201) 및 반응용기(201)의 내부에 설치되는 교반 장치(210)를 포함하고, 교반 장치(210)는, 수직으로 배치되고 구동모터(211)에 의해 회전하는 회전축(212) 및 회전축(212)에 부착된 임펠러(213)을 포함하며,
반응용기(201)는 1차 반응기(100)에서 유출되는 유체를 유입 받을 수 있는 유입구와 이산화탄소 미세기포 발생장치(300)에 의해 생성된 이산화탄소 미세기포를 유입 받을 수 있는 유입구와, 가스를 외부로 유출할 수 있는 유출구를 구비하고, 1차 반응기(100)로부터 유입 받은 유체와 상기 이산화탄소 미세기포가 혼합되고 외부로 유출되지 않도록 하는 공간을 가지고 있는 것인, 2단 반응 방식을 이용한 중탄산나트륨 제조 장치.According to claim 1,
The second reactor 200 includes a reaction vessel 201 and a stirring device 210 installed inside the reaction vessel 201, and the stirring device 210 is disposed vertically and is connected to the driving motor 211. It includes a rotating shaft 212 and an impeller 213 attached to the rotating shaft 212,
The reaction vessel 201 has an inlet through which the fluid flowing out of the primary reactor 100 can be introduced, an inlet through which the carbon dioxide microbubbles generated by the carbon dioxide microbubble generator 300 can be introduced, and a gas to the outside. Sodium bicarbonate production apparatus using a two-stage reaction method, which has an outlet that can be discharged, and has a space to prevent the fluid flowing from the primary reactor 100 and the carbon dioxide micro-bubbles from being mixed and leaked to the outside .
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