KR102198762B1 - 연소 배기가스 활용 액체 이산화탄소 제조 시스템 및 방법과, 액화 장치 - Google Patents

연소 배기가스 활용 액체 이산화탄소 제조 시스템 및 방법과, 액화 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102198762B1
KR102198762B1 KR1020190047532A KR20190047532A KR102198762B1 KR 102198762 B1 KR102198762 B1 KR 102198762B1 KR 1020190047532 A KR1020190047532 A KR 1020190047532A KR 20190047532 A KR20190047532 A KR 20190047532A KR 102198762 B1 KR102198762 B1 KR 102198762B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
carbon dioxide
storage tank
exhaust gas
pressure
dioxide storage
Prior art date
Application number
KR1020190047532A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20200124094A (ko
Inventor
조성수
최창식
서민혜
이수영
Original Assignee
고등기술연구원연구조합
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 고등기술연구원연구조합 filed Critical 고등기술연구원연구조합
Priority to KR1020190047532A priority Critical patent/KR102198762B1/ko
Publication of KR20200124094A publication Critical patent/KR20200124094A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102198762B1 publication Critical patent/KR102198762B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation 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
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46—Removing components of defined structure
    • B01D53/62—Carbon oxides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/0027—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours with additional separating or treating functions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation 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
    • B01D53/22—Separation 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 diffusion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation 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
    • B01D53/26—Drying gases or vapours
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J1/00—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures
    • F25J1/0002—Processes or apparatus for liquefying or solidifying gases or gaseous mixtures characterised by the fluid to be liquefied
    • F25J1/0027—Oxides of carbon, e.g. CO2

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)

Abstract

본 발명은 연소 배기가스를 활용하여 액체 이산화탄소를 제조하는 시스템 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소를 제조하는 시스템은, 배기가스를 소정압력 이상의 압력으로 압축하는 압축기; 상기 압축된 배기가스내의 미세입자를 제거하는 필터; 상기 필터를 통과한 배기가스로부터 수분을 제거하는 저장탱크; 상기 수분이 제거된 배기가스내에 포함된 이산화탄소를 80% 이상으로 농축하는 멤브레인; 상기 멤브레인에 의해 농축된 80% 이상의 이산화탄소와 일부 산소 및 질소를 압축 저장하는 제 1 이산화탄소 저장조; 상기 제 1 이산화탄소 저장조에 저장된 이산화탄소를 가압하여 제 2 이산화탄소 저장조에 공급하는 가압 펌프; 상기 제 2 이산화탄소 저장조에 저장된 고압의 이산화탄소가 공급되는 액화 장치를 포함한다.

Description

연소 배기가스 활용 액체 이산화탄소 제조 시스템 및 방법과, 액화 장치{SYSTEM AND METHOD FOR PRODUCING LIQUID CO2 USING COMBUSTION EXHAUST GAS, AND LIQUEFYING DEVICE}
본 발명은 연소 배기가스 활용 액체 이산화탄소 제조 시스템 및 방법과, 액화 장치에 관한 것이다.
일반적으로 에너지 생산을 위한 석탄, 석유 그리고 천연 가스와 같은 화석 연료의 연소는, 대기 중 이산화탄소의 농도를 높여 지구 온난화를 야기하기도 한다.
이에 이산화탄소 배출을 줄이기 위한 다양한 기술이 개발되고 있다. 일 예로, 이산화탄소를 광물 탄산화하는 광물 탄산화 기술 등을 들 수 있다.
현재는 LNG 연소가스를 자원화 하기 위해 흡수액에 저농도 이산화탄소를 주입하여 광물 탄산화하여 CaCO3 제조하는 공정이 대부분이다.
그런데, 광물 탄산화 기술의 경우, CaO 함량이 낮은 폐 콘크리트, 비산재 및 슬러지 등이 이산화탄소를 광물 탄산화하기 위한 원료로 사용됨에 따라, 반응 후 잔류물에 대한 중금속 제거가 필요하고, 이로 인한 추가적인 비용 발생되기도 한다.
특히, 이산화탄소 가스를 광물 탄산화하기 위한 이산화탄소의 반응시간(체류시간)이 짧은 경우, 미반응되는 이산화탄소 가스의 발생율이 높아질 수 있다. 아울러, 이산화탄소 가스가 광물 탄산화되는 과정을 파악하기 어려우면, 탄산화 공정에 대한 전반적인 제어가 쉽지 않다.
따라서, LNG를 사용하여 전기를 생산하는 공정에서 최종 배출되는 이산화탄소를 멤브레인을 활용하여 고농도로 농축하고, 압축 냉각 공정을 통하여 액체 CO2 를 제조하는 새로운 방안이 요구되고 있다.
국내 등록특허공보 제10-1564208호
본 발명의 실시예들은 연소 배기가스를 활용하여 고품위의 액체 이산화탄소를 제조하는 시스템 및 방법과, 액화 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 연소 배기가스 활용 액체 이산화탄소 제조 시스템은, 배기가스를 소정압력 이상의 압력으로 압축하는 압축기; 상기 압축된 배기가스내의 미세입자를 제거하는 필터; 상기 필터를 통과한 배기가스로부터 수분을 제거하는 저장탱크; 상기 수분이 제거된 배기가스내에 포함된 이산화탄소를 80% 이상으로 농축하는 멤브레인; 상기 멤브레인에 의해 농축된 80% 이상의 이산화탄소와 일부 산소 및 질소를 압축 저장하는 제 1 이산화탄소 저장조; 상기 제 1 이산화탄소 저장조에 저장된 이산화탄소를 가압하여 제 2 이산화탄소 저장조에 공급하는 가압 펌프; 및 상기 제 2 이산화탄소 저장조에 저장된 고압의 이산화탄소가 공급되는 액화 장치를 포함한다.
또한, 상기 액체 이산화탄소 제조 시스템은, 상기 제 1 이산화탄소 저장조에 마련된 압력센서의 측정값에 근거하여 상기 멤브레인에 공급되는 배기가스의 유량을 조절하는 유량조절밸브를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 액체 이산화탄소 제조 시스템은, 상기 제 2 이산화탄소 저장조에 마련된 압력센서의 측정값에 근거하여 상기 액화 장치에 공급되는 이산화탄소의 유량을 조절하는 유량조절밸브를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액화 장치는, 이산화탄소 유입밸브를 갖는 이산화탄소 유입부; 상기 이산화탄소 유입밸브를 통해 유입된 이산화탄소가 유동하는 관 부재를 갖는 액화 반응기; 상기 액화 반응기에 의해 액화된 이산화탄소를 저장하는 액체 이산화탄소 저장조; 상기 액체 이산화탄소 저장조의 하부를 수용하는 냉각수 탱크를 포함하며, 상기 액화 반응기의 상기 관 부재를 통해 유동하는 이산화탄소는 상기 냉각수 탱크의 냉각수 유입밸브와 상기 관 부재의 냉각수 배출밸브를 통해 순환되는 냉각수에 의해 냉각된다.
또한, 복수의 이산화탄소 유동 튜브가 상기 관 부재 내에서 수직방향으로 연장하도록 마련될 수 있으며, 상기 이산화탄소 유입밸브를 통해 유입된 이산화탄소가 상기 복수의 이산화탄소 유동 튜브를 통해 유동할 수 있다.
또한, 상기 냉각수는, 상기 냉각수 탱크의 하부에 마련된 상기 냉각수 유입밸브를 통해 상기 냉각수 탱크내에 유입되고, 상기 냉각수 탱크의 상부에 마련된 냉각수 배출밸브를 통해 배출되어 상기 관 부재의 하부에 마련된 냉각수 유입밸브를 통해 상기 관 부재내에 유입되고, 상기 관 부재의 상부에 마련된 상기 냉각수 배출밸브를 통해 배출될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 액체 이산화탄소 제조 방법은, 배기가스를 소정압력 이상의 압력으로 압축하는 단계; 상기 압축된 배기가스 내의 미세입자 및 수분을 제거하는 단계; 상기 수분이 제거된 배기가스를 멤브레인에 공급하여 농축하는 단계; 상기 농축된 80% 이상의 이산화탄소와 일부 산소 및 질소를 제 1 이산화탄소 저장조에 압축 저장하는 단계; 상기 제 1 이산화탄소 저장조에 저장된 이산화탄소를 가압하여 액화 장치로 공급하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 수분이 제거된 연소가스를 농축하는 단계에 있어서, 상기 제 1 이산화탄소 저장조에 마련된 압력센서의 측정값에 근거하여 상기 멤브레인에 공급되는 배기가스의 유량을 조절할 수 있다.
또한, 상기 제 1 이산화탄소 저장조에 저장된 이산화탄소를 가압하여 액화 장치로 공급하는 단계에 있어서, 상기 제 1 이산화탄소 저장조에 저장된 이산화탄소를 가압하여 제 2 이산화탄소 저장조에 공급하고, 상기 제 2 이산화탄소 저장조에 저장된 고압의 이산화탄소는 유량조절밸브를 통해 상기 액화 장치에 공급될 수 있다.
또한, 상기 제 2 이산화탄소 저장조 내의 압력은 상기 제 2 이산화탄소 저장조 내에 마련된 압력 센서와 연동되어 작동되는 가압 펌프에 의해 조절될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 연소 배기가스를 활용하여 고품위의 액체 이산화탄소를 제조할 수 있다는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연소 배기가스 활용 액체 이산화탄소 제조 시스템을 개략적으로 도시하는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연소 배기가스 활용 액체 이산화탄소 제조 시스템의 액화 장치를 도시하는 단면도이다.
도 3a 및 3b는 도 2에 도시된 액화 장치의 액화 반응기의 상부 부재와 하부 부재의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 연소 배기가스 활용 액체 이산화탄소 제조 방법을 나타내는 블록도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 작용에 대해 상세하게 설명한다. 이하의 설명은 특허 청구 가능한 본 발명의 여러 측면(aspects) 중 하나이며, 하기의 설명은 본 발명에 대한 상세한 기술의 일부를 이룰 수 있다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어 공지된 구성 또는 기능에 관한 구체적인 설명은 본 발명을 명료하게 하기 위해 생략할 수 있다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예들을 포함할 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
그리고 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 이와 같은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다거나 '접속되어' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연소 배기가스 활용 액체 이산화탄소 제조 시스템을 개략적으로 도시하는 구성도이다. 도 2는 일 실시예에 따른 연소 배기가스 활용 액체 이산화탄소 제조 시스템의 액화 장치를 도시하는 단면도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 연소 배기가스 활용 액체 이산화탄소 제조 방법을 나타내는 블록도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 연소 배기가스 활용 액체 이산화탄소 제조 시스템(1)은, 압축기(10), 필터(20), 저장탱크(30), 제 1 유량조절밸브(40), 멤브레인(50), 제 1 이산화탄소(CO2) 저장조(60), 가압 펌프(70), 제 2 이산화탄소(CO2) 저장조(80), 제 2 유량조절밸브(90), 및 액화 장치(100)를 포함한다.
보통 LNG 연소 과정에서 발생되는 배기가스의 조성은, 질소산화물 20~29 ppm, 일산화탄소 4~9 ppm, 산소 10~12% 및 이산화탄소 5~7%이다. 화력발전소 및 폐기물 소각로에서는 황산화물 가스도 발생이 되지만, 본 발명에서 대상으로 하는 배기가스는 가스연소 과정에서 배출가스이다.
압축기(10)는 연소 배기가스를 소정압력 이상의 압력으로 압축하여 공급할 수 있다. 필터(20)는 배기가스내의 미세입자를 제거할 수 있으며, 압축기(10)에 의해 공급된 배기가스는 필터(20)를 통과하면서 미세입자가 제거된다. 이 과정에서, 소량의 응축수가 배출될 수 있다.
저장탱크(30)는 필터(20)를 통과한 배기가스를 저장할 수 있다. 저장탱크 (30)는 압력센서(31)를 구비할 수 있다.
압축기(10)는, 저장탱크(30) 내에 위치된 압력센서(31)에 의해 측정된 압력값이 기 설성된 값에 도달하면 정지되고, 측정된 압력값이 기 설성된 값 이하로 되면 다시 작동되도록 제어될 수 있다.
저장탱크(30)에서는 그 내에 저장된 압축 배기가스로부터 응축수를 제거할 수 있다.
제 1 유량조절밸브(40)는 저장탱크(30)로부터 배출되는 수분이 제거된 배기가스의 유량을 조절할 수 있다. 수분이 제거된 배기가스는 제 1 유량조절밸브(40)를 통하여 멤브레인(50)에 공급될 수 있다.
멤브레인(50)은 수분이 제거된 배기가스내에 포함된 이산화탄소를 80% 이상 농축할 수 있다. 멤브레인(50)에서는 예컨대 5기압의 조건에서 작업이 진행될 수 있다. 멤브레인(50)을 통과하는 이산화탄소의 양은 제 1 이산화탄소 저장조(60)에 마련된 압력센서(61)의 측정값에 기초하여 제어될 수 있다. 즉, 유량조절밸브(40)를 통과하는 유량이 압력센서(61)의 측정값에 기초하여 조절될 수 있다.
제 1 이산화탄소 저장조(60)는 멤브레인(50)에 의해 농축된 80% 이상의 이산화탄소와 일부 산소 및 질소를 압축 저장할 수 있다. 제 1 이산화탄소 저장조(60) 내의 압력 범위는 멤브레인(50)의 성능과 연관되어 있으며, 최적의 압력 범위는 4~9기압이다.
제 1 이산화탄소 저장조(60) 내에 저장된 농축 이산화탄소는 가압 펌프(70)에 의해 제 2 이산화탄소 저장조(80)에 공급될 수 있다. 제 2 이산화탄소 저장조(70) 내의 압력 범위는 제 2 이산화탄소 저장조(70) 내에 마련된 압력 센서(81)에 의해 예컨대 25~30 기압으로 설정가능하다.
압력 센서(81)와 가압 펌프(70)는 제 2 이산화탄소 저장조(70) 내의 압력 범위가 설정 압력내에 있도록 연동되어 작동될 수 있다.
제 2 이산화탄소 저장조(80) 내에 저장된 고압의 이산화탄소는 제 2 유량조절밸브(90)를 통해 액화 장치(100)에 공급된다. 액화 장치(100)는 사전에 액화 조건 온도로 운전될 수 있다.
이하, 도 2, 도 3a 및 도 3b를 참조하여, 액화 장치(100)의 구조에 대해 설명한다.
액화 장치(100)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 이산화탄소 유입부(110), 액화 반응기(120), 액체 이산화탄소 저장조(130), 및 냉각수 탱크(140)을 포함한다.
이산화탄소 유입부(110)에는 이산화탄소 유입밸브(110a)가 설치된다. 제 2 이산화탄소 저장조(80)로부터 제 2 유량조절밸브(90)를 통해 액화 장치(100)에 공급된 고압의 이산화탄소는, 이산화탄소 유입밸브(110a)를 통해 액화 반응기(120) 내로 공급된다.
액화 반응기(120)는 이산화탄소 유입부(110)와 액체 이산화탄소 저장조(130) 사이에 배치되며, 상부 부재(121), 하부 부재(122), 관 부재(123), 및 복수의 이산화탄소 유동 튜브(124)를 포함한다. 관 부재(123)는 상부 부재(121) 와 하부 부재(122) 사이에 개재된다. 관 부재(123)는 후술하는 냉각수 탱크(140)의 냉각수 배출밸브(142)에 연결되는 냉각수 유입밸브(123a)와 냉각수 배출밸브(123b)를 갖는다. 냉각수 유입밸브(123a)는 관 부재(123)의 하부에 마련될 수 있고, 냉각수 배출밸브(123b)는 관 부재(123)의 상부에 마련될 수 있다.
도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 상부 부재(121)와 하부 부재(122)에는 각각 상하방향으로 대응하는 복수의 튜브 홀(121a, 122a)이 복수의 동심원을 따라 소정 간격으로 형성되어 있으며, 이 복수의 튜브 홀(121a, 122a)을 통해 복수의 이산화탄소 유동 튜브(124)가 관 부재(123) 내에서 수직방향으로 연장하고 있다. 이산화탄소 유동 튜브(124)의 상단부는 상부 부재의 튜브 홀(121a)에 고정되고, 하단부는 하부 부재의 튜브 홀(122a)에 고정된다.
상부 부재(121)에는 복수의 볼트 구멍(121b)이 외주부를 따라 소정 간격으로 형성된다. 상부 부재(121)는 볼트 구멍(121b)에 볼트를 삽입하여 액화 장치(100)의 이산화탄소 유입부(110)의 외주부에 고정될 수 있다. 마찬가지로 하부 부재(122)에는 복수의 볼트 구멍(122b)이 외주부를 따라 소정 간격으로 형성된다. 하부 부재(122)는 볼트 구멍(122b)에 볼트를 삽입하여 액체 이산화탄소 저장조(130)의 상단부에 고정될 수 있다.
액체 이산화탄소 저장조(130)는 액화 반응기(120)를 통과하면서 액화된 액체 이산화탄소를 저장할 수 있다. 액체 이산화탄소 저장조(130)의 하단부에는 배출밸브가 마련되어, 액체 이산화탄소 저장조(130) 내에 저장된 액체 이산화탄소를 배출할 수 있다. 액체 이산화탄소 저장조(130)의 하부는 냉각수 탱크(140) 내에 배치된다.
냉각수 탱크(140)는 냉각수를 저장할 수 있으며, 냉각수 유입밸브(141) 및 냉각수 배출밸브(142)를 갖는다. 냉각수 유입밸브(141)는 냉각수 탱크(140)의 하부에 마련될 수 있고, 냉각수 배출밸브(142)는 냉각수 탱크(140)의 상부에 마련될 수 있다. 냉각수는 냉각수 유입밸브(140)를 통해 냉각수 탱크(140)내에 유입될 수 있다.
냉각수 탱크(140)의 냉각수 배출밸브(142)는 관 부재(123)의 냉각수 유입밸브(123a)와 연결관(비도시)을 통해 연결되어 있고, 냉각수 유입밸브(140)를 통해 냉각 탱크내에 유입된 냉각수는 연결관을 통해 유동하여 관 부재(123)의 냉각수 유입구를 통해 관 부재(123) 내로 유입된다. 관 부재(123) 내에 유입된 냉각수는 냉각수 배출밸브(123b)를 통해 외부로 배출될 수 있다.
이하, 액화 장치(100)의 작동에 대해 설명한다.
먼저, 액화 반응기(120)는 냉각수 탱크(140)의 냉각수 유입밸브(141) 및 냉각수 배출밸브(142)와 관 부재(123)의 냉각수 유입밸브(123a) 및 냉각수 배출밸브(123b)를 통해 도 2에 도시된 화살표를 따라 순환되는 냉각수에 의해 예컨대 -21℃의 온도로 유지된다.
이러한 상태에서, 제 2 이산화탄소 저장조(80)로부터 제 2 유량조절밸브(90)를 통해 액화 장치(100)에 공급된 고압의 이산화탄소가, 이산화탄소 유입밸브(110a)를 통해 액화 반응기(120)에 공급되고, 이산화탄소는 이산화탄소 유동 튜브(124)를 통해 액화 반응기(120) 내의 상부에서 하부로 이동한다. 이 때, 이산화탄소의 액화조건인 온도와 압력이 만족되므로, 이산화탄소는 이동하는 동안 액체로 상변환되어, 액화 반응기(120) 하부에 마련된 액체 이산화탄소 저장조(130) 내에 저장된다.
이 액체 이산화탄소 저장조(130) 내에 저장된 액체 이산화탄소는 초저온 밸브를 통해 외부로 배출되어 소정의 목적으로 활용될 수 있다.
이하, 도 1 및 도 4를 참조하여, 연소 배기가스를 활용하여 액체 이산화탄소를 제조하는 방법에 대해 설명한다.
먼저, 연소 배기가스(연소가스)를 압축기(10)를 통해 압축한다(S10).
필터(20)를 통해 압축된 배기가스 내의 미세입자를 제거한다(S20). 이 과정에서, 소량의 응축수가 배출될 수 있다.
미세입자가 제거된 배기가스는 저장탱크(30)내에 저장되어, 배기가스로부터 수분을 제거하여 응축수를 배출한다(S30).
수분이 제거된 배기가스는 멤브레인(50)에 공급되어 농축된다(S40). 단계(S40)에서, 제 1 이산화탄소 저장조(60)에 마련된 압력센서(61)의 측정값에 근거하여 제 1 유량조절밸브(40)에 의해 멤브레인(50)에 공급되는 배기가스의 유량을 조절할 수 있다.
멤브레인(50)에 의해 농축된 80% 이상의 이산화탄소와 일부 산소 및 질소는 제 1 이산화탄소 저장조에 압축 저장된다(S50).
제 1 이산화탄소 저장조에 저장된 이산화탄소를 가압하여 액화 장치(100)로 공급한다(S60). 단계(S60)에서, 제 1 이산화탄소 저장조(60)에 저장된 이산화탄소를 가압 펌프(70)에 의해 가압하여 제 2 이산화탄소 저장조(80)에 공급하고, 제 2 이산화탄소 저장조(80)에 저장된 고압의 이산화탄소는 제 2 유량조절밸브(90)를 통해 액화 장치(100)에 공급될 수 있다.
제 2 이산화탄소 저장조(80) 내의 압력은 제 2 이산화탄소 저장조(80) 내에 마련된 압력 센서(81)와 연동되어 작동되는 가압 펌프(70)에 의해 조절될 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어 당업자는 각 구성요소의 재질, 크기 등을 적용 분야에 따라 변경하거나, 실시형태들을 조합 또는 치환하여 본 발명의 실시예에 명확하게 개시되지 않은 형태로 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것으로 한정적인 것으로 이해해서는 안 되며, 이러한 변형된 실시예는 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 포함된다고 하여야 할 것이다.
10: 압축기 20: 필터
30: 저장탱크 31: 압력센서
40: 제 1 유량조절밸브 50: 멤브레인
60: 제 1 이산화탄소 저장조 61: 압력센서
70: 가압 펌프 80: 제 2 이산화탄소 저장조
90: 제 2 유량조절밸브 100: 액화 장치
110: 이산화탄소 유입부 110a: 이산화탄소 유입밸브
120: 액화 반응기 121: 상부 부재
122: 하부 부재 123: 관 부재
123a: 냉각수 유입밸브 123b: 냉각수 배출밸브
124: 이산화탄소 유동 튜브 130: 액체 이산화탄소 저장조
140: 냉각수 탱크 141: 냉각수 유입밸브
142: 냉각수 배출밸브

Claims (10)

  1. 연소 배기가스를 활용하여 액체 이산화탄소를 제조하는 시스템에 있어서,
    배기가스를 소정압력 이상의 압력으로 압축하는 압축기;
    상기 압축된 배기가스내의 미세입자를 제거하는 필터;
    상기 필터를 통과한 배기가스로부터 수분을 제거하는 저장탱크;
    상기 수분이 제거된 배기가스내에 포함된 이산화탄소를 80% 이상으로 농축하는 멤브레인;
    상기 멤브레인에 의해 농축된 80% 이상의 이산화탄소와 일부 산소 및 질소를 압축 저장하는 제 1 이산화탄소 저장조;
    상기 제 1 이산화탄소 저장조에 저장된 이산화탄소를 가압하여 제 2 이산화탄소 저장조에 공급하는 가압 펌프; 및
    상기 제 2 이산화탄소 저장조에 저장된 고압의 이산화탄소가 공급되는 액화 장치를 포함하는,
    액체 이산화탄소 제조 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 이산화탄소 저장조에 마련된 압력센서의 측정값에 근거하여 상기 멤브레인에 공급되는 배기가스의 유량을 조절하는 유량조절밸브를 더 포함하는,
    액체 이산화탄소 제조 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 이산화탄소 저장조에 마련된 압력센서의 측정값에 근거하여 상기 액화 장치에 공급되는 이산화탄소의 유량을 조절하는 유량조절밸브를 더 포함하는,
    액체 이산화탄소 제조 시스템.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 배기가스를 소정압력 이상의 압력으로 압축하는 단계;
    상기 압축된 배기가스 내의 미세입자 및 수분을 제거하는 단계;
    상기 수분이 제거된 배기가스를 멤브레인에 공급하여 농축하는 단계;
    상기 농축된 80% 이상의 이산화탄소와 일부 산소 및 질소를 제 1 이산화탄소 저장조에 압축 저장하는 단계; 및
    상기 제 1 이산화탄소 저장조에 저장된 이산화탄소를 가압하여 액화 장치로 공급하는 단계를 포함하는,
    액체 이산화탄소 제조 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 수분이 제거된 연소가스를 농축하는 단계에 있어서, 상기 제 1 이산화탄소 저장조에 마련된 압력센서의 측정값에 근거하여 상기 멤브레인에 공급되는 배기가스의 유량을 조절하는,
    액체 이산화탄소 제조 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 이산화탄소 저장조에 저장된 이산화탄소를 가압하여 액화 장치로 공급하는 단계에 있어서, 상기 제 1 이산화탄소 저장조에 저장된 이산화탄소를 가압하여 제 2 이산화탄소 저장조에 공급하고, 상기 제 2 이산화탄소 저장조에 저장된 고압의 이산화탄소는 유량조절밸브를 통해 상기 액화 장치에 공급되는,
    액체 이산화탄소 제조 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 2 이산화탄소 저장조 내의 압력은 상기 제 2 이산화탄소 저장조 내에 마련된 압력 센서와 연동되어 작동되는 가압 펌프에 의해 조절되는,
    액체 이산화탄소 제조 방법.
KR1020190047532A 2019-04-23 2019-04-23 연소 배기가스 활용 액체 이산화탄소 제조 시스템 및 방법과, 액화 장치 KR102198762B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190047532A KR102198762B1 (ko) 2019-04-23 2019-04-23 연소 배기가스 활용 액체 이산화탄소 제조 시스템 및 방법과, 액화 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190047532A KR102198762B1 (ko) 2019-04-23 2019-04-23 연소 배기가스 활용 액체 이산화탄소 제조 시스템 및 방법과, 액화 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200124094A KR20200124094A (ko) 2020-11-02
KR102198762B1 true KR102198762B1 (ko) 2021-01-05

Family

ID=73397843

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190047532A KR102198762B1 (ko) 2019-04-23 2019-04-23 연소 배기가스 활용 액체 이산화탄소 제조 시스템 및 방법과, 액화 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102198762B1 (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018171596A (ja) 2017-03-31 2018-11-08 宇部興産株式会社 バイオガス濃縮システムおよびバイオガス濃縮方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7266940B2 (en) * 2005-07-08 2007-09-11 General Electric Company Systems and methods for power generation with carbon dioxide isolation
KR101106195B1 (ko) * 2010-06-07 2012-01-20 대성산업가스 주식회사 이산화탄소 정제 및 액화 장치 및 그 방법
KR101281177B1 (ko) * 2011-06-08 2013-07-02 삼성중공업 주식회사 원유 운반선의 휘발성 유기 화합물 배출 감소 장치
KR101359504B1 (ko) * 2013-08-27 2014-02-06 삼성중공업 주식회사 이산화탄소 운영 시스템 및 방법
KR101564208B1 (ko) 2015-07-21 2015-11-06 나규동 이산화탄소 포집모듈 시스템

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018171596A (ja) 2017-03-31 2018-11-08 宇部興産株式会社 バイオガス濃縮システムおよびバイオガス濃縮方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200124094A (ko) 2020-11-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2003235029B2 (en) Plant and method for producing liquefied natural gas
CN100549389C (zh) 二氧化碳分离的发电系统和方法
US8613794B2 (en) Process for producing a pressurised CO2 stream in a power plant integrated with a CO2 capture unit
EP2107930B1 (en) Process for reducing carbon dioxide emission in a power plant
AU2013332312B2 (en) Increasing combustibility of low BTU natural gas
WO2012164856A1 (ja) 二酸化炭素回収方法および装置
EA026048B1 (ru) Система и способ улавливания диоксида углерода в комбинированной турбине с низким уровнем выбросов
US20120111194A1 (en) Gas Mixture Separation Apparatus and Method
Singh et al. Comparative impact assessment of CCS portfolio: Life cycle perspective
KR20180083779A (ko) 가스 혼합물로부터 이산화탄소의 포획 및 분리를 위한 분리막 기반 공정
EP2732865A2 (en) Integrated hybrid membrane/absorption process for CO2 capture and utilization
CN102311806B (zh) 用于压缩气体的系统
KR102198762B1 (ko) 연소 배기가스 활용 액체 이산화탄소 제조 시스템 및 방법과, 액화 장치
EP1419992A2 (en) Synthetic gas manufacturing plant and synthetic gas manufacturing method
US20170136400A1 (en) Integration of staged complementary psa system with a power plant for co2 capture/utilization and n2 production
CN113758147A (zh) 一种燃烧前碳捕集制氢装置
CN103525492A (zh) 一种天然气加工利用工艺
KR20170041531A (ko) 선박의 이산화탄소 처리 시스템 및 방법
Miltner et al. Biogas upgrading for transportation purposes-Operational Experiences with Austria's first Bio-CNG fuelling station
US20170348638A1 (en) System and method of reducing oxygen concentration in an exhaust gas stream
US20140238236A1 (en) Cogeneration system concept for co2 recovery plant
JP2012229297A (ja) 二酸化炭素の分離装置および二酸化炭素の分離方法
Herzog et al. CO2 sequestration: opportunities and challenges
US20120090463A1 (en) Process and apparatus for the treatment of flue gases
CN201227990Y (zh) 沼气净化压缩替代汽车燃油装置

Legal Events

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