KR102302077B1 - System for manufactiring lithium carbonate - Google Patents

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KR102302077B1
KR102302077B1 KR1020190153304A KR20190153304A KR102302077B1 KR 102302077 B1 KR102302077 B1 KR 102302077B1 KR 1020190153304 A KR1020190153304 A KR 1020190153304A KR 20190153304 A KR20190153304 A KR 20190153304A KR 102302077 B1 KR102302077 B1 KR 102302077B1
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    • C01D15/00—Lithium compounds
    • C01D15/08—Carbonates; Bicarbonates
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    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
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Abstract

탄산리튬 제조 시스템이 개시된다. 개시된 본 발명의 예시적인 일 실시 예에 따른 탄산리튬 제조 시스템은, 수산화리튬 수용액과 탄산가스의 반응으로 탄산리튬을 제조하기 위한 것으로서, ⅰ)수산화리튬 수용액과 탄산가스를 공급받아 수산화리튬 수용액과 탄산가스의 반응이 이루어지는 반응기와, ⅱ)수산화리튬 수용액을 설정된 압력으로 수용하며 그 압력으로서 수산화리튬 수용액을 반응기로 공급하는 압력 탱크와, ⅲ)수산화리튬 수용액을 저장하며, 인렛 펌프를 통해 수산화리튬 수용액을 압력 탱크로 공급하는 수산화리튬 수용액 저장 탱크와, ⅳ)반응기에서 반응된 수산화리튬 수용액과 탄산가스의 반응 슬러리를 압력 탱크로 순환시키는 순환유닛과, ⅴ)압력 탱크에 수용된 수산화리튬 수용액과 반응 슬러리를 포함하는 수용 유체의 설정 레벨 이상에서 그 수용 유체를 배출하는 아웃렛 펌프를 포함할 수 있다.A system for manufacturing lithium carbonate is disclosed. The disclosed lithium carbonate production system according to an exemplary embodiment of the present invention is for producing lithium carbonate by a reaction between an aqueous lithium hydroxide solution and carbon dioxide gas, i) an aqueous lithium hydroxide solution and carbon dioxide are supplied to the lithium hydroxide aqueous solution and carbon dioxide. A reactor in which gas reaction takes place; ii) a pressure tank that receives an aqueous lithium hydroxide solution at a set pressure and supplies the lithium hydroxide aqueous solution to the reactor at that pressure; iii) stores an aqueous lithium hydroxide solution and uses an inlet pump to store the lithium hydroxide aqueous solution a lithium hydroxide aqueous solution storage tank for supplying the solution to the pressure tank; iv) a circulation unit for circulating the reaction slurry of the lithium hydroxide aqueous solution and carbon dioxide gas reacted in the reactor to the pressure tank; and v) the lithium hydroxide aqueous solution and the reaction slurry accommodated in the pressure tank. It may include an outlet pump for discharging the receiving fluid above a set level of the receiving fluid including:

Figure R1020190153304
Figure R1020190153304

Description

탄산리튬 제조 시스템 {SYSTEM FOR MANUFACTIRING LITHIUM CARBONATE}Lithium carbonate manufacturing system {SYSTEM FOR MANUFACTIRING LITHIUM CARBONATE}

본 발명의 실시 예는 탄산리튬 제조 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 수산화리튬 수용액과 탄산가스의 반응으로 탄산리튬을 제조하기 위한 탄산리튬 제조 시스템에 관한 것이다.An embodiment of the present invention relates to a system for manufacturing a lithium carbonate, and more particularly, to a system for manufacturing a lithium carbonate for manufacturing a lithium carbonate by a reaction between an aqueous solution of lithium hydroxide and carbon dioxide gas.

일반적으로, 탄산리튬(Li2CO3)의 제조공정 중 대표적인 예로서의 탄산가스(CO2)를 이용하는 반응공정은, 수산화리튬(LiOH) 수용액과 탄산가스의 반응을 위한 반응기를 이용하여 제조된다.In general, a reaction process using carbon dioxide (CO 2 ) as a representative example among the manufacturing processes of lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) is manufactured using a reactor for reaction of an aqueous solution of lithium hydroxide (LiOH) and carbon dioxide gas.

탄산가스를 이용한 반응공정은 pH(수소 이온 농도 지수)가 11~12 사이로 나타나는 염기성 용액으로서의 수산화리튬 수용액과 탄산가스를 반응기를 통해 반응시키며, 수산화리튬을 탄산리튬으로 변화시킨다.In the reaction process using carbon dioxide gas, an aqueous solution of lithium hydroxide as a basic solution having a pH (hydrogen ion concentration index) of 11 to 12 and carbon dioxide gas are reacted through a reactor, and lithium hydroxide is changed to lithium carbonate.

이와 같은 반응공정은 탄산나트륨(Na2CO3)을 사용하는 다른 예의 반응공정에 비해 생산단가를 낮출 수 있을 뿐만 아니라, 탄산가스 외의 다른 불순물(Na)을 주입하지 않기 때문에 비교적 순도가 높은 탄산리튬을 제조할 수 있다.This reaction process not only can lower the production cost compared to other reaction processes using sodium carbonate (Na 2 CO 3 ), but also produces relatively high-purity lithium carbonate because other impurities (Na) other than carbon dioxide are not injected. can be manufactured.

하지만, 탄산가스를 이용한 반응공정은 반응 용기의 벽체 특히, 용액과 기체가 만나는 경계선에서 탄산리튬이 고착되고 성장하여 벽체 부분에 스케일로 부착될 수 있다.However, in the reaction process using carbon dioxide gas, lithium carbonate may adhere to and grow on the wall of the reaction vessel, particularly at the boundary line where the solution and the gas meet, and may be attached to the wall as a scale.

나아가, 탄산가스를 이용한 반응공정에서는 수산화리튬 수용액에 버블링 타입으로 탄산가스를 공급할 경우, 수산화리튬 수용액에 잠기는 탄산가스 주입라인에 스케일이 부착될 수 있다.Furthermore, in the reaction process using carbon dioxide gas, when carbon dioxide gas is supplied to the lithium hydroxide aqueous solution in a bubbling type, scale may be attached to the carbon dioxide gas injection line submerged in the lithium hydroxide aqueous solution.

이에 따라 종래 기술에서는 반응공정을 중단시킨 상태에서, 반응 용기의 벽체에 부착된 스케일 및 탄산가스 주입라인에 부착된 스케일을 제거하는데, 기계 및 화학적인 방법을 사용하더라도 스케일을 제거하는데 상당한 시간이 소요된다. 이는 반응기의 가동율을 저하시키며, 생산 원가를 높이는 요인으로 작용하게 된다.Accordingly, in the prior art, in a state in which the reaction process is stopped, the scale attached to the wall of the reaction vessel and the scale attached to the carbon dioxide gas injection line are removed. do. This lowers the operation rate of the reactor and acts as a factor to increase the production cost.

더 나아가, 종래 기술에서는 주로 반응기를 배치(batch) 형태로 운영하고 있다. 이러한 배치 형태의 조업은 반응기의 반응 레벨 제어가 쉽지 않고, 반응기의 반복적인 가동과 중단에 소요되는 시간으로 인한 생산성 저하 및 이를 방지하기 위한 반응기의 사이즈를 증대시킴에 따른 투자비 상승을 야기할 수 있다.Furthermore, in the prior art, the reactor is mainly operated in a batch form. Operation of such a batch type is not easy to control the reaction level of the reactor, and it may cause a decrease in productivity due to the time required for repetitive operation and shutdown of the reactor, and an increase in investment cost by increasing the size of the reactor to prevent this. .

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.Matters described in this background section are prepared to enhance understanding of the background of the invention, and may include matters that are not already known to those of ordinary skill in the art to which this technology belongs.

본 발명의 실시 예들은 반응기를 통한 탄산리튬의 안정적인 연속 반응 공정을 도모할 수 있고, 반응기에서의 스케일 발생을 최소화 할 수 있도록 한 탄산리튬 제조 시스템을 제공하고자 한다.Embodiments of the present invention are intended to provide a lithium carbonate manufacturing system capable of promoting a stable continuous reaction process of lithium carbonate through a reactor and minimizing the generation of scale in the reactor.

본 발명의 실시 예에 따른 탄산리튬 제조 시스템은, 수산화리튬 수용액과 탄산가스의 반응으로 탄산리튬을 제조하기 위한 것으로서, ⅰ)수산화리튬 수용액과 탄산가스를 공급받아 상기 수산화리튬 수용액과 탄산가스의 반응이 이루어지는 반응기와, ⅱ)상기 수산화리튬 수용액을 설정된 압력으로 수용하며, 상기 압력으로서 수산화리튬 수용액을 상기 반응기로 공급하는 압력 탱크와, ⅲ)상기 수산화리튬 수용액을 저장하며, 인렛 펌프를 통해 상기 수산화리튬 수용액을 상기 압력 탱크로 공급하는 수산화리튬 수용액 저장 탱크와, ⅳ)상기 반응기에서 반응된 수산화리튬 수용액과 탄산가스의 반응 슬러리를 상기 압력 탱크로 순환시키는 순환유닛과, ⅴ)상기 압력 탱크에 수용된 수산화리튬 수용액과 상기 반응 슬러리를 포함하는 수용 유체의 설정 레벨 이상에서 상기 수용 유체를 배출하는 아웃렛 펌프를 포함할 수 있다.The lithium carbonate production system according to an embodiment of the present invention is for producing lithium carbonate by reacting an aqueous lithium hydroxide solution with carbon dioxide gas, i) receiving a lithium hydroxide aqueous solution and carbon dioxide gas, and reacting the lithium hydroxide aqueous solution with carbon dioxide gas A reactor comprising: ii) a pressure tank that receives the aqueous lithium hydroxide solution at a set pressure and supplies the aqueous lithium hydroxide solution to the reactor at the pressure; a lithium hydroxide aqueous solution storage tank for supplying the lithium aqueous solution to the pressure tank; iv) a circulation unit for circulating the reaction slurry of the lithium hydroxide aqueous solution and carbon dioxide gas reacted in the reactor to the pressure tank; It may include an outlet pump for discharging the receiving fluid above a set level of the receiving fluid including the lithium hydroxide aqueous solution and the reaction slurry.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 탄산리튬 제조 시스템에 있어서, 상기 압력 탱크는 내부 압력을 조절하기 위한 압력 조절유닛과, 상기 수용 유체의 레벨을 측정하기 위한 레벨러를 더 포함할 수 있다.In addition, in the lithium carbonate manufacturing system according to an embodiment of the present invention, the pressure tank may further include a pressure regulating unit for regulating the internal pressure, and a leveler for measuring the level of the receiving fluid.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 탄산리튬 제조 시스템에 있어서, 상기 압력 조절유닛은 상기 압력 탱크의 일측에 연결되며, 불활성 가스를 상기 압력 탱크의 내부로 주입하는 가스 주입부와, 상기 압력 탱크의 다른 일측에 연결되며, 상기 불활성 가스를 배출하는 가스 배출부를 포함할 수 있다.In addition, in the lithium carbonate manufacturing system according to an embodiment of the present invention, the pressure control unit is connected to one side of the pressure tank, and a gas injection unit for injecting an inert gas into the pressure tank; It is connected to the other side of the, and may include a gas discharge unit for discharging the inert gas.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 탄산리튬 제조 시스템에 있어서, 상기 압력 탱크는 상기 순환유닛과 연결되고, 내측 상부에서 하측 방향으로 배치되며, 하단에 반응 슬러리 배출 단을 형성하는 반응 슬러리 도입관을 더 포함할 수 있다.In addition, in the lithium carbonate production system according to an embodiment of the present invention, the pressure tank is connected to the circulation unit, is disposed from the upper inner side to the lower side, and forms a reaction slurry discharge stage at the lower end of the reaction slurry introduction pipe may further include.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 탄산리튬 제조 시스템에 있어서, 상기 순환유닛은 상기 반응기와 상기 압력 탱크를 연결하는 순환라인과, 상기 순환라인에 설치되는 순환 펌프를 포함할 수 있다.In addition, in the lithium carbonate manufacturing system according to an embodiment of the present invention, the circulation unit may include a circulation line connecting the reactor and the pressure tank, and a circulation pump installed in the circulation line.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 탄산리튬 제조 시스템에 있어서, 상기 압력 탱크는 상기 반응기의 내부 압력보다 더 높은 내부 압력을 유지할 수 있다.In addition, in the lithium carbonate manufacturing system according to an embodiment of the present invention, the pressure tank may maintain an internal pressure higher than the internal pressure of the reactor.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 탄산리튬 제조 시스템에 있어서, 상기 반응기는 상기 압력 탱크와 연결되는 주원료 주입관을 가지며, 상기 주원료 주입관을 통하여 상기 수용 유체를 수용하는 상부 압력 챔버와, 상단을 통해 상기 상부 압력 챔버의 하단과 결합되며, 내부에 반응 공간을 형성하는 반응 챔버와, 상기 상부 압력 챔버와 상기 반응 챔버 사이에서 상기 상부 압력 챔버에 고정되고, 상기 상부 압력 챔버에 수용된 수용 유체를 상기 반응 챔버의 내벽 면으로 분사하며, 상기 내벽 면에 수막을 형성하는 노즐유닛과, 상기 상부 압력 챔버의 내부 공간과 상기 노즐유닛을 관통하여 상기 반응 챔버의 반응 공간으로 돌출되며, 탄산가스를 상기 반응 공간으로 주입하는 부원료 주입관과, 상단을 통해 상기 반응 챔버의 하단과 결합되고, 상기 순환유닛을 통해 상기 압력 탱크와 연결되며, 상기 반응 챔버에서 반응된 반응 슬러리를 수용하는 홀딩 챔버를 포함할 수 있다.In addition, in the lithium carbonate production system according to an embodiment of the present invention, the reactor has a main raw material injection tube connected to the pressure tank, and an upper pressure chamber for receiving the receiving fluid through the main raw material injection tube; a reaction chamber coupled to the lower end of the upper pressure chamber through a reaction chamber that forms a reaction space therein, and is fixed to the upper pressure chamber between the upper pressure chamber and the reaction chamber, the receiving fluid accommodated in the upper pressure chamber a nozzle unit which sprays to the inner wall surface of the reaction chamber and forms a water film on the inner wall surface, passes through the inner space of the upper pressure chamber and the nozzle unit, and protrudes into the reaction space of the reaction chamber; a holding chamber for accommodating the reaction slurry reacted in the reaction chamber, coupled to the lower end of the reaction chamber through the upper end, and connected to the pressure tank through the circulation unit can

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 탄산리튬 제조 시스템에 있어서, 상기 상부 압력 챔버는 내부 공간에서 상기 주원료 주입관의 하단에 그 하단과 설정된 간격을 두고 설치되는 배플부재를 더 포함할 수 있다.In addition, in the lithium carbonate manufacturing system according to an embodiment of the present invention, the upper pressure chamber may further include a baffle member installed at a lower end of the main raw material injection pipe in an internal space at a set interval from the lower end thereof.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 탄산리튬 제조 시스템에 있어서, 상기 배플부재는 가장자리 측에서 내측으로 오목한 접시 형태로 구비되며, 연결부재를 통해 상기 주원료 주입관의 하단과 연결될 수 있다.In addition, in the lithium carbonate manufacturing system according to an embodiment of the present invention, the baffle member is provided in the form of a plate concave inward from the edge side, and may be connected to the lower end of the main raw material injection pipe through a connecting member.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 탄산리튬 제조 시스템에 있어서, 상기 노즐유닛은 중앙에서 원형의 가장자리 측으로 하향 경사진 형태로 구비되며, 가장자리 단과 상기 상부 압력 챔버의 내벽 면 사이에 링형 노즐 통로를 형성하는 제1 노즐 플레이트와, 중앙에서 원형의 가장자리 측으로 상향 경사진 형태로 구비되며, 가장자리 단을 통해 상기 제1 노즐 플레이트의 하면에 고정되는 제2 노즐 플레이트를 포함할 수 있다.In addition, in the lithium carbonate manufacturing system according to an embodiment of the present invention, the nozzle unit is provided in a downwardly inclined shape from the center to the circular edge side, and a ring-shaped nozzle passage is formed between the edge end and the inner wall surface of the upper pressure chamber. It may include a first nozzle plate to form, and a second nozzle plate provided in an upwardly inclined form from the center toward the edge of the circle, and fixed to the lower surface of the first nozzle plate through an edge end.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 탄산리튬 제조 시스템에 있어서, 상기 제1 노즐 플레이트는 하면 가장자리 부분에 가장자리 방향을 따라 설정된 간격으로 배치되며, 상기 반응 챔버의 상단부에 구비된 결합 홈에 결합되는 복수 개의 결합 돌기들을 포함할 수 있다.In addition, in the lithium carbonate manufacturing system according to an embodiment of the present invention, the first nozzle plate is disposed at a set interval along the edge direction on the edge of the lower surface, and is coupled to the coupling groove provided at the upper end of the reaction chamber. It may include a plurality of coupling protrusions.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 탄산리튬 제조 시스템에 있어서, 상기 결합 돌기들은 상기 결합 홈의 깊이보다 긴 길이로 구비되며, 상기 제1 노즐 플레이트의 가장자리 부분과 상기 반응 챔버의 상단부 사이에 상기 링형 노즐 통로와 연결되는 연결 통로를 형성할 수 있다.In addition, in the lithium carbonate manufacturing system according to an embodiment of the present invention, the coupling protrusions are provided with a length longer than the depth of the coupling groove, and are disposed between the edge of the first nozzle plate and the upper end of the reaction chamber. A connecting passage connected to the ring-shaped nozzle passage may be formed.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 탄산리튬 제조 시스템에 있어서, 상기 노즐 유닛은 상기 제1 노즐 플레이트의 하면 가장자리 부분에 구비되며, 상기 반응 챔버 내벽 면과의 사이에 상기 링형 노즐 통로를 두고 상기 링형 노즐 통로를 통해 분사되는 수용 유체를 상기 반응 챔버의 내벽 면으로 안내하는 가이드부재를 더 포함할 수 있다.In addition, in the system for manufacturing lithium carbonate according to an embodiment of the present invention, the nozzle unit is provided on the lower surface edge of the first nozzle plate, and the ring-shaped nozzle passage is disposed between the inner wall surface of the reaction chamber and the It may further include a guide member for guiding the receiving fluid injected through the ring-shaped nozzle passage to the inner wall surface of the reaction chamber.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 탄산리튬 제조 시스템에 있어서, 상기 노즐 유닛은 상기 제1 노즐 플레이트 및 상기 제2 노즐 플레이트의 중앙부를 관통하는 복수 개의 센터 노즐부재들을 더 포함할 수 있다.In addition, in the lithium carbonate manufacturing system according to an embodiment of the present invention, the nozzle unit may further include a plurality of center nozzle members penetrating central portions of the first nozzle plate and the second nozzle plate.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 탄산리튬 제조 시스템에 있어서, 상기 상부 압력 챔버는 에어를 배출하기 위한 에어 벤트 밸브를 더 포함할 수 있다.In addition, in the lithium carbonate manufacturing system according to an embodiment of the present invention, the upper pressure chamber may further include an air vent valve for discharging air.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 탄산리튬 제조 시스템에 있어서, 상기 반응 챔버는 상단에서 하단으로 갈수록 내경이 점차 작아지는 형상으로 구비될 수 있다.In addition, in the lithium carbonate manufacturing system according to an embodiment of the present invention, the reaction chamber may be provided in a shape in which the inner diameter gradually decreases from the upper end to the lower end.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 탄산리튬 제조 시스템에 있어서, 상기 홀딩 챔버는 상기 반응 챔버의 하단과 연결되는 상부 측이 유선형으로 구비될 수 있다.In addition, in the lithium carbonate manufacturing system according to the embodiment of the present invention, the holding chamber may be provided with a streamlined upper side connected to the lower end of the reaction chamber.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 탄산리튬 제조 시스템에 있어서, 상기 상부 압력 챔버는 상기 반응 챔버의 내부 압력보다 높은 내부 압력을 유지할 수 있다.In addition, in the lithium carbonate manufacturing system according to an embodiment of the present invention, the upper pressure chamber may maintain an internal pressure higher than the internal pressure of the reaction chamber.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 탄산리튬 제조 시스템에 있어서, 상기 반응 챔버는 불활성 가스를 선택적으로 배출하기 위한 가스 배출밸브를 더 포함할 수 있다.In addition, in the lithium carbonate manufacturing system according to an embodiment of the present invention, the reaction chamber may further include a gas discharge valve for selectively discharging the inert gas.

본 발명의 실시 예들은 압력 탱크와 순환유닛을 통해 반응기를 통한 연속 반응을 도모할 수 있기 때문에, 반응기의 반응 레벨 제어 측면에서 유리하며, 반응기의 최종 반응 전환율을 높일 수 있고, 반응기의 반복적인 가동과 중단을 필요로 하지 않기 때문에 조업 생산성을 향상시킬 수 있으며, 반응기의 사이즈를 축소함으로써 투자비를 절감할 수 있다.Since the embodiments of the present invention can promote a continuous reaction through the reactor through the pressure tank and the circulation unit, it is advantageous in terms of controlling the reaction level of the reactor, it is possible to increase the final reaction conversion rate of the reactor, and the repeated operation of the reactor Operation productivity can be improved because it does not require interruption and interruption, and investment cost can be reduced by reducing the size of the reactor.

또한, 본 발명의 실시 예에서는 반응기에서의 스케일 발생을 최소화 할 수 있으므로, 스케일을 제거하는데 소요되는 시간을 줄일 수 있고, 반응기의 가동률 및 탄산리튬의 생산성을 향상시킬 수 있으며, 설비 운영 비용을 절감할 수 있다.In addition, in the embodiment of the present invention, since the generation of scale in the reactor can be minimized, the time required to remove the scale can be reduced, the operation rate of the reactor and the productivity of lithium carbonate can be improved, and the operating cost of the facility can be reduced. can do.

그 외에 본 발명의 실시 예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉 본 발명의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.In addition, the effects obtainable or predicted by the embodiments of the present invention are to be disclosed directly or implicitly in the detailed description of the embodiments of the present invention. That is, various effects predicted according to an embodiment of the present invention will be disclosed in the detailed description to be described later.

이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시 예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 탄산리튬 제조 시스템을 개략적으로 도시한 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 탄산리튬 제조 시스템에 적용되는 반응기를 도시한 단면 구성도이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 탄산리튬 제조 시스템에 적용되는 반응기의 노즐유닛 부위를 도시한 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 탄산리튬 제조 시스템을 이용한 탄산리튬 연속 제조 공정을 설명하기 위한 도면이다.Since these drawings are for reference in describing an exemplary embodiment of the present invention, the technical spirit of the present invention should not be construed as being limited to the accompanying drawings.
1 is a block diagram schematically showing a lithium carbonate manufacturing system according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional configuration diagram illustrating a reactor applied to a lithium carbonate production system according to an embodiment of the present invention.
3 to 5 are views illustrating a nozzle unit portion of a reactor applied to a lithium carbonate production system according to an embodiment of the present invention.
6 and 7 are views for explaining a lithium carbonate continuous manufacturing process using the lithium carbonate manufacturing system according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily implement them. However, the present invention may be embodied in various different forms and is not limited to the embodiments described herein.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In order to clearly explain the present invention, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals are given to the same or similar elements throughout the specification.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.Since the size and thickness of each component shown in the drawings are arbitrarily indicated for convenience of description, the present invention is not necessarily limited to the bar shown in the drawings, and the thickness is enlarged to clearly express various parts and regions.

그리고, 하기의 상세한 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성이 동일한 관계로 이를 구분하기 위한 것으로, 하기의 설명에서 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.In addition, in the following detailed description, the reason for dividing the names of components into first, second, etc. is to distinguish them due to the same relationship, and it is not necessarily limited to the order in the following description.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part "includes" a certain element, it means that other elements may be further included, rather than excluding other elements, unless otherwise stated.

또한, 명세서에 기재된 "...유닛", "...수단", "...부", "...부재" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 하는 포괄적인 구성의 단위를 의미한다.In addition, terms such as "...unit", "...means", "...part", and "...member" described in the specification refer to a unit of a comprehensive configuration that performs at least one function or operation. it means.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 탄산리튬 제조 시스템을 개략적으로 도시한 블록 구성도이다.1 is a block diagram schematically showing a lithium carbonate manufacturing system according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 탄산리튬 제조 시스템(200)은 주원료로서의 수산화리튬(LiOH) 수용액과 부원료인 탄산가스(CO2)의 반응공정으로 탄산리튬(Li2CO3)를 제조하기 위한 것이다. 예를 들면, 상기한 탄산리튬은 리튬 이차전지의 활물질로 활용될 수 있다.Referring to FIG. 1 , a lithium carbonate manufacturing system 200 according to an embodiment of the present invention is a reaction process of a lithium hydroxide (LiOH) aqueous solution as a main raw material and carbon dioxide (CO 2 ) as an auxiliary raw material, lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) is for manufacturing For example, the above-described lithium carbonate may be used as an active material of a lithium secondary battery.

이하에서는 구성 요소들의 장착 위치를 기준으로 할 때, 상측을 향하는 부분을 상부, 상단, 상면 및 상단부로 정의하며, 하측을 향하는 부분을 하부, 하단, 하면 및 하단부로 정의하기로 한다.Hereinafter, based on the mounting positions of the components, the upper portion is defined as the upper portion, the upper portion, the upper surface, and the upper portion, and the lower portion is defined as the lower portion, the lower portion, the lower surface and the lower portion.

더 나아가, 하기에서의 "단(한쪽/일측 단 또는 다른 한쪽/일측 단)"은 어느 한쪽의 끝으로 정의될 수 있고, 그 끝을 포함하는 일정 부분(한쪽/일측 단부 또는 다른 한쪽/일측 단부)으로 정의될 수도 있다.Furthermore, “end (one/one end or the other/one end)” in the following may be defined as either end, and a certain part (one/one end or the other/one end) including the end. ) can also be defined as

본 발명의 실시 예에 따른 탄산리튬 제조 시스템(200)은 탄산리튬의 안정적인 연속 반응공정으로서 탄산리튬의 최종 반응 전환율을 향상시킬 수 있으며, 생산성을 더욱 향상시킬 수 있는 구조로 이루어진다.The lithium carbonate manufacturing system 200 according to an embodiment of the present invention is a stable continuous reaction process of lithium carbonate, and has a structure capable of improving the final reaction conversion rate of lithium carbonate and further improving productivity.

이를 위해 본 발명의 실시 예에 따른 상기 탄산리튬 제조 시스템(200)은 기본적으로, 반응기(100), 압력 탱크(110), 수산화리튬 수용액 저장 탱크(130: 이하에서는 편의 상 "수용액 저장 탱크"라고 한다.), 순환유닛(150), 그리고 아웃렛 펌프(170)을 포함한다.To this end, the lithium carbonate manufacturing system 200 according to an embodiment of the present invention is basically a reactor 100, a pressure tank 110, and a lithium hydroxide aqueous solution storage tank 130: hereinafter, referred to as an "aqueous solution storage tank" for convenience. ), a circulation unit 150 , and an outlet pump 170 .

본 발명의 실시 예에서, 상기 반응기(100)는 수산화리튬 수용액과 탄산가스를 공급받아 그 수산화리튬 수용액과 탄산가스의 반응이 이루어지는 것으로, 이러한 반응기(100)의 구체적인 구성은 뒤에서 자세하게 설명될 것이다.In an embodiment of the present invention, the reactor 100 receives a lithium hydroxide aqueous solution and carbon dioxide gas to react with the lithium hydroxide aqueous solution and carbon dioxide gas, and the specific configuration of the reactor 100 will be described in detail later.

본 발명의 실시 예에서, 상기 압력 탱크(110)는 수산화리튬 수용액을 설정된 압력으로 수용하며 그 압력으로서 수산화리튬 수용액을 반응기(100)로 공급하는 것으로서, 연결라인(111)을 통해 반응기(100)와 연결된다.In an embodiment of the present invention, the pressure tank 110 receives the lithium hydroxide aqueous solution at a set pressure and supplies the lithium hydroxide aqueous solution to the reactor 100 as the pressure, and the reactor 100 through the connection line 111. is connected with

이러한 압력 탱크(110)는 내부 압력을 조절하기 위한 압력 조절유닛(113)을 더 포함하고 있다. 상기 압력 조절유닛(113)은 압력 탱크(110)의 일측에 연결되는 가스 주입부(115)와, 압력 탱크(110)의 다른 일측에 연결되는 가스 배출부(117)를 포함한다.The pressure tank 110 further includes a pressure regulating unit 113 for regulating the internal pressure. The pressure control unit 113 includes a gas injection unit 115 connected to one side of the pressure tank 110 and a gas discharge unit 117 connected to the other side of the pressure tank 110 .

상기 가스 주입부(115)는 질소가스 및 아르곤 가스를 포함하는 불활성 가스를 설정된 압력으로 압력 탱크(110)의 내부에 주입하기 위한 것이다. 그리고 상기 가스 배출부(117)는 압력 탱크(110)의 내부 압력을 실질적으로 조절하기 위해 압력 탱크(110) 내부의 불활성 가스를 배출하는 것이다.The gas injection unit 115 is for injecting an inert gas including nitrogen gas and argon gas into the pressure tank 110 at a set pressure. In addition, the gas discharge unit 117 discharges the inert gas inside the pressure tank 110 to substantially adjust the internal pressure of the pressure tank 110 .

더 나아가, 상기 압력 조절유닛(113)은 압력 탱크(110)의 내부 압력을 조절하기 위한 컨트롤 밸브 및 레귤레이터(도면에 도시되지 않음)를 더 포함할 수도 있다.Furthermore, the pressure regulating unit 113 may further include a control valve and a regulator (not shown) for regulating the internal pressure of the pressure tank 110 .

여기서, 상기 압력 탱크(110)는 압력 조절유닛(113)에 의하여 반응기(100)의 내부 압력보다 더 높은 내부 압력을 유지할 수 있다.Here, the pressure tank 110 may maintain an internal pressure higher than the internal pressure of the reactor 100 by the pressure control unit 113 .

본 발명의 실시 예에서, 상기 수용액 저장 탱크(130)는 주원료인 수산화리튬 수용액을 저장하며, 그 수산화리튬 수용액을 압력 탱크(110)로 공급하기 위한 것이다.In an embodiment of the present invention, the aqueous solution storage tank 130 stores an aqueous solution of lithium hydroxide as a main raw material, and is for supplying the aqueous solution of lithium hydroxide to the pressure tank 110 .

상기 수용액 저장 탱크(130)는 공급라인(131)을 통해 압력 탱크(110)의 하부와 연결된다. 상기 공급라인(131)에는 수용액 저장 탱크(130)에 저장된 수산화리튬 수용액을 압력 탱크(110)로 압송하기 위한 인렛 펌프(133)가 설치된다.The aqueous solution storage tank 130 is connected to the lower portion of the pressure tank 110 through a supply line 131 . An inlet pump 133 is installed in the supply line 131 for pressurizing the lithium hydroxide aqueous solution stored in the aqueous solution storage tank 130 to the pressure tank 110 .

본 발명의 실시 예에서, 상기 순환유닛(150)은 반응기(100)에서 반응된 수산화리튬 수용액과 탄산가스의 반응 슬러리를 압력 탱크(110)로 순환시키기 위한 것이다.In an embodiment of the present invention, the circulation unit 150 is for circulating the reaction slurry of the lithium hydroxide aqueous solution and the carbon dioxide gas reacted in the reactor 100 to the pressure tank 110 .

이하에서는 상기 압력 탱크(110)에 수용되는 수산화리튬 수용액과, 반응기(100)에서 압력 탱크(110)로 순환된 반응 슬러리를 수용 유체라고 한다.Hereinafter, the lithium hydroxide aqueous solution accommodated in the pressure tank 110 and the reaction slurry circulated from the reactor 100 to the pressure tank 110 are referred to as an accommodation fluid.

이러한 순환유닛(150)은 순환라인(151)과 순환 펌프(153)를 포함하고 있다. 상기 순환라인(151)은 반응기(100)와 압력 탱크(110)의 상부를 연결한다. 상기 순환 펌프(153)는 순환라인(151)에 설치된다. 상기 순환 펌프(153)는 반응기(100)에서 반응된 수산화리튬 수용액과 탄산가스의 반응 슬러리를 순환라인(151)을 통해 압력 탱크(110)의 상부로 압송한다.The circulation unit 150 includes a circulation line 151 and a circulation pump 153 . The circulation line 151 connects the reactor 100 and the upper part of the pressure tank 110 . The circulation pump 153 is installed in the circulation line 151 . The circulation pump 153 pressurizes the reaction slurry of the lithium hydroxide aqueous solution and the carbon dioxide gas reacted in the reactor 100 to the upper part of the pressure tank 110 through the circulation line 151 .

이를 위해 상기 압력 탱크(110)의 상부에는 반응 슬러리를 그 압력 탱크(110)의 내부 공간으로 도입하기 위한 반응 슬러리 도입관(112)이 설치된다. 상기 반응 슬러리 도입관(112)은 압력 탱크(110)의 상부 외측 상단을 통해 순환라인(151)과 연결되며, 압력 탱크(110)의 내측 상부에서 하측 방향으로 길게 배치된다. 이러한 반응 슬러리 도입관(112)은 하단에 반응 슬러리 배출 단(114)을 형성하고 있다. 상기 반응 슬러리 배출 단(114)은 압력 탱크(110)의 내부 중간에서 반응 슬러리를 배출한다.To this end, a reaction slurry introduction pipe 112 for introducing the reaction slurry into the inner space of the pressure tank 110 is installed at the upper portion of the pressure tank 110 . The reaction slurry introduction pipe 112 is connected to the circulation line 151 through the upper outer upper end of the pressure tank 110 and is elongated from the inner upper portion of the pressure tank 110 to the lower side. The reaction slurry introduction pipe 112 forms a reaction slurry discharge stage 114 at the lower end. The reaction slurry discharge stage 114 discharges the reaction slurry from the inside of the pressure tank 110 .

이와 같이 상기 반응 슬러리 도입관(112)의 반응 슬러리 배출 단(114)을 압력 탱크(110)의 내부 중간에 위치시키는 이유는 위에서 언급한 바 있는 불활성 가스가 압력 탱크(110)의 내부에서 수산화리튬 수용액에 흡수되는 것을 최소화 하기 위함이다.The reason for locating the reaction slurry discharge end 114 of the reaction slurry introduction pipe 112 in the middle of the pressure tank 110 is that the above-mentioned inert gas is lithium hydroxide inside the pressure tank 110 . This is to minimize absorption into the aqueous solution.

본 발명의 실시 예에서, 상기 아웃렛 펌프(170)는 압력 탱크(110)에 수용된 수용 유체의 설정 레벨 이상에서 그 수용 유체를 후 공정으로 배출하기 위한 것이다.In an embodiment of the present invention, the outlet pump 170 is for discharging the receiving fluid accommodated in the pressure tank 110 to a post-process above a set level of the receiving fluid.

상기 아웃렛 펌프(170)는 압력 탱크(110)의 하부에 연결된 배출라인(171)에 설치된다. 상기 아웃렛 펌프(170)는 압력 탱크(110)에 수용된 수용 유체가 설정된 레벨 이상인 경우, 그 수용 유체를 설정된 펌핑 압력으로서 배출라인(171)을 통해 후 공정으로 배출시킬 수 있다.The outlet pump 170 is installed in the discharge line 171 connected to the lower portion of the pressure tank (110). When the receiving fluid accommodated in the pressure tank 110 is higher than or equal to a set level, the outlet pump 170 may discharge the receiving fluid as a set pumping pressure to a post-process through the discharge line 171 .

이를 위해 상기 압력 탱크(110)에는 수용 유체의 레벨을 측정하기 위한 레벨러(116)가 설치된다. 이러한 레벨러(116)의 구성은 당 업계에 널리 알려진 공지 기술이므로, 본 명세서에서 그 구성의 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.To this end, a leveler 116 for measuring the level of the receiving fluid is installed in the pressure tank 110 . Since the configuration of the leveler 116 is a well-known technique in the art, a more detailed description of the configuration will be omitted herein.

여기서, 상기한 후 공정은 수용 유체에 포함된 반응 슬러리 중의 탄산리튬(고상)을 추출하는 공정으로, 그 수용 유체를 필터링 하며, 고액 분리하는 공정을 포함할 수 있다. Here, the post-process is a process of extracting lithium carbonate (solid phase) from the reaction slurry contained in the receiving fluid, and may include a process of filtering the receiving fluid and separating the solid-liquid.

이하에서는 도 2를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 반응기(100)의 구성을 설명하기로 한다.Hereinafter, the configuration of the reactor 100 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 2 .

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 탄산리튬 제조 시스템에 적용되는 반응기를 도시한 단면 구성도이다.2 is a cross-sectional configuration diagram illustrating a reactor applied to a lithium carbonate production system according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 의한 상기 반응기(100)는 상부 압력 챔버(10), 반응 챔버(30), 노즐유닛(50), 부원료 주입관(70), 그리고 홀딩 챔버(90)를 포함하고 있다.1 and 2 , the reactor 100 according to an embodiment of the present invention includes an upper pressure chamber 10 , a reaction chamber 30 , a nozzle unit 50 , an auxiliary material injection pipe 70 , and a holding. It includes a chamber (90).

본 발명의 실시 예에서, 상기 상부 압력 챔버(10)는 상단이 폐쇄되고 하단이 개방된 챔버로서, 그 하단의 개방 단에는 뒤에서 설명될 노즐유닛(50)이 설치된다. 상기 상부 압력 챔버(10)는 위에서 언급한 바 있는 연결라인(111)을 통해 압력 탱크(110)와 연결되는 주원료 주입관(11)을 포함하고 있다.In an embodiment of the present invention, the upper pressure chamber 10 is a chamber with a closed upper end and an open lower end, and a nozzle unit 50 to be described later is installed at an open end of the lower end. The upper pressure chamber 10 includes a main raw material injection pipe 11 connected to the pressure tank 110 through the above-mentioned connection line 111 .

상기 주원료 주입관(11)은 상부 압력 챔버(10)의 상부에 설치된다. 상기 주원료 주입관(11)은 연결라인(111)을 통하여 압력 탱크(110)로부터 설정된 압력으로 공급되는 수용 유체를 상부 압력 챔버(10)의 내부로 주입한다.The main raw material injection pipe 11 is installed above the upper pressure chamber 10 . The main raw material injection pipe 11 injects the receiving fluid supplied at a set pressure from the pressure tank 110 through the connection line 111 into the upper pressure chamber 10 .

여기서, 상기 상부 압력 챔버(10)는 주원료 주입관(11)을 통하여 수용 유체를 내부에 충만되게 수용한다.Here, the upper pressure chamber 10 fully accommodates the receiving fluid through the main raw material injection pipe 11 .

한편, 상기 상부 압력 챔버(10)의 내부 공간에서 주원료 주입관(11)의 하단에는 배플부재(13)가 설치된다. 상기 배플부재(13)는 주원료 주입관(11)의 하단과 설정된 간격을 두고 설치된다.Meanwhile, a baffle member 13 is installed at the lower end of the main raw material injection pipe 11 in the inner space of the upper pressure chamber 10 . The baffle member 13 is installed at a set interval from the lower end of the main raw material injection pipe 11 .

예를 들면, 상기 배플부재(13)는 가장자리 측에서 내측으로 라운지게 오목한 접시 형태로 구비되며, 와이어 또는 연결 로드 등과 같은 연결부재(15)를 통하여 주원료 주입관(11)의 하단과 설정된 간격을 두고 그 하단에 연결된다.For example, the baffle member 13 is provided in the form of a plate concave from the edge side to the inside, and a set interval with the lower end of the main material injection pipe 11 through a connection member 15 such as a wire or a connecting rod and connected to the bottom of it.

이러한 배플부재(13)는 주원료 주입관(11)을 통하여 상부 압력 챔버(10)의 내부로 유입되는 수용 유체의 동압을 분산시키는 기능을 하게 된다. 또한, 상기 배플부재(13)는 수용 유체를 상부 압력 챔버(10)의 하부 가장자리 측으로 유도하며, 그 수용 유체의 유속을 일정하게 유지시켜 주는 기능도 하게 된다.The baffle member 13 functions to distribute the dynamic pressure of the receiving fluid flowing into the upper pressure chamber 10 through the main raw material injection pipe 11 . In addition, the baffle member 13 guides the receiving fluid toward the lower edge of the upper pressure chamber 10 and also functions to maintain a constant flow rate of the receiving fluid.

더 나아가, 상기 상부 압력 챔버(10)의 상부에는 에어 벤트 밸브(17)가 설치된다. 상기 에어 벤트 밸브(17)는 초기 가동 시, 상부 압력 챔버(10) 내부의 에어를 외부로 배출할 수 있다.Furthermore, an air vent valve 17 is installed at an upper portion of the upper pressure chamber 10 . When the air vent valve 17 is initially operated, the air inside the upper pressure chamber 10 may be discharged to the outside.

본 발명의 실시 예에서, 상기 반응 챔버(30)는 상부 압력 챔버(10)에 수용된 수용 유체를 제공받아 그 수용 유체에 포함된 수산화리튬 수용액과, 별도로 제공되는 탄산가스의 반응이 이루어지는 것으로, 상단 및 하단이 개방된 챔버로 구비된다.In an embodiment of the present invention, the reaction chamber 30 receives the receiving fluid accommodated in the upper pressure chamber 10 and reacts the lithium hydroxide aqueous solution contained in the receiving fluid and carbon dioxide gas, which is provided separately, And the lower end is provided as an open chamber.

상기 반응 챔버(30)는 상단을 통해 상부 압력 챔버(10)의 하단과 결합되며, 내부에 반응 공간을 형성한다. 상기 반응 챔버(30)는 반응 공간의 상부에 빈 공간(31)을 두고 하부에서 수산화리튬 수용액과 탄산가스의 반응이 이루어진다.The reaction chamber 30 is coupled to the lower end of the upper pressure chamber 10 through the upper end, and forms a reaction space therein. The reaction chamber 30 has an empty space 31 in the upper part of the reaction space, and the reaction of the lithium hydroxide aqueous solution and carbon dioxide gas is performed in the lower part.

상기 반응 챔버(30)의 상단과 상부 압력 챔버(10)의 하단은 상호 플랜지 결합되는 바, 그 반응 챔버(30)의 상단부의 가장자리에는 제1 플랜지(F1)가 구비된다. 상기 제1 플랜지(F1)는 상부 압력 챔버(10) 하단부의 가장자리에 구비된 제2 플랜지(F2)와 볼팅 체결된다.The upper end of the reaction chamber 30 and the lower end of the upper pressure chamber 10 are flange-coupled to each other, and a first flange F1 is provided at the edge of the upper end of the reaction chamber 30 . The first flange F1 is bolted to the second flange F2 provided at the edge of the lower end of the upper pressure chamber 10 .

이러한 반응 챔버(30)는 상단에서 하단으로 갈수록 점차 내경이 작아지는 형상으로 구비된다. 더 나아가, 상기 반응 챔버(30)에는 상부 압력 챔버(10)에서 반응 공간으로 유입된 불활성 가스를 배출하기 위한 가스 배출밸브(33)가 설치된다. The reaction chamber 30 is provided in a shape in which the inner diameter gradually decreases from the top to the bottom. Furthermore, a gas discharge valve 33 for discharging the inert gas introduced into the reaction space from the upper pressure chamber 10 is installed in the reaction chamber 30 .

상기 가스 배출밸브(33)는 반응 챔버(30)의 빈 공간(31) 측에 설치된다. 상기 가스 배출밸브(33)는 반응 챔버(30) 내의 반응 공간에 존재하는 불활성 가스를 탄산가스와 함께 배출할 수 있다. 이와 같이 상기 가스 배출밸브(33)를 통하여 반응 공간 내에 존재하는 불활성 가스를 배출하는 이유는 불활성 가스에 의한 탄산가스의 순도 저하를 최소화 하기 위함이다.The gas discharge valve 33 is installed on the side of the empty space 31 of the reaction chamber 30 . The gas discharge valve 33 may discharge the inert gas present in the reaction space in the reaction chamber 30 together with the carbon dioxide gas. As described above, the reason for discharging the inert gas present in the reaction space through the gas discharge valve 33 is to minimize a decrease in the purity of the carbon dioxide gas due to the inert gas.

본 발명의 실시 예에서, 상기 노즐유닛(50)은 상부 압력 챔버(10)와 반응 챔버(30)에서 그 상부 압력 챔버(10)의 내부와 반응 챔버(30)의 내부를 구획하며, 상부 압력 챔버(10)에 수용된 수용 유체를 반응 챔버(30)의 내벽 면으로 분사하며 그 내벽 면에 수산화리튬 수용액을 통한 수막을 형성하기 위한 것이다.In the embodiment of the present invention, the nozzle unit 50 divides the inside of the upper pressure chamber 10 and the inside of the reaction chamber 30 from the upper pressure chamber 10 and the reaction chamber 30 , and the upper pressure The receiving fluid accommodated in the chamber 10 is sprayed onto the inner wall surface of the reaction chamber 30 to form a water film through the lithium hydroxide aqueous solution on the inner wall surface.

상기 노즐유닛(50)은 상부 압력 챔버(10)와 반응 챔버(30) 사이에 배치되며, 그 상부 압력 챔버(10)에 고정되게 설치된다. 예를 들면, 상기 노즐유닛(50)은 복수 개의 지지대(50a)들을 통하여 상부 압력 챔버(10)의 상부 내측에 고정될 수 있다.The nozzle unit 50 is disposed between the upper pressure chamber 10 and the reaction chamber 30 , and is fixedly installed in the upper pressure chamber 10 . For example, the nozzle unit 50 may be fixed inside the upper portion of the upper pressure chamber 10 through a plurality of supports 50a.

도 3 내지 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 탄산리튬 제조 시스템에 적용되는 반응기의 노즐유닛 부위를 도시한 도면이다.3 to 5 are views illustrating a nozzle unit portion of a reactor applied to a lithium carbonate production system according to an embodiment of the present invention.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 의한 상기 노즐유닛(50)은 제1 노즐 플레이트(51), 제2 노즐 플레이트(52), 가이드부재(53), 그리고 복수 개의 센터 노즐부재(55)들을 포함하고 있다.2 to 5 , the nozzle unit 50 according to an embodiment of the present invention includes a first nozzle plate 51 , a second nozzle plate 52 , a guide member 53 , and a plurality of center nozzles. members 55 are included.

상기 제1 노즐 플레이트(51)는 중앙에서 원형의 가장자리 측으로 하향 경사진 형태로 구비된다. 상기 제1 노즐 플레이트(51)는 가장자리 단과 상부 압력 챔버(10)의 하부 내벽 면 사이에 링형 노즐 통로(57)를 형성한다.The first nozzle plate 51 is provided in a downwardly inclined shape from the center toward the edge of the circle. The first nozzle plate 51 forms a ring-shaped nozzle passage 57 between the edge end and the lower inner wall surface of the upper pressure chamber 10 .

상기 제2 노즐 플레이트(52)는 중앙에서 원형의 가장자리 측으로 상향 경사진 형태로 구비된다. 상기 제2 노즐 플레이트(52)는 가장자리 단을 통해 제1 노즐 플레이트(51)의 하면에 고정된다.The second nozzle plate 52 is provided in a shape inclined upward from the center toward the edge of the circle. The second nozzle plate 52 is fixed to the lower surface of the first nozzle plate 51 through an edge end.

상기에서 제1 노즐 플레이트(51)의 하면 가장자리 부분에는 그 가장자리 방향을 따라 설정된 간격으로 이격된 복수 개의 결합 돌기(59)들이 구비된다. 상기 결합 돌기(59)들은 반응 챔버(30)의 상단부에 구비된 결합 홈(35)에 결합된다.A plurality of coupling protrusions 59 spaced apart from each other at set intervals along the edge direction are provided on the lower edge of the first nozzle plate 51 in the above. The coupling protrusions 59 are coupled to coupling grooves 35 provided at the upper end of the reaction chamber 30 .

여기서, 상기 결합 돌기(59)들은 결합 홈(35)의 깊이보다 긴 길이로 구비된다. 이에 상기 결합 돌기(59)들은 제1 노즐 플레이트(51)의 가장자리 부분과 반응 챔버(30)의 상단부 사이에 링형 노즐 통로(57)와 연결되는 연결 통로(61)를 형성한다.Here, the coupling protrusions 59 are provided with a length longer than the depth of the coupling groove 35 . Accordingly, the coupling protrusions 59 form a connection passage 61 connected to the ring-shaped nozzle passage 57 between the edge portion of the first nozzle plate 51 and the upper end of the reaction chamber 30 .

상기 연결 통로(61)는 결합 돌기(59)들에 의해 형성된 제1 노즐 플레이트(51)의 가장자리 부분과 반응 챔버(30)의 상단부 사이의 틈새로서, 반응 챔버(30)의 내벽 면 측과 링형 노즐 통로(57)를 상호 연결한다.The connection passage 61 is a gap between the edge of the first nozzle plate 51 formed by the coupling protrusions 59 and the upper end of the reaction chamber 30 , and is formed on the inner wall side of the reaction chamber 30 and has a ring shape. The nozzle passages 57 are interconnected.

상기 가이드부재(53)는 반응 챔버(30) 내벽 면과의 사이에 링형 노즐 통로(57)를 두고 그 링형 노즐 통로(57)를 통해 분사되는 수용 유체를 반응 챔버(30)의 내벽 면으로 안내하는 기능을 하게 된다.The guide member 53 has a ring-shaped nozzle passage 57 between the inner wall surface of the reaction chamber 30 and guides the receiving fluid injected through the ring-shaped nozzle passage 57 to the inner wall surface of the reaction chamber 30 . function to do.

상기 가이드부재(53)는 제1 노즐 플레이트(51)의 하면 가장자리 부분에 고정되게 구비된다. 상기 가이드부재(53)는 반응 챔버(30)의 형상에 대응하는 링 형태로 구비된다.The guide member 53 is fixedly provided to the lower surface edge portion of the first nozzle plate 51 . The guide member 53 is provided in a ring shape corresponding to the shape of the reaction chamber 30 .

그리고, 상기 센터 노즐부재(55)들은 상부 압력 챔버(10)에 수용된 수용 유체를 반응 챔버(30)의 센터로 분사하기 위한 것으로서, 제1 노즐 플레이트(51)와 제2 노즐 플레이트(52)의 중앙부를 관통하며 이들 노즐 플레이트(51, 52)에 고정되게 설치된다.In addition, the center nozzle members 55 are for injecting the receiving fluid accommodated in the upper pressure chamber 10 to the center of the reaction chamber 30 , and include the first nozzle plate 51 and the second nozzle plate 52 . Penetrating through the central portion is fixedly installed to these nozzle plates (51, 52).

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에서 상기 부원료 주입관(70)은 부원료인 탄산가스를 반응 챔버(30)의 반응 공간으로 주입하기 위한 것이다.2 and 3 , in the embodiment of the present invention, the auxiliary material injection pipe 70 is for injecting carbon dioxide gas as an auxiliary material into the reaction space of the reaction chamber 30 .

상기 부원료 주입관(70)은 상부 압력 챔버(10)의 상부 외측에서 그 상부 압력 챔버(10)의 내부 공간과 노즐유닛(50)의 제1 및 제2 노즐 플레이트(51, 52)를 관통하여 반응 챔버(30)의 빈 공간(31)으로 돌출되게 설치된다.The auxiliary material injection pipe 70 passes through the inner space of the upper pressure chamber 10 and the first and second nozzle plates 51 and 52 of the nozzle unit 50 from the upper outside of the upper pressure chamber 10 . It is installed to protrude into the empty space 31 of the reaction chamber 30 .

상기 부원료 주입관(70)은 하단을 통하여 탄산가스를 반응 챔버(30)의 빈 공간(31)으로 주입한다.The auxiliary material injection pipe 70 injects carbon dioxide gas into the empty space 31 of the reaction chamber 30 through the lower end.

여기서, 상기 부원료 주입관(70)은 상부 압력 챔버(10)의 상부 및 제1,2 노즐 플레이트(51, 52)에 고정되며, 상부 압력 챔버(10)와 반응 챔버(30)의 내부 중심 외측에 배치된다.Here, the auxiliary material injection pipe 70 is fixed to the upper part of the upper pressure chamber 10 and to the first and second nozzle plates 51 and 52 , and the inner center outside of the upper pressure chamber 10 and the reaction chamber 30 . is placed on

한편, 상기한 바와 같은 상부 압력 챔버(10)는 반응 챔버(30)의 내부 압력보다 높은 내부 압력 즉, 반응 챔버(30)의 내부 압력보다 0.01~0.5bar 정도 높은 내부 압력을 유지한다. 이에, 상기 부원료 주입관(70)을 통해 반응 챔버(30)의 반응 공간으로 유입되는 탄산가스는 상부 압력 챔버(10)로 역류되지 않게 된다.Meanwhile, the upper pressure chamber 10 as described above maintains an internal pressure higher than the internal pressure of the reaction chamber 30 , that is, an internal pressure higher than the internal pressure of the reaction chamber 30 by 0.01 to 0.5 bar. Accordingly, the carbon dioxide gas flowing into the reaction space of the reaction chamber 30 through the auxiliary material injection pipe 70 does not flow back into the upper pressure chamber 10 .

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에서 상기 홀딩 챔버(90)는 반응 챔버(30)의 반응 공간에서 반응된 수산화리튬 수용액과 탄산가스의 반응 슬러리(탄산리튬을 포함)를 수용하기 위한 것이다.Referring to FIG. 2 , in the embodiment of the present invention, the holding chamber 90 is to accommodate a reaction slurry (including lithium carbonate) of an aqueous solution of lithium hydroxide and carbon dioxide gas reacted in the reaction space of the reaction chamber 30 . .

상기 홀딩 챔버(90)는 상단이 개방되고 하단이 폐쇄된 챔버로 구비되며, 상단을 통해 반응 챔버(30)의 하단과 플랜지 결합된다. 상기 홀딩 챔버(90)는 위에서 언급한 바 있는 순환유닛(150: 도 1 참조)의 순환라인(151: 도 1 참조)은 압력 탱크(110: 도 1 참조)와 연결된다. 즉, 상기 홀딩 챔버(90)의 내부에 수용된 반응 슬러리는 순환라인(151)을 통해 압력 탱크(110)로 배출될 수 있다.The holding chamber 90 is provided as a chamber with an open upper end and a closed lower end, and is flange-coupled to the lower end of the reaction chamber 30 through the upper end. The holding chamber 90 is connected to the pressure tank 110 (refer to FIG. 1) through the circulation line 151 (refer to FIG. 1) of the aforementioned circulation unit 150 (refer to FIG. 1). That is, the reaction slurry accommodated in the holding chamber 90 may be discharged to the pressure tank 110 through the circulation line 151 .

여기서, 상기 홀딩 챔버(90)는 내부 공간에 반응 슬러리를 충만되게 수용한다. 더 나아가, 상기 홀딩 챔버(90)는 반응 챔버(30)의 하단과 연결되는 상부 측이 유선형으로 구비된다.Here, the holding chamber 90 fully accommodates the reaction slurry in the internal space. Furthermore, the holding chamber 90 has an upper side connected to the lower end of the reaction chamber 30 in a streamlined shape.

이와 같이 홀딩 챔버(90)의 상부를 유선형으로 구성하는 이유는 반응 챔버(30)에서 홀딩 챔버(90)로 유입된 탄산가스가 정체되지 않고 그 유선형의 상부를 통해 탄산가스를 반응 챔버(30)로 빠져나가게 하기 위함이다.The reason that the upper part of the holding chamber 90 is configured in a streamlined shape is that the carbon dioxide gas flowing into the holding chamber 90 from the reaction chamber 30 is not stagnant, and carbon dioxide gas is introduced through the streamlined upper part of the reaction chamber 30 . in order to get out of

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시 예에 따른 탄산리튬 제조 시스템(200)을 이용한 탄산리튬 연속 제조 공정을 앞서 개시한 도면들 및 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a lithium carbonate continuous manufacturing process using the lithium carbonate manufacturing system 200 according to an embodiment of the present invention configured as described above will be described in detail with reference to the previously disclosed drawings and the accompanying drawings.

도 6 및 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 탄산리튬 제조 시스템을 이용한 탄산리튬 연속 제조 공정을 설명하기 위한 도면이다.6 and 7 are views for explaining a lithium carbonate continuous manufacturing process using the lithium carbonate manufacturing system according to an embodiment of the present invention.

도 6 및 도 7을 참조하면, 우선 본 발명의 실시 예에서는 시스템의 초기 가동 시, 에어 벤트 밸브(17)를 통하여 반응기(100)의 상부 압력 챔버(10) 내부의 에어를 외부로 배출한다.6 and 7 , in the embodiment of the present invention, when the system is initially operated, the air inside the upper pressure chamber 10 of the reactor 100 is discharged to the outside through the air vent valve 17 .

그리고 나서, 본 발명의 실시 예에서는 주원료인 수산화리튬 수용액을 저장하고 있는 수용액 저장 탱크(130)로부터 인렛 펌프(133)를 통해 수산화리튬 수용액을 배출하며, 그 수산화리튬 수용액을 공급라인(131)을 통하여 압력 탱크(110)로 공급한다. 이때, 상기 수산화리튬 수용액은 공급라인(131)을 통하여 압력 탱크(110)의 내측 하부로 주입된다.Then, in the embodiment of the present invention, the lithium hydroxide aqueous solution is discharged from the aqueous solution storage tank 130 storing the lithium hydroxide aqueous solution, which is the main raw material, through the inlet pump 133, and the lithium hydroxide aqueous solution is supplied to the supply line 131. It is supplied to the pressure tank 110 through the. At this time, the lithium hydroxide aqueous solution is injected into the lower inner side of the pressure tank 110 through the supply line 131 .

이러는 과정에, 본 발명의 실시 예에서는 압력 조절유닛(113)의 가스 주입부(115)를 통해 질소 가스 또는 아르곤 가스와 같은 불활성 가스를 압력 탱크(110)의 내부로 주입하며, 그 압력 탱크(110)의 내부 공간에 설정된 압력을 인가한다.In this process, in the embodiment of the present invention, an inert gas such as nitrogen gas or argon gas is injected into the pressure tank 110 through the gas injection unit 115 of the pressure control unit 113, and the pressure tank ( 110), apply the set pressure to the internal space.

여기서, 본 발명의 실시 예에서는 상기 압력 조절유닛(113)의 가스 배출부(117)를 통해 압력 탱크(110) 내부의 불활성 가스를 배출하며, 그 압력 탱크(110)의 내부 압력을 설정된 압력으로 조절할 수 있다.Here, in the embodiment of the present invention, the inert gas inside the pressure tank 110 is discharged through the gas discharge part 117 of the pressure control unit 113, and the internal pressure of the pressure tank 110 is set to a set pressure. can be adjusted

다음으로, 본 발명의 실시 예에서는 상기 압력 탱크(110)에 수용된 수산화리튬 수용액을 연결라인(111)을 통하여 상부 압력 챔버(10)의 내부로 주입하는데, 주원료 주입관(11)을 통해 수산화리튬 수용액을 상부 압력 챔버(10)의 내부로 주입한다.Next, in the embodiment of the present invention, the lithium hydroxide aqueous solution accommodated in the pressure tank 110 is injected into the upper pressure chamber 10 through the connection line 111 , and lithium hydroxide through the main raw material injection pipe 11 . The aqueous solution is injected into the upper pressure chamber 10 .

이 과정에, 본 발명의 실시 예에서는 주원료 주입관(11)을 통하여 상부 압력 챔버(10)의 내부로 배출되는 수산화리튬 수용액의 동압을 배플부재(13)를 통해 분산시킬 수 있다.In this process, in the embodiment of the present invention, the dynamic pressure of the lithium hydroxide aqueous solution discharged into the upper pressure chamber 10 through the main raw material injection pipe 11 may be dispersed through the baffle member 13 .

또한, 본 발명의 실시 예에서는 상기 배플부재(13)를 통해 수산화리튬 수용액을 상부 압력 챔버(10)의 하부 가장자리 측으로 유도하며, 그 수산화리튬 수용액의 유속을 일정하게 유지시켜 준다.In addition, in the embodiment of the present invention, the lithium hydroxide aqueous solution is guided to the lower edge side of the upper pressure chamber 10 through the baffle member 13, and the flow rate of the lithium hydroxide aqueous solution is maintained constant.

그러면, 본 발명의 실시 예에서는 상기 수산화리튬 수용액을 노즐유닛(50)의 링형 노즐 통로(57)와 연결 통로(61)를 통해 반응 챔버(30)의 내벽 면 측으로 분사한다.Then, in the embodiment of the present invention, the lithium hydroxide aqueous solution is sprayed toward the inner wall surface of the reaction chamber 30 through the ring-shaped nozzle passage 57 and the connection passage 61 of the nozzle unit 50 .

여기서, 상기 수산화리튬 수용액은 가이드부재(53)를 통해 가이드 되면서 반응 챔버(30)의 내벽 면을 따라 하측 방향으로 흘러 내리게 된다. 그리고, 본 발명의 실시 예에서는 수산화리튬 수용액을 노즐유닛(50)의 센터 노즐부재(55)들을 통해 반응 챔버(30)의 내부 센터로 분사한다.Here, the aqueous lithium hydroxide solution flows downward along the inner wall surface of the reaction chamber 30 while being guided through the guide member 53 . And, in the embodiment of the present invention, the lithium hydroxide aqueous solution is sprayed to the inner center of the reaction chamber 30 through the center nozzle members 55 of the nozzle unit 50 .

이러는 과정에, 본 발명의 실시 예에서는 부원료인 탄산가스를 부원료 주입관(70)을 통해 반응 챔버(30)의 빈 공간(31)으로 주입한다.In this process, in the embodiment of the present invention, carbon dioxide gas as an auxiliary material is injected into the empty space 31 of the reaction chamber 30 through the auxiliary material injection pipe 70 .

즉, 본 발명의 실시 예에서는 수산화리튬 수용액이 반응 챔버(30)의 반응 공간에 일부 채워진 상태에서 부원료 주입관(70)을 통해 탄산가스를 그 반응 공간에서의 빈 공간(31)으로 주입한다.That is, in the embodiment of the present invention, carbon dioxide gas is injected into the empty space 31 in the reaction space through the auxiliary material injection pipe 70 in a state in which the lithium hydroxide aqueous solution is partially filled in the reaction space of the reaction chamber 30 .

이에 상기 반응 챔버(30)의 반응 공간에서는 수산화리튬 수용액과 탄산가스의 반응이 이루어지며, 탄산리튬을 포함하고 있는 반응 슬러리를 생성한다. 그리고 본 발명의 실시 예에서는 상기 반응 챔버(30)의 반응 공간에서 반응된 반응 슬러리를 반응 챔버(30) 하측의 홀딩 챔버(90) 내부로 유입한다.Accordingly, in the reaction space of the reaction chamber 30, the lithium hydroxide aqueous solution and the carbon dioxide gas are reacted, and a reaction slurry containing lithium carbonate is generated. And in the embodiment of the present invention, the reaction slurry reacted in the reaction space of the reaction chamber 30 is introduced into the holding chamber 90 under the reaction chamber 30 .

이 과정에, 본 발명의 실시 예에서는 반응 챔버(30) 내의 반응 공간에 존재하는 불활성 가스를 가스 배출밸브(33)를 통해 배출하며, 불활성 가스에 의한 탄산가스의 순도 저하를 최소화 할 수 있다.In this process, in the embodiment of the present invention, the inert gas present in the reaction space in the reaction chamber 30 is discharged through the gas discharge valve 33 , and a decrease in the purity of the carbon dioxide gas due to the inert gas can be minimized.

상기한 바와 같은 과정에서는 수산화리튬 수용액을 상부 압력 챔버(10)의 내부에 충만되게 수용하며, 반응 챔버(30)에서는 반응 공간의 상부에 빈 공간(31)을 두고 하부에서 수산화리튬 수용액과 탄산가스의 반응이 이루어진다. 그리고 상기 홀딩 챔버(90)에서는 반응 슬러리를 충만되게 수용한다.In the process as described above, the lithium hydroxide aqueous solution is fully accommodated in the upper pressure chamber 10, and in the reaction chamber 30, an empty space 31 is placed on the upper part of the reaction space, and the lithium hydroxide aqueous solution and carbon dioxide gas are provided at the lower part. reaction takes place And the holding chamber 90 fully accommodates the reaction slurry.

더 나아가, 상기한 과정에 본 발명의 실시 예에서는 상부 압력 챔버(10)의 내부 압력을 반응 챔버(30)의 내부 압력보다 더 높게 유지시킨다. 이에 따라 본 발명의 실시 예에서는 상기 부원료 주입관(70)을 통해 반응 챔버(30)의 반응 공간으로 유입되는 탄산가스가 상부 압력 챔버(10)로 역류되는 것을 방지할 수 있다.Furthermore, in the embodiment of the present invention during the above process, the internal pressure of the upper pressure chamber 10 is maintained higher than the internal pressure of the reaction chamber 30 . Accordingly, in the embodiment of the present invention, it is possible to prevent the carbon dioxide gas flowing into the reaction space of the reaction chamber 30 through the auxiliary material injection pipe 70 from flowing back into the upper pressure chamber 10 .

또한, 본 발명의 실시 예에서는 상기와 같이 반응 챔버(30)의 반응 공간에서 수산화리튬 수용액과 탄산가스의 반응이 이루어지는 과정에, 상부 압력 챔버(10)에 수용된 수산화리튬 수용액을 노즐유닛(50)에 의하여 반응 챔버(30)의 내벽 면으로 분사하며 그 내벽 면에 수산화리튬 수용액의 유동을 통한 수막을 형성한다.In addition, in the embodiment of the present invention, in the process of the reaction of the lithium hydroxide aqueous solution and the carbon dioxide gas in the reaction space of the reaction chamber 30 as described above, the lithium hydroxide aqueous solution accommodated in the upper pressure chamber 10 is applied to the nozzle unit 50 . is sprayed onto the inner wall surface of the reaction chamber 30 by the reaction chamber 30 to form a water film through the flow of the lithium hydroxide aqueous solution on the inner wall surface.

여기서, 상기 반응 챔버(30)는 상단에서 하단으로 갈수록 점차 내경이 작아지는 형태로 구성됨에 따라, 노즐유닛(50)에 의해 반응 챔버(30)의 내벽 면을 따라 흐르는 수산화리튬 수용액의 수막이 흔들리거나 파괴되지 않게 된다.Here, as the reaction chamber 30 is configured to have an inner diameter gradually decreasing from the upper end to the lower end, the water film of the lithium hydroxide aqueous solution flowing along the inner wall surface of the reaction chamber 30 is shaken by the nozzle unit 50 . not destroyed or destroyed.

따라서, 본 발명의 실시 예에서는 탄산가스를 부원료 주입관(70)을 통해 반응 챔버(30)의 빈 공간(31)으로 주입함과 아울러 그 반응 챔버(30)의 내벽 면에 상기한 수막을 형성함으로써, 고체인 반응 챔버(30)의 내벽 면에 액체인 수산화리튬 수용액과 기체인 탄산가스가 접촉되는 것을 차단할 수 있다.Therefore, in the embodiment of the present invention, carbon dioxide gas is injected into the empty space 31 of the reaction chamber 30 through the auxiliary material injection pipe 70 , and the above-described water film is formed on the inner wall surface of the reaction chamber 30 . By doing so, it is possible to block contact between the liquid lithium hydroxide aqueous solution and the gaseous carbon dioxide gas on the inner wall surface of the solid reaction chamber 30 .

이로써, 본 발명의 실시 예에서는 반응 챔버(30)의 내벽 면에 형성되는 수막을 통하여 수산화리튬 수용액과 탄산가스가 반응한 탄산리튬이 반응 챔버(30)의 내벽 면에 고착/성장되는 스케일 발생을 최소화 할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 예에서는 부원료 주입관(70)의 주입 단부에 부착되는 스케일의 발생을 최소활 할 수 있다.Thus, in the embodiment of the present invention, the lithium carbonate in which the lithium hydroxide aqueous solution and the carbon dioxide gas reacted through the water film formed on the inner wall surface of the reaction chamber 30 is adhered/grown to the inner wall surface of the reaction chamber 30 to prevent scale generation. can be minimized In addition, in the embodiment of the present invention, it is possible to minimize the occurrence of scale attached to the injection end of the auxiliary material injection pipe (70).

더 나아가, 본 발명의 실시 예에서는 부원료 주입관(70)을 통해 반응 챔버(30)의 빈 공간(31)으로 탄산가스를 주입함에 따라, 반응 챔버(30)의 반응 공간에 수용된 수산화리튬 수용액에 탄산가스 주입단이 잠기며 버블링을 형성하는 것과 달리, 수산화리튬 수용액의 액상 만으로 버블링 효과를 구현할 수 있다.Furthermore, in the embodiment of the present invention, as the carbon dioxide gas is injected into the empty space 31 of the reaction chamber 30 through the auxiliary material injection pipe 70 , the lithium hydroxide aqueous solution accommodated in the reaction space of the reaction chamber 30 is added. Unlike the formation of bubbling by submerging the carbon dioxide gas injection stage, the bubbling effect can be realized only with the liquid phase of the lithium hydroxide aqueous solution.

한편, 상기한 바와 같은 홀딩 챔버(90)는 반응 챔버(30)의 반응 공간에서 반응된 수산화리튬 수용액과 탄산가스의 반응 슬러리를 수용하는데, 그 홀딩 챔버(90)의 상부를 유선형으로 구성함에 따라, 홀딩 챔버(90)로 유입된 탄산가스가 정체되지 않고 그 유선형의 상부를 통해 반응 챔버(30)로 빠져 나간다.On the other hand, the holding chamber 90 as described above accommodates the reaction slurry of the lithium hydroxide aqueous solution and the carbon dioxide gas reacted in the reaction space of the reaction chamber 30. As the upper part of the holding chamber 90 is configured in a streamlined shape, , the carbon dioxide gas introduced into the holding chamber 90 does not stagnate and exits to the reaction chamber 30 through the streamlined upper part.

상술한 바와 같이 반응기(100)를 통하여 수산화리튬 수용액과 탄산가스의 반응이 이루어지는 과정에, 본 발명의 실시 예에서는 상기 홀딩 챔버(90)에 수용된 반응 슬러리를 순환 펌프(153)의 펌핑 압력으로 배출하며 순환라인(151)을 통해 압력 탱크(110)의 내부로 유입한다.In the process of the reaction of the lithium hydroxide aqueous solution and carbon dioxide gas through the reactor 100 as described above, in the embodiment of the present invention, the reaction slurry accommodated in the holding chamber 90 is discharged to the pumping pressure of the circulation pump 153 . and flows into the pressure tank 110 through the circulation line 151 .

이 과정에, 본 발명의 실시 예에서는 상기 반응 슬러리를 반응 슬러리 도입관(112)을 통해 압력 탱크(110)의 내부로 유입한다. 본 발명의 실시 예에서는 상기 반응 슬러리 도입관(112)의 반응 슬러리 배출 단(114)이 압력 탱크(110)의 내부 중간에 위치하고 있기 때문에, 불활성 가스가 압력 탱크(110)의 내부에서 수산화리튬 수용액에 흡수되는 것을 최소화 할 수 있다.In this process, in the embodiment of the present invention, the reaction slurry is introduced into the pressure tank 110 through the reaction slurry introduction pipe 112 . In the embodiment of the present invention, since the reaction slurry discharge stage 114 of the reaction slurry introduction pipe 112 is located in the middle of the pressure tank 110 , an inert gas is formed in the pressure tank 110 in an aqueous lithium hydroxide solution. absorption can be minimized.

따라서, 본 발명의 실시 예에서는 상기 압력 탱크(110)의 내부에 수용된 수산화리튬 수용액과 반응 슬러리를 포함하는 수용 유체를 위에서 언급한 바 있는 연결라인(111)을 통하여 설정된 압력으로 반응기(100)의 상부 압력 챔버(10)로 공급한다.Therefore, in the embodiment of the present invention, the receiving fluid including the lithium hydroxide aqueous solution and the reaction slurry accommodated in the pressure tank 110 is applied to the reactor 100 at a pressure set through the above-mentioned connection line 111 . It is supplied to the upper pressure chamber (10).

이로써, 본 발명의 실시 예에서는 상술한 바와 같은 일련의 과정을 거치며, 반응기(100)를 통한 수산화리튬 수용액과 탄산가스의 연속적인 반응 공정이 이루어지게 된다.Accordingly, in the embodiment of the present invention, a series of processes as described above is performed, and a continuous reaction process of the lithium hydroxide aqueous solution and carbon dioxide gas through the reactor 100 is performed.

한편, 본 발명의 실시 예에서는 상기 압력 탱크(110)에 수용된 수용 유체의 레벨을 레벨러(116)를 통해 측정한다. 본 발명의 실시 예에서는 상기 레벨러(116)를 통해 측정된 레벨 측정 값이 설정된 레벨 이상인 경우, 아웃렛 펌프(170)의 펌핑 압력으로 수용 유체를 배출하며, 배출라인(171)을 통해 후 공정으로 공급한다.Meanwhile, in the embodiment of the present invention, the level of the receiving fluid accommodated in the pressure tank 110 is measured through the leveler 116 . In an embodiment of the present invention, when the level measured through the leveler 116 is greater than or equal to a set level, the receiving fluid is discharged with the pumping pressure of the outlet pump 170 and supplied to the post-process through the discharge line 171 . do.

상기의 후 공정에서는 수용 유체에 포함된 반응 슬러리 중의 탄산리튬(고상)을 추출하는데, 그 수용 유체를 필터링 하며, 고액 분리하는 공정을 거치며 탄산리튬을 추출한다.In the post-process, lithium carbonate (solid phase) from the reaction slurry contained in the receiving fluid is extracted, the receiving fluid is filtered, and lithium carbonate is extracted through a process of separating the solid and liquid.

지금까지 설명한 바와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 탄산리튬 제조 시스템(200)에 의하면, 수산화리튬 수용액과 탄산가스의 반응 공정을 수행하는 반응기를 배치(batch) 형태로 운영하는 종래 기술과 달리, 압력 탱크(110)와 순환유닛(150)을 통해 반응기(100)를 통한 연속 반응을 도모할 수 있다.According to the lithium carbonate manufacturing system 200 according to the embodiment of the present invention as described so far, unlike the prior art in which a reactor for performing a reaction process of lithium hydroxide aqueous solution and carbon dioxide gas is operated in a batch form, pressure A continuous reaction through the reactor 100 can be promoted through the tank 110 and the circulation unit 150 .

따라서, 본 발명의 실시 예에서는 반응기(100)의 반응 레벨 제어 측면에서 유리하며, 반응기(100)의 최종 반응 전환율을 높일 수 있고, 반응기(100)의 반복적인 가동과 중단을 필요로 하지 않기 때문에 조업 생산성을 향상시킬 수 있으며, 반응기(100)의 사이즈를 축소함으로써 투자비를 절감할 수 있다.Therefore, in the embodiment of the present invention, it is advantageous in terms of controlling the reaction level of the reactor 100 , and it is possible to increase the final reaction conversion rate of the reactor 100 , and it does not require repeated operation and shutdown of the reactor 100 . Operation productivity can be improved, and investment cost can be reduced by reducing the size of the reactor 100 .

더 나아가, 본 발명의 실시 예에서는 노즐유닛(50)을 통하여 반응 챔버(30)의 내벽 면에 수산화리튬 수용액의 유동을 통한 수막을 형성함에 따라, 반응 챔버(30)의 내벽 면에 고착되는 스케일의 발생을 최소화 할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 예에서는 탄산가스를 반응 챔버(30)로 주입하기 위한 부원료 주입관(70)에 고착되는 스케일 발생을 최소화 할 수 있다.Furthermore, in the embodiment of the present invention, as a water film is formed through the flow of an aqueous lithium hydroxide solution on the inner wall surface of the reaction chamber 30 through the nozzle unit 50 , the scale adhered to the inner wall surface of the reaction chamber 30 . can minimize the occurrence of In addition, in the embodiment of the present invention, it is possible to minimize the occurrence of scale adhered to the auxiliary material injection pipe 70 for injecting the carbon dioxide gas into the reaction chamber (30).

이로써, 본 발명의 실시 예에서는 반응기(100)에서의 스케일을 제거하는데 소요되는 시간을 줄일 수 있으므로, 반응기(100)의 가동률 및 탄산리튬의 생산성을 향상시킬 수 있고, 설비 운영 비용을 절감할 수 있다.Accordingly, in the embodiment of the present invention, it is possible to reduce the time required to remove the scale in the reactor 100, so it is possible to improve the operation rate of the reactor 100 and the productivity of lithium carbonate, and it is possible to reduce the operating cost of the equipment. have.

이상에서 본 발명의 실시 예들에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 본 명세서에서 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사상을 이해하는 당 업자는 동일한 기술적 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 권리 범위 내에 든다고 할 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described above, the technical spirit of the present invention is not limited to the embodiments presented in this specification, and those skilled in the art who understand the technical spirit of the present invention can configure, within the scope of the same technical spirit. Other embodiments may be easily proposed by adding, changing, deleting, or adding elements, but this will also fall within the scope of the present invention.

10: 상부 압력 챔버 11: 주원료 주입관
13: 배플부재 15: 연결부재
17: 에어 벤트 밸브 30: 반응 챔버
31: 빈 공간 33: 가스 배출밸브
35: 결합 홈 50: 노즐유닛
50a: 지지대 51: 제1 노즐 플레이트
52: 제2 노즐 플레이트 53: 가이드부재
55: 센터 노즐부재 57: 링형 노즐 통로
59: 결합 돌기 61: 연결 통로
70: 부원료 주입관 90: 홀딩 챔버
F1: 제1 플랜지 F2: 제2 플랜지
100: 반응기 110: 압력 탱크
111: 연결라인 112: 반응 슬러리 도입관
113: 압력 조절유닛 114: 슬러리 배출단
115: 가스 주입부 116: 레벨러
117: 가스 배출부 130: 수용액 저장탱크
131: 공급라인 133: 인렛 펌프
150: 순환유닛 151: 순환라인
153: 순환 펌프 170: 아웃렛 펌프
171: 배출라인 200: 탄산리튬 제조 시스템10: upper pressure chamber 11: main material injection tube
13: baffle member 15: connecting member
17: air vent valve 30: reaction chamber
31: empty space 33: gas discharge valve
35: coupling groove 50: nozzle unit
50a: support 51: first nozzle plate
52: second nozzle plate 53: guide member
55: center nozzle member 57: ring-shaped nozzle passage
59: coupling protrusion 61: connecting passage
70: auxiliary material injection tube 90: holding chamber
F1: first flange F2: second flange
100: reactor 110: pressure tank
111: connection line 112: reaction slurry introduction pipe
113: pressure control unit 114: slurry discharge stage
115: gas injection unit 116: leveler
117: gas discharge unit 130: aqueous solution storage tank
131: supply line 133: inlet pump
150: circulation unit 151: circulation line
153: circulation pump 170: outlet pump
171: discharge line 200: lithium carbonate manufacturing system

Claims (19)

수산화리튬 수용액과 탄산가스의 반응으로 탄산리튬을 제조하는 탄산리튬 제조 시스템으로서,
수산화리튬 수용액과 탄산가스를 공급받아 상기 수산화리튬 수용액과 탄산가스의 반응이 이루어지는 반응기;
상기 수산화리튬 수용액을 설정된 압력으로 수용하며, 상기 압력으로서 수산화리튬 수용액을 상기 반응기로 공급하는 압력 탱크;
상기 수산화리튬 수용액을 저장하며, 인렛 펌프를 통해 상기 수산화리튬 수용액을 상기 압력 탱크로 공급하는 수산화리튬 수용액 저장 탱크;
상기 반응기에서 반응된 수산화리튬 수용액과 탄산가스의 반응 슬러리를 상기 압력 탱크로 순환시키는 순환유닛; 및
상기 압력 탱크에 수용된 수산화리튬 수용액과 상기 반응 슬러리를 포함하는 수용 유체의 설정 레벨 이상에서 상기 수용 유체를 배출하는 아웃렛 펌프;를 포함하고,
상기 압력 탱크는 상기 순환유닛과 연결되고, 내측 상부에서 하측 방향으로 배치되며, 하단에 반응 슬러리 배출 단을 형성하고 있는 반응 슬러리 도입관을 포함하는 탄산리튬 제조 시스템.A lithium carbonate production system for producing lithium carbonate by reaction of an aqueous lithium hydroxide solution with carbon dioxide gas,
a reactor in which the lithium hydroxide aqueous solution and the carbon dioxide gas are supplied and the lithium hydroxide aqueous solution and the carbon dioxide gas are reacted;
a pressure tank receiving the lithium hydroxide aqueous solution at a set pressure and supplying the lithium hydroxide aqueous solution to the reactor as the pressure;
a lithium hydroxide aqueous solution storage tank storing the lithium hydroxide aqueous solution and supplying the lithium hydroxide aqueous solution to the pressure tank through an inlet pump;
a circulation unit circulating the reaction slurry of the lithium hydroxide aqueous solution and carbon dioxide gas reacted in the reactor to the pressure tank; and
an outlet pump for discharging the receiving fluid above a set level of the receiving fluid including the lithium hydroxide aqueous solution and the reaction slurry accommodated in the pressure tank;
and the pressure tank is connected to the circulation unit, is disposed in a downward direction from the upper inner side, and includes a reaction slurry introduction pipe having a reaction slurry discharge stage at a lower end thereof. 제1 항에 있어서,
상기 압력 탱크는,
내부 압력을 조절하기 위한 압력 조절유닛과, 상기 수용 유체의 레벨을 측정하기 위한 레벨러
를 더 포함하는 탄산리튬 제조 시스템.According to claim 1,
The pressure tank is
A pressure regulating unit for regulating the internal pressure, and a leveler for measuring the level of the receiving fluid
Lithium carbonate manufacturing system further comprising a. 제2 항에 있어서,
상기 압력 조절유닛은,
상기 압력 탱크의 일측에 연결되며, 불활성 가스를 상기 압력 탱크의 내부로 주입하는 가스 주입부와,
상기 압력 탱크의 다른 일측에 연결되며, 상기 불활성 가스를 배출하는 가스 배출부
를 포함하는 탄산리튬 제조 시스템.3. The method of claim 2,
The pressure control unit,
a gas injection unit connected to one side of the pressure tank and injecting an inert gas into the pressure tank;
A gas discharge unit connected to the other side of the pressure tank and discharging the inert gas
Lithium carbonate manufacturing system comprising a. 삭제delete 제1 항에 있어서,
상기 순환유닛은,
상기 반응기와 상기 압력 탱크를 연결하는 순환라인과, 상기 순환라인에 설치되는 순환 펌프를 포함하는 탄산리튬 제조 시스템.According to claim 1,
The circulation unit is
and a circulation line connecting the reactor and the pressure tank, and a circulation pump installed in the circulation line. 제1 항에 있어서,
상기 압력 탱크는,
상기 반응기의 내부 압력보다 더 높은 내부 압력을 유지하는 탄산리튬 제조 시스템.According to claim 1,
The pressure tank is
A system for producing lithium carbonate that maintains an internal pressure higher than the internal pressure of the reactor. 제1 항에 있어서,
상기 반응기는,
상기 압력 탱크와 연결되는 주원료 주입관을 가지며, 상기 주원료 주입관을 통하여 상기 수용 유체를 수용하는 상부 압력 챔버와,
상단을 통해 상기 상부 압력 챔버의 하단과 결합되며, 내부에 반응 공간을 형성하는 반응 챔버와,
상기 상부 압력 챔버와 상기 반응 챔버 사이에서 상기 상부 압력 챔버에 고정되고, 상기 상부 압력 챔버에 수용된 수용 유체를 상기 반응 챔버의 내벽 면으로 분사하며, 상기 내벽 면에 수막을 형성하는 노즐유닛과,
상기 상부 압력 챔버의 내부 공간과 상기 노즐유닛을 관통하여 상기 반응 챔버의 반응 공간으로 돌출되며, 탄산가스를 상기 반응 공간으로 주입하는 부원료 주입관과,
상단을 통해 상기 반응 챔버의 하단과 결합되고, 상기 순환유닛을 통해 상기 압력 탱크와 연결되며, 상기 반응 챔버에서 반응된 반응 슬러리를 수용하는 홀딩 챔버
를 포함하는 탄산리튬 제조 시스템.According to claim 1,
The reactor is
an upper pressure chamber having a main material injection tube connected to the pressure tank and receiving the receiving fluid through the main material injection tube;
a reaction chamber coupled to a lower end of the upper pressure chamber through an upper end and forming a reaction space therein;
a nozzle unit fixed to the upper pressure chamber between the upper pressure chamber and the reaction chamber, and spraying the receiving fluid accommodated in the upper pressure chamber to an inner wall surface of the reaction chamber, and forming a water film on the inner wall surface;
an auxiliary material injection pipe protruding into the reaction space of the reaction chamber through the inner space of the upper pressure chamber and the nozzle unit, and injecting carbon dioxide into the reaction space;
A holding chamber coupled to the lower end of the reaction chamber through the upper end, connected to the pressure tank through the circulation unit, and accommodating the reaction slurry reacted in the reaction chamber
Lithium carbonate manufacturing system comprising a. 제7 항에 있어서,
상기 상부 압력 챔버는,
내부 공간에서 상기 주원료 주입관의 하단에 그 하단과 설정된 간격을 두고 설치되는 배플부재
를 더 포함하는 탄산리튬 제조 시스템.8. The method of claim 7,
The upper pressure chamber,
A baffle member installed at the lower end of the main raw material injection pipe in the internal space at a set interval from the lower end
Lithium carbonate manufacturing system further comprising a. 제8 항에 있어서,
상기 배플부재는,
가장자리 측에서 내측으로 오목한 접시 형태로 구비되며, 연결부재를 통해 상기 주원료 주입관의 하단과 연결되는 탄산리튬 제조 시스템.9. The method of claim 8,
The baffle member is
A lithium carbonate manufacturing system provided in the form of a plate concave inward from the edge side and connected to the lower end of the main raw material injection pipe through a connecting member. 제7 항에 있어서,
상기 노즐유닛은,
중앙에서 원형의 가장자리 측으로 하향 경사진 형태로 구비되며, 가장자리 단과 상기 상부 압력 챔버의 내벽 면 사이에 링형 노즐 통로를 형성하는 제1 노즐 플레이트와,
중앙에서 원형의 가장자리 측으로 상향 경사진 형태로 구비되며, 가장자리 단을 통해 상기 제1 노즐 플레이트의 하면에 고정되는 제2 노즐 플레이트
를 포함하는 탄산리튬 제조 시스템.8. The method of claim 7,
The nozzle unit is
a first nozzle plate inclined downward from the center toward the edge of the circle, the first nozzle plate forming a ring-shaped nozzle passage between the edge and the inner wall surface of the upper pressure chamber;
The second nozzle plate is provided in an upwardly inclined form from the center to the edge of the circle, and is fixed to the lower surface of the first nozzle plate through the edge end.
Lithium carbonate manufacturing system comprising a. 제10 항에 있어서,
상기 제1 노즐 플레이트는,
하면 가장자리 부분에 가장자리 방향을 따라 설정된 간격으로 배치되며, 상기 반응 챔버의 상단부에 구비된 결합 홈에 결합되는 복수 개의 결합 돌기들
을 포함하는 탄산리튬 제조 시스템.11. The method of claim 10,
The first nozzle plate,
A plurality of coupling protrusions arranged at set intervals along the edge direction on the edge of the lower surface and coupled to coupling grooves provided at the upper end of the reaction chamber
Lithium carbonate manufacturing system comprising a. 제11 항에 있어서,
상기 결합 돌기들은,
상기 결합 홈의 깊이보다 긴 길이로 구비되며, 상기 제1 노즐 플레이트의 가장자리 부분과 상기 반응 챔버의 상단부 사이에 상기 링형 노즐 통로와 연결되는 연결 통로를 형성하는 탄산리튬 제조 시스템.12. The method of claim 11,
The coupling protrusions are,
A lithium carbonate manufacturing system provided with a length longer than the depth of the coupling groove and forming a connection passage connected to the ring-shaped nozzle passage between an edge of the first nozzle plate and an upper end of the reaction chamber. 제10 항에 있어서,
상기 노즐 유닛은,
상기 제1 노즐 플레이트의 하면 가장자리 부분에 구비되며, 상기 반응 챔버 내벽 면과의 사이에 상기 링형 노즐 통로를 두고 상기 링형 노즐 통로를 통해 분사되는 수용 유체를 상기 반응 챔버의 내벽 면으로 안내하는 가이드부재
를 더 포함하는 탄산리튬 제조 시스템.11. The method of claim 10,
The nozzle unit is
A guide member provided at an edge portion of the lower surface of the first nozzle plate and guiding the receiving fluid injected through the ring-shaped nozzle passage to the inner wall surface of the reaction chamber with the ring-shaped nozzle passage interposed between the ring-shaped nozzle passage and the inner wall surface of the reaction chamber
Lithium carbonate manufacturing system further comprising a. 제10 항에 있어서,
상기 노즐 유닛은,
상기 제1 노즐 플레이트 및 상기 제2 노즐 플레이트의 중앙부를 관통하는 복수 개의 센터 노즐부재들
을 더 포함하는 탄산리튬 제조 시스템.11. The method of claim 10,
The nozzle unit is
A plurality of center nozzle members passing through the central portion of the first nozzle plate and the second nozzle plate
Lithium carbonate production system further comprising a. 제7 항에 있어서,
상기 상부 압력 챔버는,
에어를 배출하기 위한 에어 벤트 밸브를 더 포함하는 탄산리튬 제조 시스템.8. The method of claim 7,
The upper pressure chamber,
Lithium carbonate manufacturing system further comprising an air vent valve for discharging air. 제7 항에 있어서,
상기 반응 챔버는,
상단에서 하단으로 갈수록 내경이 점차 작아지는 형상으로 구비되는 탄산리튬 제조 시스템.8. The method of claim 7,
The reaction chamber is
A lithium carbonate manufacturing system provided in a shape in which the inner diameter gradually decreases from the top to the bottom. 제7 항에 있어서,
상기 홀딩 챔버는,
상기 반응 챔버의 하단과 연결되는 상부 측이 유선형으로 구비되는 탄산리튬 제조 시스템.8. The method of claim 7,
The holding chamber,
A lithium carbonate manufacturing system in which an upper side connected to a lower end of the reaction chamber is provided in a streamlined shape. 제7 항에 있어서,
상기 상부 압력 챔버는,
상기 반응 챔버의 내부 압력보다 높은 내부 압력을 유지하는 탄산리튬 제조 시스템.8. The method of claim 7,
The upper pressure chamber,
A system for manufacturing lithium carbonate that maintains an internal pressure higher than the internal pressure of the reaction chamber. 제7 항에 있어서,
상기 반응 챔버는,
불활성 가스를 선택적으로 배출하기 위한 가스 배출밸브를 더 포함하는 탄산리튬 제조 시스템.8. The method of claim 7,
The reaction chamber is
Lithium carbonate manufacturing system further comprising a gas discharge valve for selectively discharging the inert gas.
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