KR102576196B1 - Carbon Dioxide Treatment System and Carbon Dioxide Reactor - Google Patents
Carbon Dioxide Treatment System and Carbon Dioxide Reactor Download PDFInfo
- Publication number
- KR102576196B1 KR102576196B1 KR1020150150151A KR20150150151A KR102576196B1 KR 102576196 B1 KR102576196 B1 KR 102576196B1 KR 1020150150151 A KR1020150150151 A KR 1020150150151A KR 20150150151 A KR20150150151 A KR 20150150151A KR 102576196 B1 KR102576196 B1 KR 102576196B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- carbon dioxide
- reactor
- magnesium
- supply device
- delete delete
- Prior art date
Links
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
- 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
- B01D53/005—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 heat treatment
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D15/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of engines with devices driven thereby
- F01D15/10—Adaptations for driving, or combinations with, electric generators
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F22—STEAM GENERATION
- F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
- F22B3/00—Other methods of steam generation; Steam boilers not provided for in other groups of this subclass
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2257/00—Components to be removed
- B01D2257/50—Carbon oxides
- B01D2257/504—Carbon dioxide
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
- Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
- Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Treating Waste Gases (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
본 발명은 배출 저감 대상인 이산화탄소를 친환경적으로 처리할 수 있는 이산화탄소 처리 시스템 및 이산화탄소 연소 반응기에 관한 것이다.
본 발명에 따른 이산화탄소 처리 시스템 및 이산화탄소 연소 반응기에 의하면, 이산화탄소(CO2)와 마그네슘(Mg)을 반응물로 하여 산화마그네슘(MgO) 및 반응열을 생성하는 반응기; 상기 반응기로 이산화탄소를 공급하는 이산화탄소 공급장치; 상기 반응기로 마그네슘을 공급하는 마그네슘 공급장치; 및 상기 반응기로 냉각수를 공급하는 냉각수 공급장치;를 포함하고, 상기 반응기에는 상기 반응기 내부에서 상기 반응물이 착화하도록 하는 착화 수단;을 더 포함할 수 있다.The present invention relates to a carbon dioxide treatment system and a carbon dioxide combustion reactor capable of environmentally friendly processing of carbon dioxide, which is an emission reduction target.
According to the carbon dioxide treatment system and the carbon dioxide combustion reactor according to the present invention, a reactor for generating magnesium oxide (MgO) and reaction heat by using carbon dioxide (CO 2 ) and magnesium (Mg) as a reactant; a carbon dioxide supply device supplying carbon dioxide to the reactor; a magnesium supply device supplying magnesium to the reactor; and a cooling water supply device supplying cooling water to the reactor, and the reactor may further include an ignition means for igniting the reactant inside the reactor.
Description
본 발명은 배출 저감 대상인 이산화탄소를 친환경적으로 처리할 수 있는 이산화탄소 처리 시스템 및 이산화탄소 연소 반응기에 관한 것이다.The present invention relates to a carbon dioxide treatment system and a carbon dioxide combustion reactor capable of environmentally friendly processing of carbon dioxide, which is an emission reduction target.
선박에서는 대부분 디젤유(HFO, Heavy Fuel Oil)를 연료로 사용하며 높은 출력이 요구되는 특성상 많은 유해 물질을 함유한 채 대기중으로 배기가스가 배출된다. 이러한 배기가스 중 대표적인 유해 물질로서는 미세입자, 질소산화물, 황산화물 및 이산화탄소 등이 있다.In most ships, diesel oil (HFO, Heavy Fuel Oil) is used as fuel, and exhaust gases are emitted into the atmosphere containing many harmful substances due to the nature of requiring high output. Representative harmful substances among these exhaust gases include fine particles, nitrogen oxides, sulfur oxides, and carbon dioxide.
특히, 이산화탄소는 지구 온난화 현상을 일으키는 온실가스로 지정되어 있으며, 이산화탄소의 지구 온난화 지수는 다른 온실가스에 비해 낮은 편이지만, 전체 온실가스 배출량의 80%를 차지한다는 점과 배출량을 규제할 수 있다는 점에서 중요하다. 이로 인해, IMO(국제해사기구)에서 향후 건조되는 신조선에 대해서 에너지효율설계지수(EEDI, Energy Efficiency Design Index) 지표를 도입하기로 최종 결정함에 따라 2025년까지 기존 대비 30%의 온실가스를 감축해야 하는 상황이다.In particular, carbon dioxide is designated as a greenhouse gas that causes global warming, and although the global warming potential of carbon dioxide is lower than that of other greenhouse gases, it accounts for 80% of the total greenhouse gas emissions and can be regulated. important in As a result, as the IMO (International Maritime Organization) finally decided to introduce the Energy Efficiency Design Index (EEDI) index for new ships built in the future, it is necessary to reduce greenhouse gas emissions by 30% compared to the existing ones by 2025. situation.
이에 따라, 포집된 이산화탄소를 해양, 지중 등의 지하장소에 주입하여 저장하는 CCS(Carbon Capture and Storage), 1차 또는 2차 회수 후에도 지하에 남아 있는 석유를 이산화탄소를 주입하여 회수하는 석유회수증진법(EOS, Enhanced Oil Recovery) 등의 이산화탄소 처리 기술이 선박에서도 응용되고 있다. Accordingly, CCS (Carbon Capture and Storage), which injects and stores the captured carbon dioxide in an underground location such as the ocean or the ground, and oil recovery enhancement method, which recovers the oil remaining underground after the first or second recovery by injecting carbon dioxide ( Carbon dioxide treatment technologies such as EOS (Enhanced Oil Recovery) are also being applied to ships.
예를 들어, HFO 연료를 사용하는 초대형 원유 운반선(VLCC, Very Large Crude Oil Carrier)의 경우 1년에 약 70,000ton의 이산화탄소가 발생하는데, 원유 운반선에서 발생한 배기가스 중의 이산화탄소를 처리하기 위해서는 발생한 이산화탄소를 포집하여 외부로 이송해야 하므로 비용이 많이 들고 이산화탄소의 액화공정 등 시스템이 복잡하다는 단점이 있다. For example, in the case of a Very Large Crude Oil Carrier (VLCC) using HFO fuel, approximately 70,000 tons of carbon dioxide is generated per year. Since it must be collected and transported to the outside, it is expensive and the system such as the liquefaction process of carbon dioxide is complicated.
또한, 대부분의 선박에서는 선박의 엔진에서 발생하는 배기가스의 폐열을 재활용하는 폐열회수시스템(WHRS, Waste Heat Recovery System)을 적용하여 배기가스의 폐열로 스팀을 생성하고, 생성된 스팀으로 터빈을 구동시켜 선박용 전력을 생산하고 있는데, 추가적인 에너지를 생산하는 데에는 한정적이라는 단점이 있다. In addition, most ships apply a Waste Heat Recovery System (WHRS) that recycles waste heat from exhaust gas generated from the ship's engine to generate steam with waste heat from exhaust gas and drive a turbine with the generated steam. It produces power for ships, but there is a disadvantage that it is limited in producing additional energy.
따라서, 본 발명은 대기 중으로 배출되는 이산화탄소량을 저감시키고, 이산화탄소 배출 규제를 만족시키며, 이와 동시에 이산화탄소로부터 에너지원을 회수할 수 있는 이산화탄소 처리 시스템 및 이산화탄소 연소 반응기를 제공하고자 함에 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a carbon dioxide treatment system and a carbon dioxide combustion reactor capable of reducing the amount of carbon dioxide emitted into the atmosphere, satisfying carbon dioxide emission regulations, and recovering an energy source from carbon dioxide at the same time.
본 발명의 일 측면에 따르면, 이산화탄소(CO2)와 마그네슘(Mg)을 반응물로 하여 산화마그네슘(MgO) 및 반응열을 생성하는 반응기; 상기 반응기로 이산화탄소를 공급하는 이산화탄소 공급장치; 상기 반응기로 마그네슘을 공급하는 마그네슘 공급장치; 및 상기 반응기로 냉각수를 공급하는 냉각수 공급장치;를 포함하고, 상기 반응기에는 상기 반응기 내부에서 상기 반응물이 착화하도록 하는 착화 수단을 더 포함하는, 이산화탄소 처리 시스템이 제공된다.According to one aspect of the present invention, a reactor for generating magnesium oxide (MgO) and reaction heat by using carbon dioxide (CO 2 ) and magnesium (Mg) as a reactant; a carbon dioxide supply device supplying carbon dioxide to the reactor; a magnesium supply device supplying magnesium to the reactor; and a cooling water supply device supplying cooling water to the reactor, wherein the reactor further includes an ignition means for igniting the reactant inside the reactor.
바람직하게는, 상기 이산화탄소는 상기 반응기 내에서 산화마그네슘과 탄소로 전환될 수 있다.Preferably, the carbon dioxide may be converted into magnesium oxide and carbon in the reactor.
바람직하게는, 상기 착화 수단은, 상기 반응물이 700℃ 이상에서 연소 반응하도록 상기 반응기 내부 온도를 제공할 수 있다.Preferably, the ignition unit may provide an internal temperature of the reactor such that the reactant undergoes a combustion reaction at 700° C. or higher.
바람직하게는, 상기 마그네슘 공급장치는, 상기 마그네슘을 슬러리(Slurry) 또는 금속입자상의 드라이 가스(Dry Gas)형태로 상기 반응기로 공급할 수 있다.Preferably, the magnesium supply device may supply the magnesium to the reactor in the form of slurry or dry gas in the form of metal particles.
바람직하게는, 상기 냉각수는, 상기 반응기 내부 온도를 제어할 수 있다.Preferably, the cooling water can control the internal temperature of the reactor.
바람직하게는, 상기 반응기는 냉각수와 상기 마그네슘 및 이산화탄소의 반응열에 의해 스팀을 생산할 수 있다.Preferably, the reactor may produce steam by the heat of reaction between the cooling water and the magnesium and carbon dioxide.
바람직하게는, 상기 생산된 스팀을 이용하여 전력을 생산하는 스팀 터빈;을 더 포함할 수 있다.Preferably, a steam turbine for generating electric power using the produced steam; may further include.
바람직하게는, 상기 이산화탄소 공급장치는, 육상 또는 해상 플랜트에서 배출되는 배기가스에 포함된 이산화탄소를 상기 반응기로 공급할 수 있다.Preferably, the carbon dioxide supply device may supply carbon dioxide included in exhaust gas discharged from a land or marine plant to the reactor.
본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 마그네슘과 이산화탄소를 각각 공급받아 마그네슘과 이산화탄소의 연소 반응이 일어나는 연소실; 및 상기 연소 반응이 일어나도록 상기 마그네슘과 이산화탄소를 착화시키는 착화 수단;을 포함하여, 상기 마그네슘과 이산화탄소의 연소 반응에 의해 산화마그네슘 및 탄소를 생성하고, 상기 연소 반응의 반응열을 이용하여 스팀을 생성하는, 이산화탄소 연소 반응기가 제공된다.According to another aspect of the present invention, a combustion chamber in which magnesium and carbon dioxide are respectively supplied and a combustion reaction of magnesium and carbon dioxide occurs; and an ignition means for igniting the magnesium and carbon dioxide so that the combustion reaction occurs, generating magnesium oxide and carbon by the combustion reaction of the magnesium and carbon dioxide, and generating steam using the reaction heat of the combustion reaction. , a carbon dioxide combustion reactor is provided.
바람직하게는, 상기 착화 수단은, 상기 연소 반응기의 내부 온도가 700℃ 이상이 되도록 할 수 있다.Preferably, the ignition means may make the internal temperature of the combustion reactor to be 700°C or higher.
바람직하게는, 상기 마그네슘을 공급받는 마그네슘 공급부; 상기 이산화탄소를 공급받는 이산화탄소 공급부; 상기 생성된 스팀을 배출시키는 스팀 배출부; 및상기 산화마그네슘 및 탄소를 배출시키는 생성물 배출부;를 더 포함할 수 있다.Preferably, a magnesium supply unit for receiving the magnesium; a carbon dioxide supplier receiving the carbon dioxide; a steam discharge unit discharging the generated steam; and a product discharge unit for discharging the magnesium oxide and carbon.
바람직하게는, 상기 스팀을 생성하기 위해 냉각수를 공급받는 냉각수 공급부;를 더 포함하고, 상기 냉각수에 의해 내부 온도가 조절될 수 있다.Preferably, a cooling water supply unit receiving cooling water to generate the steam may be further included, and the internal temperature may be controlled by the cooling water.
본 발명에 의하면, 대기중으로 배출되는 이산화탄소량을 저감시키고, 배기가스 배출 규제를 만족시킬 수 있으며, 이와 동시에 이산화탄소를 에너지원으로 활용할 수 있다. According to the present invention, it is possible to reduce the amount of carbon dioxide emitted into the atmosphere, to satisfy exhaust gas emission regulations, and at the same time to utilize carbon dioxide as an energy source.
또한, 이산화탄소를 반응물로 하여 반응열을 회수하고, 회수된 열을 열원 및 전력으로 활용할 수 있다.In addition, reaction heat may be recovered using carbon dioxide as a reactant, and the recovered heat may be used as a heat source and electric power.
또한, 에너지를 생산하기 위한 연료 내에 탄소, 질소 및 황 성분이 없는 청정연료이므로 환경오염 물질을 방출하지 않아 친환경적이다.In addition, since it is a clean fuel without carbon, nitrogen and sulfur components in the fuel for energy production, it is environmentally friendly because it does not emit environmental pollutants.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연소 반응기 및 이산화탄소 처리 시스템을 간략하게 도시한 구성도이다.1 is a block diagram schematically illustrating a combustion reactor and a carbon dioxide treatment system according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 동작상 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부도면 및 첨부도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.In order to fully understand the operational advantages of the present invention and the objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings illustrating preferred embodiments of the present invention and the contents described in the accompanying drawings.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 각 도면의 구성요소들에 대해 참조 부호를 부가함에 있어 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다. 또한, 하기 실시 예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시 예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the configuration and operation of a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same components are marked with the same numerals as much as possible, even if they are displayed on different drawings. In addition, the following examples may be modified in many different forms, and the scope of the present invention is not limited to the following examples.
본 발명은, 육상 발전 플랜트, 석유화학 플랜트 등과 같이 운영 중에 발생하는 이산화탄소를 처리해야 할 필요가 있는 배기가스 규제 대상 육상 플랜트는 물론이고, 이산화탄소의 배출량의 규제 대상이 되는 해상 운송 수단, 해상 이송 수단에 적용할 수 있다. 즉, 연료의 연소를 통해 에너지를 얻는 추진 엔진 또는 발전 엔진과 같은 동력장치로부터 배출되는 배기가스 중의 이산화탄소를 포함하여, 공정 중에 배출되는 이산화탄소량을 줄여야 할 필요가 있는 모든 선박, 예를 들어 LNG 운반선, LPG 운반선, 원유 운반선, FPSO 등의 자체 추진 능력을 가진 선박은 물론이고, 해상에 부유 내지는 계류하고 있는 LNG FSRU와 같은 해상 부유 구조물 역시 모두 포함하는 개념이다.The present invention relates to land plants subject to exhaust gas regulation that need to treat carbon dioxide generated during operation, such as land power plants and petrochemical plants, as well as marine transportation means and marine transportation means subject to regulation of carbon dioxide emissions. can be applied to That is, all ships that need to reduce the amount of carbon dioxide emitted during the process, including carbon dioxide in exhaust gas emitted from power devices such as propulsion engines or power generation engines that obtain energy through fuel combustion, such as LNG carriers This concept includes not only self-propelled ships such as LPG carriers, crude oil carriers, and FPSOs, but also offshore floating structures such as LNG FSRUs that are floating or moored at sea.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 처리 시스템 및 연소 반응기를 개략적으로 도시한 구성도이다. 이하 도 1을 참조하여 설명하기로 한다.1 is a configuration diagram schematically showing a carbon dioxide treatment system and a combustion reactor according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, it will be described with reference to FIG. 1 .
본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 1에 도시된 바와 같이, 이산화탄소(CO2)와 마그네슘(Mg)을 반응물(Reactant)로 하고, 그 반응(Reaction)에 의해 반응열(Heat of Reaction)이 발생하며, 산화마그네슘(MgO) 및 탄소(C) 등의 반응생성물(Product)를 생성하는 반응기(300), 반응기(300)로 반응물로써 이산화탄소를 공급하는 이산화탄소 공급장치(200)와 마그네슘을 공급하는 마그네슘 공급장치(100)를 포함한다. According to one embodiment of the present invention, as shown in FIG. 1, carbon dioxide (CO 2 ) and magnesium (Mg) are used as reactants, and heat of reaction is generated by the reaction. In addition, a reactor 300 for generating reaction products such as magnesium oxide (MgO) and carbon (C), a carbon dioxide supply device 200 for supplying carbon dioxide as a reactant to the reactor 300, and magnesium for supplying magnesium It includes a supply device (100).
즉, 반응기(300)에서는 반응물로 공급된 이산화탄소와 마그네슘이 적정 온도 조건 하에서 연소 반응하고, 이산화탄소는 금속, 즉 마그네슘과 반응함으로써 산화마그네슘 및 탄소로 전환되어 제거될 수 있다. That is, in the reactor 300, carbon dioxide and magnesium supplied as reactants undergo a combustion reaction under an appropriate temperature condition, and carbon dioxide reacts with a metal, that is, magnesium to be converted into magnesium oxide and carbon and removed.
반응기(300)는 반응기(300) 내에서 연소 반응이 일어나도록, 반응물, 즉 이산화탄소와 마그네슘을 착화시키는 착화 수단(310)을 더 포함한다.The reactor 300 further includes an ignition means 310 for igniting reactants, that is, carbon dioxide and magnesium, so that a combustion reaction occurs in the reactor 300 .
착화(Firing)란, 연료 즉, 본 발명의 일 실시예에서 이산화탄소와 마그네슘을 가열하여 착화 온도에 다다르면 점화를 하지 않아도 연소하기 시작하는 것을 말하며, 따라서 착화 수단(310)은 반응기(300) 내의 온도, 예를 들어 초기 공급물인 이산화탄소와 마그네슘을 초기 착화물로 하여, 700℃ 이상에서 연소 반응이 일어나도록 온도를 제공해줄 수 있다. Firing means that, in one embodiment of the present invention, fuel, that is, when carbon dioxide and magnesium are heated to reach the ignition temperature, they start to burn even without ignition. , For example, carbon dioxide and magnesium, which are initial feeds, may be used as initial complexes to provide a temperature such that a combustion reaction occurs at 700 ° C. or higher.
마그네슘(Magnesium, Mg)은 산화가 쉬운 금속으로 산소와 쉽게 반응하는데, 마그네슘의 산화반응은 빛과 열을 발생시키는 격렬한 반응이며, 반응성이 커 이산화탄소와도 반응하여 산화된다. 마그네슘은 공기 중에서도 쉽게 산화되지만, 일정 온도 조건 하에서는 더욱 빠르게 반응하게 된다. Magnesium (Mg) is a metal that is easily oxidized and reacts easily with oxygen. The oxidation reaction of magnesium is a vigorous reaction that generates light and heat, and is highly reactive, so it reacts with carbon dioxide and is oxidized. Magnesium is easily oxidized in air, but reacts more quickly under certain temperature conditions.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 착화 수단(310)에 의해 반응기(300) 내의 온도를 약 700℃ 이상의 연소 분위기로 만들어 줄 수 있고, 이산화탄소 공급장치(200) 및 마그네슘 공급장치(100)로 공급된 이산화탄소와 마그네슘을 연소 반응시켜 이산화탄소를 제거할 수 있다.That is, according to one embodiment of the present invention, the temperature in the reactor 300 can be made into a combustion atmosphere of about 700 ° C. or higher by the ignition means 310, and the carbon dioxide supply device 200 and the magnesium supply device 100 It is possible to remove carbon dioxide by burning the carbon dioxide and magnesium supplied to the furnace.
이산화탄소는 이산화탄소 공급장치(100)를 통해 반응기(300)의 이산화탄소 공급부로 공급되는데, 반응기(300)로 공급되는 이산화탄소는 예를 들어, 육상 플랜트 내지는 해상 플랜트에서 배출되는 배기가스 등으로부터 회수된 이산화탄소 일 수 있다. Carbon dioxide is supplied to the carbon dioxide supply unit of the reactor 300 through the carbon dioxide supply device 100, and the carbon dioxide supplied to the reactor 300 is, for example, carbon dioxide recovered from exhaust gas discharged from a land plant or an offshore plant. can
예를 들면, 선박의 엔진으로부터 배출되는 이산화탄소를 포함하는 배기가스 중에 이산화탄소를 회수하여 반응기(300)로 공급할 수 있다. 여기서 엔진은, 연료의 연소 후 배기가스에 포함된 이산화탄소를 저감할 필요가 있는, 예를 들어 디젤유를 연료로 하는 디젤 엔진 또는 가솔린을 연료로 하는 가솔린 엔진, 또는 DF(Dual Fuel)엔진, ME-GI엔진 등 일 수 있으며, 선박의 동력을 제공하는 추진 엔진 또는 전력을 생산하는 발전 엔진을 포함하는 개념이다. For example, carbon dioxide may be recovered from exhaust gas containing carbon dioxide discharged from a ship's engine and supplied to the reactor 300 . Here, the engine needs to reduce carbon dioxide contained in exhaust gas after combustion of fuel, for example, a diesel engine using diesel oil as fuel, a gasoline engine using gasoline as fuel, or a DF (Dual Fuel) engine, ME -It can be a GI engine, etc., and is a concept that includes a propulsion engine that provides power to a ship or a power generation engine that produces electricity.
또한, 마그네슘은 마그네슘 공급장치(100)를 통해 반응기(300)의 마그네슘 공급부로 공급되는데, 반응기(300)로 공급되는 마그네슘은 슬러리(slurry) 형태로 공급될 수 있다. 또는, 금속입자상으로써 드라이 가스(Dry Gas) 형태로 공급될 수도 있다. In addition, magnesium is supplied to the magnesium supply unit of the reactor 300 through the magnesium supply device 100, and magnesium supplied to the reactor 300 may be supplied in the form of a slurry. Alternatively, it may be supplied in the form of dry gas in the form of metal particles.
이산화탄소 공급장치(200)를 통해 공급받은 이산화탄소와 마그네슘 공급장치(100)를 통해 공급받은 마그네슘은 반응기(300) 내부의 연소실에서, 착화 수단(310)에 의해 착화되어 연소 반응을 일으키고, 이산화탄소와 마그네슘은 발열 반응을 일으키며 산화마그네슘과 탄소를 생성시킨다. Carbon dioxide supplied through the carbon dioxide supply device 200 and magnesium supplied through the magnesium supply device 100 are ignited by the ignition means 310 in a combustion chamber inside the reactor 300 to cause a combustion reaction, and carbon dioxide and magnesium are ignited. The silver causes an exothermic reaction, producing magnesium oxide and carbon.
반응에 의해 생성된 산화마그네슘과 탄소 등은 반응기(300) 하부에 마련된 생성물 배출부를 통해 생성물 배출라인(PL)으로 석출될 수 있다.The magnesium oxide and carbon generated by the reaction may be deposited into the product discharge line PL through a product discharge unit provided at the bottom of the reactor 300 .
반응열에 의해 고온 상태인 반응기(300) 내부로, 냉각수 공급장치(미도시)를 이용하여 반응기(300)의 냉각수 공급부를 통해 냉각수(Cooling Water)를 공급해줄 수 있고, 공급된 냉각수에 의해 반응기(300)가 과열되지 않도록 반응기 내부 온도가 제어될 수 있다. Cooling water may be supplied to the inside of the reactor 300 in a high temperature state by the reaction heat through the cooling water supply unit of the reactor 300 using a cooling water supply device (not shown), and the reactor ( The temperature inside the reactor can be controlled so that 300) does not overheat.
반응기(300)로 공급되는 냉각수는, 반응기(300) 내에서 이산화탄소와 마그네슘의 발열 반응에 의해 생성되는 반응열을 흡수하여 스팀(Steam)으로 생산될 수 있다.Cooling water supplied to the reactor 300 may be produced as steam by absorbing reaction heat generated by an exothermic reaction between carbon dioxide and magnesium in the reactor 300 .
반응열에 의해 생산된 스팀은 반응기(300)의 스팀 배출부와 스팀 공급라인(SL)을 통해 발전기를 포함하는 스팀 터빈(400)으로 공급되어 전력을 생산할 수 있고 또는 열원 수요처로 공급될 수도 있다. The steam produced by the reaction heat is supplied to the steam turbine 400 including the generator through the steam outlet of the reactor 300 and the steam supply line SL to generate power or to a heat source consumer.
또한, 스팀 터빈(400)에서 생산된 전력은 전력 수요처로 공급될 수 있는데, 예를 들어 육상 또는 해상 플랜트의 전원 공급 장치 또는, 선박의 추진 모터 등으로 공급될 수 있다. In addition, the power generated by the steam turbine 400 may be supplied to a power consumer, for example, to a power supply device of an onshore or offshore plant or a propulsion motor of a ship.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 이산화탄소를 반응기(300)로 공급하여 마그네슘과 반응시켜 산화마그네슘 및 탄소 등으로 전환시킴으로써, 이산화탄소의 대기 배출량을 저감할 수 있고, 경제적으로 처리할 수 있다.As described above, according to the present invention, by supplying carbon dioxide to the reactor 300 and reacting with magnesium to convert it into magnesium oxide and carbon, the amount of carbon dioxide emitted to the air can be reduced and economically processed.
이때, 반응기(300)에서 발생하는 반응열을 이용하여 스팀을 생산하고, 생산된 스팀은 육상 또는 해상 플랜트 등의 열원으로 활용할 수 있으며, 또한 발전기가 구비된 스팀 터빈(400)으로 공급하여 전력을 생산할 수도 있다. 스팀 터빈(400)에 의해 생산된 전력은 육상 또는 해상 플랜트의 전원 공급 장치, 발전 플랜트의 전력 공급 인프라 등을 활용하여 전력 수요처로 공급하여, 전기 에너지원으로 활용될 수 있다.At this time, steam is produced using the reaction heat generated in the reactor 300, and the produced steam can be used as a heat source such as onshore or offshore plants, and also supplied to the steam turbine 400 equipped with a generator to generate electricity. may be The power produced by the steam turbine 400 may be supplied to a power demander by utilizing a power supply device of an onshore or offshore plant, a power supply infrastructure of a power generation plant, and the like, and may be used as an electric energy source.
따라서, 본 발명에 따르면, 이산화탄소 배출량을 저감시켜 배기가스 배출 규제를 만족시킬 수 있는 친환경 플랜트를 제공할 수 있으며, 이와 동시에 추가적으로 스팀, 전력 등을 생산할 수 있으므로, 스팀 및 전력을 생산하기 위해 필요한 연료를 절감할 수 있어 경제적인 효과를 기대할 수 있다.Therefore, according to the present invention, it is possible to provide an eco-friendly plant that can satisfy exhaust gas emission regulations by reducing carbon dioxide emissions, and at the same time additionally produce steam, power, etc., so fuel necessary for producing steam and power. can be saved, and economic effects can be expected.
이상과 같이 본 발명에 따른 실시 예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시 예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시 예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고, 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.As described above, the embodiments according to the present invention have been reviewed, and the fact that the present invention can be embodied in other specific forms in addition to the above-described embodiments without departing from the spirit or scope is apparent to those skilled in the art. It is self-evident to Therefore, the embodiments described above should be regarded as illustrative rather than restrictive, and thus the present invention is not limited to the above description, but may be modified within the scope of the appended claims and their equivalents.
100 : 마그네슘 공급장치
200 : 이산화탄소 공급장치
300 : 반응기
310 : 착화 수단
400 : 스팀 수요처
ML : 마그네슘 공급라인
CL : 이산화탄소 공급라인
WL : 냉각수 공급라인
SL : 스팀 공급라인
PL : 생성물 배출라인100: magnesium supply device
200: carbon dioxide supply device
300: reactor
310: ignition means
400: Steam demand place
ML: Magnesium Supply Line
CL: carbon dioxide supply line
WL: Cooling water supply line
SL: steam supply line
PL: product discharge line
Claims (12)
상기 엔진으로부터 배출되는 배기가스 중의 이산화탄소(CO2)를 마그네슘(Mg)과 반응시켜 산화마그네슘(MgO) 및 탄소로 전환시키며 반응열을 생성하는 반응기;
상기 반응기로 이산화탄소를 공급하는 이산화탄소 공급장치;
상기 반응기로 마그네슘을 공급하는 마그네슘 공급장치; 및
상기 반응기로 냉각수를 공급하여 상기 반응기의 내부 온도가 상기 마그네슘과 이산화탄소의 연소 반응이 일어나는 온도로 조절해주기 위한 냉각수 공급장치;
상기 반응기 내부에서 반응물이 착화하도록 하는 착화 수단; 및
상기 냉각수 공급장치에 의해 상기 반응기에 공급되어 반응열을 회수하면서 생성된 스팀을 이용하여 전력을 생성하는 스팀터빈;을 포함하여,
상기 엔진으로부터 배출되는 배기가스 중의 이산화탄소를 제거하기 위한 반응열로 선내 수요 전력을 생산하는, 이산화탄소 처리 시스템.An engine for generating power of a ship by discharging exhaust gas containing carbon dioxide after burning fuel;
a reactor for converting carbon dioxide (CO 2 ) in exhaust gas discharged from the engine with magnesium (Mg) into magnesium oxide (MgO) and carbon and generating reaction heat;
a carbon dioxide supply device supplying carbon dioxide to the reactor;
a magnesium supply device supplying magnesium to the reactor; and
a cooling water supply device for supplying cooling water to the reactor to adjust the internal temperature of the reactor to a temperature at which a combustion reaction between magnesium and carbon dioxide occurs;
Ignition means for igniting the reactants inside the reactor; and
A steam turbine generating power using steam supplied to the reactor by the cooling water supply device and recovering reaction heat,
A carbon dioxide treatment system for producing onboard demand power with reaction heat for removing carbon dioxide in exhaust gas discharged from the engine.
상기 착화 수단은, 상기 반응물이 700℃ 이상에서 연소 반응하도록 상기 반응기 내부 온도를 제공하는, 이산화탄소 처리 시스템.The method of claim 1,
Wherein the ignition means provides an internal temperature of the reactor such that the reactant undergoes a combustion reaction at 700° C. or higher.
상기 마그네슘 공급장치는, 상기 마그네슘을 슬러리(Slurry) 또는 금속입자상의 드라이 가스(Dry Gas)형태로 상기 반응기로 공급하는, 이산화탄소 처리 시스템.The method of claim 3,
The magnesium supply device supplies the magnesium to the reactor in the form of a slurry or a dry gas in the form of metal particles.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020150150151A KR102576196B1 (en) | 2015-10-28 | 2015-10-28 | Carbon Dioxide Treatment System and Carbon Dioxide Reactor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020150150151A KR102576196B1 (en) | 2015-10-28 | 2015-10-28 | Carbon Dioxide Treatment System and Carbon Dioxide Reactor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20170049144A KR20170049144A (en) | 2017-05-10 |
| KR102576196B1 true KR102576196B1 (en) | 2023-09-07 |
Family
ID=58743937
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020150150151A KR102576196B1 (en) | 2015-10-28 | 2015-10-28 | Carbon Dioxide Treatment System and Carbon Dioxide Reactor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102576196B1 (en) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NO333145B1 (en) * | 2010-10-28 | 2013-03-18 | Sargas As | Heat integration in a CO2 capture plant |
| KR101201426B1 (en) | 2012-03-30 | 2012-11-14 | 대한민국 | Apparatus for reducing greenhouse gas of a ship |
| KR20140103676A (en) * | 2013-02-19 | 2014-08-27 | 주식회사 포스코 | Method of concentrating carbon dioxide |
-
2015
- 2015-10-28 KR KR1020150150151A patent/KR102576196B1/en active IP Right Grant
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Amartya Chakrabarti et al. "Conversion of carbon dioxide to few-layer graphene". Journal of Materials Chemistry. Vol.21, pp. 9491-9493 (2011.06.07.) 1부.* |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20170049144A (en) | 2017-05-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102387171B1 (en) | Carbon Dioxide Treatment System and Method for Ship | |
| KR102201254B1 (en) | Power plant using a tanker | |
| Wang et al. | Reviews on current carbon emission reduction technologies and projects and their feasibilities on ships | |
| KR101577804B1 (en) | Ship And Arrangement Method In Ship | |
| US20120291879A1 (en) | Handling hydrocarbon cargoes | |
| Ayvalı et al. | The Position of Ammonia in Decarbonising Maritime Industry: An Overview and Perspectives: Part I: Technological advantages and the momentum towards ammonia-propelled shipping | |
| KR102372753B1 (en) | Carbon Dioxide Recovery System from Exhaust Gas of Engine on Ship and Method the Same | |
| KR102576196B1 (en) | Carbon Dioxide Treatment System and Carbon Dioxide Reactor | |
| KR20150102238A (en) | Ship And Arrangement Method In Ship | |
| US20230041653A1 (en) | Offshore production facility arrangement | |
| KR101264888B1 (en) | Dimethyl Ether FPSO capable of enhancing oil recovery by using byproducts | |
| WO2023144069A1 (en) | Carbon capture system onboard a vessel | |
| KR102694832B1 (en) | Hydrogen collecting System And Method For Ship | |
| US8431622B2 (en) | Hydrocarbon synthesis and production onboard a marine system using varied feedstock | |
| US8513316B2 (en) | Hydrocarbon synthesis and production onboard a marine system using varied feedstock | |
| KR102432771B1 (en) | Method and System of Propulsion Power Generation | |
| KR102153478B1 (en) | System for onboard treatment of ocean waste | |
| US8721750B2 (en) | Hydrocarbon synthesis and production onboard a marine system using varied feedstock | |
| KR20200043703A (en) | Green Fuel Supply System for Vessel | |
| KR20170068971A (en) | Carbon Dioxide Removal System and Method of Carbon Dioxide Free Ship | |
| KR102291923B1 (en) | The Dual Fuel Engine fitted Breaking Resistor Operating Method and System on Gas Carrier Ship | |
| KR102714257B1 (en) | onboard pyrolysis system and fuel supply system for low carbonized hydrogen mixed fuel | |
| KR102538635B1 (en) | Vessel propelled to ammonia | |
| GB2490917A (en) | A ship propelled using a solid recovered fuel energy generation system | |
| KR20230165933A (en) | Floating storage power generation unit |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |