KR20020023210A - Process for removing carbon dioxide using electron beam irradiation - Google Patents
Process for removing carbon dioxide using electron beam irradiation Download PDFInfo
- Publication number
- KR20020023210A KR20020023210A KR1020010089228A KR20010089228A KR20020023210A KR 20020023210 A KR20020023210 A KR 20020023210A KR 1020010089228 A KR1020010089228 A KR 1020010089228A KR 20010089228 A KR20010089228 A KR 20010089228A KR 20020023210 A KR20020023210 A KR 20020023210A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- gas
- flue gas
- urea
- electron beam
- reactor
- 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
- B01D53/32—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 electrical effects other than those provided for in group B01D61/00
-
- 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
- B01D2257/00—Components to be removed
- B01D2257/50—Carbon oxides
- B01D2257/504—Carbon dioxide
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2259/00—Type of treatment
- B01D2259/80—Employing electric, magnetic, electromagnetic or wave energy, or particle radiation
- B01D2259/812—Electrons
Abstract
Description
본 발명은 전자빔을 이용한 이산화탄소의 제거방법에 관한 것으로, 특히 필요한 에너지를 얻기 위하여 석탄, 석유, 천연가스 등의 화석연료를 주 연료로 사용하는 대형 건물이나 산업시설의 보일러 또는 소각시설로부터 배출되는 배연가스와 시멘트공장 등의 산업체 생산공정 중에 함유된 CO2가스를 대기로 배출되기 전단계에서 보다 효과적으로 제거함과 동시에 부산물로서 유용한 성분인 요소{(NH2)2CO : Urea}를 합성시킬 수 있도록 한 전자빔을 이용한 이산화탄소의 제거방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for removing carbon dioxide using an electron beam, and in particular, to obtain the required energy, flue gas emitted from boilers or incineration facilities of large buildings or industrial facilities using fossil fuels such as coal, petroleum, and natural gas as main fuels. Electron beam that allows CO 2 gas contained in industrial production processes such as gas and cement plants to be removed more effectively before it is discharged to the atmosphere, and to synthesize urea {(NH 2 ) 2 CO: Urea}, a useful component as a by-product. It relates to a method of removing carbon dioxide using.
최근, 폭발적인 인구의 증가, 자동차산업을 포함한 각종 산업의 발달 및 화석연료를 주연료로 사용하는 제반 인간활동에 의하여 대기중으로 방출되는 CO2가스의 양이 급증하고 있으며, 이와 같이 대기중으로 배출된 CO2가스는 수증기 및 기타 인간활동에 의하여 배출되는 CH4, N2O, 할로겐화 탄소 등과 함께 대기권 상층부에 정체되면서 온실효과를 유발시키고, 이와 같은 온실효과는 해수의 온도를 상승시켜 예측 불가능한 기후변화를 초래하게 된다.In recent years, the amount of CO 2 gas released into the atmosphere is rapidly increasing due to the explosive increase in population, the development of various industries including the automobile industry, and human activities using fossil fuel as the main fuel. 2 The gases, together with CH 4 , N 2 O and carbon halides, released by water vapor and other human activities, stagnate in the upper atmosphere, causing a greenhouse effect, which increases the temperature of the seawater and thus creates unpredictable climate change. Will result.
CO2가스의 배출경로는 다양한 데, 이중 화석연료의 연소를 통해 배출되는 CO2가스는 각 연료중의 탄소함량이 다르긴 하나 액체연료를 기준으로 약 90wt%의 탄소성분을 포함하고 있으므로 화석연료의 연소과정에서 발생되는 CO2가스는 연소반응 양론비를 고려할 때, 사용연료의 3.3배{(44/12)×0.9}에 해당하는 양으로 배출되며, 이 양은 다음 표 1에서 나타난 바와 같이 전체 기후변화 유발 가스량의 58%를 차지한다.Discharging path of the CO 2 gas having different, CO 2 gas discharged from the combustion of double fossil fuels are fossil fuels because the one dareugin the carbon content in each of the fuel comprising a carbon component of about 90wt% based on the liquid fuel Considering the stoichiometric ratio of the combustion reaction, the CO 2 gas generated in the combustion process is discharged at an amount equivalent to 3.3 times {(44/12) × 0.9} of the used fuel, and the amount is shown in Table 1 as follows. It accounts for 58% of the gas causing change.
표 1 배출원별 온실가스 배출기여도Table 1 Contributions of Greenhouse Gas Emissions by Source
(자료: 그린피스, "Fossil Fuels and Climate Protection : Carbon Logic"(1997)(Source: Greenpeace, "Fossil Fuels and Climate Protection: Carbon Logic" (1997)
이에 따라서, 기후변화 유발 가스 대책은 화석연료의 연소를 통하여 배출되는 CO2가스의 저감방안이 중심을 이룬다.Accordingly, the countermeasure against climate change-inducing gas is centered on the reduction of CO 2 gas emitted through the combustion of fossil fuel.
상기한 CO2를 비롯한 각종 배기가스에 의하여 초래되는 기후의 이상변화가 지구상의 환경문제 중 인류에 미치는 영향범위가 가장 클 것으로 예견되고 있는 주요 사안으로 대두됨에 따라, 최근 기후변화와 관련하여 국제적 인 대처방안이 마련되고 있다.As climate change caused by various kinds of exhaust gas such as CO 2 is raised as a major issue that is expected to have the greatest impact on humankind among the global environmental problems, the recent international Countermeasures are being prepared.
이와 같은 국제적인 대처방안의 일환으로서, 1992년 6월 리우 UN환경개발회의에서 기후변화협약이 채택된 이래 1997년 12월 교토 제 3차 당사국 회의에서는 2008∼2012년 온실가스배출량을 1990년 대비 유럽연합(EU)8%, 미국 7%, 일본 6% 씩 감축하는 것을 비롯하여 총 38개국이 평균 5.2%를 줄이고, 1백 30여 개발도상국은 자발적으로 감축에 참여할 것을 촉구하는 「교토의정서」를 채택하였으며, 국가간의 배출권 거래 등을 허용하는 유연성 체제가 확립되었다.As part of this international response, the third meeting of the governing bodies in Kyoto in December 1997, compared with the EU in 2008-2012, was adopted at the third meeting of the Kyoto Parties in December 1997 after the climate change convention was adopted at the Rio UN Environmental Development Conference in June 1992 A total of 38 countries reduced 5.2%, including an 8% reduction in the United States, 7% in the United States, and 6% in Japan, and more than 130 developing countries adopted the Kyoto Protocol, which calls for voluntary reductions. In other words, a flexible regime has been established that allows trade in emissions rights between countries.
한편, 철강, 석유화학 등 에너지 다소비형 산업구조인 우리나라의 경우, 최근 10년간 CO2가스의 배출량 증가율이 연간 10%로 세계 1위를 보이고 있으며 큰 변화가 없다면 2010년 CO2가스의 배출량은 1990년 대비 3.3배가 될 것으로 전망되고 있다.On the other hand, if the country somewhat-free industrial structure, steel, petrochemical, energy, emissions growth rate of the past 10 years CO 2 gas is showing the world first place with 10% per year, and there is no significant change in emissions of CO 2 gas 2010 1990 It is expected to be 3.3 times that of the year.
특히, 경제기반이 취약한 동유럽국가들이 의무감축 대상인 점을 감안하면, 비록 1998년 11월 부에노스아이레스의 4차 총회에서 협약가입이 성시되지 않았다고하여도 OECD회원국인 우리나라에서는 곧 국제사회의 압력을 수용하지 않을 수 없는 절박한 상황이다.In particular, considering that European countries with weak economic bases are subject to mandatory reductions, the OECD, even though the signing of the Convention at the Fourth General Assembly in Buenos Aires in November 1998, did not accept the pressure of the international community. It's a desperate situation.
이와 같은 국제사회의 압력에 의하여 협약에 가입하는 경우에, 1990년 배출수준으로 CO2가스배출 감출목표가 설정된다면, 2010년 기준 CO2가스 배출량의 약 70% 감축이 이루어져야 하므로 장기적인 적절한 대응책이 준비되지 못할 경우IMF체제 이상으로 심각한 경제위기에 직면하게 될 것으로 전망된다.In the case of such acceded to the Convention by the pressure of the international community, if the 1990 emissions level in CO 2 emissions conceal goal setting, of 2010, the CO 2 must be made 70% reduction of gas emissions, so be prepared a long-term adequate countermeasures Failure to do so is likely to face a serious economic crisis beyond the IMF system.
한편, CO2가스의 배출을 저감시킬 수 있는 기술은 크게 CO2가스배출억제기술과 CO2가스 처리기술로 구분되는 데, CO2가스 배출억제는 에너지 대체기술에 해당되며, CO2가스 처리기술은 분리회수 실용화기술과 실용자원화 기술로 세분화된다.On the other hand, to which can reduce the emission of CO 2 gas technique is largely separated by a CO 2 gas emission suppression techniques and CO 2 gas treatment technology, CO 2 gas emission suppression is applicable to alternative energy technologies, CO 2 gas treatment technology Is divided into separate recovery practical technology and practical resource recycling technology.
CO2가스의 배출을 억제하는 적극적인 방법은 태양에너지, 조력, 수력, 지열, 바이오매스, 핵분열 및 핵융합기술을 이용하여 화석연료를 연소시키지 않고도 대체 에너지원을 개발하는 것이며, 소극적인 방법은 에너지 효율을 개선하고, 발전효율을 증대시키며, CO2가스를 분리·회수·변환하는 기술을 개발하는 것이다.An active way to curb CO 2 emissions is to develop alternative energy sources without burning fossil fuels using solar, tidal, hydro, geothermal, biomass, nuclear fission and fusion technologies. To improve technology, increase power generation efficiency, and develop technology to separate, recover and convert CO 2 gas.
한편, 배출된 CO2가스를 흡착, 흡수, 막분리하는 기술은 현재의 기술 수준으로 보아 규모와 경제적인 측면에서 부정적인 견해가 많으며, 배출된 CO2가스를 임야 및 해양플랑크톤, 심해흡수 등과 같이 자연계 내에서 고정화 시키는 기술은 제 2의 환경파괴를 초래할 우려가 높고, 화학적 촉매, 생물학적 고정화, 전기화학적 고정화, 광화학적 고정화, 광촉매 등을 이용하여 배출된 CO2가스를 인공적으로 고정화시키는 기술은 완벽한 기술 구현이 확립되지 않고 있는 실정이다.On the other hand, the adsorption, separation absorbed, just a discharged CO 2 gas technology, natural world, such as seen with the current technological level of scale and often have a negative opinion on the economic side, the exhaust CO 2 gas forest and marine plankton, deep absorption The technique of immobilization in the inside is likely to cause a second environmental destruction, and the technique of artificially immobilizing the emitted CO 2 gas by using a chemical catalyst, a biological immobilization, an electrochemical immobilization, a photochemical immobilization, and a photocatalyst is a perfect technique. The implementation is not established.
우리나라의 경우, 배출된 CO2가스를 분리시키기 위하여 흡수법, 흡착법, 막분리기술 등이 연구되고 있고, 촉매환원법, 화학적 전환기술들을 중심으로 기초연구가 수행되고 있으며, 광촉매를 이용하여 처리하는 기술은 최근에 점진적으로 연구되고 있으나, 아직 전자빔을 이용하는 방식은 개발되어 있지 않은 실정이다.In Korea, absorption method, adsorption method, and membrane separation technology have been studied to separate the discharged CO 2 gas, and basic research has been carried out based on catalytic reduction method and chemical conversion technology. Recently, although gradually researched, a method using an electron beam has not been developed yet.
CO2가스를 고정화시켜 처리하는 방식도 알려져 있는 바, 고정화 기술은 크게 생물학적 처리와 화학적인 처리방법으로 진행되고 있다.The method of immobilizing and treating CO 2 gas is also known, and the immobilization technology is largely proceeded by biological treatment and chemical treatment.
CO2가스를 전기분해하거나 촉매를 이용하여 메탄, 메탄올 등을 만드는 방식은 실제 배연가스를 처리할 때 CO2의 순도를 유지하기 위하여 부가적인 분리, 회수공정이 필요하다. 따라서 실제공정에 사용하기에는 부적합하다는 문제가 있다.Electrolysis of CO 2 gas or the production of methane, methanol, etc. using a catalyst requires additional separation and recovery processes to maintain the purity of CO 2 when treating flue gas. Therefore, there is a problem that it is not suitable for use in the actual process.
또한, CO2가스를 생물학적으로 처리하는 공정은 반응속도가 매우 느리고 해수의 온도상승 등 또 다른 환경문제를 일으킬 가능성이 크다는 문제가 있으며, 게다가 이러한 방식들은 아직 실험실 규모의 공정으로서 대형 빌딩이나 산업시설의 보일러, 대규모의 소각설비 등과 같은 대단위 공정에서 배출되는 CO2가스를 처리하기에는 부적합하다는 문제가 있다.In addition, the process of biologically treating CO 2 gas has the problem that the reaction rate is very slow and there is a high possibility of causing another environmental problem such as the temperature rise of sea water. Furthermore, these methods are still laboratory-scale processes in large buildings or industrial facilities. There is a problem in that it is not suitable for treating CO 2 gas emitted from a large process such as a boiler, a large incineration plant.
본 발명의 목적은 화석연료를 주연료로 사용하는 대형 빌딩이나 산업시설의 보일러 또는 대규모 소각시설로부터 발생되는 배연가스와 시멘트 공장 등의 산업체 생산공정 중에 포함된 CO2가스를 대기로 배출되기 전단계에서 보다 효과적으로 제거함과 동시에 부산물로서 유용한 성분인 요소를 합성시킬 수 있도록 한 전자빔을 이용한 이산화탄소의 제거방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide the CO 2 gas contained in the industrial production process, such as flue gas and cement plant from a large building or an industrial facility boiler or a large incineration facility using fossil fuel as a main fuel at the stage before the discharge to the atmosphere The present invention provides a method of removing carbon dioxide using an electron beam, which enables more effective removal and synthesis of urea, a useful component as a by-product.
도 1은 본 발명에 따른 전자빔을 이용한 이산화탄소의 제거공정의 개략 구성도이고,1 is a schematic configuration diagram of a carbon dioxide removal process using an electron beam according to the present invention;
도 2는 본 발명에 따른 이산화탄소의 제거방법을 단계적으로 나타내는 플로우챠트이다.Figure 2 is a flow chart showing a step of removing carbon dioxide according to the present invention.
*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ****** Explanation of symbols for the main parts of the drawing ***
10 : 스프레이 쿨러 12 : 1차 노즐10 spray cooler 12 primary nozzle
13 : 수분공급제어기 14 : 2차 노즐13: moisture supply controller 14: secondary nozzle
16 : 암모니아공급제어기 30 : 전자빔 발생기16: ammonia supply controller 30: electron beam generator
40 : 부산물 포집기 50 : 그래뉼레이터40: by-product collector 50: granulator
G : 배연가스 P : 부산물.G: Flue gas P: By-products.
이와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 CO2를 포함하는 공정배출가스 또는 배연가스를 스프레이 쿨러(Spray cooler) 내에서 냉각 및 가습시키는 전처리 단계와; 전처리된 공정배출가스 또는 배연가스를 별도의 기상 NH3유입배관과 함께 정밀유량제어 장치를 거쳐 반응기 내로 유입시키는 반응기 유입단계와; 반응기 내로 유입된 공정배출가스 또는 배연가스와 별도 배관으로 유입된 기상의 NH3에 대하여 정밀유량제어 및 두 유입기체의 강한 와류혼합을 유도함과 동시에 0.5∼1.5Mev, 5∼20mA 에너지 조건의 전자빔을 상온에서 10초 내외의 일정시간 동안 조사(照射)하는 혼합 및 조사단계와; 조사된 전자빔에 의하여 가스 내에 함유된 N2, O2, H2O, CO2, NH3등의 성분이 활성화되면서 라디칼이 일부 생성되고, 부분 활성화된 일부 라디칼종들과 활성화되지 못한 나머지 화학종들 간의 반응 또는 라디칼종들의 상호반응을 포함하는 복합반응으로 요소가 합성되는 요소합성단계와; 합성된 요소를 백하수스(Baghouse) 또는 싸이클론(Cyclone)으로 포집하는 단계와; 포집된 요소를 그래뉼레이터(Granulator)로써 사용가능한 비료로 전환시키는 단계를 포함한다.In order to achieve the above object, the present invention includes a pre-treatment step of cooling and humidifying the process exhaust gas or flue gas containing CO 2 in a spray cooler (Spray cooler); A reactor inflow step of introducing the preprocessed process discharge gas or the flue gas into the reactor through a precise flow rate control device together with a separate gaseous NH 3 inlet pipe; Precise flow control and strong vortex mixing of the two inlet gases can be applied to NH 3 in the gaseous phase, which flows into the reactor or flue gas, and in a separate pipe, and at the same time, electron beams with energy conditions of 0.5 to 1.5 Mev and 5 to 20 mA are generated. Mixing and irradiating at a room temperature for a predetermined time of about 10 seconds, and the irradiation step; The radicals are partially generated by activating the components of N 2 , O 2 , H 2 O, CO 2 , NH 3, etc. contained in the gas by the irradiated electron beam, and some partially activated radical species and other unactivated chemical species A urea synthesis step in which urea is synthesized by a complex reaction including a reaction between them or an interaction of radical species; Capturing the synthesized elements into Baghouse or Cyclone; Converting the collected elements into fertilizers usable as granulators.
이하, 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention in more detail.
도 1은 본 발명에 따른 전자빔을 이용한 이산화탄소의 제거공정의 개략 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 이산화탄소의 제거방법을 단계적으로 나타내는 플로우챠트이다.1 is a schematic configuration diagram of a carbon dioxide removal process using an electron beam according to the present invention, and FIG. 2 is a flowchart illustrating a method of removing carbon dioxide according to the present invention step by step.
이를 참조하면, 보일러 또는 소각시설과 시멘트공장 등의 생산시설(1)로부터 배출된 CO2를 포함하는 배연가스(G)는 정해진 경로를 따라 스프레이 쿨러(10)내로 유입되며, 스프레이 쿨러(10)의 상부에 설치된 제1 노즐(12)을 통하여 미립자 상태로 분사되는 공정수(水)에 의하여 전자빔 조사에 적합한 상태로 1차 가습된다(S1).Referring to this, the flue gas (G) including the CO 2 discharged from the boiler or incineration facility and the production facility (1), such as a cement plant is introduced into the spray cooler (10) along a predetermined path, the spray cooler (10) The primary humidification is performed in a state suitable for electron beam irradiation by the process water sprayed in the particulate state through the first nozzle 12 installed at the upper portion of the (S1).
보일러나 소각시설(1)로부터 배출되는 배연가스(G)는 대략 130∼150℃로 상대적으로 높은 온도를 유지하며, 8vol%의 습도로 건조한 상태를 유지하는 데, 스프레이 쿨러(10)를 통과하는 과정에서 상기와 같은 전처리공정이 수행되면, 배연가스(G)의 온도는 약 60∼70℃의 온도로 냉각되고, 습도는 12∼18vol% 로 가습된 상태가 된다.Flue gas (G) discharged from the boiler or incineration facility (1) is maintained at a relatively high temperature of about 130 ~ 150 ℃, and maintained in a dry state at a humidity of 8vol%, passing through the spray cooler (10) When the pretreatment process as described above is performed, the temperature of the flue gas G is cooled to a temperature of about 60 to 70 ° C., and the humidity is humidified to 12 to 18 vol%.
이와 같은 전처리 과정에서 스프레이 쿨러(10)내의 노즐(12)을 통하여 분사되는 액적(液滴)의 크기는 대략 평균 50㎛이며, 고온의 배연가스(G)인 경우 노즐로부터 분사된 액적이 고온의 배연가스(G)와 접촉되는 순간에 열교환되면서 완전 증발되어 스프레이 쿨러(10)의 하부에는 수분이 거의 존재하지 않는 상태가 된다. 이어 제2 노즐(14)를 통한 2차 수분공급이 이루어지며, 제2 노즐(14)에서는 수분의 공급량 1.3 wt.% H2O 이하의 범위(CO2유입량 1 Nm3/d 기준)와 액적 0.01∼1 ㎛ 범위(작을수록 유리)의 에어로솔(aerosol) 형태로 수분이 잔류되도록 수분공급제어기(13)를 통하여 전자빔 조사의 최적상태를 유지시킨다. 이와 같이, 본 발명은 제1 노즐(12)과 제2 노즐(14)을 분리하여 수분을 공급하는 것을 특징으로 한다.In the pretreatment process, the droplets sprayed through the nozzle 12 in the spray cooler 10 have an average size of about 50 μm, and in the case of the high temperature flue gas G, the droplets sprayed from the nozzles have a high temperature. The heat exchange at the moment of contact with the flue gas (G) is completely evaporated to a state in which there is almost no water in the lower portion of the spray cooler (10). Subsequently, secondary water supply is performed through the second nozzle 14, and the second nozzle 14 has a water supply amount in the range of 1.3 wt.% H 2 O or less (based on CO 2 inflow amount of 1 Nm 3 / d) and droplets. The optimum state of the electron beam irradiation is maintained through the water supply controller 13 so that water remains in the form of an aerosol in the range of 0.01 to 1 μm (smaller glass). As described above, the present invention is characterized in that the first nozzle 12 and the second nozzle 14 are separated to supply water.
이어 전처리된 배연가스(G)는 반응기(20)의 내부로 유입되는 데, 이 때 별도의 유입배관을 통하여 중화제가 반응기(20) 내로 유입된다(S2).Subsequently, the pretreated flue gas (G) is introduced into the reactor 20, at which time the neutralizing agent is introduced into the reactor 20 through a separate inlet pipe (S2).
전처리된 배연가스(G)와 별도의 배관을 통해 반응기(20) 내로 유입되는 중화제로는 반응성이 상대적으로 우수하고, 배연가스 중의 CO2성분과 반응하여 요소미립자 생성이 용이한 기상의 NH3가 사용된다.Neutralizer introduced into the reactor 20 through a separate pipe from the pre-treated flue gas (G) has relatively high reactivity, and NH 3 in the gas phase which reacts with CO 2 components in the flue gas to easily generate urea particles. Used.
중화제인 NH3는 스프레이 쿨러(10)를 거친 배연가스(G) 주입방향과 90°방향에서 반응기(20)의 측면을 통하여 주입하는 것이 바람직하며, 그 주입량은 NH3: CO2의 양론비(量論比) 2:1을 기준으로 하여 배연가스 중의 CO2함유농도에 따라 암모니아 공급제어기(16)를 통하여 조절된다.The neutralizing agent NH 3 is preferably injected through the side of the reactor 20 in the flue gas (G) injection direction and 90 ° direction through the spray cooler 10, and the injection amount is NH 3 : CO 2 ratio ( Based on 2: 1, the ammonia supply controller 16 adjusts the concentration of CO 2 in the flue gas.
반응기로의 NH3유입장치는 NH3용 정밀유량제어 설비를 포함하여, 이는 배연가스(G) 유입량과 가스조성에 대응하여 반응기 유입 직후 두 기체의 강한 와류혼합과 정밀유량제어가 가능하도록 배관의 크기와 특정 제어밸브를 선택하는 기법이 반영됨을 의미한다. 가스조성은 스프레이 쿨러(10) 직전에 가스성분 분석기(60)을 통하여 분석된 후 결과자료의 출력신호가 수분공급제어기(13)와 암모니아 공급제어기(16)의 유량을 정밀하게 조절하게 된다.The NH 3 inlet to the reactor includes a precision flow control facility for NH 3 , which corresponds to the flue gas (G) inflow and gas composition, allowing for strong vortex mixing and precise flow control of the two gases immediately after the reactor is introduced. This means that the size and technique of selecting a specific control valve is reflected. The gas composition is analyzed through the gas component analyzer 60 immediately before the spray cooler 10, and the output signal of the result data precisely controls the flow rates of the water supply controller 13 and the ammonia supply controller 16.
전자빔 발생기(30)는 반응기(20)의 상부 또는 측면부에 설치되며, 배연가스와 NH3가스가 반응기(20)로 유입, 통과할 때 적어도 1기 이상의 가속기로부터 가스흐름 방향과 수직 방향으로 전자빔을 가속시키는데 가속전압 0.5∼1.5Mev와 전류 5∼20mA의 에너지 조건을 갖게 되는 전자빔이 상온에서 10초 내외의 일정 시간동안 조사(照射)되도록 한다(S3).The electron beam generator 30 is installed on the upper side or the side of the reactor 20, and when the flue gas and NH 3 gas enters and passes the reactor 20, the electron beam generator from the at least one accelerator from the accelerator in a direction perpendicular to the gas flow direction In order to accelerate, an electron beam having an energy condition of an acceleration voltage of 0.5 to 1.5 Mev and a current of 5 to 20 mA is irradiated for a predetermined time of about 10 seconds at room temperature (S3).
가속전자빔의 조사 기술상 단일방향 조사, 양방향 조사 및 다중 방향 조사 기술이 있으며, 대상물질과 조사 목적에 따라 선형 조사(Linear scanning), 양면 조사(Two side scanning), 크리스마스트리형 조사(Christmas tree type double scanning), 다면 조사(Multi-side scanning), 원형 조사(Circular scanning), wns 원형 조사(Quasi- cicular scanning), 집중 조사(Concentrated beam scanning) 등의 조사 시스템을 선택할 수 있다.There are unidirectional irradiation, bidirectional irradiation and multi-directional irradiation technologies for the acceleration electron beam irradiation technology, and linear scanning, two side scanning, and Christmas tree type double depending on the target material and the purpose of irradiation. Irradiation systems such as scanning, multi-side scanning, circular scanning, wns circular scanning, quasi-cicular scanning, and concentrated beam scanning can be selected.
본 발명에서는 선형 조사방식의 전자빔 가속기가 적용되었다.In the present invention, the electron beam accelerator of the linear irradiation method is applied.
이와 같이 적어도 1기 이상의 0.5∼1.5Mev의 전자빔 가속기에 의하여 가속된 전자빔이 반응기(20)내를 통하여 흐르는 가스혼합구역에 조사되면, 그 혼합가스에 함유된 N2, O2, H2O, CO2, NH3등의 활성 라디칼(Radical)이 생성되고, CO2가스는 여러단계의 복합 라디칼반응을 거쳐 다음의 반응식에서와 같이 사용가능한 요소{(NH2)2CO}로 합성된다(S4).When the electron beam accelerated by at least one or more 0.5 to 1.5 Mev electron beam accelerators is irradiated to the gas mixing zone flowing through the reactor 20, the N 2 , O 2 , H 2 O, Active radicals such as CO 2 and NH 3 are produced, and the CO 2 gas is synthesized into usable urea {(NH 2 ) 2 CO} as shown in the following scheme through a multi-stage complex radical reaction (S4 ).
CO2+ 2NH3→ NH4CO2NH2(중간체 : 카르밤산암모늄)CO 2 + 2NH 3 → NH 4 CO 2 NH 2 (intermediate: ammonium carbamate)
NH4CO2NH2→ H2NCONH2(Urea) + H2ONH 4 CO 2 NH 2 → H 2 NCONH 2 (Urea) + H 2 O
이와 같은 본 발명에서 부산물(P)인 요소는 중화반응과 균일 기상화학반응(Homogeneous Chemical Vapor Deposition)의 두 반응을 통하여 생성된다.In the present invention, urea as a by-product (P) is produced through two reactions, a neutralization reaction and a homogeneous chemical vapor deposition.
즉, 부산물(P)은 먼저 기체상태의 중화반응을 통해 생성되는 데 부산물의 농도가 높아짐에 따라 과포화도(Supersaturation)도 같이 증가하며, 기체상태의 부산물은 과포화도가 일정치를 초과하면 핵생성과정을 통한 후 고체입자로 전환되는 것이다.That is, the by-product (P) is first generated through the gas phase neutralization reaction, and as the concentration of the by-product increases, the supersaturation increases as well. After being converted into solid particles.
반응기(20)의 출구 외측에는 상기와 같은 전자빔 조사과정에서 생성되는 부산물(P)을 포집하는 부산물포집기(By-product collector : 40)가 설치되어 반응기(20)를 통과한 부산물이 포집된다(S5).By-product collector 40 is installed outside the outlet of the reactor 20 to collect the by-product P generated in the electron beam irradiation process (S5) to collect the by-product passing through the reactor 20 (S5). ).
상기 부산물 포집기(40)는 백하우스(Baghouse) 또는 사이클론(Cyclone)이 이용되며, 반응기(20)에서 고상의 미립자 형태로 생성되는 부산물은 이 포집기(40)를 통하여 포집된다.The by-product collector 40 uses a baghouse or a cyclone, and the by-products generated in the form of solid particulates in the reactor 20 are collected through the collector 40.
이와 같이 포집된 유용한 부산물인 요소는 별도로 모아진 후 그래뉼레이터(Granulator : 50)에 의하여 사용가능한 비료로 전환된다(S6).The useful by-products collected in this way are collected separately and converted into usable fertilizers by granulators (S6) (S6).
이와 같은 본 발명을 적용하면, 코로나(Corona)방전, 불꽃(Flame)방전, 글로우(Glow)방전, 아크(Arc)방전 등을 이용하는 플라즈마 처리 기술보다 효율이 유수하고 소비전력 면에서도 수배 정도로 유리하다. 고전압의 전극을 이용하는 코로나방전 처리기술의 경우, 방전압 5.0 kV에서 반응기 체류시간 1분의 조건으로 10%의 CO2를 2.8%로 낮추어 최대 72%의 처리효율을 보여주는 반면, 전자빔을 이용한 예시적 실험결과에서는 3∼5 kGy (1 [kGy] = 1[kJ·kg-1])의 선량과 반응기 체류시간 6초의 조건으로 57∼87%의 처리효율로 우수함을 보여주었다. 이러한 본 발명에 따른 CO2처리기술은 종래의 기술에 비해 공정이 단순하고, 관리운영 및 조작이 용이하며, 설치면적의 감소로 인하여 경비가 절감된다.Application of the present invention is advantageous in terms of efficiency and power consumption in terms of power consumption compared to plasma processing techniques using corona discharge, flame discharge, glow discharge, arc discharge, and the like. . In the case of the corona discharge treatment technology using a high voltage electrode, 10% CO 2 was reduced to 2.8% under a reactor residence time of 1 minute at a discharge voltage of 5.0 kV, showing a maximum processing efficiency of 72%, while using an electron beam. The experimental results showed that the treatment efficiency of 57 to 87% was achieved under the condition of 3 to 5 kGy (1 [kGy] = 1 [kJ · kg -1 ]) and reactor residence time of 6 seconds. CO 2 treatment technology according to the present invention is simple compared to the prior art process, easy to operate and operate, and the cost is reduced due to the reduced installation area.
또한, CO2가스의 처리와 함께 실용자원화 물질인 요소의 생산이 가능하고, CO2가스의 처리를 위한 별도의 습식처리시설이 불필요하며, 설비수명이 길고 기타 소모품의 빈번한 교체가 불필요하게 된다.In addition, with the treatment of CO 2 gas, it is possible to produce urea as a practical resource, a separate wet treatment facility for the treatment of CO 2 gas is unnecessary, the equipment life is long, and frequent replacement of other consumables is unnecessary.
또한, CO2가스를 유용한 물질인 요소로 전환시킬 수 있기 때문에 온실가스 저감에 따른 지구환경의 보전은 물론 해당 기업체의 산업경쟁력 강화를 기대할 수 있다.In addition, since the CO 2 gas can be converted into a useful substance, it can be expected not only to preserve the global environment due to the reduction of greenhouse gases, but also to strengthen the industrial competitiveness of the companies.
산업경쟁력이 강화되는 것은 물론, CO2가스 배출권 거래, 청정기술의 이전 및 플랜트수출을 통하여 국가산업발전에 커다란 기여를 할 수 있다.It is powered industrial competitiveness, of course, can be a great contribution to the national industrial development through the transfer and export of plant CO 2 gas emissions trading, clean technologies.
또한, 이와 같은 본 발명을 적용하면 위에서 언급한 경제적인 효과 이외에도 도시에서의 화석연료를 사용시 연소후의 CO2발생량 감소가 가능하므로 그에 따른 기후변화 유발가스의 현저한 감소를 기대할 수 있다.In addition, when the present invention is applied, in addition to the above-mentioned economic effects, it is possible to reduce the amount of CO 2 generated after combustion when using fossil fuels in cities, and thus, a significant reduction in climate-induced gas can be expected.
도시형 연료유로부터 나오는 배기가스로 인한 대기오염문제가 현저하게 개선되기 때문에 삶의 질이 향상되며, 청정기술의 개발에 따라 환경에 대한 일반 대중의 인식도를 앙양시키게 되고, 유류사용 보일러나 소각로 설치에 대한 부정적인 인식을 근본적으로 변화시킬 수 있게 된다.The quality of life is improved because the air pollution problem caused by the exhaust gas from urban fuel oil is remarkably improved, and the development of clean technology raises the public's awareness of the environment and installs oil-fired boilers or incinerators. It can fundamentally change the negative perception of.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020010089228A KR20020023210A (en) | 2001-12-31 | 2001-12-31 | Process for removing carbon dioxide using electron beam irradiation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020010089228A KR20020023210A (en) | 2001-12-31 | 2001-12-31 | Process for removing carbon dioxide using electron beam irradiation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20020023210A true KR20020023210A (en) | 2002-03-28 |
Family
ID=19718024
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020010089228A KR20020023210A (en) | 2001-12-31 | 2001-12-31 | Process for removing carbon dioxide using electron beam irradiation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20020023210A (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0671134A (en) * | 1992-07-09 | 1994-03-15 | Toshiba Corp | Apparatus and method for removing carbon dioxide in exhaust gas |
| JPH06296825A (en) * | 1993-12-28 | 1994-10-25 | Ebara Corp | Treatment of byproduct manuring effect substance |
| KR19980065218A (en) * | 1997-01-06 | 1998-10-15 | 이대원 | Method and device for removing harmful compounds in exhaust gas by electron beam irradiation |
| KR0184784B1 (en) * | 1996-09-25 | 1999-04-15 | 삼성중공업주식회사 | Neutralizing method of exhaust gas using electron ray |
| KR19990045940A (en) * | 1999-02-24 | 1999-06-25 | 이기완 | Process for removing carbon dioxide using electron beam irradiation |
-
2001
- 2001-12-31 KR KR1020010089228A patent/KR20020023210A/en not_active Application Discontinuation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0671134A (en) * | 1992-07-09 | 1994-03-15 | Toshiba Corp | Apparatus and method for removing carbon dioxide in exhaust gas |
| JPH06296825A (en) * | 1993-12-28 | 1994-10-25 | Ebara Corp | Treatment of byproduct manuring effect substance |
| KR0184784B1 (en) * | 1996-09-25 | 1999-04-15 | 삼성중공업주식회사 | Neutralizing method of exhaust gas using electron ray |
| KR19980065218A (en) * | 1997-01-06 | 1998-10-15 | 이대원 | Method and device for removing harmful compounds in exhaust gas by electron beam irradiation |
| KR19990045940A (en) * | 1999-02-24 | 1999-06-25 | 이기완 | Process for removing carbon dioxide using electron beam irradiation |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7498009B2 (en) | Controlled spectrum ultraviolet radiation pollution control process | |
| CA2300489A1 (en) | Process for removing nox and sox from exhaust gas | |
| Dong et al. | The environmental cost of recovering energy from municipal solid waste | |
| CN104474859B (en) | A kind of method of flue gas desulfurization and denitrification, device and application thereof | |
| Chmielewski | Industrial applications of electron beam flue gas treatment—From laboratory to the practice | |
| CN104474858B (en) | A kind of method of flue gas desulfurization and denitrification, device and uses thereof | |
| CN105387472A (en) | Technique for combined treatment of various foul gases in coal chemical industry | |
| US7959376B1 (en) | Methods of reducing greenhouse gases in landfills and coal mines | |
| KR19990045940A (en) | Process for removing carbon dioxide using electron beam irradiation | |
| KR20020023210A (en) | Process for removing carbon dioxide using electron beam irradiation | |
| KR100960704B1 (en) | Composite for removing carbon dioxide from combustion exhaust gas | |
| KR102313141B1 (en) | A system that reduces air pollutants by converting ozone water into OH radical water and spraying it in multiple stages | |
| CN204275786U (en) | A kind of flue gas desulfurization and denitrification device | |
| Han et al. | High power accelerator for environmental application | |
| Doutskinov | Results of the startup operation of a plot installation electron beam flue gases treatment in the Maritsa East 2 Thermal Power Plant | |
| Chmielewski et al. | Industrial applications of electron beam flue gas treatment | |
| CN112432175B (en) | Solid waste incineration advanced oxidation synergistic system | |
| Paur | Non-thermal plasma techniques for pollution control | |
| Chmielewski et al. | INDUSTRIAL APPLICATIONS OP E-BEAM PLASMA TO AIR POLLUTION CONTROL | |
| Markovic | Electron beam processing of combustion flue gases. | |
| Zimek | High power electron accelerators for flue gas treatment | |
| Lee et al. | Design of hydroponic wastewater recovery process for CO2, NOx, and NH3 utilization from crop residue burning gas | |
| Edinger | LASTRON-Second generation accelerators and chemical reactors for EBFGT facilities | |
| Chmielewski | Flue Gas Treatment using Industrial EB Accelerators-Status and Challenges | |
| Stefanova et al. | Mathematical modeling, software simulation and directions of development for waste gas purification from SO2 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E601 | Decision to refuse application |