KR20140054011A - 이산화 탄소의 제조 - Google Patents

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Abstract

석회석으로부터의 이산화 탄소의 제조 장치는 전기를 발생시키기 위해 배열된 핵 에너지원(32) 및 회전로(10)를 포함한다. 회전로(10)는 석회석의 도입을 위한 유입구(15) 및 이산화 탄소의 방출을 위한 배출구(19)를 갖는다. 상기 회전로(10) 내에 배치된 전기 저항 발열체(21)는 핵 에너지원(32)으로부터 유도된 전기를 공급받도록 배열되어, 상기 발열체(21)의 온도가 상승하여, 회전로(10)의 내부까지 열이 전달된다. 이에 의해, 회전로(10) 내의 석회석은 이산화 탄소의 방출을 위해 충분한 온도까지 가열된다.

Description

이산화 탄소의 제조{Carbon dioxide production}
본 발명은 석회석으로부터의 이산화 탄소의 제조 장치 및 이산화 탄소의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은 합성 연료의 후속 제조를 위한 이산화 탄소의 제조에서의 용도를 발견한 것이다.
화석 연료는 급격히 고갈되고 있는 재생 불가능한(non-renewable) 에너지원이다. 원유(crude oil)로부터 제조되는 원료의 연소는 많은 양의 온실 가스를 생성한다. 온실 가스로 인한 기후 변화에 관심이 증가됨에 따라, 원료의 연소 및 산업 제조 공정에 의해 야기되는 대기 오염의 양을 줄일 필요가 있다. 제한된 수의 석유 매장 지역(oil reserves) 때문에, 석유 매장 지역에서 소비 구역으로, 종종 먼 거리를 가로질러, 많은 양의 석유를 운반하는 것이 필요하다. 이러한 방식의 석유의 운반은 운반될 석유의 연소로부터의 오염 외에도, 더 많은 오염을 불가피하게 야기한다.
화석 연료의 사용을 줄이고, 이러한 연료의 연소에 의해 야기되는 오염을 제거하기 위한 시도에 있어서, 친환경적으로 지속 가능한 에너지원에 대한 요구가 증가하고 있다. 이산화 탄소 및 수소를 사용한 합성 연료의 제조 방법이 확립되어 있다. 그러나, 대기로부터 직접적으로 이산화 탄소를 얻는 것은 비용이 많이 들 어갈 뿐 아니라, 추출 공정이 훨씬 더 많은 오염을 야기할 수 있다는 점에서 문제가 있다.
본 발명의 주요 목적은, 화석 연료의 연소에 의해 야기되는 환경 손상에 촛점을 맞추고, 합성되고 친환경적으로 지속 가능한 연료의 후속 제조를 위해 사용될 수 있는, 석회석으로부터의 이산화 탄소의 제조 장치 및 제조 방법을 제공하는 것이다. 본 발명은 에너지 소비 및 합성 연료의 제조에 의한 해로운 방출 물질의 생성을 줄이고, 그 결과 환경 변화 및 기후 변화에 더 적은 영향을 미치는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제 1 측면에 따르면, 전기를 발생시키기 위해 배열되는 핵 에너지원, 석회석의 도입을 위한 유입구 및 이산화 탄소의 방출을 위한 배출구를 갖는 회전로(rotary kiln), 및 상기 회전로 내에 들어 있는 석회석을 가열하기 위해 회전로 내에 배치된 전기 저항 발열체(heating element)를 포함하는, 석회석으로부터의 이산화 탄소의 제조 장치로서, 상기 발열체는 핵 에너지원으로부터 유도된 전기를 공급받도록 배열되고, 이것에 의해 상기 발열체의 온도는 상승하여, 석회석으로부터 이산화 탄소를 방출하기 위해 충분한 정도까지 회전로 내에 들어 있는 석회석으로 열을 전달하는 제조 장치가 제공된다.
본 발명의 제 2의, 그러나 제 1 측면과 밀접하게 관련된 측면에 따르면,
a) 회전로 내의 온도를 상승시키기 위해, 핵 에너지원으로부터 유도된 전기를 사용하여, 상기 회전로 내에 배치된 전기 저항 발열체를 가열하는 단계;
b) 상기 회전로에 부착된 유입구를 통해 석회석을 상기 회전로로 도입하여, 상기 석회석을 상기 발열체에 의해 가열시키는 단계;
c) 상기 회전로를 세로 축을 중심으로 회전하도록 작동시키는 단계; 및
d) 상기 석회석으로부터 방출되어 상기 회전로의 배출구를 통과한 이산화 탄소를 수집하는 단계를 포함하고,
상기 이산화 탄소는 상기 발열체에서 상기 석회석으로 전달된 열 및 상기 회전로의 회전이 석회석의 소성을 일으켜 생성되는, 석회석으로부터의 이산화 탄소의 제조 방법이 제공된다.
가열에 의한 석회석의 소성은 이산화 탄소를 방출하고, 생석회를 생성한다. 통상적인 회전로 내의 석회석의 가열은 화석 연료를 연소시킴으로써 수행되는데, 이는 환경적으로 지속 가능하지 않다. 본 발명의 장치는, 핵 에너지에 의해 생성되는 열을 사용하여, 회전로 내의 석회석을 가열함으로써 이러한 문제를 해결한다. 석회석으로부터 이산화 탄소가 가장 효과적으로 방출되도록 하기 위해 적절한 회전로에 요구되는 열은, 비록 이산화 탄소는 당연히 더 낮은 온도에서 방출될 수 있다 하더라도, 900℃ 내지 950℃이다.
핵 에너지원은 수냉식 원자로(water cooled reactor), 액체 금속 냉각식 원자로(liquid metal cooled reactor), 기체 냉각식 원자로(GCR: gas cooled reactor), 용융염 원자로(molten salt reactor) , 또는 4 세대 원자로(generation IV reactor)와 같은 핵 원자로가 바람직하다. 다른 유형의 핵 원자로로서, 이에 제한되지 않지만, 비등수형 원자로(BWR: boiling water reactor), 가압수 원자로(PWR: pressurised water reactor), 증식 원자로(breeder reactor), 고온 기체 냉각식 원자로(high temperature gas cooled reactor), 페블 베드 원자로(PBR: pebble bed reactor), 러시아형 가압수형 원자로 PWR(PWR-VVER: vodo-vodyanoi energetichesky reactor PWR), 캐나다형 중수로(CANDU reactor: canada deuterium uranium reactor), 중수 PWR(D2O PWR), 개량형 기체 냉각식 원자로(AGR: advanced gas-cooled reactor), 고온 헬륨 냉각식 원자로(high temperature helium cooled reactor), 경수 냉각식 흑연 감속로(LWGR: light-water-cooled graphite-moderated reactor), 토륨 연료 원자로(thorium-fuel reactor) 및/또는 토륨 이중 연료 원자로(thorium dual-fuel reactor)를 포함하여 사용될 수 있다.
상기 회전로 내에 배치된 전기 저항 발열체는 전기로 동력이 공급되는데, 상기 핵 에너지원이 적합한 컨트롤 유니트를 통해 발열체로 공급될 수 있는 전기를 발생시켜, 회전로 내의 온도를 상승시킨다. 유리하게는, 핵 에너지원은 열전 효과(thermoelectric effect)를 이용하여 직접적으로 전기를 발생시키므로, 통상적으로 열전대(thermocouple), 열전 쌍열(thermopile), 열이온 변환기(thermionic converter) 또는 유사한 장치를 포함할 수 있다. 선택적으로, 상기 핵 에너지원은, 물을 가열하여 스팀을 생성하고, 상기 스팀을 사용하여 발전기(electricity generator)를 작동시키는 터빈에 동력을 공급함으로써, 간접적으로 전기를 발생시킨다.
전술된 임의의 이러한 배열을 이용함으로써, 또는 어쩌면 다른 방식으로도, 본 발명에 이용되는 발열체는 핵 에너지원으로부터 에너지를 공급받아, 석회석의 소성 및 이에 따른 이산화 탄소의 생성을 위해 충분하도록 회전로 내의 온도를 상승시킬 수 있다.
바람직하게는, 상기 회전로는 석회석을 담기 위한, 외부의, 대체로 원통형인 베셀을 포함하고, 상기 베셀은 일반적으로 수평축, 또는 수평에 대해 작은 각도로 경사진 축을 중심으로 회전이 가능하게 장착될 수 있다. 상기 발열체는 베셀과 대체로 동일한 축을 가지도록 배치된 내부 챔버 내에 배치될 수 있다. 사용 중에, 외부 회전식 베셀은 고정식 내부 챔버를 중심으로 회전하여, 고온의 내부 챔버 전반으로 석회석을 혼합하고 텀블링(tumbling)하여, 그 석회석의 소성을 일으킨다.
석회석으로부터 이산화 탄소의 제조는 연속 공정보다는 배치 타입 공정으로 수행된다. 배치 타입 공정으로, 회전식 베셀이 정지되어 있는 동안, (생석회의 형태인) 소성된 석회석이 회전로로부터 배출되고, 새로운 석회석이 회전로로 첨가되는 것이 가능하다. 적합한 밸브 배열은, 회전로로의 개구부용으로 제공되어 생석회의 제거 및 석회석의 도입을 가능하게 하여야 한다.
회전로로부터 방출된 쓸모 없는 생석회는 대기로부터 이산화 탄소를 흡수할 수 있다. 생석회는 운송 수단 배기 필터에, 또는 이산화 탄소 공해가 많은 고속도로 또는 다른 지역을 따라 사용될 수 있다. 추가적으로 또는 선택적으로, 생석회는 호안 공사(sea defence), 신규 부두 등에 이용될 수 있는 모르타르성 슬래브(mortar-like slab)로 제조될 수 있다. 생석회는 구체적으로, 물 중에 위치되는 경우 이산화 탄소의 흡수가 뛰어나, 해안 사업(coastal project)에 특히 유리할 수 있다. 따라서, 본 발명의 이산화 탄소의 제조 방법은 탄소 중립적(carbon neutral)일 수 있다. 이러한 방식으로, 본 발명은 이산화 탄소 격리 플랜트(carbon dioxide sequestration plant)로서 사용될 수 있고, 이것에 의해 회전로 내의 석회석을 가열함으로써 생성된 이산화 탄소는 저장되며, 생성물 생석회는 전술한 바와 같이 대기로부터 이산화 탄소를 흡수하기 위해 사용된다. 생석회는 이산화 탄소를 흡수하여, 회전로로 다시 재활용되는 석회석으로 되고, 결과적으로 이산화 탄소는 격리된다. 이러한 사이클은 대기로부터 CO2를 점증적으로 제거할 것이다.
장치 내의 석회석의 소성에 의해 생성된 생석회는 배출 시 비교적 고온일 것이다. 그 열을 주변 환경으로 손실하는 것보다는, 열 회수 수단이 제공되어 회전로로부터 배출된 고온의 생석회로부터의 열을 추출하는 것이 바람직하다. 상기 열 회수 수단은, 공기가 고온의 생석회 위로 흐르도록 하여, 이에 의해 생석회에서 공기로 열을 전달하는 수단을 포함할 수 있다. 선택적으로, 열 교환기는 생석회 위로 공기를 송풍시키고, 그 공기를 유체 대 공기 열 교환기(fluid-to-air heat exchanger)로 통과시킴으로써, 생석회로부터 열을 추출하도록 배열될 수 있고, 그 결과 다른 용도를 위한 고온의 물을 제조할 수 있다.
바람직하게는, 상기 장치는 회전로로의 석회석의 도입 전에, 상기 석회석을 가열하기 위한 예열기를 포함하여, 회전로 내의 갑작스런 온도 하강을 방지할 수 있다. 유리하게는, 상기 예열기는 열 회수 수단과 연결되어, 생석회의 냉각으로부터 생성된 고온의 공기 또는 물을 공급받을 수 있다. 이러한 방식으로, 열 회수 수단에 의해 생석회로부터 제거된 열은 장치로 다시 재활용될 수 있다.
수소 플랜트는 핵 에너지원으로부터 열 및/또는 스팀을 제공받으므로, 전체 장치는 이산화 탄소 및 수소 모두를 생성할 수 있다. 따라서, 전체 시스템은 합성 연료 제조 플랜트의 일 부분으로서 사용되어, 상기 시스템은 이산화 탄소 및 수소와 같은 필요한 성분 모두를 제조할 수 있다. 이러한 가스는 Sabatier 반응과 같은, 임의의 공지된 방법을 사용하여 합성 연료를 제조하기 위해 가공될 수 있다. 수소 플랜트는 고체 산화물 전기분해조(SOEC: solid oxide electrolysis cell) 플랜트일 수 있다.
본 발명의 장치에 수소 플랜트 및 합성 연료 생산 플랜트를 결합함으로써, 본 발명의 방법은, 메탄올 또는 부탄과 같은 연료로서 사용되는 합성 가스의 제조를 촉진하기 위해 사용될 수 있다. 부탄은 요구되는 임의의 추가적인 가공 없이 가솔린 대체물로서 사용될 수 있다. 공정 중 장치에 의해 생성되는 고온 및 고압은 전환을 촉진하기 위해 합성 연료 플랜트 내에 사용될 수 있다.
선택적으로, 회전로에서 발생되는 이산화 탄소는, 지속 가능한 합성 연료를 제조하기 위해 수소 플랜트의 사용을 필요로 하지 않는, 별도의 방법을 사용하여 가공될 수 있다.
단지 실시예로서, 본 발명의 장치의 일 구현예를 여기에 첨부되는 도면을 참조하여 상세하게 설명한다:
도 1은 본 발명의 일 방법에 따른 석회석으로부터의 이산화 탄소의 제조를 위한 회전로의 개략 단면도이다.
도 2는 합성 연료 제조용 시스템 내에 포함된 본 발명의 회전로의 개략도이다.
도 1을 참조하여, 베셀(11)과 동축으로 탑재된 내부 챔버(12)를 갖는 대체로 원통형인 베셀(11)을 포함하는 회전로(10)를 도시한다. 상기 베셀(11)은 수평면에 작은 각도로 경사진 베셀 축을 가지며, 3 쌍의 수평적으로 간격을 둔(horizontally-spaced) 롤러(13)로 지지된다. 각각의 쌍 중 하나 이상의 롤러(13)는 베셀을 회전 시키기 위한 모터(미도시)를 포함한다. 상기 회전로(10)는 그 상단(raised end, 14)에, 석회석의 도입을 위한 유입구(15)를 가지고, 이 유입구에는 게이트 밸브(16)가 제공된다. 또한, 게이트 밸브(18)에 제공되는 고정식 유입구 덕트(17)가 베셀(11)의 회전시, 상기 유입구(15)는 유입구(15)가 최상부에 있는 경우, 덕트(17)와 딱 맞도록 배열된다. 딱 맞게 배열되고 양 쪽의 게이트 밸브가 열려있는 경우, 석회석은 덕트(17)에서 유입구(15)로 통과하여, 베셀 내부로 들어갈 것이다.
상기 회전로의 상단(14)에, 베셀 내에서 발생되는 이산화 탄소를 위해 배출구 파이프(19)가 제공된다. 가스식 회전 접합부(gas-type rotary joint, 미도시)는 베셀(11)과 파이프(19) 사이에 배열되고, 밸브(미도시)는 파이프(19) 내에 배치되어, 이산화 탄소의 방출을 조절한다. 상기 파이프(19)는 스크러버(scrubber, 20)로 이산화 탄소를 공급하여, 이산화 탄소를 세정하고, 원치 않은 유출물을 배출하여 버린다.
상기 회전로(10)의 내부 챔버(12)는 강화된 스테인레스 스틸로 형성되는데, 이는 배셀(11) 내의 석회석의 텀블링을 견디기 위해 필요하다. 저항 발열체(21)는 챔버(12) 내에 배치되고, 전기는 그 발열체와 연결되고, 전기적, 열적 및 기계적 절연이 되는 케이블(22 및 23)로 공급되어, 발열체에서 외부 컨트롤 유니트(미도시)까지 전기가 공급되도록 한다. 다음에는, 가압수 원자로(PWR) 또는 증식 원자로와 같은 핵 에너지원이 상기 컨트롤 유니트와 연결되어, 발열체가 핵 에너지원으로부터 동력을 공급받아, 석회석의 소성을 일으킬 정도로 충분하게 회전로 내의 온도를 상승시킬 수 있다.
상기 베셀(11)의 하단(lower end, 25)에는, 유입구(15)가 유입구 덕트(17)와 딱 맞게 되는 경우, 배출구 덕트(27)와 딱 맞게 되어, 회전로 내의 석회석의 소성에 의해 제조되는 생석회의 제거를 가능하게 하는 도어(26)가 제공된다. 덕트(27)의 도어(26) 아래에는, 고온의 생석회 위로 공기를 송풍시켜, 열을 열교환기를 통과할 유체로 전달함으로써, 회전로로부터 방출되는 생석회를 냉각시키도록 배열되는, 유체-대-공기 열 교환기(28)가 존재한다.
예열기(29)는 유입구 덕트(17)와 연결되어, 베셀(11)로의 도입 전에 석회석을 가열시키도록 배열된다. 예열기(29)는 파이프(30)에 의해 유체-대-공기 열 교환기(28)와 연결되어, 열 교환기(28)로부터의 고온 액체가 베셀(11)로 도입 전에 석회석을 예열하도록 사용된다.
이제 도 2를 참조하여, 회전로(10)를 포함하는 합성 연료의 제조용 장치를 개략적으로 도시한다. 핵 에너지원(32)은 전기를 발생시키도록 배열된다. 컨트롤 시스템(미도시)은 내부 챔버(12) 내의 발열체(21)까지 케이블(22 및 23)을 따라 전기의 공급을 조절한다. 또한, 전기는 당해 기술 분야에 잘 알려져 있고, 이해되는 공정에 의한, 물로부터의 수소 제조용 수소 플랜트(33)로 공급된다. 이러한 경우에 있어서, 수소 플랜트는 SOEC 플랜트(33)일 수 있다. 회전로의 발열체(21)로 공급되는 전기와 더불어, 컨트롤 시스템이 수소 플랜트(33)용으로 제공된다.
상기 회전로 내의 석회석의 가열에 의해 제조된 이산화 탄소는 합성 연료 가스 플랜트(34)로 공급되며, 수소 플랜트(33)에 의해 제조되는 수소 또한 합성 연료 가스 플랜트(34)로 공급된다. 여기에서, 이산화 탄소 및 수소는 열과 압력을 사용하여 알려진 공정에 의해 결합되어, 부탄 또는 프로판과 같은 합성 연료 가스를 생성한다. 이러한 공정은 당해 기술 분야에 잘 알려져 있고, 이해되어, 본 발명의 일부를 형성하지는 않는다; 따라서, 이러한 공정은 본 명세서에서 더 상세하게 설명하지는 않을 것이다.
핵 원자로는 임의의 편리한 형태를 취할 수 있고, 이는, (열전대, 열전 쌍열, 열이온 변환기, 또는 유사한 장치를 사용하는) 열전 반응에 의해 직접적으로 전기를 제조하거나, 또는 차례로 발전기를 작동시키는 터빈에 동력을 공급함으로써 간접적으로 전기를 제조하는 데 사용될 수 있는, 유체를 가열하는 것 중 하나로 배열될 수 있다.
이용되는 핵 원자로의 형태가 무엇이든, 회전로(10)의 베셀(11) 내의 온도는 약 900℃의 온도까지 상승되어야 하고, 이 온도에서 석회석에서 생석회로의 효과적인 전환이 이루어져, 결과적으로 이산화 탄소가 생성될 수 있다.
석회석은 예열기(29)를 통과하여 회전로의 베셀(11) 안으로 도입되어, 석회석의 새로운 배치를 도입시 베셀 내의 온도의 감소를 최소화한다. 예열기(29)는 전술한 바와 같이, 회전로(10)로부터 이미 방출된 생석회의 냉각으로부터 생성된 열을 공급받는다. 장치가 비사용(non-use) 기간 후에 작동되는 경우, 예열기(28)는 회전로 내의 석회석을 가열하기 위해 이용되는 핵 에너지원과 같은, 일부 다른 에너지원으로부터 열을 제공받을 수 있다.
상기 회전로(10)를 유입구(15)가 최상부로 되도록 하여, 유입구 덕트(17)와 딱 맞도록 회전되어, 게이트 밸브(16 및 18)의 개구부로 원통형 베셀(11)까지 예열된 석회석의 도입이 가능하다. 밸브는 닫히고, 핵 에너지원에 의해 생성된 전기가 발열체(21)로 공급되는 동안, 베셀은 회전되어, 석회석이 챔버(12) 주위에 텀블링될 때 가열되도록 한다. 석회석의 가열은 이의 소성을 일으키고, 따라서 이산화 탄소가 생성되며, 상기 이산화 탄소는 배출구 파이프(19)를 통해 베셀 밖으로 빠지게 된다. 스크러버(20)는 이산화 탄소 스팀을 세정한다. 생석회는 상기 공정에 의해 제조되고, 유입구(15)가 최상부에 있을 때 상기 베셀(11)이 멈춘 경우, 도어(26)가 열리면서 생석회가 베셀(11)에서 빠져나온다. 생석회는 그 위로 통과하는 공기에 의해, 그리고 열 교환기(28)를 통하여 냉각되고, 그 결과 생성된 고온 액체를 사용하여, 베셀(11)로 도입 전에 예열기(29) 내의 새로운 배치의 석회석을 가열한다.

Claims (17)

  1. 전기를 발생시키기 위해 배열되는 핵 에너지원, 석회석의 도입을 위한 유입구 및 이산화 탄소의 방출을 위한 배출구를 갖는 회전로(rotary kiln), 및 상기 회전로 내에 들어 있는 석회석을 가열하기 위해 상기 회전로 내에 배치된 전기 저항 발열체(heating element)를 포함하는, 석회석(limestone)으로부터의 이산화 탄소의 제조 장치로서,
    상기 발열체는 상기 핵 에너지원으로부터 유도된 전기를 공급받도록 배열되고, 이것에 의해 상기 발열체의 온도가 상승하여, 상기 석회석으로부터 이산화 탄소를 방출하기 위해 충분한 정도까지 상기 회전로 내에 들어 있는 석회석으로 열을 전달하는, 제조 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 핵 에너지원이 수냉식 원자로, 액체 금속 냉각식 원자로, 기체 냉각식 원자로, 용융염 원자로, 및 4 세대 원자로 중 1종 이상을 포함하는 제조 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 핵 에너지원이, 물을 가열하여 스팀을 생성하고, 상기 스팀을 사용하여 발전기를 작동시키는 터빈에 동력을 공급함으로써, 간접적으로 전기를 발생시키도록 배열되는 제조 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전로가 상기 석회석용 외부 회전식 베셀 및 내부 고정식 챔버를 포함하고, 상기 내부 고정식 챔버 내에, 외부 회전식 베셀 내의 석회석으로 열의 전달을 위한 발열체가 제공되는 제조 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전로에서 배출되는 고온의 생석회(quicklime)로부터 열을 회수하기 위한 열 회수 수단을 더 포함하는 제조 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 열 회수 수단은 공기가 상기 고온의 생석회 위로 흐르도록 하여, 이에 의해 상기 생석회에서 상기 공기로 열을 전달하는 수단을 포함하는 제조 장치.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 회전로로 상기 석회석의 도입 전에, 상기 석회석을 가열하기 위한 예열기(pre-heater)를 더 포함하는 제조 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 예열기가 상기 예열기로의 열의 공급을 위한 열 회수 수단과 연결되는 제조 장치.
  9. a) 상기 회전로 내의 온도를 상승시키기 위해, 핵 에너지원으로부터 유도된 전기를 사용하여, 회전로 내에 배치된 전기 저항 발열체를 가열하는 단계;
    b) 상기 회전로에 부착된 유입구를 통해 석회석을 상기 회전로로 도입하여, 상기 석회석을 상기 발열체에 의해 가열시키는 단계;
    c) 상기 회전로를 세로 축을 중심으로 회전하도록 작동시키는 단계; 및
    d) 상기 석회석으로부터 방출되어 상기 회전로의 배출구를 통과한 이산화 탄소를 수집하는 단계를 포함하고, 상기 이산화 탄소는 상기 발열체에서 상기 석회석으로 전달된 열 및 상기 회전로의 회전이 석회석의 소성을 일으켜 생성되는, 석회석으로부터의 이산화 탄소 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    수냉식 원자로, 액체 금속 냉각식 원자로, 기체 냉각식 원자로, 용융염 원자로, 및 4 세대 원자로 중 1종 이상이 핵 에너지원으로서 사용되는 제조 방법.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 핵 에너지원은 직접적으로 또는 간접적으로 전기를 발생시키며, 상기 전기가 상기 석회석을 가열하기 위해, 상기 회전로 내에 배치된 전기 저항 발열체로 공급되는 제조 방법.
  12. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 핵 에너지원은 수소를 제조하기 위한 수소 플랜트로 공급되는 스팀을 생성하는 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 수소 플랜트가 고체 산화물 전기분해조 플랜트(solid oxide electrolysis cell plant)를 포함하는 제조 방법.
  14. 제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 석회석이 상기 회전로로 도입 전에, 예열기에 의해 가열되는 제조 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 석회석의 소성에 의해 생성된 생석회가 상기 회전로의 하단에서 수집되고, 상기 회전로가 정지되었을 때, 상기 생석회는 냉각을 위해 열 회수 수단으로 방출되는 제조 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 열 회수 수단은 공기가 상기 고온의 생석회 위로 흐르도록 하여, 이에 의해 상기 생석회에서 상기 공기로 열을 전달하는 제조 방법.
  17. 제15항 또는 제16항에 있어서,
    상기 예열기가 상기 열 회수 수단으로부터 열을 공급받는 제조 방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220148961A (ko) * 2021-04-29 2022-11-08 한국생산기술연구원 다공성 탄소계 흡착제 및 칼슘계 물질 동시 생산 장치 및 방법

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10570018B2 (en) * 2017-04-10 2020-02-25 Hagop Jake Misirian Method of production of CO2 using lime to limestone chemical reaction
CN108675656B (zh) * 2018-07-06 2023-05-23 唐山市丰南区金泉冶金能源新技术开发有限公司 一种利用回收二氧化碳发电的电烧石灰窑
EP3667220A1 (en) * 2018-12-10 2020-06-17 Iin Konepaja Ltd Conversion furnace
WO2020172310A1 (en) 2019-02-19 2020-08-27 Mississippi Lime Company Systems and methods for removal of lead and/or other contaminants from limestone and resultant calcium oxide and hydrated lime
US11387210B2 (en) 2019-03-15 2022-07-12 Fuji Electric Co., Ltd. Semiconductor module and manufacturing method therefor
CN109970096B (zh) * 2019-05-08 2021-11-05 扬州新达再生资源科技有限公司 一种高密度氧化锌加工工艺
CN110333326B (zh) * 2019-08-07 2024-04-16 马鞍山钢铁股份有限公司 一种烧结循环烟气模拟系统及实验方法
CN111256465A (zh) * 2020-03-18 2020-06-09 赣州奥途科技有限公司 一种钨钼煅烧或还原回转炉的炉管结构
EP4145077A1 (en) * 2021-09-06 2023-03-08 Holcim Technology Ltd Method of heating solids in a reactor to produce a heat-treated material
DE102022203884A1 (de) * 2022-04-20 2023-10-26 Johann Bergmann Gmbh & Co Verfahren und Vorrichtung zum Brennen von mineralischem, carbonatischem Rohmaterial

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04261130A (ja) * 1991-02-14 1992-09-17 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 核熱を利用したメタノール製造方法
US20040137289A1 (en) * 2002-09-26 2004-07-15 Ping-Wha Lin Fuel cells that operate on nuclear reactions produced using rapid temperature changes
JP2005265379A (ja) * 2004-03-22 2005-09-29 Hitachi Zosen Corp ロータリーキルン
US20090208402A1 (en) * 2008-02-20 2009-08-20 Rossi Robert A Process and system for producing commercial quality carbon dioxide from fine particle limestone
US20100210885A1 (en) * 2006-09-02 2010-08-19 Hydrocarbons Unlimited, Llc System and process of light chain hydrocarbon synthesis

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB121146A (en) * 1918-05-24 1918-12-12 James Walster Improved Method of and Means for Generating Coal Gas in Retorts.
US4039846A (en) * 1975-08-18 1977-08-02 Allied Chemical Corporation Control of a steam-heating power plant
DE2833774C2 (de) * 1978-08-02 1984-08-16 Klöckner-Humboldt-Deutz AG, 5000 Köln Brennanlage zur Herstellung von mineralischen Brennprodukten, wie Zementklinker aus Rohmehl
DE3822475A1 (de) * 1988-07-02 1990-01-04 Harro J Dipl Ing Taubmann Beheizungssystem fuer hochtemperatur-drehrohroefen
JPH03217787A (ja) * 1990-01-24 1991-09-25 Showa Denko Kk 電熱式回転炉
DE69229839T2 (de) * 1991-01-29 2000-02-10 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Methode zur Herstellung von Methanol unter Verwendung der Wärme eines Kernkraftwerkes
JPH11217208A (ja) * 1998-01-30 1999-08-10 Sankyo Sangyo Kk 活性炭製造・再生装置
JP3871647B2 (ja) * 2003-02-07 2007-01-24 株式会社栗本鐵工所 ロータリーキルン
CN2627428Y (zh) * 2003-04-01 2004-07-21 康庆泽 热管式太阳能发电供热致冷系统
CN2627438Y (zh) * 2003-07-02 2004-07-21 杨效超 一种电加热式回转窑
CN1648092A (zh) * 2004-12-09 2005-08-03 黄官禹 一种石灰煅烧回转炉
CN100361917C (zh) * 2006-03-31 2008-01-16 河北理工大学 真空煅烧石灰石获得高活性石灰的方法
JP2008116190A (ja) * 2006-10-13 2008-05-22 Oji Paper Co Ltd 回転キルン炉および回転キルン炉を備えた熱処理装置
WO2009150678A1 (en) * 2008-06-12 2009-12-17 Technip Kti Spa Externally heated membrane reforming
GB2477376B (en) * 2010-12-07 2011-12-14 Clive Roger Stamp Carbon dioxide production

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04261130A (ja) * 1991-02-14 1992-09-17 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 核熱を利用したメタノール製造方法
US20040137289A1 (en) * 2002-09-26 2004-07-15 Ping-Wha Lin Fuel cells that operate on nuclear reactions produced using rapid temperature changes
JP2005265379A (ja) * 2004-03-22 2005-09-29 Hitachi Zosen Corp ロータリーキルン
US20100210885A1 (en) * 2006-09-02 2010-08-19 Hydrocarbons Unlimited, Llc System and process of light chain hydrocarbon synthesis
US20090208402A1 (en) * 2008-02-20 2009-08-20 Rossi Robert A Process and system for producing commercial quality carbon dioxide from fine particle limestone

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220148961A (ko) * 2021-04-29 2022-11-08 한국생산기술연구원 다공성 탄소계 흡착제 및 칼슘계 물질 동시 생산 장치 및 방법

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EP2734470A2 (en) 2014-05-28
JP2014522802A (ja) 2014-09-08

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