KR20140058405A - 가스를 고형물과 접촉시킴에 의한 가스로부터의 이산화탄소 제거를 위한 공정 - Google Patents

가스를 고형물과 접촉시킴에 의한 가스로부터의 이산화탄소 제거를 위한 공정 Download PDF

Info

Publication number
KR20140058405A
KR20140058405A KR1020137021180A KR20137021180A KR20140058405A KR 20140058405 A KR20140058405 A KR 20140058405A KR 1020137021180 A KR1020137021180 A KR 1020137021180A KR 20137021180 A KR20137021180 A KR 20137021180A KR 20140058405 A KR20140058405 A KR 20140058405A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gas
carbon dioxide
particulate solids
concentration
alkali metal
Prior art date
Application number
KR1020137021180A
Other languages
English (en)
Inventor
엘리스 가트너
Original Assignee
라파르쥐
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 라파르쥐 filed Critical 라파르쥐
Publication of KR20140058405A publication Critical patent/KR20140058405A/ko

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation 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
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/81Solid phase processes
    • B01D53/83Solid phase processes with moving reactants
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation 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
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46Removing components of defined structure
    • B01D53/62Carbon oxides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B14/00Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B14/02Granular materials, e.g. microballoons
    • C04B14/26Carbonates
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2251/00Reactants
    • B01D2251/30Alkali metal compounds
    • B01D2251/304Alkali metal compounds of sodium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2251/00Reactants
    • B01D2251/40Alkaline earth metal or magnesium compounds
    • B01D2251/404Alkaline earth metal or magnesium compounds of calcium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2251/00Reactants
    • B01D2251/60Inorganic bases or salts
    • B01D2251/602Oxides
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2251/00Reactants
    • B01D2251/60Inorganic bases or salts
    • B01D2251/604Hydroxides
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2257/00Components to be removed
    • B01D2257/50Carbon oxides
    • B01D2257/504Carbon dioxide
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2258/00Sources of waste gases
    • B01D2258/02Other waste gases
    • B01D2258/0233Other waste gases from cement factories
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02CCAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/40Capture or disposal of greenhouse gases of CO2

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)

Abstract

본 발명은 이산화탄소 및 수증기를 포함하는 가스 (바람직하게는 연도 가스, 더욱 바람직하게는 시멘트 플랜트 연도 가스) 중의 이산화탄소 농도를 감소시키기 위한 공정을 제공하고, 이 공정은 상기 가스를 미립자 고형물과 접촉시키는 것을 포함하고, 이 고형물은 알칼리 토금속 산화물 또는 수산화물 또는 이들의 혼합물을 포함하는 폐기 재료이고, 그리고 또한 이 미립자 고형물은, 알칼리 금속 수산화물, 탄산염 또는 중탄산염, 또는 이들의 혼합물인 첨가된 알칼리 금속 화합물을 포함한다.

Description

가스를 고형물과 접촉시킴에 의한 가스로부터의 이산화탄소 제거를 위한 공정{PROCESS FOR CARBON DIOXIDE REMOVAL FROM A GAS BY CONTACTING IT WITH A SOLID}
이 발명은 이산화탄소 함유 가스에서 이산화탄소의 농도를 감소시키기 위한 공정에 관한 것이다.
시멘트 제조를 포함하여, 많은 산업 공정들은 연도 가스들에서 배출되는 상당한 양의 이산화탄소를 생성한다. 이산화탄소는 지구 온난화에 기여하는 "온실 가스" 로 간주된다. 따라서 대기로 방출되는 이산화탄소의 양을 감소시키는 것이 바람직하다.
이산화탄소의 산업 배출을 감소시키는 한 가지 방법은, 이산화탄소를 트랩 (trap) 하기 위하여 이산화탄소를 함유하는 연도 가스들이 대기로 방출되기 전에, 연도 가스들을 처리하는 것이다. 원칙적으로, 이산화탄소는 알칼리 토금속을 포함하는 고형 탄산화가능 (carbonatable) 재료를 이용하여 안정된 알칼리 토금속 탄산염으로 트랩될 수 있다. 그러나, 이산화탄소를 이용하는 이러한 재료의 직접 탄산화는, 비록 이러한 탄산화가 일반적으로 열역학적으로 선호적이지만, 전형적인 연도 가스의 온도와 압력에서는 매우 느릴 수도 있다. 연도 가스는 일반적으로 약 200 ℃ 미만의 온도와 약 1 대기압의 압력을 갖고, 그리고 또한 종종 높은 함량의 수증기를 갖는다.
합리적인 치수 및 비용의 프로세싱 유닛에서 시멘트 플랜트 이산화탄소 배출물의 상당한 부분을 포집하기 위해서, 이산화탄소 제거를 위한 효율적인 시스템을 갖는 것이 필요하다. 본 발명은, 고형 탄산화가능 재료의 직접 탄산화를 촉진함으로써 연도 가스에 존재하는 이산화탄소의 적어도 일부의 제거에 적합한 공정을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명은 알칼리 금속 수산화물, 탄산염 또는 중탄산염, 또는 이들의 혼합물인 알칼리 금속 화합물을 이용함으로써 알칼리 토금속 산화물 또는 수산화물 또는 이들의 혼합물의 탄산화를 촉진하는 것을 목적으로 한다.
따라서 본 발명은 이산화탄소와 수증기를 포함하는 가스 (바람직하게는 연도 가스, 더욱 바람직하게는 시멘트 플랜트 연도 가스) 중의 이산화탄소 농도를 감소시키기 위한 공정을 제공하고, 이 공정은 상기 가스를 미립자 고형물과 접촉시키는 것을 포함하며, 상기 미립자 고형물은 알칼리 토금속 산화물 또는 수산화물을 포함하는 폐기 재료이고 그리고 상기 미립자 고형물은 또한 알칼리 금속 수산화물, 탄산염 또는 중탄산염, 또는 이들의 혼합물인 첨가된 알칼리 금속 화합물을 포함한다.
일반적으로 생산되는 바와 같은 폐기 재료는 본 발명의 공정에서 이용되는 알칼리 토금속 산화물 또는 수산화물의 전부 또는 일부 (바람직하게는 실질적으로 전부) 를 포함한다. 만약 필요하다면 알칼리 토금속 산화물 또는 수산화물이 폐기 재료에 이들의 농도를 증가시키기 위해서 첨가될 수 있다.
수산화물 (ROH), 탄산염 (R2CO3) 또는 중탄산염 (RHCO3) 에 대응하는 산화물 (R2O) 로 표현되고, 여기서 R 은 알칼리 금속을 나타내는, 첨가된 알칼리 금속 화합물의 양은 건조된 미립자 고형물에 근거하여 일반적으로 50 ppm 내지 5 % (중량으로), 바람직하게는 500 내지 5000 ppm 이다.
본 발명의 공정에서 이용되는 알칼리 금속 화합물은 무수 또는 수화물일 수도 있다는 점이 이해될 것이다.
알칼리 금속은 바람직하게는 나트륨 또는 칼륨, 더욱 바람직하게는 나트륨이다. 알칼리 금속 화합물은 바람직하게는 탄산염이다.
본 발명의 공정에서 이용되는 고형 재료는 바람직하게는 분쇄되어 미립자 고형물을 형성한다. 분쇄는 일반적으로 입자 사이즈를 감소시키고; 입자의 표면적을 증가시키고; 재료를 균질화하고; 그리고/또는 입경 범위를 조정하는 역할을 한다.
입경의 감소는 일반적으로 증가된 비표면적과 관련된다. 높은 비표면적이 미립자 고형물과 가스상 이산화탄소의 반응을 촉진하기 위해서 바람직하다.
미립자 고형물은 충전층 (packed bed) 반응기 또는 유동층 (fluidised bed) 반응기에서 가스와 접촉되어 처리될 수도 있다. 본 발명의 공정은 또한 미립자 고형물이 가스의 상승 흐름을 통해서 낙하되도록 하여 실시될 수도 있다. 시멘트 분말이 하소기로 도입되기 전에 시멘트 분말을 가열하기 위해서 시멘트 플랜트의 열교환기들에서 이용되는 장치와 유사한 장치가 이용될 수도 있다.
공정은 바람직하게는, 예를 들어 유동층에서 처리될 가스 중에 고형물을 부유시킴으로써 실시된다.
미립자 고형물이 처리될 가스와 접촉될 때 알칼리 금속 화합물이 첨가될 수도 있다. 알칼리 금속 화합물은 미립자 고형물의 층 안으로 직접적으로 도입될 수도 있다. 더욱 바람직하게는, 본 발명의 공정에서 미립자 고형물의 이용 전에 미립자 고형물의, 예를 들어 분쇄 또는 블렌딩 (blending) 중에 미립자 고형물을 촉진제 용액과 접촉시킴으로써 알칼리 금속 화합물이 첨가될 수도 있다. 바람직하게는 알칼리 금속 화합물의 수용액이 이용된다. 바람직하게는 수용액은 무수 알칼리 금속 화합물에 근거하여 1 내지 50 % 의 알칼리 금속 화합물을 포함한다. 알칼리 토금속 산화물이 미립자 고형물 중에 존재할 때 만약 산화물이 대응하는 수산화물로 수화되어야 한다면 추가적인 물이 필요할 수도 있다. 미립자 고형물은 바람직하게는 충분한 물과 함께 분쇄되어 산화물 (존재한다면) 을 수산화물로 수화시킨다. 산화물이 산화마그네슘일 때 온수가 이용되어 수화를 촉진시킬 수도 있다.
바람직하게는 가스는 약 50 % 이하, 바람직하게는 10 내지 30 % 의 이산화탄소를 포함한다. 필요하다면 처리될 가스가 미립자 고형물과의 접촉 전에 냉각될 수도 있다. 이 냉각은, 예를 들어 열 교환기에서 실시될 수도 있다.
알칼리 토금속은 바람직하게는 마그네슘 또는, 더욱 바람직하게는 칼슘이다. 산화칼슘 (일반적으로 광물상 (mineral phase) "칼시아" 로 알려짐); 수산화칼슘 (일반적으로 광물상 "포트랜다이트 (portlandite)" 로 알려짐); 산화마그네슘 (일반적으로 광물상 "페리클레이스" 로 알려짐); 또는 수산화마그네슘 (일반적으로 광물상 "브루사이트" 로 알려짐) 이 이용될 수도 있다. 미립자 고형물 중의 무수 산화칼슘 또는 산화마그네슘 (즉, 각각 칼시아 또는 페리클레이스) 은 바람직하게는 본 발명의 공정에서 이용 전에, 예를 들어 수성 액체와 접촉에 의해서 수화되어 무수 산화칼슘 또는 산화마그네슘을 등가 수산화물들 (즉, 각각 포트랜다이트 또는 브루사이트) 로 전환시킨다. 수성 액체는 바람직하게는 위에서 언급된 알칼리 금속 화합물 용액이고, 그리고 수성 용액 중의 알칼리 금속 화합물의 농도는, 또한 위에서 언급된 바와 같이 고형물의 중량에 의해서 알칼리 금속 화합물의 원하는 투입량을 제공함과 동시에 바람직하게는 미립자 고형물 중의 무수 (산화물) 상들을 수화하기에 충분한 물을 제공하도록 조정된다.
바람직하게는 미립자 고형물은 5 % 내지 80 %, 좀더 바람직하게는 10 % 내지 80 %, 가장 바람직하게는 15 % 내지 60 % 의 유리 알칼리 토금속 산화물 또는 유리 수산화물을 포함한다. 미립자 고형물은 알칼리 토금속 산화물들 또는 수산화물들의 혼합물을 포함할 수도 있다는 점이 이해될 것이다.
폐기 재료는, 예를 들어 탄소 함유 연료의 연소로부터의 재, 바람직하게는 일반적으로는 예를 들어 유동층에서 실시되는 석탄 연소로부터의 또는 갈탄 연소로부터의 석탄재; 플라이 애시, 바람직하게는 클래스 W 플라이 애시; 슬래그, 바람직하게는 제강 슬래그; 시멘트 킬른 더스트; 라임 킬른 더스트 또는 백운석 라임 킬른 더스트; 또는 예를 들어 도시 소각로로부터의 소각로 폐기 재; 또는 이들의 혼합물이다. 폐기 재료는 의도적으로 생산되지 않은 재료이고 그리고 부산물일 수도 있다. 일반적으로 본 발명의 공정은, 알칼리 토금속 산화물 또는 수산화물을 포함하는 미립자 고형물을 부산물로서 또한 생산하는 공정에서 생성되는 연도 가스의 이산화탄소 농도를 본 발명에 따른 공정에서 미립자 고형물을 이용하여 감소시키기 위해서 이용될 수도 있다. 미립자 고형물이 생성되는 사이트 상에서 미립자 고형물의 처리는 미립자 고형물 전부 또는 일부의 이송 또는 저장 비용을 발생시키지 않고 방출되는 이산화탄소 양의 전체적 감소를 허여한다.
미립자 재료는 바람직하게는 미립자들의 99 % 가 직경이 1 내지 2000 μm, 좀더 바람직하게는 5 내지 500 μm 인 입경 분포를 갖는다. 유동층 내의 가장 큰 입자들을 부유시키기에 충분한 가스 유량이 유동층의 상부로부터 미세 입자들의 상당한 손실을 유발할 정도일 때 입경 범위는 바람직하게는 유동층으로부터 미세한 재료의 손실을 최소화하도록 한정된다. 본 발명의 일 특징에 따르면, 예를 들어 2 내지 4, 예를 들어 2 또는 3 개가 전체적으로 직렬로 배치된 복수의 유동층들이 상이한 입경 범위들을 수용하기 위해서 이용될 수도 있다.
유동층 반응기가 이용될 때 반응기는 수직하게 배치되고 실질적으로 일정한 직경의 전체적으로 원통형이다. 처리될 가스가, 가스의 도입 전에 미립자 재료를 지지하고 있는 분배기를 통해서 반응기의 기저부에서 반응기 안으로 도입된다. 도입되는 가스의 압력 및 따라서 가스의 속도가 낮을 때 입자들의 층은 고정식 층 반응기로서 기능한다. 가스 압력 및 속도가 증가됨에 따라 가스에 의해서 입자들 상에 작용되는 항력이 증가된다. 층 내의 입자들 상의 전체 항력이 층의 중량과 동일할 때 초기 또는 최소 유동화가 발생되고 층의 높이가 증가되기 시작한다. 가스 속도가 증가됨에 따라 층의 높이 (그리고 층이 점유하는 체적) 가 증가되고 결과적으로 공극율이 증가된다. 다음으로 전체적인 항력이 감소되고 새로운 균형이 항력과 층의 중량 사이에 성립된다. 가스 속도가 증가됨에 따라 응집 또는 버블링 유동화가 발생될 때까지 층의 추가적인 팽창이 증대된다. 이때 가스의 일부는 버블들을 형성하고, 이 버블들은 반응기 내에서 상승함에 따라 사이즈가 커지면서 층을 통해서 상승한다. 가스 속도의 추가적 증가는 층의 불안정한 작동 및 슬러그 유동을 야기한다. 본 발명의 공정은 바람직하게는 초기 유동화로부터 버블링 유동화까지 작동되는 유동층에서 실시된다.
바람직하게는 본 발명의 공정은 5 내지 100 ℃, 일반적으로 15 내지 90 ℃, 바람직하게는 30 내지 80 ℃, 더욱 바람직하게는 50 내지 70 ℃ 에서 실시된다.
일반적으로 공정은 1 내지 2 바 (bar), 일반적으로 약 1 바에서 실시된다.
시멘트 플랜트의 연도 가스는 물을 포함하고 그리고 일반적으로 약 50 ℃ 의 이슬점을 갖는다: 따라서 상대 습도 (RH) 는 이 온도에서 100 % 이다. 바람직하게는 본 발명의 공정은 처리되는 가스의 이슬점 보다 약간 높은 온도에서, 예를 들어 이슬점보다 2 내지 20 ℃ 높은 온도에서 실시된다. 본 발명의 공정의 가스의 상대 습도는 공정에서 채용된 온도에서 일반적으로 40 % 이상, 바람직하게는 60 % 이상, 더욱 바람직하게는 80 % 이상이다. 알칼리 금속 화합물의 이용과 관련하여 처리되는 가스의 상대 습도를 조정함으로써 본 발명은 알칼리 토금속 산화물 또는 수산화물의 탄산화를 더욱 촉진하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 공정은 배치 또는 연속 공정일 수도 있다.
본 발명의 공정에 의해서 처리될 가스, 예를 들어 연도 가스 중의 미세 미립자 고형물들의 방출을 방지하기 위해서 가스는 이러한 고형물들이 제거되도록 처리될 수도 있다: 미세한 미립자 고형물들을 제거하기 위한 공지된 방법들은 섬유질 필터들 또는 전기 집진을 포함한다.
본 발명의 공정에서 탄산화 후에 미립자 고형물, 예를 들어 탄산화된 클래스 W 플라이 애시는 콘크리트 믹스 내 직접 포함을 위해서 또는 혼합 시멘트에 시멘트 첨가제로서 이용될 수도 있다. 탄산화된 미립자 고형물 및 이의 이용은 본 발명의 특징들을 구성한다.
본 발명의 공정에 의해서 처리될 가스는 또한 질소 산화물들 및/또는 황 산화물들을 포함할 수도 있다. 본 발명의 공정의 부차적 효과는 층 내의 재료와의 반응에 의한 이러한 가스들의 부분적 제거이다. 그러나, 필요하다면, 이러한 가스 산화물들은 또한 미립자 고형물과 접촉 전에 공지된 방법들에 의해서 (적어도 부분적으로) 제거될 수도 있다.
질소 산화물들 및/또는 황 산화물들을 제거할 수도 있는 바람직한 방법은, 예를 들어 프리 스크러버 (pre-scrubber) 에서, 알칼리 토금속 탄산염을 포함하는 수성 현탄액으로 이 가스들을 포함하는 이산화탄소 함유 가스를 전처리하는 것을 포함한다. 질소 산화물들 및/또는 황 산화물들이 미립자 고형물들과 접촉 전에 제거되지 않으면 이들은 설페이트, 설파이트, 니트레이트 및 니트라이트를 형성하여, 알칼리도를 소비하며, 본 발명의 공정의 효율에 부정적으로 영향을 줄 수도 있다. 알칼리 토금속 탄산염을 이용한 전처리는, 잠정적으로 예를 들어 시멘트 첨가제들로서 이용될 수도 있는 알칼리 토금속 설페이트, 설파이트, 니트레이트, 니트라이트를 형성할 것이다. 또한 본 발명의 공정에 의해서 처리될 이산화탄소 함유 가스는, 예를 들어 섬유질 필터들 또는 전기 집진과 같은 공지된 방법에 의해서 처리 전에 제거될 수도 있는 재 입자들을 포함할 수도 있다. 본 발명의 다른 특징에 따르면, 수반되는 청구항들을 포함하는 본 명세서에서 설명된 본 발명에 따른 공정에 의해서 제조 중에 생성된 연도 가스를 처리하는 것을 더 포함하는 시멘트 제조를 위한 공정이 제공된다.
알칼리 토금속 산화물 또는 수산화물 및 알칼리 금속 화합물을 포함하는 미립자 고형물과 가스를 접촉시킴으로써 이산화탄소와 물을 포함하는 가스의 이산화탄소 농도를 감소시키기 위한 공정에서 알칼리 토금속 산화물 또는 수산화물의 탄산화를 촉진하기 위해서, 알칼리 금속 수산화물, 탄산염 또는 중탄산염, 또는 이들의 혼합물인 알칼리 금속 화합물을 이용하는 것은 본 발명의 특징을 구성한다.
수반되는 청구항들을 포함하는 본 명세서에서:
가스 백분율들은 건조 가스에 근거하여 체적에 의한 것이고;
달리 특정되지 않으면, 다른 백분율들은 중량에 의한 것이고;
입경 분포 및 질량 중앙 입경들 (mass-median particle sizes) (0.02 μm 내지 2 mm) 은 Malvern MS2000 레이져 그래뉼로미터를 이용하여 측정된다. 측정은 에탄올에서 행해진다. 광원은 레드 He-Ne 레이져 (632 nm) 및 블루 다이오드 (466 nm) 로 구성된다. 광학 모델은 Mie 광학 모델이고 계산 매트릭스 (calculation matrix) 는 다분산 (polydisperse) 타입의 것이다.
장치는 입경 분포가 공지된 표준 샘플 (Sifraco C10 실리카) 을 이용하여 각각의 작동 세션 전에 점검된다.
측정들은 하기 파라미터들로 행해진다: 펌프 속도 2300 rpm 및 교반기 속도 800 rpm. 샘플은 10 내지 20 % 의 암식 (obscuration) 을 성립시키기 위해서 도입된다. 측정은 암식이 안정화된 후에 실시된다. 80 % 의 초음파가 먼저 1 분간 적용되어 샘플의 비응집 (de-agglomeration) 을 보장한다. 약 30 초 후 (가능성 있는 공기 버블들이 제거된다), 측정이 15 초 동안 행해진다 (15000 분석된 이미지들). 셀을 비우지 않고, 측정은 적어도 2 번 반복되어 결과의 안정성을 확인하고 가능성 있는 버블들의 제거를 확인한다.
설명에서 제공된 값들 및 특정된 범위들은 초음파로 얻어진 평균 값들에 대응된다.
처리될 가스의 온도는 처리 중 가스의 온도라는 것이 이해될 것이다. 탄산화 반응이 발열성이기 때문에 처리 중에 가스를 냉각시키는 것이 필요할 수도 있다.
하기 제한하지 않는 예는 본 발명을 설명한다.
이용되는 미립자 고형물은 그리스 카디아 (Kardia) 로부터의 유리 석회를 약 16 % 함유하는 클래스 W 플라이 애시이다. 플라이 애시의 화학적 조성은 하기 표에 제공된다:
SiO2 28.14 % MgO 3.68 %
Al2O3 11.83 % K2O 0.87 %
Fe2O3 5.68 % Na2O 0.37 %
CaO 36.92 % SO3 6.06 %
유리 석회 15.76 %
강열감량 4.96 %
플라이 애시는 0.125 % 의 탄산나트륨을 포함하는 8 중량% 수성 용액으로 처리되고 분쇄되어 입경을 감소시키고 분쇄된 재료 전체에서 물과 탄산나트륨의 완전한 혼합을 보장한다. 이 단계에서 유리 석회는 수산화칼슘으로 수화되고, 그리고 탄산나트륨은 수산화칼슘의 일부와 반응하여 (탄산칼슘을 침전시키면서) 제자리에서 수산화나트륨을 생성한다. 따라서 분쇄된 재료는, 첨가된 탄산나트륨으로부터 기원한 약 750 ppm 의 수산화나트륨, 또는 약 580 ppm 의 등가 산화나트륨을 포함한다. 분쇄된 재료는 15 μm 의 질량 중앙 입경, 약 0.5 μm 의 최소 입경 및 약 600 μm 의 최대 입경을 갖는다. 시작 재료 중의 유리 산화칼슘의 수화에 의해서 형성된 포트랜다이트, 즉 수산화칼슘의 존재는 분쇄된 플라이 애시의 X-레이 회절 분석에 의해서 밝혀진다.
분쇄된 재료는, 예를 들어 서모커플과 같은 온도를 모니터하는 수단 및 압력 게이지를 포함하는 원통형 유동층 반응기의 기저부 안으로 도입된다.
시멘트 플랜트 연도 가스는 프리 스크러버에서 탄산칼슘의 수성 현탄액으로 처리되어 존재하는 어떠한 황 산화물 또는 질소 산화물을 감소시키거나 제거한다. 프리 스크러빙된 가스는 다음으로 기저부 플레이트 및 가스 분배기를 통해서 유동층 내로 도입된다. 도입되는 가스의 압력은 조절되어 입자들 층의 유동화를 달성한다. 층의 상부로부터 이탈된 작은 사이즈의 임의의 입자들은 싸이클론 분급기에서 수집된다.
반응기를 나가는 처리된 가스의 이산화탄소 함량이 모니터링된다. 반응기 내 알칼리 토금속 산화물 또는 수산화물의 탄산화가 완료되어 감에 따라 처리된 가스 중의 이산화탄소 함량이 상승하기 시작하고, 반응기 내의 미립자 고형물을 보충할 필요가 있음을 나타낸다.

Claims (10)

  1. 이산화탄소 및 수증기를 포함하는 가스 중의 이산화탄소 농도를 감소시키기 위한 공정으로서,
    상기 가스를 미립자 고형물과 접촉시키는 것을 포함하고,
    상기 미립자 고형물은 알칼리 토금속 산화물 또는 수산화물 또는 이들의 혼합물을 포함하는 폐기 재료이고, 그리고 또한 상기 미립자 고형물은, 알칼리 금속 수산화물, 탄산염 또는 중탄산염, 또는 이들의 혼합물인 첨가된 알칼리 금속 화합물을 포함하는, 가스 중의 이산화탄소 농도를 감소시키기 위한 공정.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 알칼리 금속 화합물은 탄산나트륨인, 가스 중의 이산화탄소 농도를 감소시키기 위한 공정.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 공정은 유동층 (fluidised bed) 에서 실시되는, 가스 중의 이산화탄소 농도를 감소시키기 위한 공정.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 미립자 고형물은 알칼리 토금속 수산화물을 포함하는, 가스 중의 이산화탄소 농도를 감소시키기 위한 공정.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 알칼리 토금속은 칼슘인, 가스 중의 이산화탄소 농도를 감소시키기 위한 공정.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공정은 5 내지 100 ℃ 의 온도에서 행해지는, 가스 중의 이산화탄소 농도를 감소시키기 위한 공정.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공정은 처리되는 상기 가스의 이슬점 보다 2 내지 20 ℃ 높은 온도에서 행해지는, 가스 중의 이산화탄소 농도를 감소시키기 위한 공정.
  8. 시멘트의 제조를 위한 공정으로서,
    상기 제조 중에 생성되는 연도 가스를 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 공정에 의해서 처리하는 것을 더 포함하는, 시멘트의 제조를 위한 공정.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 공정에 의해서 얻어질 수 있는 탄산화된 미립자 생성물.
  10. 제 9 항에 따른 탄산화된 미립자 생성물을 포함하는 시멘트 또는 콘크리트.
KR1020137021180A 2011-01-12 2012-01-10 가스를 고형물과 접촉시킴에 의한 가스로부터의 이산화탄소 제거를 위한 공정 KR20140058405A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP11305026A EP2476478A1 (en) 2011-01-12 2011-01-12 Process for carbon dioxide removal from a gas by contacting it with a solid
EP11305026.4 2011-01-12
PCT/EP2012/050283 WO2012095406A1 (en) 2011-01-12 2012-01-10 Process for carbon dioxide removal from a gas by contacting it with a solid

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20140058405A true KR20140058405A (ko) 2014-05-14

Family

ID=43904061

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020137021180A KR20140058405A (ko) 2011-01-12 2012-01-10 가스를 고형물과 접촉시킴에 의한 가스로부터의 이산화탄소 제거를 위한 공정

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20130284073A1 (ko)
EP (2) EP2476478A1 (ko)
KR (1) KR20140058405A (ko)
CN (1) CN103313772A (ko)
CA (1) CA2823939A1 (ko)
WO (1) WO2012095406A1 (ko)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8845940B2 (en) 2012-10-25 2014-09-30 Carboncure Technologies Inc. Carbon dioxide treatment of concrete upstream from product mold
EP2951122B1 (en) 2013-02-04 2020-05-27 Carboncure Technologies Inc. System and method of applying carbon dioxide during the production of concrete
US9376345B2 (en) 2013-06-25 2016-06-28 Carboncure Technologies Inc. Methods for delivery of carbon dioxide to a flowable concrete mix
US9388072B2 (en) 2013-06-25 2016-07-12 Carboncure Technologies Inc. Methods and compositions for concrete production
US20160107939A1 (en) 2014-04-09 2016-04-21 Carboncure Technologies Inc. Methods and compositions for concrete production
US9108883B2 (en) 2013-06-25 2015-08-18 Carboncure Technologies, Inc. Apparatus for carbonation of a cement mix
US10927042B2 (en) 2013-06-25 2021-02-23 Carboncure Technologies, Inc. Methods and compositions for concrete production
WO2015123769A1 (en) 2014-02-18 2015-08-27 Carboncure Technologies, Inc. Carbonation of cement mixes
WO2015154174A1 (en) 2014-04-07 2015-10-15 Carboncure Technologies, Inc. Integrated carbon dioxide capture
AU2017249444B2 (en) 2016-04-11 2022-08-18 Carboncure Technologies Inc. Methods and compositions for treatment of concrete wash water
JP7273738B2 (ja) 2017-06-20 2023-05-15 カーボンキュア テクノロジーズ インコーポレイテッド コンクリート洗浄水処理のための方法および組成物

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6387337B1 (en) * 2000-07-14 2002-05-14 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Carbon dioxide capture process with regenerable sorbents
AU2001290679A1 (en) * 2000-09-06 2002-03-22 Colorado Altitude Training Llc Altitude simulation method and system
ATE368015T1 (de) * 2001-04-13 2007-08-15 Co2 Solution Inc Verfahren und vorrichtung zur herstellung von zementklinker
RU2229335C1 (ru) * 2003-06-16 2004-05-27 Институт катализа им. Г.К.Борескова СО РАН Поглотитель диоксида углерода, способ его получения и способ удаления диоксида углерода из газовых смесей
JP5115923B2 (ja) * 2007-07-26 2013-01-09 滿 小澤 二酸化炭素ガス回収装置
US8167979B2 (en) * 2008-06-30 2012-05-01 University Of South Carolina High efficiency, non-toxic scrubbing system and method for removing carbon dioxide from a gas
WO2010059268A1 (en) * 2008-11-19 2010-05-27 Murray Kenneth D Carbon dioxide control device to capture carbon dioxide from vehicle combustion waste
GB0906390D0 (en) * 2009-04-15 2009-05-20 Csl Patents Ltd Carbon dioxide sequestration
CN102008881A (zh) * 2010-11-01 2011-04-13 徐艺峰 一种除去工业废气中二氧化碳的方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20130284073A1 (en) 2013-10-31
EP2663387A1 (en) 2013-11-20
CA2823939A1 (en) 2012-07-19
EP2476478A1 (en) 2012-07-18
CN103313772A (zh) 2013-09-18
WO2012095406A1 (en) 2012-07-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20140058405A (ko) 가스를 고형물과 접촉시킴에 의한 가스로부터의 이산화탄소 제거를 위한 공정
ES2521415T3 (es) Procedimiento de secuestro de dióxido de carbono para instalaciones de producción de cemento
US8110523B2 (en) Highly attrition resistant and dry regenerable sorbents for carbon dioxide capture
KR102576208B1 (ko) 연도 가스 처리 방법용 흡착제의 제조 방법, 흡착제, 및 이러한 연도 가스 처리 방법에서 상기 흡착제의 용도
CA2987848C (en) Process for manufacturing highly porous slaked lime and product thereby obtained
US20170036157A1 (en) Use of clinker kiln dust for gas scrubbing
KR20140045459A (ko) 이산화탄소를 무기물화하기 위한 방법
JP2013508153A (ja) 排ガス用二酸化炭素吸収剤及びその製造方法
TW201840479A (zh) 酸性氣體處理劑及酸性氣體處理方法
US11167261B2 (en) Solid raw material for carbon dioxide absorbent, carbon dioxide absorbent composition comprising same, and carbon dioxide absorbent prepared using same
US20120291672A1 (en) Process for reducing the concentration of carbon dioxide in an exhaust gas
JP2004082103A (ja) So2を含有するガスの処理方法
EP1398067A1 (en) Method for treating a gas containing a boric acid component
JP3692443B2 (ja) 石炭ガス化スラグを用いたハイドログロシュラーの製造方法
JP2006187701A (ja) 高強度乾式再生用co2吸収剤
AU2012200916B2 (en) Carbon dioxide sequestration materials and processes
JP2021013904A (ja) 石炭灰の固化方法、および、燃焼炉システム
CN116637478A (zh) 二氧化碳矿化的方法和二氧化碳矿化装置
JP2004305802A (ja) 排ガス処理剤及び排ガス処理剤の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid