KR20160003878U - 이산화탄소 폐기 가스 처리 시스템 - Google Patents

이산화탄소 폐기 가스 처리 시스템 Download PDF

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Abstract

이산화탄소 폐기 가스 처리 시스템에 있어서, 암모니아 가스를 생성하는 암모니아 가스 생성 장치; 제1세정탑, 흡기구, 제1순환 취수구, 제1순환 출수구, 제1배출구 및 제2배출구를 포함하는 폐기 가스 처리 장치; 제2세정탑, 취수구, 제2순환 취수구, 제2순환 배수구 및 제3배출구를 포함하는 폐수 처리 장치를 포함하고, 흡기구로 흡입되는 이산화탄소 폐기 가스는 제1세정탑으로 진입하기 전에 암모니아 가스와 혼합하여 혼합 기체를 형성하고, 흡기구를 거쳐 제1세정탑에 진입하여 제1순환 취수구에 진입하는 물과 서로 혼합되어 고체 탄산암모늄 및 액체 암모니아를 형성하며, 액체 암모니아는 취수구를 거쳐 제2세정탑에 진입하여 제2순환 취수구로 진입하는 물과 서로 혼합되어 암모니아 가스를 형성한다.

Description

이산화탄소 폐기 가스 처리 시스템{CARBON DIOXIDE GAS TREATMENT SYSTEM}
본 고안은 이산화탄소 폐기 가스 처리 시스템에 관한 것으로, 특히 이산화탄소를 효과적으로 고체 탄산암모늄으로 전환시켜 질소 비료로 하고, 또한 불필요한 폐기물을 생성하지 않는 이산화탄소 폐기 가스 처리 시스템에 관한 것이다.
시대의 발전과 더불어, 인류는 줄곧 화석 연료에 의지하여 생활 또는 산업에 필요한 에너지를 공급하였는 바, 여기서 배출되는 온실가스(예를 들어 이산화탄소)로 인해 온실효과가 날로 심각해지고 있으며 이에 동반되는 기후변화 역시 전세계가 직면해야 하는 환경문제로 되었다. 따라서, 에너지 절감을 추진하고 저탄소 에너지를 발전시키며 이산화탄소 배출량을 감소하는 외에, 어떻게 효과적으로 이산화탄소를 처리 또는 회수하는가 하는 것은 현재 연구의 주요한 방향으로 되었다.
일반적으로, 이산화탄소의 주요 회수 기술은 물리적 처리방법 및 화학적 처리방법으로 나뉘는 바, 여기서, 물리적 방법(예를 들어 물리적 흡수, 물리적 흡착, 저온 냉각 및 박막 분리 등)은 비교적 많은 에너지를 소비하므로 실무상에서 대규모의 이산화탄소를 회수하는 경우에 이상적이지 않다. 따라서 공업에서 제일 많이 사용되는 방법은 화학적 흡수법으로, 이는 흡수제와 이산화탄소의 화학적 반응으로 이산화탄소를 회수하고 그 역반응을 이용하여 흡수제를 재생시키는 것이다. 그러나, 화학적 흡수법에서 사용되는 용제는 기타 기체와 불가역 화학적 반응을 일으킬 수 있고 이는 흡수제의 재생능력에 영향주며 또한 흡수제는 대부분 알칼리성 용제로서 관련 기기 및 파이프라인에 대해 부식작용을 초래하고 또한, 별도의 화학적 폐기물을 증가시킬 수 있다. 상기 내용을 종합하면, 기타 효과적인 이산화탄소 회수 기술을 제공할 필요가 있다.
본 고안은 이산화탄소 폐기 가스 처리 시스템을 제공하는 것으로, 이는 이산화탄소를 효과적으로 고체 탄산암모늄으로 전환할 수 있고 또한 처리 과정에서 생성되는 물 및 암모니아 가스는 순환적으로 회수, 이용할 수 있으므로 낭비를 초래하지 않으며 또한 불필요한 폐기물이 형성되지 않으므로 회수 효율을 대폭 향상시킬 수 있고 또 에너지 절감 효과를 달성한다.
본 고안의 일 실시예는 암모니아 가스를 생성하는 암모니아 가스 생성 장치; 제1세정탑, 흡기구, 제1순환 취수구, 제1순환 출수구, 제1배출구 및 제2배출구를 포함하는 폐기 가스 처리 장치; 제2세정탑, 취수구, 제2순환 취수구, 제2순환 배수구 및 제3배출구를 포함하는 폐수 처리 장치를 포함하고, 암모니아 가스 생성 장치는 흡기구의 전단과 연결되어 흡기구로 흡입되는 이산화탄소 폐기 가스로 하여금 제1세정탑에 진입하기 전에 암모니아 가스와 혼합되어 혼합 기체를 형성하게 하고, 혼합 기체는 흡기구를 거쳐 제1세정탑에 진입하여 제1순환 취수구에 진입하는 물과 서로 혼합되어 고체 탄산암모늄 및 액체 암모니아를 형성하며, 여기서 고체 탄산암모늄 및 액체 암모니아는 제1배출구 및 제2배출구로 각각 배출되고, 제2배출구로 배출되는 액체 암모니아는 취수구를 통하여 제2세정탑에 진입하여 제2순환 취수구로 진입하는 물과 서로 혼합되어 암모니아 가스를 형성하며, 여기서 암모니아 가스는 제3배출구로 배출되는 이산화탄소 폐기 가스 처리 시스템을 제공한다.
바람직하게는, 암모니아 가스 생성 장치는 액체 암모니아를 저장 및 공급하는 액체 암모니아 탱크; 및 액체 암모니아 탱크에서 공급하는 액체 암모니아를 기화시켜 암모니아 가스를 생성하는 기화기를 더 포함한다.
바람직하게는, 폐기 가스 처리 장치는 냉각 순환 장치를 더 포함하고, 여기서 물과 혼합되는 혼합 기체는 냉각 순환 장치에 의해 처리되어 고체 탄산암모늄 및 물을 생성한다.
바람직하게는, 냉각 순환 장치에서 생성되는 물은 순환 배출구를 거쳐 배출되고 나아가서는 순환 취수구를 거쳐 제1세정탑에 회수된다.
바람직하게는, 폐수 처리 장치는 가열장치를 더 포함하고, 여기서 물과 혼합되는 액체 암모니아는 가열장치에 의해 처리되어 암모니아 가스 및 물을 생성한다.
바람직하게는, 가열장치를 거쳐 생성되는 물은 순환 출수구를 거쳐 배출되고 나아가서는 순환 취수구를 통해 제2세정탑에 회수된다.
바람직하게는, 제3배출구는 파이프라인에 의해 상기 흡기구와 연결되고 가열장치를 거쳐 생성되는 암모니아 가스는 파이프라인을 거쳐 흡기구에 전송되어 이산화탄소 폐기 가스와 결합되어 혼합 기체를 형성한다.
바람직하게는, 고체 탄산암모늄은 중탄산 암모늄을 포함한다.
아래에 구체적인 실시예와 도면을 결부하여 상세하게 설명하며, 본 고안의 목적, 기술 내용, 특징 및 그 달성 효과가 더욱 용이하게 이해되도록 한다.
도1은 본 고안에 따른 실시예의 이산화탄소 폐기 가스 처리 시스템의 블록 모식도이다.
본 고안은 하기의 바람직한 실시예 및 그 도면을 결부하여 진일보 상세하게 설명한다. 주의해야 할 점은, 하기의 실시예에서 게시하는 것은 본 고안의 기술적 특징을 해석하기 위한 것으로 이의 실시 양태를 한정하지 않는다.
도1을 참조하면, 본 고안의 실시예에 따른 이산화탄소 폐기 가스 처리 시스템은 암모니아 가스 생성 장치(300), 폐기 가스 처리 장치(100) 및 폐수 처리 장치(200)를 포함한다. 암모니아 가스 생성 장치(300)는 암모니아 가스(G2)를 생성하기 위한 것으로, 여기서, 암모니아 가스 생성 장치(300)는 액체 암모니아 탱크(302) 및 기화기(301)를 포함할 수 있고, 액체 암모니아 탱크(302)는 액체 암모니아를 저장 및 공급하기 위한 것이고 기화기(301)는 액체 암모니아 탱크에서 공급하는 액체 암모니아를 가스화하여 암모니아 가스(G2)를 생성하기 위한 것이다.
폐기 가스 처리 장치(100) 상에 제1세정탑(101), 흡기구(I1), 순환 취수구(CIP), 순환 출수구(COP), 제1배출구(R1) 및 제2배출구(R2)가 설치되는 바, 여기서 암모니아 가스 생성 장치(300)는 폐기 가스 처리 장치(100)의 흡기구(I1)의 전단과 연결되어 흡기구(I1)로 흡입되는 이산화탄소 폐기 가스(G1)로 하여금 제1세정탑(101)에 진입하기 전에 암모니아 가스(G2)와 혼합되어 혼합 기체를 형성하게 하고, 혼합 기체는 흡기구(I1)를 통하여 제1세정탑(101)에 진입하여 제1순환 취수구(CIP1)에 진입하는 물(L1)과 서로 혼합되어 고체 탄산암모늄(P1) 및 액체 암모니아를 형성하며, 고체 탄산암모늄(P1) 및 액체 암모니아는 제1배출구(R1) 및 제2배출구(R2)로 각각 배출될 수 있다. 여기서 고체 탄산암모늄은 중탄산 암모늄을 포함할 수 있고 이는 질소 비료의 원료로 할 수 있으며 회수되어 농업에 사용할 수 있다.
폐기 가스 처리 장치(100)는 냉각 순환 장치(102)를 더 포함하고, 물과 혼합되는 혼합 기체는 냉각 순환 장치(102)에 의해 처리되어 고체 탄산암모늄(P1) 및 물(L1)을 생성한다. 냉각 순환 장치(102)에서 생성되는 물은 제1순환 배출구(COP1)를 거쳐 배출되고 나아가서는 제1순환 취수구(CIP1)를 거쳐 제1세정탑(101)에 회수된다. 이러한 설치를 통하여, 여과를 거친 물을 재차 회수하여 이용할 수 있고 별도의 세척 수원이 필요없으므로 에너지 및 원가를 절감하는 효과를 달성할 수 있다.
폐수 처리 장치(200)는 제2세정탑(201), 취수구(I2), 순환 취수구(CIP), 순환 출수구(COP) 및 제3배출구(R3)를 포함한다. 여기서, 폐기 가스 처리 장치(101)의 제2배출구(R2)에서 배출되는 액체 암모니아는 폐수 처리 장치(200)의 취수구(I2)를 거쳐 제2세정탑(201)에 진입하여 제2순환 취수구(CIP2)를 거쳐 진입하는 물과 서로 혼합되어 암모니아 가스를 형성하고 또한 암모니아 가스는 제3배출구(R3)로 배출된다.
폐수 처리 장치(200)는 가열장치(202)를 더 포함할 수 있고, 여기서, 제2세정탑(201)에서 물과 혼합되는 액체 암모니아는 가열장치(202)에 의해 처리되어 암모니아 가스(G3) 및 물(L2)을 생성한다. 여기서, 가열장치(202)에서 생성되는 물(L2)은 제2순환 출수구(COP2)를 거쳐 배출되고 나아가서는 제2순환 취수구(CIP)를 거쳐 제2세정탑(201)에 회수된다. 가열장치(202)로 인해 생성되는 암모니아 가스(G3)는 회수되어 이산화탄소 폐기 가스(G1)와 결합되어 혼합기체를 형성한다. 상기와 같은 설치를 통하여, 여과를 거친 물 및 암모니아 가스를 재차 회수하여 이용할 수 있으므로 에너지, 재료의 낭비를 초래하지 않으며 또한 불필요한 폐기물이 형성되지 않으므로 회수 효율을 대폭 향상시킬 수 있고 또 에너지 절감 효과를 대폭 향상시킬 수 있다.
상기 내용을 종합하면, 본 고안에서 제공하는 이산화탄소 폐기 가스 처리 시스템은 암모니아 가스 및 물을 직접 사용하여 이산화탄소 폐기 가스를 효과적으로 고체 탄산암모늄으로 전환하는 것으로, 이는 질소 비료의 원료로 사용할 수 있고, 다른 한편으로, 처리과정에서 생성되는 액체 암모니아, 암모니아 가스 및 물 역시 회수하여 재활용할 수 있으므로 낭비를 초래하지 않으며 또한 불필요한 폐기물이 형성되지 않는 바, 별도의 화학 물질을 첨가하여 이산화탄소와 반응하게 하는 기존의 화학적 처리방법과 비교하면 본 고안의 이산화탄소 폐기 가스 처리 시스템은 환경 보호와 에너지 절감 효과를 더욱 달성할 수 있다.
상술한 실시예는 단지 본 고안의 기술적 사상 및 특징을 서술하기 위한 것으로, 그 목적은 본 고안이 속하는 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자로 하여금 본 고안의 내용에 대한 이해에 근거하여 실시하게 하는 것으로 본 고안의 특허범위를 한정하지 않으며 본 고안의 사상과 범위내의 균등한 변화 또는 수식은 여전히 본 고안의 특허청구범위에 속한다.
100: 폐기 가스 처리 장치 101: 제1세정탑 102: 냉각 여과 장치
200: 폐수 처리 장치 201: 제2세정탑 202: 가열장치
300: 암모니아 가스 생성 장치 301: 기화기
302: 액체 암모니아 탱크 G1: 이산화탄소 폐기 가스
G2, G3: 암모니아 가스 P1: 고체 탄산암모늄
L1, L2: 물 I1: 흡기구 I2: 취수구
R1: 제1배출구 R2: 제2배출구 R3: 제3배출구
CIP1: 제1순환 취수구 COP1: 제1순환 출수구
CIP2: 제2순환 취수구 COP2: 제2순환 출수구

Claims (8)

  1. 암모니아 가스를 생성하기 위한 암모니아 가스 생성 장치;
    제1세정탑, 흡기구, 제1순환 취수구, 제1순환 출수구, 제1배출구 및 제2배출구를 포함하는 폐기 가스 처리 장치; 및
    제2세정탑, 취수구, 제2순환 취수구, 제2순환 배수구 및 제3배출구를 포함하는 폐수 처리 장치를 포함하고,
    상기 암모니아 가스 생성 장치는 상기 흡기구의 전단과 연결되어 상기 흡기구로 흡입되는 이산화탄소 폐기 가스가 상기 제1세정탑에 진입하기 전에 암모니아 가스와 혼합되어 혼합 기체를 형성하게 하고, 상기 혼합 기체는 상기 흡기구를 통하여 상기 제1세정탑에 진입하여 상기 제1순환 취수구에 진입하는 물과 서로 혼합되어 고체 탄산암모늄 및 액체 암모니아를 형성하며, 상기 고체 탄산암모늄 및 액체 암모니아는 상기 제1배출구 및 상기 제2배출구로 각각 배출되고,
    상기 제2배출구로 배출되는 액체 암모니아는 상기 취수구를 통하여 상기 제2세정탑에 진입하여 상기 제2순환 취수구로 진입하는 물과 서로 혼합되어 암모니아 가스를 형성하고, 암모니아 가스는 제3배출구로 배출되는 이산화탄소 폐기 가스 처리 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 암모니아 가스 생성 장치는,
    액체 암모니아를 저장 및 공급하는 액체 암모니아 탱크; 및
    상기 액체 암모니아 탱크에서 공급하는 액체 암모니아를 기화시켜 암모니아 가스를 생성하는 기화기를 더 포함하는 이산화탄소 폐기 가스 처리 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 폐기 가스 처리 장치는 냉각 순환 장치를 더 포함하고, 물과 혼합되는 상기 혼합 기체는 상기 냉각 순환 장치에 의해 처리되어 고체 탄산암모늄 및 물을 생성하는 이산화탄소 폐기 가스 처리 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 냉각 순환 장치에서 생성되는 물은 상기 제1순환 출수구를 거쳐 배출되어 상기 제1순환 취수구를 거쳐 상기 제1세정탑에 회수되는 이산화탄소 폐기 가스 처리 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 폐수 처리 장치는 가열장치를 더 포함하고, 물과 혼합되는 액체 암모니아는 상기 가열장치에 의해 처리되어 암모니아 가스 및 물을 생성하는 이산화탄소 폐기 가스 처리 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 가열장치를 거쳐 생성되는 물은 상기 제2순환 출수구를 거쳐 배출되어 상기 제2순환 취수구를 거쳐 상기 제2세정탑에 회수되는 이산화탄소 폐기 가스 처리 시스템.
  7. 제5항에 있어서, 상기 제3배출구는 파이프라인에 의해 상기 흡기구와 연결되고, 상기 가열장치를 거쳐 생성되는 암모니아 가스는 상기 파이프라인을 거쳐 상기 흡기구에 전송되어 이산화탄소 폐기 가스와 결합되어 혼합 기체를 형성하는 이산화탄소 폐기 가스 처리 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 고체 탄산암모늄은 중탄산 암모늄을 포함하는 이산화탄소 폐기 가스 처리 시스템.
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