KR20240032703A - 산업 연도가스 중의 이산화탄소 포집 전환 방법 및 활용 - Google Patents
산업 연도가스 중의 이산화탄소 포집 전환 방법 및 활용 Download PDFInfo
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Abstract
본 출원은 이산화탄소 포집 기술 분야에 관한 것으로 산업 연도가스 중의 이산화탄소 포집 전환 방법 및 그 활용을 제공한다. 산업 연도가스 중의 이산화탄소 포집 전환 방법은, 산업 연도가스를 사이클론 상단에 보내어 연도가스 흐름이 사이클론 상단에서 원통벽을 따라 하향 선회하고, 동시에 외기를 사이클론 하단에 보내어 공기 흐름이 사이클론 하단에서 원통벽을 따라 하향 선회하며, 사이클론을 냉각하여 산업 연도가스와 공기를 온도 10℃ 미만, 압력 0.12MPa 이상의 조건에서 반응시켜 탄산을 포함하는 혼합산을 생성하는 것으로 산업 연도가스 중의 이산화탄소에 대해 포집 전환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 전체 공정 과정이 간단하고 신속하며, 산업 연도가스 중의 이산화탄소를 효과적으로 포집할 수 있고, 낮은 비용과 높은 안전성 및 실용적 가치가 있는 동시에 연도가스 정화 및 복합비료 제조에도 활용할 수 있다.
Description
본 출원은 이산화탄소 포집 기술 분야에 관한 것으로, 보다 상세하게는 산업 연도가스 중의 이산화탄소 포집 전환 방법 및 그 활용에 관한 것이다.
현재 산업에 있어서 이산화탄소에 대한 일반적인 포집 방법으로 화학적 흡착, 물리적 흡착, 고압액화, 분자체 등 기술적 수단이 있다. 공개번호 CN114602294A에 공개된 바와 같이, CO2를 포집하기 위한 2상 흡수제는 화학적 흡수를 통해 이산화탄소를 포집한다. 또한, 등록번호 CN214222307U에 공개된 바와 같이, 산업 폐가스의 이산화탄소 농축 및 액화과정 통합시스템은 고압 액화의 방법을 적용하여 이산화탄소를 포집 저장한다.
실제 생산 과정에 있어서, 흡착 공정이 복잡하고 안정성 및 안전성이 떨어지며, 고압 액화는 누설 등 안전사고가 쉽게 발생하고 비용이 높아 산업상 대규모의 보급 및 활용이 어렵다.
본 출원의 목적은 전체 공정 과정이 간단하고 신속하며, 산업 연도가스 중의 이산화탄소를 효과적으로 포집할 수 있고, 낮은 비용과 높은 안전성 및 실용적 가치가 있는 산업 연도가스 중의 이산화탄소 포집 전환 방법을 제공하는데 그 목적이있다.
본 출원의 다른 목적은 산업 연도가스의 정화에 있어서 산업 연도가스 중의 이산화탄소 포집 전환 방법을 활용하는데 그 목적이 있다.
본 출원의 또 다른 목적은 산업 연도가스 전환을 통한 복합비료 제조에 있어서 산업 연도가스 중의 이산화탄소 포집 전환 방법을 활용하는데 그 목적이 있다.
제1 부분에 있어서, 본 출원의 실시예에 따른 산업 연도가스 중의 이산화탄소 포집 전환 방법은, 산업 연도가스를 사이클론 상단에 보내어 연도가스 흐름이 사이클론 상단에서 원통벽을 따라 하향 선회하고, 동시에 외기를 사이클론 하단에 보내어 공기 흐름이 사이클론 하단에서 원통벽을 따라 하향 선회하며, 사이클론을 냉각하여 산업 연도가스와 공기를 온도 10℃ 미만, 압력 0.12MPa 이상의 조건에서 반응시켜 탄산을 포함하는 혼합산을 생성하는 것으로 산업 연도가스 중의 이산화탄소에 대해 포집 전환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
제2부분에 있어서, 본 출원 실시예에 따른 산업 연도가스 정화 처리에서 산업 연도가스 중의 이산화탄소 포집 및 전환 방법의 활용하는 것을 특징으로 한다.
제3부분에 있어서, 본 출원 실시예에 따른 산업 연도가스 전환을 통한 복합비료 제조 방법에서 산업 연도가스 중의 이산화탄소 포집 및 전환 방법의 활용하는 것을 특징으로 한다.
출원한 실시예들은 선행 기술과 비교하여 적어도 다음의 장점들을 포함하는 효과를 가질 수 있다.
제1부분에 있어서, 본 출원 실시예에서 제공하는 산업 연도가스 중의 이산화탄소 포집 전환 방법에 따르면, 송풍기, 노즐 또는 기타 설비를 이용하여 산업 연도가스를 사이클론 원통부의 상부로 보내어 산업 연도가스가스를 사이클론 내부로 가압 및 분사하여 산업 연도가스가 형성한 흐름이 사이클론 측벽을 따라 높은 속도로 하향 선회시킨다. 마찬가지로 공기압축기, 노즐 또는 기타 설비를 이용하여 외기를 사이클론 원통부의 하부로 보내어 외기를 사이클론 내부로 가압 및 분사하여 마찬가지로 외기가 형성한 흐름이 사이클론 측벽을 따라 높은 속도로 하향 선회시킨다. 이 과정에, 공기 흐름의 선회 속도가 연도가스 흐름의 선회 속도보다 높고, 압력차의 작용에 의해 상단에 위치한 연도가스 흐름이 끌려서 하향 선회 운동이 가속화된다. 동시에 사이클론을 냉각하여 최종 사이클론 내부에서 온도 10℃미만, 압력 0.12MPa 이상의 벽면 "과중력 원심분리 냉동 압력장"을 형성한다. 이 조건에서 산업 연도가스 중의 수분이 물방울로 응축되고, 연도가스 중의 일산화탄소, 이산화탄소와 외기가 "과중력 원심분리 냉동 압력장"에서 제공하는 압력 및 온도 조건 하에 일반 조건에서 쉽게 반응하지 않는 화학반응 압력 평형 상수를 변화시켜 이 3자가 신속하게 반응하여 탄산을 생성한다. 마찬가지로 산업 연도가스에 함유된 일산화질소, 이산화질소, 이산화황 등 독성물질을 반응시켜 해당하는 산을 생성한다. 관련 반응식은 다음과 같다.
전반 공정이 간단하고 산업 연도가스 중의 이산화탄소를 효과적으로 포집할 수 있는 동시에 산업 연도가스를 정화할 수 있고, 비용이 낮고 경제적이고 친환경적이며, 공정 과정이 안전하고 안정하여 실용 가치가 높다.
제2부분에 있어서, 본 출원 실시예에서 제공하는 산업 연도가스 중의 이산화탄소 포집 전환 방법을 활용한 산업 연도가스 정화처리에 따르면, 이 방법을 통해 산업 연도가스를 반복적이고 여러 단계로 처리하여 다양한 포집, 정화 효과를 얻을 수 있다.
제3부분에 있어서, 본 출원 실시예에서 제공하는 산업 연도가스 중의 이산화탄소 포집 전환 방법을 활용한 산업 연도가스 전환을 통한 복합비료 제조 방법에 따르면, 이 방법을 통해 산업 연도가스를 처리하는 과정에서 적당한 액체질소 또는 암모니아수를 사이클론 내로 유입하여 "과중력 원심분리 냉동 압력장"에 의해 제공되는 조건에서, 사전에 얻어진 탄산과 반응하여 소량의 질산암모늄과 황산암모늄을 함유한 탄산수소암모늄 복합비료를 생성할 수 있고, 다시 간단한 탈수처리를 진행하면 탄산수소암모늄 함량이 97%이상에 이르는 농업용 복합비료를 얻을 수 있다. 관련 반응식은 다음과 같다.
본 출원 실시예들의 기술적 해결책에 대한 보다 명확한 설명을 위해, 실시예들에서 요구되는 도면에 대해 구체적으로 설명하고자 한다. 그러나, 다음 도면은 본 출원의 특정 실시예만 표시한 것이기에 범위를 한정하는 것으로 이해할 수 없다. 창의적인 작업 없이도 이 도면들을 바탕으로 다른 관련 도면을 얻을 수 있다는 것은 본 분야에서 통상의 지식을 가진자에게 자명한 것이다.
도1은 본 출원에서 제공되는 산업 연도가스 중의 이산화탄소 포집 전환 방법을 달성할 수 있는 장치 구조도이다.
도1은 본 출원에서 제공되는 산업 연도가스 중의 이산화탄소 포집 전환 방법을 달성할 수 있는 장치 구조도이다.
본 출원 실시예의 목적, 기술적 해결책 및 장점을 보다 명확히 하기 위하여, 아래 본 출원 실시예 중의 도면을 가지고 본 출원 실시예 중의 기술 해결책에 대해 상세하고 구체적으로 설명하고자 한다. 그러나, 설명된 실시예는 본 출원의 일부 실시예이지 전부 실시예가 아님이 분명하다. 통상적으로, 여기 도면에 설명 및 제시된 본 출원 실시예의 구성부분은 각종 다양한 구성에 의해 배치 및 설계될 수 있다.
실시예에 구체적인 조건을 명시하지 않은 것은 일반 조건 또는 제조업체의 권장 조건을 따른다. 제조업체를 지정하지 않고 사용하는 시약 또는 기구는 모두 시판 구매를 통해 얻을 수 있는 일반 제품이다.
따라서, 이하 도면에서 제공되는 본 출원의 실시예에 대한 상세한 설명은 보호를 요청하는 본 출원의 범위를 제한하려는 것이 아니라 본 출원의 특정 실시예를 나타낼 뿐이다. 창의적인 작업 없이도 통상의 지식을 가진자가 본 출원의 실시예를 바탕으로 얻을 수 있는 다른 모든 실시예는 전부 본 출원의 보호 범위에 속한다.
유사한 부호 및 문자는 아래 도면에서 유사한 항목을 나타내므로 한 도면에서 정의된 항목을 이후 도면에서 추가로 정의하거나 설명할 필요가 없음을 주의해야 한다.
본 출원의 실시예에 대한 설명에서, "위", "아래", "내부", "외부" 등 용어로 지시하는 방향 또는 위치 관계는 도면을 바탕으로 표시하는 방향 또는 위치 관계, 또는 해당 발명 제품을 사용할 때 일반적으로 배치되는 방향 또는 위치 관계로 본 출원에 대한 설명의 편리와 설명의 단순화를 위한 것이지 해당 장치 또는 구성품이 반드시 특정된 방향을 가지고, 특정된 방향에 의해 구성 또는 조작되어야 함을 나타내거나 암시하는 것이 아니기에 본 출원에 대한 제한으로 이해할 수 없음을 주의해야 한다. 또한, "제1", "제2" 등 용어는 설명을 구분하기 위해 사용될 뿐 상대적 중요성을 나타내거나 암시하는 것으로 이해할 수 없다.
본 출원의 실시예에 대한 설명에서 "다수"는 최소 2개를 표시한다.
본 출원의 실시예에 대한 설명에서, 달리 규정되고 한정되지 않는 한, "설치", "연결" 등의 용어는 넓은 의미로 이해되어야 함을 주의해야 한다. 예를 들어, 고정 연결, 분리 가능 연결, 또는 일체형 연결일 수 있고; 기계적 연결 또는 전기적 연결일 수도 있으며; 직접 연결, 또는 중간 매체를 통해 간접적으로 연결, 또는 두 구성품 내부의 연결일 수 있다. 통상의 지식을 가진자라면 구체적인 상황에 따라 본 출원에서 상기 용어의 구체적인 의미를 이해할 수 있다.
충돌되지 않는 경우, 본 출원에서의 실시예 및 실시예들의 특징은 서로 결합될 수 있다. 아래 구체적인 실시예들을 참조하여 본 출원을 보다 상세하게 설명하도록 한다.
본 출원의 실시예에 따라 제공되는 산업 연도가스 중의 이산화탄소 포집 전환 방법은 산업 연도가스를 사이클론 상단에 보내어 연도가스 흐름이 사이클론 상단에서 원통벽을 따라 하향 선회하고, 동시에 외기를 사이클론 하단에 보내어 공기 흐름이 사이클론 하단에서 원통벽을 따라 하향 선회하며, 사이클론을 냉각하여 산업 연도가스와 공기를 온도 10℃ 미만, 압력 0.12MPa 이상의 조건에서 반응시켜 탄산을 포함하는 혼합산을 생성하는 것으로 산업 연도가스 중의 이산화탄소에 대해 포집 전환하는 단계를 포함한다.
상기 실시예에서 송풍기, 노즐 또는 기타 설비를 이용하여 산업 연도가스를 사이클론 원통부의 상부로 보내어 산업 연도가스가스를 사이클론 내부로 가압 및 분사하여 산업 연도가스가 형성한 흐름이 사이클론 측벽을 따라 높은 속도로 하향 선회시킨다. 마찬가지로 공기압축기, 노즐 또는 기타 설비를 이용하여 외기를 사이클론 원통부의 하부로 보내어 외기를 사이클론 내부로 가압 및 분사하여 마찬가지로 외기가 형성한 흐름이 사이클론 측벽을 따라 높은 속도로 하향 선회시킨다. 이 과정에, 공기 흐름의 선회 속도가 연도가스 흐름의 선회 속도보다 높고, 압력차의 작용에 의해 상단에 위치한 연도가스 흐름이 끌려서 하향 선회 운동이 가속화된다. 동시에 사이클론을 냉각하여 최종 사이클론 내부에서 온도 10℃ 미만, 압력 0.12MPa 이상의 벽면 "과중력 원심분리 냉동 압력장”을 형성한다. 이 조건에서 산업 연도가스 중의 수분이 물방울로 응축되고, 연도가스 중의 일산화탄소, 이산화탄소와 외기가 "과중력 원심분리 냉동 압력장”에서 제공하는 압력 및 온도 조건 하에 일반 조건에서 쉽게 반응하지 않는 화학반응 압력 평형 상수를 변화시켜 이 3자가 신속하게 반응하여 탄산을 생성한다. 마찬가지로 산업 연도가스에 함유된 일산화질소, 이산화질소, 이산화황 등 독성물질을 반응시켜 해당하는 산을 생성한다.
전반 공정이 간단하고 산업 연도가스 중의 이산화탄소를 효과적으로 포집할 수 있는 동시에 산업 연도가스를 정화할 수 있고, 비용이 낮고 경제적이고 친환경적이며, 공정 과정이 안전하고 안정하여 실용 가치가 높다.
또한, 본 출원의 일부 실시예들에서, 산업 연도가스가 중고압 송풍기를 통해 4,500 ~ 7,500Pa의 압력으로 사이클론 상단에 공급되고, 상기 외기가 공기압축기를 통해 0.6 ~ 0.88MPa의 압력으로 사이클론 하단에 공급된다.
또한, 본 출원의 일부 실시예들에서, 연도가스 흐름이 14~40m/s의 접선속도로 선회하고, 공기 흐름이 60~150m/s의 접선속도로 선회한다.
또한, 본 출원의 일부 실시예들에서, 온도가 5℃~-15℃인 냉매에 의해 사이클론을 냉각한다.
상기 실시예들에서, 업력, 흐름 속도, 냉각 온도 등 조건들을 제어함으로써 사이클론 내부에 벽면 "과중력 원심분리 냉동 압력장"을 형성할 수 있어 반응에 더 유리하고, 이산화탄소 포집 전환 효과를 향상시켜 산업 생산 및 사용에 더 유리하다.
또한 본 출원의 일부 실시예들에서, 하우징(1); 상기 하우징(1)에 설치된 사이클론(2); 상기 사이클론(2)과 상기 하우징(1) 간에 형성된 챔버; 상기 챔버 내에 설치된 실링 배플(11)을 포함하는 장치를 통해 달성하고, 상기 사이클론(2) 하단과 상기 하우징(1) 하단이 연결되어 있고, 상기 실링 배플(11) 슬리브가 상기 사이클론(2)에 설치되어 상기 하우징(1) 내벽과 연결되어 있으며, 상기 실링 배플(11)이 상기 챔버를 제1챔버(3)와 제2챔버(4)로 분할하고, 상기 제1챔버(3)가 상기 제2챔버(4) 위에 위치하며, 상기 사이클론(2) 측벽에 냉각 챔버(23)가 설치되어 있고, 상기 사이클론(2) 측벽에 또 제1분사유닛과 제2분사유닛이 설치되어 있으며, 상기 제1분사유닛이 상기 제1챔버(3)에 위치하고, 상기 제2분사유닛이 상기 제2챔버(4)에 위치하여 있다.
상기 실시예들에서, 실제 사용할 때, 송풍기 등 설비를 통해 산업 연도가스를 상기 하우징(1) 내부의 상기 제1챔버(3) 내로 보내어 상기 제1분사유닛을 통해 연도가스를 높은 속도로 상기 사이클론(2) 내부에 분사하여 연도가스가 상기 사이클론(2) 내벽을 따라 하향 선회시킨다. 이 과정에 상기 냉각 챔버(23) 내에 냉매가 충전되어 있어 선회하는 연도가스를 냉각시킨다. 동시에 외기를 상기 제2챔버(4) 내로 보내어 상기 제2분사유닛을 통해 외기를 높은 속도로 상기 사이클론(2) 하단에 분사하여 외기가 상기 사이클론(2) 내벽을 따라 선회시킨다. 이때, 상기 원뿔 부분의 상단은 높은 속도로 하향 선회하는 연도가스 흐름이고, 하단은 높은 속도로 하향 선회하는 공기 흐름으로 구분되어 상단의 높은 속도의 흐름이 하단의 높은 속도의 흐름으로 인해 생기는 압력차에 끌려 상단 연도가스가 더 높은 속도로 상기 사이클론(2) 내벽을 둘러싸고 하향 선회하는 동시에 상기 냉각 챔버(23) 내의 냉매 작용에 의해 최종 사이클론(2) 내부에서 벽면 "과중력 원심분리 냉동 압력장"을 형성한다. 이 조건에서 산업 연도가스 중의 수분이 물방울로 응축되고, 연도가스 중의 일산화탄소, 이산화탄소와 외기가 "과중력 원심분리 냉동 압력장”에서 제공하는 압력 및 온도 조건 하에 일반 조건에서 쉽게 반응하지 않는 화학반응 압력 평형 상수를 변화시켜 이 3자가 신속하게 반응하여 탄산을 생성한다. 마찬가지로 산업 연도가스에 함유된 일산화질소, 이산화질소, 이산화황 등 독성물질을 반응시켜 해당하는 산을 생성한다. 적당한 액체질소 또는 암모니아수를 상기 사이클론2 내로 유입하여 "과중력 원심분리 냉동 압력장”에 의해 제공되는 조건에서, 사전에 얻어진 탄산과 반응하여 소량의 질산암모늄과 황산암모늄을 함유한 탄산수소암모늄 복합비료를 생성할 수 있고, 다시 간단한 탈수처리를 진행하면 탄산수소암모늄 함량이 97%이상에 이르는 농업용 복합비료를 얻을 수 있다.
전체 설비는 구조가 간단하고, 연도가스 중의 이산화탄소를 포집함과 동시에 연도가스를 정화하고, 또한 포집된 이산화탄소를 복합 질소비료로 전환할 수 있어 자원의 재활용을 달성할 수 있다. 사용 시, 전체 공정 과정이 안전하고 안정적이며, 간단하고 신속하며, 높은 안정성 및 낮은 비용으로 에너지 절약, 배출 감소, 경제적이고 친환경적, 자원 절약 등 특징이 있으며, 실용 가치가 높다.
또한, 본 출원의 일부 실시예들에서, 상기 제1분사유닛에 다수 제1에어노즐(5)이 포함되고, 상기 제2분사유닛에 다수 제2에어노즐(6)이 포함되며, 상기 제1에어노즐(5)과 상기 제2에어노즐(6)이 모두 상기 사이클론(2) 측벽에 관통 설치되고, 상기 제1에어노즐(5)과 상기 제2에어노즐(6)의 흡기구가 모두 챔버 내에 설치되며, 배기구가 모두 상기 사이클론(2) 내부에 설치되고 위치가 흡기구보다 낮다.
상기 실시예들에서, 상기 사이클론(2) 내부를 향하여 아래로 기울어진 다수 상기 제1에어노즐(5)과 다수 상기 제2에어노즐(6)을 통하여 흐름이 상기 사이클론(2) 내벽을 따라 더 원활하게 하향 선회할 수 있어 효과가 더 좋다. 그중, 상기 제2에어노즐(6)의 흐름 분사 속도가 상기 제1에어노즐(5) 보다 높아서 압력차를 통하여 상단의 연도가스 흐름을 더 빨리 끌어올 수 있다.
또한, 본 출원의 일부 실시예들에서, 상기 사이클론(2)은 원통부(21)와 원뿔 부분(22)을 포함하고, 상기 원뿔 부분(22) 중 지름이 큰 쪽이 상기 원통부(21)의 한 쪽과 연결되며, 상기 원뿔 부분(22) 중 지름이 작은 쪽이 상기 하우징(1)의 하단과 연결되어 외부와 통한다. 상기 실링 배플(11)이 상기 원통부(21)와 상기 원뿔 부분(22) 사이에 위치하고, 상기 원통부(21)가 상기 제1챔버(3) 내에 위치하며, 상기 원뿔 부분(22)이 상기 제2챔버(4) 내에 위치한다.
상기 실시예들에서, 이런 설치는 장치의 구조가 더 합리적이고 포집 효과 향상에 유리하다.
또한, 본 출원의 일부 실시예들에서, 상기 장치에는 순환냉각장치(100)를 포함하고, 상기 순환냉각장치(100)에 출구(102)와 입구(101)가 설치되어 있으며, 상기 출구(102)는 파이프를 통하여 상기 냉각챔퍼(23)의 하단과 연결되고, 상기 입구(101)는 파이프를 통하여 상기 냉각챔퍼(23)의 하단과 연결된다.
상기 실시예들에서, 상기 공급관(7)을 통해 상기 제2챔퍼(4) 내로 외기를 보냄과 동시에 액체질소 또는 암모니아수를 추가하여 포집된 이산화탄소를 탄산수소암모늄 복합비료로 반응 전환시켜 자원의 재활용을 달성할 수 있다.
본 출원의 실시예에서 산업 연도가스 중의 이산화탄소 포집 및 전환 방법을 활용한 산업 연도가스 정화처리를 제공한다.
본 출원의 실시예에서 산업 연도가스 중의 이산화탄소 포집 및 전환 방법을 활용한 산업 연도가스를 전환하여 복합비료를 제조하는 데의 방법을 제공한다.
아래 실시예를 결합하여 본 출원의 특징 및 성능을 보다 상세히 설명하도록 한다.
실시예 1
본 실시예는 산업 연도가스 중의 이산화탄소 포집 전환 방법을 제공한다. 이 방법은 산업 연도가스가 중고압 송풍기를 통해 4,500 Pa압력으로 사이클론 상단에 공급되어 연도가스 흐름이 14m/s의 접선 속도로 사이클론 상단에서 사이클론 벽을 따라 하향 선회하고, 동시에 외기가 공기압축기를 통해 0.6MPa의 압력으로 사이클론 하단에 공급되어 공기 흐름이 60m/s의 접선 속도로 사이클론 하단에서 사이클론 벽을 따라 하향 선회하면서 온도가 5℃인 냉매를 통해 사이클론을 냉각하여 산업 연도가스와 공기를 온도 10℃ 미만, 압력 0.12MPa 이상의 조건에서 반응시켜 탄산을 포함하는 혼합산을 생성하는 것으로 산업 연도가스 중의 이산화탄소에 대해 포집 전환하는 단계를 포함한다.
실시예 2
본 실시예는 산업 연도가스 중의 이산화탄소 포집 전환 방법을 제공한다. 이 방법은 산업 연도가스가 중고압 송풍기를 통해 7,500 Pa압력으로 사이클론 상단에 공급되어 연도가스 흐름이 40m/s의 접선 속도로 사이클론 상단에서 사이클론 벽을 따라 하향 선회하고, 동시에 외기가 공기압축기를 통해 0.8MPa의 압력으로 사이클론 하단에 공급되어 공기 흐름이 150m/s의 접선 속도로 사이클론 하단에서 사이클론 벽을 따라 하향 선회하면서 온도가 -15℃인 냉매를 통해 사이클론을 냉각하여 산업 연도가스와 공기를 온도 10℃ 미만, 압력 0.12MPa 이상의 조건에서 반응시켜 탄산을 포함하는 혼합산을 생성하는 것으로 산업 연도가스 중의 이산화탄소에 대해 포집 전환하는 단계를 포함한다.
실시예 3
본 실시예는 산업 연도가스 중의 이산화탄소 포집 전환 방법을 제공한다. 이 방법은 산업 연도가스가 중고압 송풍기를 통해 6,000Pa 압력으로 사이클론 상단에 공급되어 연도가스 흐름이 30m/s의 접선 속도로 사이클론 상단에서 사이클론 벽을 따라 하향 선회하고, 동시에 외기가 공기압축기를 통해 0.8MPa의 압력으로 사이클론 하단에 공급되어 공기 흐름이 120m/s의 접선 속도로 사이클론 하단에서 사이클론 벽을 따라 하향 선회하면서 온도가 -10℃인 냉매를 통해 사이클론을 냉각하여 산업 연도가스와 공기를 온도 10℃ 미만, 압력 0.12MPa 이상의 조건에서 반응시켜 탄산을 포함하는 혼합산을 생성하는 것으로 산업 연도가스 중의 이산화탄소에 대해 포집 전환하는 단계를 포함한다.
실시예 4
도1을 참조하면, 본 실시예는 산업 연도가스 중의 이산화탄소 포집 전환 방법을 제공하고, 다음 장치를 통해 달성한다.
하우징(1); 상기 하우징(1)에 설치된 사이클론(2); 상기 사이클론(2)과 상기 하우징(1) 간에 형성된 챔버; 상기 챔버 내에 설치된 실링 배플(11)을 포함하는 장치, 상기 사이클론(2) 하단과 상기 하우징(1) 하단이 연결되어 있고, 상기 실링 배플(11) 슬리브가 상기 사이클론(2)에 설치되어 상기 하우징(1) 내벽과 연결되어 있으며, 상기 실링 배플(11)이 상기 챔버를 제1챔버(3)와 제2챔버(4)로 분할하고, 상기 제1챔버(3)가 상기 제2챔버(4) 위에 위치하며, 상기 사이클론(2) 측벽에 냉각 챔버(23)가 설치되어 있고, 상기 사이클론(2) 측벽에 또 제1분사유닛과 제2분사유닛이 설치되어 있으며, 상기 제1분사유닛이 상기 제1챔버(3)에 위치하고, 상기 제2분사유닛이 상기 제2챔버(4)에 위치하여 있다.
상기 제1분사유닛에 다수 제1에어노즐(5)이 포함되고, 상기 제2분사유닛에 다수 제2에어노즐(6)이 포함되며, 상기 제1에어노즐(5)과 상기 제2에어노즐(6)이 모두 상기 사이클론(2) 측벽에 관통 설치되고, 상기 제1에어노즐(5)과 상기 제2에어노즐(6)의 흡기구가 모두 챔버 내에 설치되며, 배기구가 모두 상기 사이클론(2) 내부에 설치되고 위치가 흡기구보다 낮다.
상기 사이클론(2)은 원통부(21)와 원뿔 부분(22)을 포함하고, 상기 원뿔 부분(22) 중 지름이 큰 쪽이 상기 원통부(21)의 한 쪽과 연결되며, 상기 원뿔 부분(22) 중 지름이 작은 쪽이 상기 하우징(1)의 하단과 연결되어 외부와 통한다. 상기 실링 배플(11)이 상기 원통부(21)와 상기 원뿔 부분(22) 사이에 위치하고, 상기 원통부(21)가 상기 제1챔버(3) 내에 위치하며, 상기 원뿔 부분(22)이 상기 제2챔버(4) 내에 위치한다.
순환냉각장치(100)를 더 포함하고, 상기 순환냉각장치(100)에 출구(102)와 입구(101)가 설치되어 있으며, 상기 출구(102)는 파이프를 통하여 상기 냉각 챔버(23)의 하단과 연결되고, 상기 입구(101)는 파이프를 통하여 상기 냉각 챔버(23)의 하단과 연결된다.
구체적인 방법으로는, 산업 연도가스가 중고압 송풍기(200)를 통해 6,000Pa 압력으로 상기 제1챔버(3)에 공급되어 상기 제1 에어노즐(5)을 통해 산업 연도가스를 사이클론(2) 내로 분사하여 연도가스 흐름을 형성하고 30m/s의 접선 속도로 사이클론(2) 상단에서 사이클론 벽을 따라 하향 선회하고, 동시에 외기가 공기압축기(300)를 통해 0.8MPa의 압력으로 상기 제2 챔버(4)에 공급되어 상기 제2 에어노즐(6)을 통해 외기를 사이클론(2) 내로 분사하여 공기 흐름을 형성하고 120m/s의 접선 속도로 사이클론(2) 하단에서 사이클론 벽을 따라 하향 선회하고, 동시에 상기 순환냉각장치(100)을 통해 온도가 -10℃인 냉매를 상기 출구(102)로 상기 냉각 챔버(23) 내에 유입시켜 사이클론(2)을 냉각하며 상기 입구(101)로 상기 냉각 챔버(23) 내의 냉매를 회수한다. 최종 산업 연도가스와 공기를 온도 10℃ 미만, 압력 0.12MPa 이상의 조건에서 반응시켜 탄산을 포함하는 혼합산을 생성하는 것으로 산업 연도가스 중의 이산화탄소를 포집 전환한다.
시험예
타이어 소각으로 생기는 연도가스에 대해 본 출원 실시예 4로 제공되는 산업 연도가스 중의 이산화탄소 포집 전환 방법을 적용 및 처리하여 연도가스 처리 전과 후의 세부적인 상태 데이터 변화를 검사 및 기록하며, 구체적인 항목 및 결과는 표 1과 같다.
표 1
결과에서 나타난 바와 같이, 본 출원에서 제공된 산업 연도가스 중의 이산화탄소 포집 전환 방법으로 타이어 소각 연도가스를 처리한 결과, 연도가스의 외부 총 배출량 53.6% 감소, 수증기가 물로 응집되어 89.7% 회수, CO2가 H2CO3로의 전환율 66.5%, SOX가 H2SO4로의 전환율 99.8%, NOX가 HNO3로의 전환율 81.2%로 효과가 분명하다.
요약하면, 본 출원의 실시예는 산업 연도가스 중의 이산화탄소 포집 전환 방법 및 그 활용을 제공하고, 이 방법은 송풍기, 노즐 또는 기타 설비를 이용하여 산업 연도가스를 사이클론 원통부의 상부로 보내어 산업 연도가스가스를 사이클론 내부로 가압 및 분사하여 산업 연도가스가 형성한 흐름이 사이클론 측벽을 따라 높은 속도로 하향 선회시킨다. 마찬가지로 공기압축기, 노즐 또는 기타 설비를 이용하여 외기를 사이클론 원통부의 하부로 보내어 외기를 사이클론 내부로 가압 및 분사하여 마찬가지로 외기가 형성한 흐름이 사이클론 측벽을 따라 높은 속도로 하향 선회시킨다. 이 과정에, 공기 흐름의 선회 속도가 연도가스 흐름의 선회 속도보다 높고, 압력차의 작용에 의해 상단에 위치한 연도가스 흐름이 끌려서 하향 선회 운동이 가속화된다. 동시에 사이클론을 냉각하여 최종 사이클론 내부에서 온도 10℃ 미만, 압력 0.12MPa 이상의 벽면 "과중력 원심분리 냉동 압력장”을 형성한다. 이 조건에서 산업 연도가스 중의 수분이 물방울로 응축되고, 연도가스 중의 일산화탄소, 이산화탄소와 외기가 "과중력 원심분리 냉동 압력장”에서 제공하는 압력 및 온도 조건 하에 일반 조건에서 쉽게 반응하지 않는 화학반응 압력 평형 상수를 변화시켜 이 3자가 신속하게 반응하여 탄산을 생성한다. 마찬가지로 산업 연도가스에 함유된 일산화질소, 이산화질소, 이산화황 등 독성물질을 반응시켜 해당하는 산을 생성한다. 전반 공정이 간단하고 산업 연도가스 중의 이산화탄소를 효과적으로 포집할 수 있는 동시에 산업 연도가스를 정화할 수 있고, 비용이 낮고 경제적이고 친환경적이며, 공정 과정이 안전하고 안정하여 실용 가치가 높은 동시에 산업 연도가스의 정화 및 복합비료의 전환 제조에 활용 가능하다.
이상은 본 출원의 바람직한 실시예에 불과하며, 본 출원을 한정하고자 하는 것은 아니다. 본 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에게 있어서 본 출원은 다양한 변경 및 변화가 있을 수 있다. 본 출원의 사상 및 기술 내의 모든 변경, 균등물 내지 대체물, 개선 등은 전부 본 출원의 보호 범위 내에 포함되어야 한다.
1: 하우징
11: 실링 배플
2: 사이클론
21: 원통부
22: 원뿔 부분
23: 냉각 챔퍼
3: 제1챔퍼
4: 제2챔퍼
5: 제1 에어노즐
6: 제2 에어노즐
7: 공급관
8: 수집관
81: 배기관
9: 수집함
100: 순환냉각장치
101: 입구
102: 출구
200: 중고압 송풍기
300: 공기압축기
11: 실링 배플
2: 사이클론
21: 원통부
22: 원뿔 부분
23: 냉각 챔퍼
3: 제1챔퍼
4: 제2챔퍼
5: 제1 에어노즐
6: 제2 에어노즐
7: 공급관
8: 수집관
81: 배기관
9: 수집함
100: 순환냉각장치
101: 입구
102: 출구
200: 중고압 송풍기
300: 공기압축기
Claims (10)
- 산업 연도가스 중의 이산화탄소 포집 전환 방법에 있어서,
산업 연도가스를 사이클론 상단에 보내어 연도가스 흐름이 사이클론 상단에서 원통벽을 따라 하향 선회하고, 동시에 외기를 사이클론 하단에 보내어 공기 흐름이 사이클론 하단에서 원통벽을 따라 하향 선회하며, 사이클론을 냉각하여 산업 연도가스와 공기를 온도 10℃ 미만, 압력 0.12MPa 이상의 조건에서 반응시켜 탄산을 포함하는 혼합산을 생성하는 것으로 산업 연도가스 중의 이산화탄소에 대해 포집 전환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 산업 연도가스 중의 이산화탄소 포집 전환 방법. - 제1항에 있어서,
상기 산업 연도가스가 중고압 송풍기를 통해 4,500 ~ 7,500Pa의 압력으로 상기 사이클론 상단에 공급되고, 상기 외기가 공기압축기를 통해 0.6 ~ 0.88MPa의 압력으로 상기 사이클론 하단에 공급되는 것을 특징으로 하는 산업 연도가스 중의 이산화탄소 포집 전환 방법. - 제1항에 있어서,
상기 연도가스 흐름이 14~40m/s의 접선속도로 선회하고, 상기 공기 흐름이 60~150m/s의 접선속도로 선회하는 것을 특징으로 하는 산업 연도가스 중의 이산화탄소 포집 전환 방법. - 제1항에 있어서,
온도가 5℃~-15℃인 냉매에 의해 상기 사이클론을 냉각하는 것을 특징으로 하는 산업 연도가스 중의 이산화탄소 포집 전환 방법. - 제1항에 있어서,
하우징; 상기 하우징에 설치된 사이클론; 상기 사이클론과 상기 하우징 간에 형성된 챔버; 상기 챔버 내에 설치된 실링 배플을 포함하는 장치를 통해 달성하고,
상기 사이클론 하단과 상기 하우징 하단이 연결되어 있고, 상기 실링 배플은 상기 사이클론에 씌움 설치되어 상기 하우징 내벽과 연결되어 있으며, 상기 실링 배플이 상기 챔버를 제1챔버와 제2챔버로 분할하고, 상기 제1챔버가 상기 제2챔버 위에 위치하며, 상기 사이클론 측벽에 냉각 챔버가 설치되어 있고, 상기 사이클론 측벽에 또 제1분사유닛과 제2분사유닛이 더 설치되어 있으며, 상기 제1분사유닛이 상기 제1챔버에 위치하고, 상기 제2분사유닛이 상기 제2챔버에 위치하는 것을 특징으로 하는 산업 연도가스 중의 이산화탄소 포집 전환 방법. - 제5항에 있어서,
상기 제1분사유닛에 다수 제1에어노즐이 포함되고, 상기 제2분사유닛에 다수 제2에어노즐이 포함되며, 상기 제1에어노즐과 상기 제2에어노즐이 모두 상기 사이클론 측벽에 관통 설치되고, 상기 제1에어노즐과 상기 제2에어노즐의 흡기구가 모두 상기 챔버 내에 설치되며, 배기구가 모두 상기 사이클론 내부에 설치되고 위치가 흡기구보다 낮은 것을 특징으로 하는 산업 연도가스 중의 이산화탄소 포집 전환 방법. - 제5항에 있어서,
상기 사이클론은 원통부와 원뿔 부분을 포함하고, 상기 원뿔 부분 중 지름이 큰 쪽이 상기 원통부의 한 쪽과 연결되며, 상기 원뿔 부분 중 지름이 작은 쪽이 상기 하우징의 하단과 연결되어 외부와 통하고; 상기 실링 배플이 상기 원통부와 상기 원뿔 부분 사이에 위치하고, 상기 원통부가 상기 제1챔버 내에 위치하며, 상기 원뿔 부분이 상기 제2챔버 내에 위치하는 것을 특징으로 하는 산업 연도가스 중의 이산화탄소 포집 전환 방법. - 제5항에 있어서,
상기 장치에는 순환냉각장치를 포함하고, 상기 순환냉각장치에 출구와 입구가 설치되어 있으며, 상기 출구는 파이프를 통하여 상기 냉각챔퍼의 하단과 연결되고, 상기 입구는 파이프를 통하여 상기 냉각챔퍼의 하단과 연결되는 것을 특징으로 하는 산업 연도가스 중의 이산화탄소 포집 전환 방법. - 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 산업 연도가스 중의 이산화탄소 포집 및 전환 방법의 활용을 특징으로 하는 산업 연도가스 정화 처리 방법. - 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 산업 연도가스 중의 이산화탄소 포집 및 전환 방법의 활용을 특징으로 하는 산업 연도가스 전환을 통한 복합비료 제조 방법.
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