탄산화 반응에서 산업부산물을 이용한 이산화탄소 고정 방법 고등기술연구원

수평반응기를 가지는 이산화탄소 포집장치

2022 / 이창근

... 재생반응기와 전처리반응기를 하나로 합쳐서 전체 높이를 줄이면서 구조를 단순화할 수 있고, 추가적으로 분리된 이산화탄소순환하여 냉각 또는 유동화가스로 사용하는 것에 의해 배출되는 이산화탄소의 순도를 향상시킬 수 있는 수평반응기를 가지는 이산화탄소 포집장치에 관한 것으로, 재생반응기 또는 전처리반응기 중 어느 하나 이상을 수평반응기로 형성하거나, 하나의 통합된 ...

탄산화 반응에서 산업부산물을 이용한 이산화탄소 고정 방법 고등기술연구원

흡수제 실험용 연속 흡수분리장치, 그 흡수분리장치를 이용한 흡수성능 분석 시스템, 및 분석방법

2022 / 이종섭

... 상기 배가스가 공급되고, 흡수제 공급단을 통해 공급된 내부의 흡수제가 상기 배가스 내의 이산화탄소를 흡수하는, 서로 병렬로 연결된 다수의 흡수탑; 다수의 흡수탑 중 어느 하나의 이산화탄소를 ... 제1흡수제순환펌프; 상기 탈거탑에서 재생된 흡수제를 상기 흡수탑으로 공급시키기 위한 제2흡수제순환펌프; 및 상기 탈거탑에서 분리된 이산화탄소의 유량과 농도를 측정하는 CO2?측정부;를 포함하는 ...

탄산화 반응에서 산업부산물을 이용한 이산화탄소 고정 방법 고등기술연구원

광산채움재

2022 / 안지환

... 다량의 이산화틴소가 발생되는 시멘트 제조공정의 문제점을 포함하고 있으므로 시멘트에 대한 이산화탄소 고용화 효과를 높이기 위한 별도의 수단이 필요하다.기술의 특장점 :포틀랜드 시멘트의 구성을 ... 발전소 발전회뿐만 아니라, 순환유동층 보일러 발전소의 발전회까지 확장하여 구성함으로써 이산화탄소 발생량 저감 효과를 증대할 수 있다.기술세부내용 :탄산화된 순환유동층 보일러 비산재 및 바닥재, ...

탄산화 반응에서 산업부산물을 이용한 이산화탄소 고정 방법 고등기술연구원

이산화탄소의 광물화 반응 장치 및 이산화탄소의 고정화 방법

2022 / 윤민혜

본 발명에 따른 이산화탄소의 광물화 반응 장치 및 이산화탄소의 고정화 방법은 이산화탄소의 별도 포집 공정 없이도 배기가스 중 이산화탄소를 포집과 함께 이산화탄소를 탄산염 광물 형태로 ... 상압에서도 이산화탄소를 탄산염 광물 형태로 높은 전환율로 전환할 수 있는 효과가 있다. 또한 이산화탄소의 광물화 반응에서생성되는 부산물을 광물화 반응에 재사용 가능하도록 재순환시켜, 광물화 반응에 ...

탄산화 반응에서 산업부산물을 이용한 이산화탄소 고정 방법 고등기술연구원

이산화탄소 포집-전환-이용기술 개발

2022 / 박영철

본 발명은 촉매를 반응기 내에 고정하고 흡수제만을 분리, 재생, 및 순환시키는 장치에 관한 것으로, 촉매와 흡수제를 수용하고, 내부로 반응 가스를 공급받으며, 상부가 개방된 코어; 상기 코어를 수용하는 챔버; 및 상기 코어와 상기 챔버 사이에 위치한 공간으로서, 상기 코어를 둘러싸는 애뉼라를 포함하고, 상기 코어 내에서, 상기 공급된 반응 가스는 상기 수용된 ...

탄산화 반응에서 산업부산물을 이용한 이산화탄소 고정 방법 고등기술연구원

수직형 통합반응기

2022 / 이창근

... 전처리반응기를 하나로 합쳐서 전체 높이를 줄이면서 구조를 단순화할 수 있고, 추가적으로 분리된 이산화탄소순환하여 유동화가스로 사용하는 것에 의해 배출되는 이산화탄소의 순도를 향상시킬 수 있는 수직형 ... 고체흡수제가 공급되는 고체흡수제공급관과, 고체흡수제가 배출되는 고체흡수제배출관과, 분리되는 이산화탄소가 배출되는 이산화탄소배출관을 가지는 하우징; 상기 하우징의 내부에 유입되는 고체흡수제의 자중에 ...

탄산화 반응에서 산업부산물을 이용한 이산화탄소 고정 방법 고등기술연구원

촉매고정형 고순도 수소생산장치

2022 / 류호정

...에 의해 발생되는 합성가스로부터 수성가스화반응기 내에 고정되는 수성가스화촉매와 장치 내를 순환하는 이산화탄소흡수제를 이용한 회수증진수성가스화(SEWGS, Sorption Enhanced ... 사용하므로 촉매비용을 절감할 수 있을 뿐 아니라, 재생반응기에는 수성화가스촉매가 유입되지 않으므로, 그만큼 이산화탄소흡수제의 용량을 늘릴 수 있어서 장치의 효율이 향상될 수 있다.

탄산화 반응에서 산업부산물을 이용한 이산화탄소 고정 방법 고등기술연구원

분산발전용 소형 직화식 초임계 이산화탄소 발전 시스템 및 방법

2022 / 이대근

본 발명은 분산발전에 적합한 소형 직화식 초임계 이산화탄소 발전 시스템 및 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따 른 분산발전용 소형 직화식 초임계 이산화탄소 발전 시스템은 탄화수소 연료와 ... 연소시키는 연소기; 상기 연소기에서 배출된 연소 가스에 의해 구동되는 터빈; 상기 연소기로 재순환 공급되는 연소 가스를 상기 터빈을 구동하고 배출되는 연소 가스와 열교환하여 재생 가열하는 열교환기; ...

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폐자원 순환 공정을 통한 이산화탄소 전환 시스템 및 그 방법

2022 / 남성찬

본 발명은 폐자원 순환 공정을 통한 이산화탄소 전환 방법에 있어서, a) 제철공정 중 발생되는 염화철을 처리하여 산화철을 생성하는 단계; b) 상기 산화철을 산화-환원 변환기에 충 진하는 ... 폐열과 부생가스를 이용하여 환원시키는 단계; e) 상기 단계 d)의 환원된 산화철에 이산화탄소를 포함한 가스를 접촉시 켜 일산화탄소로 전환하는 단계; 및 f) 상기 d)단계에서 사용된 산화철에 ...

탄산화 반응에서 산업부산물을 이용한 이산화탄소 고정 방법 고등기술연구원

KR101928513B1 - 회전식 이산화탄소 광물화 반응기 - Google Patents

회전식 이산화탄소 광물화 반응기 Download PDF

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Classifications

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Abstract

회전식 이산화탄소 광물화 반응기가 소개된다.
이 회전식 이산화탄소 광물화 반응기는 칼슘 수용액이 수용 가능한 원료 저장조와, 원료 저장조의 출구 측에 제공되고 원료 저장조 내 칼슘 수용액을 배출시키기 위한 정량 펌프와, 원료 저장조에서 배출되는 칼슘 수용액에 이산화탄소를 공급하는 가스 공급기와, 칼슘 수용액 및 이산화탄소가 혼합된 혼합물을 지그재그 형태로 이동시켜 칼슘 수용액 및 이산화탄소를 반응시키는 반응 배관과, 반응 배관에서 반응이 이루어진 생성물과 미반응된 물질이 가스 공급기로 재 공급되기 위해 임시 저장되는 배출 탱크를 포함할 수 있다.

Description

회전식 이산화탄소 광물화 반응기{ROTARY TYPE CO2 MINERALIZATION REACTOR}

본 발명은 회전식 이산화탄소 광물화 반응기에 관한 것이다.

일반적으로 에너지 생산을 위한 석탄, 석유 그리고 천연 가스와 같은 화석 연료의 연소는, 대기 중 이산화탄소의 농도를 높여 지구 온난화를 야기하기도 한다.

이에 이산화탄소 배출을 줄이기 위한 다양한 기술이 개발되고 있다. 일 예로, 이산화탄소를 광물 탄산화하는 광물 탄산화 기술로는, 반응물의 종류, 천연광물 및 산업부산물의 전처리 기술 및 이산화탄소 고정화 기술 등을 들 수 있다.

이러한 광물 탄산화 기술은 석고 자원의 고부가가치화는 물론이고, 탄소세를 저감하거나, 탄소배출권의 거래에도 이용이 가능하다. 아울러, 광물 탄산화 기술에 의해 이산화탄소를 고정하여 제조되는 탄산염은, 그 순도 및 입자 크기에 따라 광학장비, 반도체 및 필러 등의 고부가적으로 활용이 가능하다.

그런데, 종래 광물 탄산화 기술의 경우, CaO 함량이 낮은 폐 콘크리트, 비산재 및 슬러지 등이 이산화탄소를 광물 탄산화하기 위한 원료로 사용됨에 따라, 반응 후 잔류물에 대한 중금속 제거가 필요하고, 이로 인한 추가적인 비용 발생되기도 한다.

특히, 이산화탄소 가스를 광물 탄산화하기 위한 이산화탄소의 반응시간(체류시간)이 짧은 경우, 미반응되는 이산화탄소 가스의 발생율이 높아질 수 있다. 아울러, 이산화탄소 가스가 광물 탄산화되는 과정을 파악하기 어려우면, 탄산화 공정에 대한 전반적인 제어가 쉽지 않다.

이에 이산화탄소 가스와 원료 간의 효과적인 반응을 통해, 이산화탄소 가스의 탄산염 전환율을 증가시킬 수 있는 기술이 요구되고 있다.

특허문헌: 국내 공개특허 10-2016-0019011호 (2016. 02. 18. 공개)

본 발명의 실시예들은 원료와 이산화탄소 간의 접촉시간을 극대화하여 이산화탄소를 효과적으로 고정화할 수 있는 회전식 이산화탄소 광물화 반응기를 제공하고자 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 회전식 이산화탄소 광물화 반응기는, 칼슘 수용액이 수용 가능한 원료 저장조; 상기 원료 저장조의 출구 측에 제공되고, 상기 원료 저장조 내 상기 칼슘 수용액을 배출시키기 위한 정량 펌프; 상기 원료 저장조에서 배출되는 상기 칼슘 수용액에 이산화탄소를 공급하는 가스 공급기; 상기 칼슘 수용액 및 상기 이산화탄소가 혼합된 혼합물을 지그재그 형태로 이동시켜, 상기 칼슘 수용액 및 상기 이산화탄소를 반응시키는 반응 배관; 및 상기 반응 배관에서 반응이 이루어진 반응물과 미반응된 물질이 상기 가스 공급기로 재 공급되기 위해 임시 저장되는 배출 탱크를 포함할 수 있다.

이때, 상기 원료 저장조는 상기 칼슘 수용액의 교반을 위한 교반기를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 배출 탱크에서 배출된 미반응 가스를 상기 가스 공급기에 재 공급하는 제 1 피드백 라인; 상기 배출 탱크에서 배출된 반응물을 탄산칼슘과 물로 분리하는 필터기; 및 상기 필터기에서 분리된 물을 상기 원료 저장조로 재 공급하는 제 2 피드백 라인을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 반응 배관은 상기 혼합물의 이동시 상기 혼합물을 혼합시키는 라인믹서를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 반응 배관은 상기 반응 배관은 상기 혼합물을 반응기의 제 1 방향으로 안내하는 제 1 배관; 상기 혼합물을 상기 반응기의 제 3 방향으로 안내하는 제 2 배관; 및 상기 혼합물을 상기 반응기의 제 2 방향으로 안내하는 제 3 배관을 포함하고, 상기 제 1 배관, 상기 제 2 배관 및 상기 제 3 배관은, 상기 제 1 방향, 상기 제 3 방향 및 상기 제 2 방향으로 입체적인 지그재그 형태로 연속하여 연결되는 복수 개로 제공될 수 있다.

또한, 상기 반응 배관은 상기 혼합물의 흐름이 투시 가능한 관찰창을 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 반응 배관 내 상기 혼합물의 탄산염 전환율, pH 농도 및 이산화탄소 농도를 측정하는 계측기; 및 상기 계측기에서 측정된 상기 탄산염 전환율, pH 농도 및 이산화탄소 농도를 기 설정된 목표값에 도달시키기 위해, 상기 반응 배관에 대한 상기 이산화탄소 가스 및 상기 칼슘 수용액의 공급량을 조절하는 컨트롤러를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들은 광물 탄산화를 위한 원료와 이산화탄소 가스 간의 접촉시간을 극대화함으로써, 이산화탄소 가스를 효과적으로 고정화할 수 있고, 결국, 이산화탄소 가스가 탄산염으로 전환되는 탄산염 전환율을 향상시킬 수 있다는 이점이 있다.

또한, 본 발명의 실시예들은 원료와 이산화탄소 가스 간 반응 상태를 실시간으로 계측할 수 있고, 계측된 측정값이 기 설정된 목표값에 도달되도록 반응 환경을 조절함으로써, 탄산염 전환율, pH 농도 및 이산화탄소 농도를 최적화할 수 있다는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 회전식 이산화탄소 광물화 반응기를 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 회전식 이산화탄소 광물화 반응기를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 회전식 이산화탄소 광물화 반응기의 반응 배관을 확대하여 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 회전식 이산화탄소 광물화 반응기의 제어 로직을 나타내는 블록도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 작용에 대해 상세하게 설명한다. 이하의 설명은 특허 청구 가능한 본 발명의 여러 측면(aspects) 중 하나이며, 하기의 설명은 본 발명에 대한 상세한 기술의 일부를 이룰 수 있다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어 공지된 구성 또는 기능에 관한 구체적인 설명은 본 발명을 명료하게 하기 위해 생략할 수 있다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예들을 포함할 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

그리고 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 이와 같은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다거나 '접속되어' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

도 1은 본 발명에 따른 회전식 이산화탄소 광물화 반응기를 나타내는 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 회전식 이산화탄소 광물화 반응기를 도시한 사시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 회전식 이산화탄소 광물화 반응기의 반응 배관을 확대하여 도시한 사시도이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 회전식 이산화탄소 광물화 반응기(10)는, 원료 저장조(200), 정량 펌프(120), 가스 공급기(300), 반응 배관(400), 배출 탱크(500), 필터기(130), 계측기(800) 및 컨트롤러(700)를 포함할 수 있다.

구체적으로, 원료 저장조(200)는 칼슘 수용액이 수용 가능한 저장조 형태로, 반응기의 지지 프레임(110)에 설치될 수 있다. 여기서, 지지 프레임(110)은 반응기의 주요 부품들, 예를 들어, 원료 저장조(200), 정량 펌프(120), 가스 공급기(300), 반응 배관(400), 배출 탱크(500), 필터기(130), 계측기(800) 및 컨트롤러(700)가 설치 가능한 프레임으로 정의될 수 있다.

원료 저장조(200)에는 고순도의 CaO와 물(H2O)이 투입될 수 있다. 일 예로, 원료 저장조(200)에는 고순도 CaO(순도 95%)가 일정한 중량 비율(1~10%)로 물(H2O)과 혼합된 칼슘 수용액(CaO 수용액)이 임시 저장될 수 있다.

원료 저장조(200)에는 교반기(210)가 구비될 수 있다. 교반기(210)는 원료 저장조(200) 내 투입된 고순도의 CaO과 물(H2O)을 교반하여 균질한 칼슘 수용액을 제공할 수 있다.

원료 저장조(200)의 출구측 배관에는 정량 펌프(120)가 장착될 수 있다. 정량 펌프(120)는 원료 저장조(200)로부터 일정 량의 칼슘 수용액을 반응 배관(400)으로 토출시킬 수 있다. 칼슘 수용액이 토출되는 정량 펌프(120)의 출구측 배관 또는 반응 배관(400)의 입구측에는, 가스 공급기(300)로부터 이산화탄소가 공급될 수 있다.

가스 공급기(300)는 고 농도의 이산화탄소 가스를 가스 투입구(310)를 통해 반응 배관(400)에 공급할 수 있다. 가스 공급기(300)는 컨트롤러(700)의 제어에 의해 일정 량의 이산화탄소 가스를 정량 펌프(120)의 출구측 배관 또는, 반응 배관(400)의 입구측에 공급할 수 있다.

본 실시예에서, 가스 공급기(300)는 가스 형태의 이산화탄소를 반응 배관(400)에 공급하는 공급기로 설명하였지만, 이에 한정되지는 아니하며, 가스 공급기(300)는 가스 형태 이외에도, 액상 형태의 이산화탄소를 반응 배관(400)에 공급하는 공급기일 수 있음은 물론이다.

반응 배관(400)은 원료 저장조(200) 및 가스 공급기(300)로부터 칼슘 수용액 및 이산화탄소 가스를 공급받을 수 있고, 공급받은 칼슘 수용액 및 이산화탄소 가스가 혼합된 혼합물을 이동시키면서 서로 반응시킬 수 있다. 예컨대, 반응 배관(400) 내에는 Ca2+ 이온과 CO3 2+ 이온이 만나서 CaCO3 염이 생성될 수 있다. 반응 배관(400) 내 발생되는 반응식을 정리하면 아래의 표 1과 같다.

[표 1]

탄산화 반응에서 산업부산물을 이용한 이산화탄소 고정 방법 고등기술연구원

여기서, 반응 배관(400)은 한정된 공간 내에서, 입체적인 지그재그 형태로 전개됨으로써, 칼슘 수용액 및 이산화탄소 가스 간 반응 시간(접촉 시간)을 증대될 수 있고, 결국, 칼슘 수용액 및 이산화탄소 가스 간에 원활한 반응을 구현할 수 있다.

이를 위해, 반응 배관(400)은 혼합물을 반응기의 제1 방향(도 2의 X방향)으로 안내하는 제 1 배관(410)과, 혼합물을 반응기의 Z방향으로 안내하는 제 2 배관(420)과, 혼합물을 반응기의 제2 방향(도 2의 Y방향)으로 안내하는 제 3 배관(430)으로 구성될 수 있다. 이들 제 1 배관(410), 상기 제 2 배관(420) 및 제 3 배관(430)은, 제1 방향, 제3 방향 및 제 2 방향으로 입체적인 지그재그 형태로 연속하여 연결되는 복수개로 전개될 수 있다.

예를 들어, 도 2 내지 3에서 보듯이, 반응기 내 한정된 공간 내에서, 혼합물의 반응 경로를 연장하기 위해서, 반응 배관(400)은 제 1 방향으로 전개되는 제 1 배관(410)과, 제 1 배관(410)의 끝단에서 제 3 방향으로 연장되는 제 2 배관(420)과, 제 2 배관(420)의 끝단에서 -제 1 방향으로 연장되는 제 1 배관(410)과, 제 1 배관(410)의 끝단에서 제 2 방향으로 연장되는 제 3 배관(430)과, 제 3 배관(430)의 끝단에서 제 1 방향으로 연장되는 제 1 배관(410)과, 제 1 배관(410)의 끝단에서 제 3 방향으로 연장되는 제 2 배관(420)과, 제 2 배관(420)에서 -제 1 방향으로 연장되는 제 1 배관(410)과, 제 1 배관(410)의 끝단에서 -제 2 방향으로 연장되는 제 3 배관(430)과, 제 3 배관(430)의 끝단에서 제 1 방향으로 연장되는 제 1 배관(410)과, 제 1 배관(410)의 끝단에서 제 3 방향으로 연장되는 제 2 배관(420)과, 제 2 배관(420)에서 -제 1 방향으로 연장되는 제 1 배관(410)과, 제 1 배관(410)의 끝단에서 제 2 방향으로 연장되는 제 3 배관(430)과, 제 3 배관(430)의 끝단에서 제 1 방향으로 연장되는 제 1 배관(410)과, 제 1 배관(410)의 끝단에서 제 3 방향으로 연장되는 제 2 배관(420)과, 제 2 배관(420)에서 -제 1 방향으로 연장되는 제 1 배관(410)과, 제 1 배관(410)의 끝단에서 -제 2 방향으로 연장되는 제 3 배관(430)과, 제 3 배관(430)의 끝단에서 제 1 방향으로 연장되는 제 1 배관(410)이 연속하여 연장되는 형태로 구성될 수 있다.

본 실시예에서, 반응 배관(400)은 제 1 배관(410), 제 2 배관(420) 및 제 3 배관(430)이 도 2 및 도 3과 같이 입체적인 지그재그 형태로 연결되지만, 이러한 전개 구조에 한정되지는 아니하며, 반응기의 내부 공간을 공간 집약적으로 활용하기 위해, 반응 배관(400)은 반응기 내에서 다양한 형태로 전개될 수 있음은 물론이다.

반응 배관(400)은 혼합물의 이동시 혼합물을 혼합시키는 라인믹서를 포함할 수 있다. 라인믹서(line mixer)는 혼합물의 이동시, 혼합물을 원활하게 혼합시키기 위한 선형 혼합기로, 혼합물이 이동하면서 저절로 혼합가능한 구조를 제공할 수 있다. 일 예로, 라인믹서의 내부에는 혼합물의 이동시 혼합물이 균일하게 혼합되도록 비틀어진 형상의 블레이드(미도시)가 열을 이루며 배치될 수 있다.

반응 배관(400)에는 혼합물의 흐름이 투시 가능한 관찰창(401)이 마련될 수 있다. 작업자는 관찰창(401)을 통해 반응 배관(400)을 이동하는 혼합물의 상태(색깔, 형태...)를 확인할 수 있으므로, 혼합물의 반응 상태에 대한 실시간 모니터링이 가능하다.

배출 탱크(500)는 반응 배관(400)에서 이동된 혼합물을 임시 저장하는 탱크로, 반응 배관(400)에서 반응이 이루어진 생성물과 미반응된 물질(미반응 이산화탄소 가스)를 외부로 배출할 수 있다.

여기서, 배출 탱크(500)에서 배출된 미반응 이산화탄소 가스는, 제 1 피드백 라인(610)을 통해 가스 공급기(300)에 재 공급될 수 있다. 여기서, 제 1 피드백 라인(610)은 배출 탱크(500)와 가스 공급기(300) 사이를 연결하는 배관으로 이해될 수 있다.

그리고 배출 탱크(500)에서 배출된 생성물 및 물의 혼합물은, 필터기(130)를 통해 탄산염(CaCO3)과 물로 분리될 수 있다. 이 중에서 필터기(130)에 의해 분리된 물은, 제 2 피드백 라인(620)을 거쳐 원료 저장조(200)로 재 공급될 수 있다. 여기서, 제 2 피드백 라인(620)은 필터기(130)와 원료 저장조(200) 사이를 연결하는 배관으로 이해될 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 회전식 이산화탄소 광물화 반응기의 제어 로직을 나타내는 블록도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 계측기(800)는 반응 배관(400) 내 혼합물의 탄산염 전환율, pH 농도 및 이산화탄소 농도를 측정할 수 있다. 이 계측기(800)에서 측정된 탄산염 전환율, pH 농도 및 이산화탄소 농도에 대한 측정 정보는, 컨트롤러(700)에 인가될 수 있다.

컨트롤러(700)는 계측기(800)로부터 탄산염 전환율, pH 농도 및 이산화탄소 농도에 대한 측정 정보를 인가받을 수 있다. 그리고 컨트롤러(700)는 계측기(800)의 측정 정보값과 기 설정된 목표값을 비교한 후, 측정 정보값이 기 설정된 목표값에 도달되도록, 반응 배관(400)에 대한 이산화탄소 가스 및 칼슘 수용액의 공급량을 조절할 수 있다.

예컨대, 계측기(800)로부터 인가받은 측정 정보값이 기 설정된 목표값에 미달되면, 컨트롤러(700)는 이산화탄소 가스의 공급량을 증가시키기 위한 작동신호를 가스 공급기(300)에 인가할 수 있다. 또는, 컨트롤러(700)는 원료의 공급량을 증가시키기 위한 작동신호를 원료 저장조(200)의 정량 펌프(120)에 인가할 수 있다.

이와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 작동 과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 원료(고순도 CaO) 및 물(H2O)을 원료 저장조(200)에 투입한다. 원료 및 물이 혼합된 칼슘 수용액이 원료 저장조(200)에 수용되면, 원료 저장조(200) 내 칼슘 수용액을 정량 펌프(120)를 통해 반응 배관(400)으로 이동시킨다. 이때, 가스 공급기(300)의 이산화탄소는 정량 펌프(120)의 출구측 배관 또는 반응 배관(400)의 입구측에 공급된다.

원료 저장조(200)의 칼슘 수용액과 가스 공급기(300)의 이산화탄소 가스가 반응 배관(400)에 공급되면, 반응 배관(400)에서는 칼슘 수용액과 이산화탄소 가스 간에 접촉이 이루어지면서, 칼슘 수용액과 이산화탄소 가스가 서로 반응될 수 있다.

예컨대, 원료 저장조(200) 및 가스 공급기(300)로부터 이동된 칼슘 수용액과 이산화탄소 가스의 혼합물은, 반응 배관(400)의 제 1 배관(410), 제 2 배관(420) 또는 제 3 배관(430)을 따라 입체적인 지그재그 형태로 이동하면서, 칼슘 수용액과 이산화탄소 가스 간 서로 반응될 수 있다.

이때, 칼슘 수용액과 이산화탄소 가스는, 반응기 내에 입체적으로 전개된 반응 배관(400)을 따라 종래 반응 경로보다 긴 거리를 이동하므로, 칼슘 수용액과 이산화탄소 가스 간 반응 시간(접촉 시간)이 증가될 수 있고, 결국, 반응 배관(400)에서는 칼슘 수용액과 이산화탄소 가스 간 원활한 반응이 이루어질 수 있다.

이후, 반응 배관(400)에서 반응이 이루어진 생성물과 물의 혼합물은, 배출 탱크(500)로 이동된 된 후, 필터기(130)를 통해 탄산염(CaCO3)과 물로 분리될 수 있다. 이때, 필터기(130)에 의해 분리된 물은 제 2 피드백 라인(620)을 거쳐 원료 저장조(200)로 재 공급될 수 있다.

반면에, 반응 배관(400)에서 미반응된 미반응 이산화탄소 가스는, 배출 탱크(500)로 이동된 된 후, 제 1 피드백 라인(610)을 통해 가스 공급기(300)에 재 공급될 수 있다.

한편, 반응 배관(400)을 이동하는 혼합물은, 계측기(800)에 의해 혼합물의 탄산염 전환율, pH 농도 및 이산화탄소 농도가 측정될 수 있다. 계측기(800)에 의해 측정된 탄산염 전환율, pH 농도 및 이산화탄소 농도에 대한 정보는, 컨트롤러(700)에 인가된 후, 컨트롤러(700)에 의해, 반응 배관(400)에 대한 이산화탄소 가스 및 칼슘 수용액의 공급량이 조절될 수 있다.

예컨대, 계측기(800)에 의해, 반응 배관(400) 내 혼합물의 탄산염 전환율, pH 농도 및 이산화탄소 농도가 측정되면, 컨트롤러(700)는 탄산염 전환율, pH 농도 및 이산화탄소 농도에 대한 측정 정보를 계측기(800)로부터 인가받아, 계측기(800)의 측정 정보값과 기 설정된 목표값을 비교한 후, 측정 정보값이 기 설정된 목표값에 도달되도록, 반응 배관(400)에 대한 이산화탄소 가스 및 칼슘 수용액의 공급량을 조절할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 광물 탄산화를 위한 원료와 이산화탄소 가스 간의 접촉시간을 극대화하여, 이산화탄소 가스를 탄산염으로 효과적으로 고정화할 수 있고, 이산화탄소 가스가 탄산염으로 전환되는 탄산염 전환율을 향상시킬 수 있고, 원료와 이산화탄소 가스 간 반응 상태를 실시간으로 계측할 수 있고, 계측된 측정값이 기 설정된 목표값에 도달되도록 반응 환경을 조절하여, 탄산염 전환율, pH 농도 및 이산화탄소 농도를 최적화할 수 있다는 등의 우수한 장점을 갖는다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어 당업자는 각 구성요소의 재질, 크기 등을 적용 분야에 따라 변경하거나, 실시형태들을 조합 또는 치환하여 본 발명의 실시예에 명확하게 개시되지 않은 형태로 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것으로 한정적인 것으로 이해해서는 안 되며, 이러한 변형된 실시예는 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 포함된다고 하여야 할 것이다.

110 :지지 프레임 120 :정량 펌프
130 :필터기 140 :순환 펌프
200 :원료 저장조 300 :가스 공급기
400 :반응 배관 500 :배출 탱크
610 :제 1 피드백 라인 620 :제 2 피드백 라인
700 :컨트롤러 800 :계측기

Claims (7)

  1. 칼슘 수용액이 수용 가능한 원료 저장조;
    상기 원료 저장조의 출구 측에 제공되고, 상기 원료 저장조 내 상기 칼슘 수용액을 배출시키기 위한 정량 펌프;
    상기 원료 저장조에서 배출되는 상기 칼슘 수용액에 이산화탄소를 공급하는 가스 공급기;
    상기 칼슘 수용액 및 상기 이산화탄소가 혼합된 혼합물을 지그재그 형태로 이동시켜, 상기 칼슘 수용액 및 상기 이산화탄소를 반응시키는 반응 배관;
    상기 반응 배관에서 반응이 이루어진 생성물과 미반응된 물질이 상기 가스 공급기로 재 공급되기 위해 임시 저장 되는 배출 탱크;
    상기 배출 탱크에서 배출된 미반응 가스를 상기 가스 공급기에 재 공급하는 제 1 피드백 라인;
    상기 배출 탱크에서 배출된 탄산칼슘과 물의 혼합물을 탄산칼슘과 물로 분리하는 필터기; 및
    상기 필터기에서 분리된 물을 상기 원료 저장조로 재 공급하는 제 2 피드백 라인을 포함하는 회전식 이산화탄소 광물화 반응기.

  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 원료 저장조는
    상기 칼슘 수용액의 교반을 위한 교반기를 포함하는 회전식 이산화탄소 광물화 반응기.

  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 반응 배관은
    상기 혼합물의 이동시 상기 혼합물을 혼합시키는 라인믹서를 더 포함하는 회전식 이산화탄소 광물화 반응기.

  4. 칼슘 수용액이 수용 가능한 원료 저장조;
    상기 원료 저장조의 출구 측에 제공되고, 상기 원료 저장조 내 상기 칼슘 수용액을 배출시키기 위한 정량 펌프;
    상기 원료 저장조에서 배출되는 상기 칼슘 수용액에 이산화탄소를 공급하는 가스 공급기;
    상기 칼슘 수용액 및 상기 이산화탄소가 혼합된 혼합물을 지그재그 형태로 이동시켜, 상기 칼슘 수용액 및 상기 이산화탄소를 반응시키는 반응 배관; 및
    상기 반응 배관에서 반응이 이루어진 생성물과 미반응된 물질이 상기 가스 공급기로 재 공급되기 위해 임시 저장 되는 배출 탱크를 포함하고,
    상기 반응 배관은
    상기 혼합물을 반응기의 제 1 방향으로 안내하는 제 1 배관;
    상기 혼합물을 상기 반응기의 제 3 방향으로 안내하는 제 2 배관; 및
    상기 혼합물을 상기 반응기의 제 2 방향으로 안내하는 제 3 배관을 포함하고,
    상기 제 1 배관, 상기 제 2 배관 및 상기 제 3 배관은,
    상기 제 1 방향, 상기 제 3 방향 및 상기 제 2 방향으로 입체적인 지그재그 형태로 연속하여 연결되는 복수 개로 제공되는 회전식 이산화탄소 광물화 반응기.

  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 반응 배관은
    상기 혼합물의 흐름이 투시 가능한 관찰창을 더 포함하는 회전식 이산화탄소 광물화 반응기.

  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 반응 배관 내 상기 혼합물의 탄산염 전환율, pH 농도 및 이산화탄소 농도를 측정하는 계측기; 및
    상기 계측기에서 측정된 상기 탄산염 전환율, pH 농도 및 이산화탄소 농도를 기 설정된 목표값에 도달시키기 위해, 상기 반응 배관에 대한 상기 이산화탄소 가스 및 상기 칼슘 수용액의 공급량을 조절하는 컨트롤러를 포함하는 회전식 이산화탄소 광물화 반응기.

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