KR100725266B1 - Carbon dioxide adsorptive paper and the carbon dioxide adsorbent using the carbon dioxide adsorptive paper and the manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 허니컴형 이산화탄소 흡착소자의 사진 및 개략적인 일 단면도이다.1 is a photograph and a schematic cross-sectional view of a honeycomb type carbon dioxide adsorption device according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 흡착종이 및 그를 이용한 이산화탄소 흡착소자의 제조단계의 흐름도이다.2 is a flowchart of a step of manufacturing a carbon dioxide adsorption paper and a carbon dioxide adsorption device using the same according to an embodiment of the present invention.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 흡착종이의 표면사진이다.3 to 6 is a photograph of the surface of the carbon dioxide adsorption paper according to an embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 흡착종이의 기공분포를 나타낸 그래프이다.Figure 7 is a graph showing the pore distribution of carbon dioxide adsorption paper according to an embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 흡착종이의 열적 특성을 나타낸 그래프이다.8 is a graph showing the thermal characteristics of the carbon dioxide adsorption paper according to an embodiment of the present invention.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 흡착종이의 이산화탄소 평형흡착량을 나타낸 그래프이다.9 is a graph showing the carbon dioxide equilibrium adsorption amount of the carbon dioxide adsorption paper according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 연소배가스 중의 이산화탄소를 흡착하고 농축회수하기 위한 이산화탄소 흡착종이, 그를 이용한 이산화탄소 흡착소자 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 상세하게는 이산화탄소의 흡착 특성이 우수한 흡착제와 세라믹섬유를 주원료로 하는 이산화탄소 흡착종이 제조용 슬러리의 조성을 제시하고 이로부터 만들어진 흡착종이를 사용한 허니컴형 흡착소자 및 그의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a carbon dioxide adsorption paper for adsorbing and concentrating and recovering carbon dioxide in combustion flue gas, and to a carbon dioxide adsorption device using the same and a method of manufacturing the same. The present invention relates to a honeycomb-type adsorption element using the adsorptive paper produced from the composition of the slurry for paper production, and a method of manufacturing the same.
지구온난화의 주범으로서 지구온실가스의 대부분을 차지하는 이산화탄소의 배출감소 또는 회수를 위한 국제적 노력과 규제가 가시화되는 현 시점에서 이산화탄소를 흡수 또는 회수 및 환원하는 공정은 매우 중요하게 되었다.As global efforts and regulations for reducing or recovering carbon dioxide, which make up the majority of global greenhouse gases, are the main culprit of global warming, the process of absorbing, recovering and reducing carbon dioxide has become very important.
일반적으로 화석연료의 연소에 의한 배기가스 중 이산화탄소를 회수하기 위한 주된 종래기술로는 흡수법, 막분리법, 흡착법이 이용되고 있다. In general, absorption, membrane separation, and adsorption are used as the main prior art for recovering carbon dioxide in exhaust gas by combustion of fossil fuels.
흡수법은 강알칼리인 아민계 수용액과 이산화탄소의 중화반응을 이용한 화학적 방법으로서 가장 많이 보급되어 있으나 흡수액을 재생시킬 때 흡수액의 분해 및 변질이 일어나고, 공정상에서 흡수액의 비산 등으로 인해 정기적인 보충 및 관리가 필요하다. Absorption method is the most widely used chemical method using neutralization reaction of amine aqueous solution with strong alkali and carbon dioxide. However, when regenerating the absorbent, decomposition and alteration of the absorbent occurs, and regular replenishment and management due to scattering of absorbent in the process need.
막분리법은 이산화탄소의 분리를 위해 현재에도 많은 연구가 진행되고 있으나 대규모의 연소배가스를 처리하기 위한 막소재 제조기술이 미흡한 상태일 뿐만 아니라 적당한 투과성을 얻기 위해서는 높은 압력을 필요로 하기 때문에 이의 보편 적인 이용에 제약을 받게되는 단점이 있다.Membrane separation method is currently being studied for the separation of carbon dioxide, but the membrane material manufacturing technology for treating large-scale combustion flue gas is not sufficient, and the general use of the membrane separation method requires high pressure to obtain adequate permeability. There are disadvantages to being constrained.
흡착법은 기체-고체간 반응을 이용한 것으로서 고체 흡착제인 제올라이트, 활성탄 등 미세기공이 형성되어 있는 분자체를 사용하여 물리적으로 흡착 회수하는 방법과 탄산칼슘(CaCO3), 탄산나트륨(Na2CO3), 탄산칼륨(K2CO3) 등을 사용하여 화학적 반응을 통해 이산화탄소를 흡착제거하는 화학적 흡착방법을 사용한다.The adsorption method is a gas-solid reaction, which is a method of physically adsorbing and recovering molecular sieves having fine pores such as zeolite and activated carbon, which are solid adsorbents, calcium carbonate (CaCO 3 ), sodium carbonate (Na 2 CO 3 ), A chemical adsorption method using adsorption and removal of carbon dioxide through a chemical reaction using potassium carbonate (K 2 CO 3 ) and the like is used.
흡착법은 다른 이산화탄소의 회수기술에 비하여 회수와 재생이 용이하고 공정과 설치가 용이하고 간편하여 점차 많이 이용되는 추세이다.Adsorption methods are increasingly used because they are easier to recover and regenerate, easier to process and install than other carbon dioxide recovery technologies.
주로 이들 흡착법은 흡착제를 바인더와 함께 비드 또는 펠렛형으로 성형하거나 분무건조법에 의한 미립의 형태로 성형하여 공정상에서 이용되고 있다. Mainly, these adsorption methods are used in the process of molding an adsorbent into a bead or pellet form together with a binder, or by forming a fine particle by spray drying.
따라서, 상기와 같이 입상으로 성형된 흡착제를 고정탑에 넣어 이산화탄소를 제거하는 공정에서는 배가스의 유입 및 배출시 흡착제에 의한 압력손실을 초래하고 흡착제의 분말화가 진행될 뿐만 아니라 흡착제와 이산화탄소의 반응이 흡착제 표면에서만 일어나기 때문에 실제 운전상에서 흡착제의 사용효율이 낮은 단점을 가지고 있다.Therefore, in the process of removing carbon dioxide by inserting the granular adsorbent into the fixed tower as described above, the pressure loss by the adsorbent is caused during the inflow and discharge of the exhaust gas, and the adsorbent powdering proceeds, and the reaction between the adsorbent and carbon dioxide is carried out on the adsorbent surface. Because it only occurs in the operation of the adsorbent has a disadvantage in the actual operation.
또한, 연소배가스를 통과시켜 흡착시킨 후 흡착제의 재생공정에서 고농도의 이산화탄소를 회수하기 위해서 필수적으로 2개 이상의 흡착탑이 필요하고, 흡착탑에서는 흡착제에 의한 배기가스의 흐름이 방해되어 흡착탑 입출구에서 압력손실이 생기므로 가압이 필요하므로 공정상 에너지 소모가 증가된다. In addition, two or more adsorption towers are necessary to recover high concentrations of carbon dioxide in the regeneration process of the adsorbent after the adsorption through the combustion exhaust gas, and the adsorption tower obstructs the flow of exhaust gas by the adsorbent, which results in pressure loss at the inlet and outlet of the adsorption tower. Pressurization is required, thus increasing energy consumption in the process.
또한, 흡착탑 내에서의 배기가스 흐름에 의한 입상흡착제가 유동하여 마찰이 일어나 흡착제의 손실이 초래되기도 한다.In addition, the granular adsorbent due to the exhaust gas flow in the adsorption column may cause friction to cause loss of the adsorbent.
본 발명의 목적은 상기와 같은 흡착법을 이용한 이산화탄소의 회수기술의 문제점을 해결하기 위하여 이산화탄소와 흡착제간의 반응속도가 빠른 조성물들로 이루어진 이산화탄소 흡착종이를 제공하는 데 있다. An object of the present invention is to provide a carbon dioxide adsorption paper made of a composition having a fast reaction rate between carbon dioxide and the adsorbent in order to solve the problem of the carbon dioxide recovery technology using the adsorption method as described above.
본 발명의 다른 목적은 상기한 흡착방법상의 문제점을 해결하기 위하여 연소배가스의 흐름에도 불구하고 압력손실이 없고, 이산화탄소의 흡착과 재생이 동시에 이루어지는 회전식 흡착공정에 사용할 수 있는 허니컴형 이산화탄소의 흡착소자를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a honeycomb-type carbon dioxide adsorption device which can be used in a rotary adsorption process in which there is no pressure loss despite the flow of combustion exhaust gas and simultaneously the adsorption and regeneration of carbon dioxide is carried out in order to solve the problems of the adsorption method. To provide.
본 발명의 또 다른 목적은 이산화탄소와 흡착제 간의 빠르고 안정한 반응을 위한 이산화탄소 흡착종이용 슬러리를 제조하는 방법과 이로부터 흡착종이를 형성하는 초지방법과 흡착종이로부터 편파성형하여 허니컴 구조에 이르게 하는 일련의 이산화탄소 흡착소자의 제조방법을 제공하는 데 있다.It is still another object of the present invention to prepare a slurry for carbon dioxide adsorption paper for fast and stable reaction between carbon dioxide and adsorbent, a papermaking method for forming adsorptive paper therefrom, and a series of carbon dioxides that are polarized from the adsorptive paper to a honeycomb structure. It is to provide a method for manufacturing the adsorption element.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 이산화탄소 흡착종이는 이산화탄소 흡착제와, 상기 이산화탄소 흡착제를 지지하는 세라믹섬유를 포함하는 것을 특징으로 한다.Carbon dioxide adsorbent paper of the present invention for achieving the above object is characterized in that it comprises a carbon dioxide adsorbent, and a ceramic fiber supporting the carbon dioxide adsorbent.
본 발명에서 상기 이산화탄소 흡착종이 두께는 바람직하게는 0.2 ~ 0.4 mm 인 것으로 형성한다.In the present invention, the carbon dioxide adsorbed species is preferably formed to have a thickness of 0.2 to 0.4 mm.
본 발명에서 상기 이산화탄소 흡착제와 세라믹섬유가 이산화탄소 흡착종이를 제조하기 위한 슬러리에 포함되며, 상기 슬러리에 포함되어 있는 고형분의 함량은 0.5 ~ 5% 미만으로 구성된다.In the present invention, the carbon dioxide adsorbent and the ceramic fiber are included in a slurry for producing carbon dioxide adsorbing paper, and the content of solids contained in the slurry is 0.5 to 5%.
본 발명에서 상기 이산화탄소 흡착제는 제올라이트인 것을 포함한다.In the present invention, the carbon dioxide adsorbent includes a zeolite.
본 발명에서 상기 제올라이트는 X형이거나 금속X(MeX)형이되, 제올라이트의 Si/Al 원자비가 1.0 ~ 1.5이고, 금속은 나트륨(Na), 리튬(Li), 칼륨(K), 마그네슘(Mg) 및 칼슘(Ca)로 구성된 그룹에서 선택된다.In the present invention, the zeolite is X-type or metal X (MeX) type, the Si / Al atomic ratio of the zeolite is 1.0 to 1.5, the metal is sodium (Na), lithium (Li), potassium (K), magnesium (Mg ) And calcium (Ca).
본 발명에서 상기 이산화탄소 흡착제는 제올라이트, 탄산칼슘(CaCO3), 탄산나트륨(Na2CO3), 탄산칼륨(K2CO3), 아민부착 흡착제로 구성된 그룹에서 선택된 하나 이상을 포함한다.In the present invention, the carbon dioxide adsorbent includes one or more selected from the group consisting of zeolite, calcium carbonate (CaCO 3 ), sodium carbonate (Na 2 CO 3 ), potassium carbonate (K 2 CO 3 ), and an amine adsorbent.
본 발명에서 상기 아민부착 흡착제는, 다공성이며 아민(amine)이 부착되어 있는 실리카, 알루미나, 활성탄 및 제올라이트로 구성된 그룹에서 선택한다.In the present invention, the amine adsorbent is selected from the group consisting of silica, alumina, activated carbon and zeolite, which is porous and has an amine attached thereto.
본 발명에서 상기 이산화탄소 흡착제의 양은 바람직하게는 이산화탄소 흡착종이의 건조 중량을 기준으로 10 ~ 70 %로 구성된다.The amount of the carbon dioxide adsorbent in the present invention is preferably composed of 10 to 70% based on the dry weight of the carbon dioxide adsorbent paper.
본 발명에서 상기 세라믹섬유는 알루미노실리케이트(Al2O3-SiO2) 섬유, 산화알루미늄(Al2O3)섬유, 이산화규소(SiO2) 섬유로 구성된 그룹에서 선택된 하나 이상인 것을 포함한다. 상기 세라믹섬유의 양은 바람직하게는 이산화탄소 흡착종이의 건조 중량을 기준으로 10 ~ 50%로 구성된다.In the present invention, the ceramic fiber includes one or more selected from the group consisting of aluminosilicate (Al 2 O 3 -SiO 2 ) fibers, aluminum oxide (Al 2 O 3 ) fibers, and silicon dioxide (SiO 2 ) fibers. The amount of the ceramic fiber is preferably composed of 10 to 50% based on the dry weight of the carbon dioxide adsorption paper.
본 발명에서 바람직하게는 상기 세라믹섬유는 일정한 크기로 잘라낸 벌크형태이고 세라믹섬유 제조과정에서 발생하는 불순물이 제거된 것을 더 포함한다. In the present invention, preferably, the ceramic fiber is a bulk form cut to a predetermined size and further includes an impurity removed during the ceramic fiber manufacturing process.
본 발명에서는 상기 이산화탄소 흡착제와 세라믹섬유가 포함되는 슬러리에 셀룰로오스 섬유, 실크섬유 및 폴리프로필렌 섬유로 구성된 그룹에서 선택된 하나 이상의 유기섬유를 추가로 더 포함한다. 상기 유기섬유의 양은 바람직하게는 상기 이산화탄소 흡착종이의 건조 중량을 기준으로 5 % 미만으로 구성된다. The present invention further includes at least one organic fiber selected from the group consisting of cellulose fibers, silk fibers and polypropylene fibers in the slurry containing the carbon dioxide adsorbent and ceramic fibers. The amount of the organic fiber is preferably composed of less than 5% based on the dry weight of the carbon dioxide adsorbing paper.
본 발명에서는 상기 이산화탄소 흡착제와 세라믹섬유가 포함되는 슬러리에 세피오라이트(sepiolite), 실리카, 알루미나로 구성된 그룹에서 선택된 하나 이상의 무기첨가제를 추가로 더 포함한다. 상기 무기첨가제의 양은 바람직하게는 상기 이산화탄소 흡착종이의 건조 중량을 기준으로 10 % 미만으로 구성된다.The present invention further includes at least one inorganic additive selected from the group consisting of sepiolite, silica, and alumina in the slurry containing the carbon dioxide adsorbent and the ceramic fiber. The amount of the inorganic additive is preferably composed of less than 10% based on the dry weight of the carbon dioxide adsorbent paper.
본 발명에서는 상기 이산화탄소 흡착제와 세라믹섬유가 포함되는 슬러리에 폴리에틸렌글리콜, 폴리에틸렌옥사이드, 소디움카복시 메틸셀룰로오스, 폴리비닐아세테이트로 구성된 그룹에서 선택된 하나 이상의 유기첨가제를 추가로 더 포함한다. 상기 유기첨가제의 양은 바람직하게는 상기 이산화탄소 흡착종이의 건조 중량을 기준으로 5 % 미만으로 구성된다.The present invention further includes at least one organic additive selected from the group consisting of polyethylene glycol, polyethylene oxide, sodium carboxy methyl cellulose, and polyvinylacetate in the slurry containing the carbon dioxide adsorbent and the ceramic fiber. The amount of the organic additive is preferably composed of less than 5% based on the dry weight of the carbon dioxide adsorbing paper.
본 발명에서는 전하의 변화를 통해 상기 슬러리에 포함된 이산화탄소 흡착제, 세라믹섬유 및 무기첨가제를 응집시키기 위한 무기응집제 또는 유기응집제를 하나 또는 그 이상을 혼합하여 상기 슬러리 내에 더 포함한다.In the present invention, one or more of an inorganic coagulant or an organic coagulant for agglomerating carbon dioxide adsorbents, ceramic fibers and inorganic additives included in the slurry through a change in charge is further included in the slurry.
즉, 본 발명에서는 상기 이산화탄소 흡착제와 세라믹섬유, 무기첨가제 및 유기첨가제 등이 포함되는 슬러리상에서 슬러리 내에 분포되어 있는 입자들을 전하의 변화를 통해 응집 또는 응결시키기 위하여 무기응집제 또는 유기응집제를 각각 단독으로 사용하거나 혼합하여 상기 슬러리에 추가로 더 포함한다. 상기 무기응집제는 일례로서 황산알루미늄(Al2(SO4)3), 염화알루미늄(AlCl3), 염화제일철(FeCl2), 염화제이철(FeCl3), 황산철, 폴리알루미늄 클로라이드, 폴리 알루미늄설페이트로 구성된 그룹에서 선택된 하나 이상의 것을 포함한다. 또한, 상기 유기응집제는 일례로서 양이온성 스타치(A-starch), 폴리디알리디메틸암모늄(PDADMAC), 양이온 폴리아크릴아마이드(A-PAM)로 구성된 그룹에서 선택된 하나 이상의 것을 포함한다. 다만, 상기 무기응집제 또는 유기응집제는 상기의 일례에 한정되지 아니하고, 슬러리 내에서 입자들 간의 반발력을 상쇄하기 위해 첨가하는 응집제로서 상기 본 발명의 기술분야의 당업자라면 누구나 알 수 있는 공지의 무기응집제 또는 유기응집제를 포함한다.That is, in the present invention, the inorganic coagulant or the organic coagulant is used alone to agglomerate or coagulate the particles distributed in the slurry on the slurry including the carbon dioxide adsorbent, the ceramic fiber, the inorganic additive, the organic additive, and the like through the change of the charge. Or further mixed with the slurry. Examples of the inorganic coagulant include aluminum sulfate (Al 2 (SO 4 ) 3 ), aluminum chloride (AlCl 3 ), ferrous chloride (FeCl 2 ), ferric chloride (FeCl 3 ), iron sulfate, polyaluminum chloride, and polyaluminum sulfate. It includes one or more selected from the configured group. In addition, the organic coagulant includes at least one selected from the group consisting of cationic starch (A-starch), polydialidimethylammonium (PDADMAC), and cationic polyacrylamide (A-PAM). However, the inorganic coagulant or the organic coagulant is not limited to the above examples, and is a coagulant added to offset the repulsive force between the particles in the slurry, and known inorganic coagulants known to those skilled in the art of the present invention or Organic coagulants.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 이산화탄소 흡착소자는 제올라이트, 탄산칼슘(CaCO3), 탄산나트륨(Na2CO3), 탄산칼륨(K2CO3) 및 아민부착 흡착제로 구성된 그룹에서 선택된 하나 이상의 이산화탄소 흡착제를 포함하는 이산화탄소 흡착종이를 편파성형체로 성형하여 적층 또는 와인딩한 허니컴 구조로 형성된다.In order to achieve the above object, the carbon dioxide adsorption device of the present invention comprises at least one carbon dioxide selected from the group consisting of zeolite, calcium carbonate (CaCO 3 ), sodium carbonate (Na 2 CO 3 ), potassium carbonate (K 2 CO 3 ) and an amine adsorbent. The carbon dioxide adsorbing paper including the adsorbent is formed into a polarized molded body and formed into a honeycomb structure laminated or wound.
본 발명에서 상기 이산화탄소 흡착소자는 실리카졸 및 알루미나졸로 구성된 그룹에서 선택된 하나 이상의 무기바인더로 표면 강화시킬 수도 있으며, 상기 무기바인더의 고형분 함량은 바람직하게는 5 ~ 20 중량% 으로 구성된다.In the present invention, the carbon dioxide adsorption device may be surface strengthened with one or more inorganic binders selected from the group consisting of silica sol and alumina sol, and the solid content of the inorganic binder is preferably 5 to 20% by weight.
본 발명에서 상기 이산화탄소 흡착소자는 유기물을 포함하지 않는 것으로 형 성된다. 특히 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 흡착소자는 공정과정에서 흡착소자 내의 유기물 입자를 태워없앰으로써 무기물 함량이 100 % 이상인 것이 바람직하다. In the present invention, the carbon dioxide adsorption element is formed to contain no organic material. In particular, the carbon dioxide adsorption device according to an embodiment of the present invention preferably has an inorganic content of 100% or more by burning off organic particles in the adsorption device during the process.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 이산화탄소 흡착종이 및 이를 이용한 이산화탄소 흡착소자의 제조방법은, 이산화탄소 흡착제와 세라믹섬유를 포함하는 이산화탄소 흡착종이 제조용 슬러리를 사용하여 이산화탄소 흡착종이를 형성하는 초지단계와 상기 초지단계에서 형성된 이산화탄소 흡착종이를 편파성형체로 성형하고 이를 적층하거나 와인딩하여 허니컴 구조로 제조하는 허니컴 성형단계를 포함한다.In order to achieve the above object, the carbon dioxide adsorption paper of the present invention and a method for manufacturing a carbon dioxide adsorption device using the same include a papermaking step of forming carbon dioxide adsorption paper using a slurry for preparing carbon dioxide adsorption paper including a carbon dioxide adsorption agent and ceramic fibers. It comprises a honeycomb forming step of forming a honeycomb structure by molding the carbon dioxide adsorbing paper formed in the step into a polarized molded body, laminated or wound it.
본 발명에서는 상기 허니컴 성형단계 이후에 허니컴 구조의 이산화탄소 흡착소자를 무기바인더에 함침한 후 건조하는 표면코팅단계를 더 포함한다. The present invention further includes a surface coating step of impregnating the honeycomb structured carbon dioxide adsorption element into the inorganic binder after the honeycomb forming step and drying the inorganic binder.
본 발명에서는 상기 허니컴 성형단계 이후에 이산화탄소 흡착소자 내의 유기물을 분해하기 위한 열처리 단계를 더 포함한다.The present invention further includes a heat treatment step for decomposing the organic matter in the carbon dioxide adsorption element after the honeycomb forming step.
본 발명에 따른 일 실시예로서, 상기 이산화탄소 흡착종이 제조용 슬러리는 제올라이트, 탄산칼슘(CaCO3), 탄산나트륨(Na2CO3), 탄산칼륨(K2CO3) 및 아민부착 흡착제로 구성된 그룹에서 선택된 하나 이상의 이산화탄소 흡착제, 알루미노실리케이트(Al2O3-SiO2) 섬유, 산화알루미늄(Al2O3)섬유, 이산화규소(SiO2) 섬유로 구성된 그룹에서 선택된 하나 이상의 세라믹섬유, 셀룰로오스 섬유, 실크섬유 및 폴리프로필렌 섬유로 구성된 그룹에서 선택된 하나 이상의 유기섬유, 세피오라이 트(sepiolite), 실리카, 알루미나로 구성된 그룹에서 선택된 하나 이상의 무기첨가제, 폴리에틸렌글리콜, 폴리에틸렌옥사이드, 소디움카복시 메틸셀룰로오스, 폴리비닐아세테이트로 구성된 그룹에서 선택된 하나 이상의 유기첨가제, 및 무기응집제 또는 유기응집제를 각각 단독으로 사용하거나 혼합하여 사용하는 응집제를 포함한다.In one embodiment according to the present invention, the slurry for producing carbon dioxide adsorbent paper is selected from the group consisting of zeolite, calcium carbonate (CaCO 3 ), sodium carbonate (Na 2 CO 3 ), potassium carbonate (K 2 CO 3 ) and amine adsorbent. At least one ceramic fiber, cellulose fiber, silk selected from the group consisting of at least one carbon dioxide adsorbent, aluminosilicate (Al 2 O 3 -SiO 2 ) fiber, aluminum oxide (Al 2 O 3 ) fiber, silicon dioxide (SiO 2 ) fiber One or more organic additives selected from the group consisting of fibers and polypropylene fibers, one or more inorganic additives selected from the group consisting of sepiolite, silica, alumina, polyethylene glycol, polyethylene oxide, sodium carboxy methyl cellulose, polyvinylacetate At least one organic additive selected from the group consisting of, and an inorganic or organic coagulant, respectively. It includes a flocculant used alone or mixed.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.Detailed descriptions of well-known functions and configurations that are determined to unnecessarily obscure the subject matter of the present invention will be omitted.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 완성된 허니컴형 이산화탄소 흡착소자의 사진과 이산화탄소 흡착종이 성형체가 적층 또는 와인딩되어 허니컴 구조를 형성하는 것을 나타낸 개략적인 단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view of a honeycomb-type carbon dioxide adsorption device completed according to an embodiment of the present invention and the carbon dioxide adsorbing species are stacked or wound to form a honeycomb structure.
상기 실시예에는 이산화탄소 흡착종이를 편평한 것과 파형인 것을 접착하여 편파성형체로 만든 후에 적층하거나 와인딩하여 허니컴 구조를 만들고 전체적으로 이산화탄소 흡착소자를 형성한다.In the above embodiment, the carbon dioxide adsorbing paper is adhered to a flat and corrugated sheet to form a polarized body, and then laminated or wound to form a honeycomb structure, and form a carbon dioxide adsorbing device as a whole.
이산화탄소 흡착 및 가열탈착 공정에서 상기 실시예에 따른 본 발명은 편파성형체로 인한 공간으로 공기층이 통과할 수 있고 회전식으로 운행되므로 이산화탄소 흡착 및 탈착의 안정성과 공정의 간소화 및 콤팩트한 설비로 인한 회수비용의 절감을 기대할 수 있다.In the carbon dioxide adsorption and heat desorption process, the present invention according to the above embodiment can pass through the air layer to the space due to the polarized molded body and operate in a rotary manner, so that the stability of carbon dioxide adsorption and desorption and the recovery cost due to the simplification and compact installation You can expect savings.
상기 도 1의 완성된 본 발명의 이산화탄소 흡착소자를 제조하는 구체적인 방법은 이하에서 설명하고자 한다.The specific method of manufacturing the carbon dioxide adsorption device of the present invention of Figure 1 will be described below.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 흡착종이 및 그를 이용한 이산화탄소 흡착소자의 제조단계의 흐름도이다.2 is a flowchart of a step of manufacturing a carbon dioxide adsorption paper and a carbon dioxide adsorption device using the same according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면 본 발명의 제조방법은 크게 이산화탄소 흡착종이를 제조하는 공정과 이산화탄소 흡착종이를 이용하여 이산화탄소 흡착소자를 제조하는 공정으로 구성된다.Referring to FIG. 2, the manufacturing method of the present invention is largely composed of a process of manufacturing carbon dioxide adsorption paper and a process of manufacturing carbon dioxide adsorption device using carbon dioxide adsorption paper.
상기 이산화탄소 흡착종이를 제조하는 공정은 종이 제조용 슬러리를 제조하는 슬러리 생산단계와 상기 슬러리로부터 소정의 종이 두께를 가지는 이산화탄소 흡착종이를 형성시키는 초지단계로 구성된다.The process of manufacturing the carbon dioxide adsorbing paper is composed of a slurry production step of producing a slurry for paper production and a papermaking step of forming carbon dioxide adsorption paper having a predetermined paper thickness from the slurry.
이산화탄소 흡착종이용 슬러리 생산단계에서 슬러리의 필수적 구성성분은 이산화탄소 흡착제, 세라믹섬유이다. 필요에 따라 유기섬유, 무기첨가제, 유기첨가제, 응집제, 및 기타 종이제조업계의 당업자라면 누구나 공지물질 중에서 선택가능하고 종이제조시에 통상적으로 사용되는 기능별 첨가제를 포함한다. 상기 기능별 첨가제에는 분산제, 증점제 등이 포함된다.The essential components of the slurry in the slurry production stage for carbon dioxide adsorption paper are carbon dioxide adsorbent and ceramic fiber. If necessary, organic fibers, inorganic additives, organic additives, flocculants, and other persons skilled in the art of papermaking can be selected from known materials and include functional additives commonly used in papermaking. The functional additives include a dispersant, a thickener and the like.
상기 이산화탄소 흡착종이의 조성물질을 포함하는 슬러리는 그 고형분 함량을 0.5 ~ 5 %로 하는 것이 바람직하다.It is preferable that the slurry containing the composition of the carbon dioxide adsorbing paper has a solid content of 0.5 to 5%.
슬러리 내에 포함된 고형분의 농도가 5% 이상일 경우에는 초지단계에서 슬러리의 유동성이 극히 불량해져서 균질한 이산화탄소 흡착종이를 얻기가 곤란하다.When the concentration of solids contained in the slurry is 5% or more, the fluidity of the slurry becomes extremely poor in the papermaking step, making it difficult to obtain homogeneous carbon dioxide adsorbing paper.
상기 실시예에서, 이산화탄소 흡착제는 허니컴형 이산화탄소 흡착소자의 표면에 분포되어 있어 배가스 중의 이산화탄소를 흡착제거하기 위한 목적으로 사용되는 물질이다. In the above embodiment, the carbon dioxide adsorbent is distributed on the surface of the honeycomb type carbon dioxide adsorption element and is used for the purpose of adsorbing and removing carbon dioxide in the exhaust gas.
주로 입자크기가 수 나노(nm)～수십 마이크로(㎛)인 X형 제올라이트 분말 또는 알칼리금속(Na, Li, K) 또는 알칼리토금속(Mg, Ca)에 의한 이온교환율이 50 원자% 미만인 X형 제올라이트(이하 '금속X형 제올라이트'라 함)분말을 사용한다.X-type zeolite powder mainly having a particle size of several nano (nm) to tens of micro (μm) or X-type ion exchange rate less than 50 atomic% by alkali metal (Na, Li, K) or alkaline earth metal (Mg, Ca) Zeolite (hereinafter referred to as 'metal X-type zeolite') powder is used.
상기 제올라이트를 대신하여 고온에서 이산화탄소와의 화학적결합 일으키는 탄산칼슘(CaCO3), 탄산나트륨(Na2CO3), 탄산칼륨(K2CO3) 분말 중 어느 하나 이상을 이산화탄소 흡착종이의 건조 중량을 기준으로 10 ~ 70%로 사용할 수 있다.Instead of the zeolite, any one or more of calcium carbonate (CaCO 3 ), sodium carbonate (Na 2 CO 3 ), and potassium carbonate (K 2 CO 3 ) powders, which are chemically bonded to carbon dioxide at a high temperature, are based on the dry weight of the carbon dioxide adsorbing paper. 10 to 70% available.
제올라이트가 이산화탄소 분자를 물리적으로 미세 기공에서 흡착제거하는 것임에 반해 상기 탄산칼슘, 탄산나트륨, 탄산칼륨은 화학적으로 결합하여 이산화탄소를 제거한다. 상기 이산화탄소 흡착제의 양은 수분을 제외시킨 이산화탄소 흡착종이의 건조 중량을 기준으로 10 ~ 70 %로 구성한다.While zeolite physically desorbs carbon dioxide molecules from micropores, calcium carbonate, sodium carbonate and potassium carbonate are chemically bonded to remove carbon dioxide. The amount of the carbon dioxide adsorbent is 10 to 70% based on the dry weight of the carbon dioxide adsorbent paper excluding water.
상기 실시예에서, 이산화탄소 흡착제는 아민부착 흡착제를 사용할 수 있다. 아민부착 흡착제는 수백 나노미터(nm) 미만의 기공이 형성되어 있는 실리카, 알루미나 및 활성탄 등 다공성 물질에 아민(amine)을 부착시켜 만든 흡착제로서 상기 아민부착 흡착제의 양은 바람직하게는 수분을 제외시킨 이산화탄소 흡착종이의 건조 중량을 기준으로 10 ~ 70 %로 구성한다.In this embodiment, the carbon dioxide adsorbent may use an amine adsorbent. The amine adsorbent is an adsorbent made by attaching an amine to a porous material such as silica, alumina and activated carbon having pores of several hundred nanometers (nm) or less, and the amount of the amine adsorbent is preferably carbon dioxide excluding water. It is composed of 10 to 70% based on the dry weight of the adsorbed paper.
본 발명의 일 실시예에서 , 슬러리의 또다른 주성분인 세라믹섬유는 이산화탄소의 흡착종이를 100℃ 이상의 고온에서 사용할 수 있도록 기능한다. In one embodiment of the present invention, the ceramic fiber, which is another main component of the slurry, functions to use the adsorptive paper of carbon dioxide at a high temperature of 100 ° C. or higher.
상기 세라믹섬유는 알루미노실리케이트(Al2O3-SiO2), 산화알루미늄(Al2O3), 이산화규소(SiO2) 중에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하도록 제조하여 사용한다.The ceramic fiber is manufactured and used to include any one or more selected from aluminosilicate (Al 2 O 3 -SiO 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), silicon dioxide (SiO 2 ).
상기 세라믹섬유는 슬러리 내에서 섬유상태로 분산시켜야 하므로 벌크 형태의 세라믹섬유를 제조하여 사용하는 것이 바람직하다.Since the ceramic fibers should be dispersed in a fibrous state in the slurry, it is preferable to prepare and use bulk ceramic fibers.
또한 세라믹섬유를 제조한 후에는 세라믹섬유의 길이를 일정한 크기로 자르고 세라믹섬유의 제조공정에서 발생하는 불순물을 제거하는 것이 향후 이산화탄소 흡착종이의 내구성 및 내열성 등의 특성을 좋게 할 수 있다. 즉, 세라믹섬유의 제조시에 섬유로 형성되지 않고 모래알처럼 남아있는 불순물을 세라믹섬유 쇼트라고 하는데 이를 제거하는 것이 바람직하다.In addition, after the ceramic fiber is manufactured, cutting the length of the ceramic fiber to a certain size and removing impurities generated in the manufacturing process of the ceramic fiber may improve characteristics such as durability and heat resistance of the carbon dioxide adsorbing paper in the future. That is, the impurity that remains as sand grains without being formed into fibers during the manufacture of ceramic fibers is called ceramic fiber shot, and it is preferable to remove them.
상기 세라믹섬유의 첨가량은 이산화탄소 흡착종이의 건조 중량을 기준으로 10 ~ 50%로 유지하는 것이 바람직하다. 그 이상일 경우에는 이산화탄소 흡착종이 제조용 슬러리를 와이어메시에 공급할 때 슬러리의 유동성이 크게 떨어져 생산된 이산화탄소 흡착종이의 균질성이 크게 저하하고 상대적으로 이산화탄소 흡착제의 함유량이 저하하는 문제를 일으킬 수 있다.Addition amount of the ceramic fiber is preferably maintained at 10 to 50% based on the dry weight of the carbon dioxide adsorption paper. When the carbon dioxide adsorbed species is more than that, the fluidity of the slurry is greatly reduced when the slurry is supplied to the wire mesh, and the homogeneity of the produced carbon dioxide adsorbed paper may be greatly reduced, and the content of the carbon dioxide adsorbent may be relatively lowered.
본 발명의 일 실시예에서, 이산화탄소 흡착종이 제조용 슬러리의 조성물질로 서 유기섬유를 추가할 수 있다. In one embodiment of the present invention, carbon dioxide adsorbed species may add organic fibers as the composition of the slurry for production.
상기 유기섬유는 셀룰로오스 섬유, 실크섬유 및 폴리프로필렌 섬유 중에서 선택된 어느 하나 이상을 사용할 수 있으며, 이산화탄소 흡착종이의 건조 중량을 기준으로 5% 미만을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 유기섬유는 이산화탄소의 흡착종이의 초지공정에서 성형성, 습도 및 강도를 개선하고 상승시키기 위하여 사용한다.The organic fibers may be any one or more selected from cellulose fibers, silk fibers and polypropylene fibers, preferably less than 5% based on the dry weight of the carbon dioxide adsorbing paper. The organic fiber is used to improve and increase moldability, humidity and strength in the papermaking process of carbon dioxide adsorbed paper.
본 발명의 일 실시예에서, 이산화탄소 흡착종이 제조용 슬러리의 조성물질로서 무기첨가제를 더 추가할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the carbon dioxide adsorbed species may further add an inorganic additive as a composition of the slurry for production.
상기 무기첨가제는 상기 섬유상 물질들인 세라믹섬유나 유기섬유들 사이에 분포하여 이들 섬유간 결합력을 증대시켜주기 때문에 결과적으로 이산화탄소 흡착종이의 인장강도를 상승시켜 주며 이산화탄소 흡착종이의 열처리 후 물리적 특성을 향상시킨다. The inorganic additives are distributed between the ceramic fibers and organic fibers of the fibrous materials to increase the bonding strength between the fibers, and consequently increase the tensile strength of the carbon dioxide adsorbing paper and improve the physical properties after heat treatment of the carbon dioxide adsorbing paper. .
상기 무기 첨가제는 슬러리 조성물에 유기섬유를 추가할 때 함께 포함하도록 함이 바람직하다.The inorganic additives are preferably included when adding the organic fibers to the slurry composition.
상기 무기 첨가제는 세피오라이트(sepiolite), 실리카, 알루미나 중에서 선택된 하나 이상을 사용할 수 있으며, 그 양은 이산화탄소 흡착종이의 건조 중량을 기준으로 10% 미만으로 구성되는 것이 바람직하다.The inorganic additive may be used at least one selected from sepiolite (sepiolite), silica, alumina, the amount is preferably composed of less than 10% based on the dry weight of the carbon dioxide adsorbing paper.
본 발명의 일 실시예에서, 이산화탄소 흡착종이 제조용 슬러리의 조성물질로 서 유기첨가제를 더 추가할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the carbon dioxide adsorbed species may further add an organic additive as a composition of the slurry for preparation.
상기 유기첨가제는 이산화탄소 흡착종이 제조시 슬러리 내에서 섬유의 해리와 분산특성을 증대시키며, 이산화탄소 흡착종이를 제조시 성형성을 좋게 할 뿐만 아니라 세라믹섬유와 유기섬유들 사이에 분포하여 이들 섬유들 간의 결합력을 증대시키기 위해 사용한다. 본 발명에서 유기첨가제는 상기의 역할을 하는 것이라면 당업자 누구라도 공지물질에서 쉽게 알 수 있는 어떠한 것이라도 사용할 수 있다.The organic additives increase the dissociation and dispersion characteristics of the fibers in the slurry during the production of carbon dioxide adsorbent paper, and improve the formability in the production of carbon dioxide adsorbent paper, as well as distribution between ceramic fibers and organic fibers to bond between these fibers. Use to increase In the present invention, any organic additive may be used by anyone skilled in the art as long as the organic additive serves the above role.
상기 유기첨가제는 폴리에틸렌글리콜, 폴리에틸렌옥사이드, 소디움카복시 메틸셀룰로오스, 폴리비닐아세테이트 중에서 선택된 어느 하나 이상을 사용할 수 있고, 그 양은 이산화탄소 흡착종이의 건조 중량을 기준으로 5% 미만으로 구성한다. 특히, 상기 유기첨가제의 첨가량은 이산화탄소 흡착종이 제조용 슬러리의 수분 중량을 기준으로 한다면 0.4% 미만으로 구성하는 것이 바람직하다. 상기 0.4% 이상의 함량이라면 이산화탄소 흡착종이 초지시에 자연탈수가 곤란해져 결국 초지특성을 크게 저하시킨다.The organic additive may be used any one or more selected from polyethylene glycol, polyethylene oxide, sodium carboxy methyl cellulose, polyvinylacetate, the amount is less than 5% based on the dry weight of the carbon dioxide adsorbing paper. In particular, the amount of the organic additive added is preferably less than 0.4% if the carbon dioxide adsorbed species based on the water weight of the slurry for production. If the content is 0.4% or more, carbon dioxide-adsorbed species is difficult to dehydrate naturally during papermaking, which in turn greatly reduces papermaking properties.
본 발명의 일 실시예에서, 이산화탄소 흡착종이 제조용 슬러리의 조성물질로서 응집제를 더 추가할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the carbon dioxide adsorbed species may further add a flocculant as the composition of the slurry for preparation.
상기 응집제는 이산화탄소 흡착종이를 제조하기 위한 슬러리 내에 첨가된 첨가물들 간의 이온결합을 촉진하거나 또는 이들 첨가물들이 결합된 상태로의 슬러리 내에서의 분산을 증대시키기 위하여 사용할 수 있다.The flocculant may be used to promote ionic bonding between the additives added in the slurry for producing carbon dioxide adsorbent paper or to enhance dispersion in the slurry in which these additives are bound.
상기 응집제는 무기응집제 또는 유기응집제를 각각 단독으로 사용하거나 혼 합하여 사용한다. The flocculant may be used alone or mixed with an inorganic flocculant or an organic flocculant.
상기 무기응집제는 황산알루미늄(Al2(SO4)3), 염화알루미늄(AlCl3), 염화제이철(FeCl3), 황산철, 폴리알루미늄 클로라이드, 폴리 알루미늄설페이트 중에서 하나 이상의 것을 선택하여 사용할 수 있다. 또한, 상기 유기응집제는 양이온성 스타치(A-starch), 폴리디알리디메틸암모늄(PDADMAC), 양이온 폴리아크릴아마이드(A-PAM) 중에서 어느 하나 이상의 것을 선택하여 사용할 수 있다.The inorganic coagulant may be used by selecting one or more of aluminum sulfate (Al 2 (SO 4 ) 3 ), aluminum chloride (AlCl 3 ), ferric chloride (FeCl 3 ), iron sulfate, polyaluminum chloride, polyaluminum sulfate. In addition, the organic coagulant may be used by selecting any one or more of cationic starch (A-starch), polydialidimethylammonium (PDADMAC), cationic polyacrylamide (A-PAM).
본 발명에서 응집제는 슬러리 내에 첨가되어 슬러리의 음이온이나 양이온의 변화를 목적으로 사용할 수 있는 것으로서 당업자 누구라도 공지물질에서 쉽게 알 수 있는 것이라면 응집제로 사용할 수 있다.In the present invention, the flocculant may be added to the slurry to be used for the purpose of changing the anion or the cation of the slurry, and any one skilled in the art may use the flocculant as long as it is easily known from the known materials.
상기 응집제의 첨가량은 응집제의 음이온 및 양이온의 농도에 따라서 첨가량이 달라지기 때문에 양적 범위를 제한하기는 어려우며 슬러리의 상태에 따라서 적정량을 첨가하도록 한다.Since the addition amount of the flocculant varies depending on the concentration of the anion and the cation of the flocculant, it is difficult to limit the quantitative range and to add an appropriate amount depending on the state of the slurry.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 슬러리로부터 소정의 종이 두께를 가지는 이산화탄소 흡착종이를 형성시키는 초지단계는 당해 분야의 당업자라면 누구나 알 수 있는 공지의 초지공정을 포함한다. 즉, 자연탈수 과정, 강제흡입탈수 과정, 다단계롤 압축탈수 과정, 건조과정 및 회수과정을 포함한다.The papermaking step of forming the carbon dioxide adsorption paper having a predetermined paper thickness from the slurry according to an embodiment of the present invention includes a known papermaking process known to those skilled in the art. That is, natural dehydration process, forced suction dehydration process, multi-stage compression dewatering process, drying process and recovery process.
각 단계별 함수율은 자연탈수 과정에서는 97%, 강제흡입탈수 과정은 90%, 다단계롤 압축탈수 과정은 70%, 건조과정 및 회수과정에서는 20% 미만으로 유지되도 록 하는 것이 유리하다.It is advantageous to maintain the water content in each step of 97% in natural dehydration, 90% in forced suction dehydration, 70% in multi-stage compressed dewatering, and 20% in drying and recovery.
상기 강제흡입탈수 과정에서의 흡입압력은 200mmHg 미만으로 유지함으로써 와이어메시와 접촉하고 있는 종이 밑면부에 분포되어 있는 유기 및 무기바인더가 이탈되지 않도록 하는 것이 바람직하다.The suction pressure in the forced suction dehydration process is preferably less than 200mmHg so that the organic and inorganic binders distributed in the bottom portion of the paper in contact with the wire mesh are not separated.
상기 초지단계에서 최종 회수된 이산화탄소 흡착종이의 두께는 0.4mm 미만으로 성형하고 허니컴 구조를 형성하기 위하여는 0.2nm정도의 두께가 바람직하다. 그러나, 이산화탄소의 흡착종이의 두께가 0.4mm 이상일 경우에는 굽힘 강도가 취약해져 이산화탄소 흡착종이를 이용하여 편파성형체를 형성하거나 이를 와인딩하여 회전식의 흡착소자를 제조할 수 없게 된다.The thickness of the carbon dioxide adsorbed paper finally recovered in the papermaking step is preferably less than 0.4 mm and a thickness of about 0.2 nm is preferred to form a honeycomb structure. However, when the thickness of the adsorption paper of carbon dioxide is 0.4mm or more, the bending strength becomes weak so that a polarized body is formed or wound by using the carbon dioxide adsorption paper, thereby making it impossible to manufacture a rotary adsorption device.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 흡착소자의 제조방법이 상기 이산화탄소 흡착종이를 편파성형체로 제조하는 성형단계와, 상기 편파성형체를 적층하거나 와인딩하는 허니컴 성형단계를 포함함을 알 수 있다. 2, the method of manufacturing a carbon dioxide adsorption device according to an embodiment of the present invention includes a molding step of manufacturing the carbon dioxide adsorption paper into a polarized body, and a honeycomb molding step of laminating or winding the polarized body. Able to know.
본 발명에서의 이산화탄소 흡착종이를 사용한 편파성형체의 제조 및 적층 또는 와인딩에 의한 허니컴 제조기술은 본 발명자의 의해 발명된 대한민국 특허제 0468642호(발명의 명칭 : 세라믹시트를 사용한 허니컴로타의 제조장치)의 기술에 따라 가능하다. 상기 특허발명을 이용한 본 발명의 편파성형체의 성형단계와 허니컴 성형단계를 간략히 기술하면 다음과 같다.Honeycomb manufacturing technology by manufacturing and stacking or winding polarization molded product using carbon dioxide adsorption paper in the present invention is disclosed in Korean Patent No. 0468642 (name of the invention: Honeycomb manufacturing apparatus using ceramic sheet). It is possible according to the technology. Briefly describing the molding step and the honeycomb molding step of the polarized molded article of the present invention using the patent invention as follows.
상기 초지단계에서 최종 회수된 이산화탄소 흡착종이를 상기 특허 제0468642호의 허니컴로타의 제조장치를 통과함으로써 허니컴 구조의 이산화탄소 흡착종이를 성형할 수 있다. The carbon dioxide adsorption paper of the honeycomb structure can be formed by passing the carbon dioxide adsorption paper finally recovered in the papermaking step through the manufacturing apparatus of the honeycomb rotor of Patent No. 0468642.
즉, 최종 회수된 이산화탄소 흡착종이를 판형의 시트가 권취된 두 개의 시트 공급롤과, 판형의 시트를 압착하여 파형화된 시트를 성형하는 두 개의 파형화 성형롤과, 상기 파형화된 시트의 마루부분에 접착제를 도포하기 위한 접착제 도포롤과, 접착제 공급조와, 판형 시트 및 파형 시트를 부착하여 허니컴을 제조하기 위하여 두 번째 파형화 성형롤과 접해서 회동하는 시트 접착롤과 허니컴을 권취하는 로터로 구성된 상기 특허 제0468642호의 제조장치를 통과하게 하면 최종적으로 허니컴 구조의 이산화탄소 흡착소자가 성형된다.That is, two sheet feed rolls in which the plate-shaped sheet is wound around the finally recovered carbon dioxide adsorption paper, two corrugated forming rolls for pressing the plate-shaped sheet to form a corrugated sheet, and the floor of the corrugated sheet An adhesive application roll for applying an adhesive to a portion, an adhesive supply tank, a sheet-shaped sheet and a corrugated sheet, and a sheet adhesive roll that rotates in contact with a second corrugated forming roll and a rotor to roll the honeycomb to produce a honeycomb. Passing through the manufacturing apparatus of the above-described patent No. 0468642 finally forms a honeycomb carbon dioxide adsorption element.
상기 특허발명을 이용하여 제조된 허니컴 구조의 이산화탄소 흡착소자는 하나의 장치만을 이용하여 흡착종이의 편파성형체를 성형함과 동시에 허니컴 구조의 회전식 흡착소자를 연속적으로 성형할 수 있어 간편하고 효율적인 작업성을 제공한다. 또한 원통형으로 와인딩하여 적층하기 전에 접착제를 파형 흡착종이의 마루부분에 도포하게 되므로 허니컴 구조의 층간 분리 현상을 막고 셀간의 공기 누설을 방지하여 견고한 허니컴 상태를 유지할 수 있게 한다.The honeycomb structured carbon dioxide adsorption device manufactured using the patented invention can be used to form a polarized body of the adsorption paper by using only one device and to simultaneously form a rotary adsorption device of a honeycomb structure for simple and efficient workability. to provide. In addition, since the adhesive is applied to the floor of the corrugated absorbent paper before winding and stacking it in a cylindrical shape, it prevents the interlayer separation of the honeycomb structure and prevents air leakage between cells, thereby maintaining a solid honeycomb state.
상기 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 흡착소자의 제조방법은 상기 허니컴 구조의 이산화탄소 흡착소자를 성형한 후 후처리로서 표면코팅단계와 열처리 단계를 추가로 더 포함한다.Method of manufacturing a carbon dioxide adsorption device according to an embodiment of the present invention further comprises a surface coating step and a heat treatment step as a post-treatment after molding the carbon dioxide adsorption device of the honeycomb structure.
본 발명의 일 실시예에서는, 허니컴형 이산화탄소 흡착소자가 제올라이트를 이산화탄소 흡착제로서 사용한다. 이 경우에 이산화탄소 흡착 후 가열 재생을 위한 온도인 약 200℃ 정도까지의 내열성이 요구된다. In one embodiment of the present invention, the honeycomb type carbon dioxide adsorption element uses zeolite as the carbon dioxide adsorbent. In this case, heat resistance up to about 200 ° C., which is a temperature for heat regeneration after carbon dioxide adsorption, is required.
본 발명의 일 실시예에서는, 허니컴형 이산화탄소 흡착소자가 이산화탄소 흡착제로서 탄산칼슘(CaCO3), 탄산나트륨(Na2CO3), 탄산칼륨(K2CO3) 등을 사용한다. 이 경우에는 반응 및 재생온도가 약 500℃ 및 650℃ 정도로서 최고사용온도가 약 700℃ 까지의 내열성이 요구된다. In one embodiment of the present invention, the honeycomb type carbon dioxide adsorption element uses calcium carbonate (CaCO 3 ), sodium carbonate (Na 2 CO 3 ), potassium carbonate (K 2 CO 3 ), or the like as the carbon dioxide adsorbent. In this case, the reaction and regeneration temperatures are about 500 ° C. and 650 ° C., and the heat resistance up to about 700 ° C. is required.
따라서 이산화탄소 회수공정에 이용되는 허니컴 흡착소자 내에 유기물이 잔존하면 내열성을 저해하기 때문에 최종적으로 성형되는 흡착소자 내에는 유기물이 없도록 하는 것이 중요하다.Therefore, if organic matter remains in the honeycomb adsorption element used in the carbon dioxide recovery process, it is important to ensure that there is no organic matter in the finally formed adsorption element.
상기 실시예에서는 허니컴형 이산화탄소 흡착소자의 성형 후 단계로써 이산화탄소 흡착종이 제조 및 허니컴형 이산화탄소 흡착소자 제조시에 일부 첨가되었던 유기첨가물 및 유기바인더를 고온의 열처리를 통해 태워 없애는 공정을 포함한다.In the above embodiment, as a post-molding step of the honeycomb-type carbon dioxide adsorption device, the carbon dioxide adsorption species are manufactured and the organic additives and the organic binder, which have been partially added in the manufacture of the honeycomb-type carbon dioxide adsorption device, are burned off by high temperature heat treatment.
상기 유기첨가물 및 유기바인더 등의 흡착소자 내 유기물은 약 250 ℃에서 분해가 시작되어 550 ℃ 정도에서 분해가 종료되므로 상기 열처리 온도는 200℃ 내지 최고 온도가 600 ℃의 범위가 적절하다. 상기 유기물이 완전히 분해되도록 충분한 시간을 유지시키는 것이 바람직하다.Since the organic material in the adsorption element such as the organic additive and the organic binder starts decomposition at about 250 ° C. and completes decomposition at about 550 ° C., the heat treatment temperature ranges from 200 ° C. to a maximum temperature of 600 ° C .. It is desirable to maintain sufficient time to completely decompose the organics.
본 발명의 일 실시예에서는, 상기 유기물을 태워 없애는 열처리 단계 이전에 허니컴 구조의 이산화탄소 흡착소자의 표면코팅 단계를 더 추가할 수도 있다.In an embodiment of the present invention, the surface coating step of the carbon dioxide adsorption device of the honeycomb structure may be further added before the heat treatment step of burning off the organic material.
허니컴 구조 내의 유기물을 태워 없애기(burn-out) 위한 열처리 전에 유기물의 부재시 이산화탄소 흡착제 및 세라믹섬유 등 첨가물들이 서로 고착될 수 있도록 허니컴의 표면강화가 필요하다. Before the heat treatment to burn-out the organic material in the honeycomb structure, it is necessary to strengthen the surface of the honeycomb so that additives such as carbon dioxide adsorbent and ceramic fiber may stick to each other in the absence of the organic material.
상기 허니컴 구조의 표면강화를 위하여 무기바인더에 함침,건조하여 표면을 코팅처리하는 것이 바람직하다. 상기 무기바인더로서 실리카졸 또는 알루미나졸 중에서 선택한 어느 하나 이상을 사용하는 것이 바람직하다. 이들 무기바인더들은 허니컴 표면에 분포되어 이산화탄소 흡착제-세라믹섬유 또는 세라믹섬유-세라믹섬유 간의 고착을 강화시켜 주므로 결국 허니컴의 강도를 크게 증가시키게 된다. In order to strengthen the surface of the honeycomb structure, it is preferable to impregnate and dry the inorganic binder to coat the surface. It is preferable to use any one or more selected from silica sol or alumina sol as the inorganic binder. These inorganic binders are distributed on the surface of the honeycomb to enhance the adhesion between the carbon dioxide adsorbent-ceramic fiber or the ceramic fiber-ceramic fiber, thus increasing the honeycomb strength significantly.
상기 허니컴 강화를 위한 상기 졸의 무기고형분 함량은 5중량% 내지 20중량% 범위가 적당하다. 20중량% 이상일 경우에는 이산화탄소 흡착제의 흡착특성을 저해할 수 있고 5% 미만일 경우에는 허니컴의 열처리 후 강도개선에 효과적이지 못하다. The inorganic solids content of the sol for strengthening the honeycomb is suitably in the range of 5% by weight to 20% by weight. If it is more than 20% by weight may inhibit the adsorption characteristics of the carbon dioxide adsorbent, less than 5% is not effective in improving the strength after heat treatment of honeycomb.
상기에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 허니컴형 이산화탄소 흡착소자의 제조를 위한 단계별 구성성분과 단계별 방법에 대하여 상술하였다.The above step-by-step components and step-by-step method for the production of honeycomb carbon dioxide adsorption device according to an embodiment of the present invention have been described above.
이하, 실시예 및 시험예를 이용하여 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 이는 본 발명의 이해를 위한 것일 뿐 본 발명의 범위가 어떤 의미로든 이에 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail using examples and test examples, but the present invention is only for understanding of the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto in any sense.
하기 실시예 1 내지 실시예 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 흡착종이를 형성하는 일례이며, 실시예 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 흡작소자를 제조하는 일례이다.Example 1 to Example 4 is an example of forming carbon dioxide adsorption paper according to an embodiment of the present invention, Example 5 is an example of manufacturing a carbon dioxide absorbing device according to an embodiment of the present invention.
(실시예 1)(Example 1)
1) 반응조에 상온의 물 2 리터(2000g)를 취한 후 교반기를 사용하여 1000 rpm으로 유지하면서 증점제인 카복시메틸셀룰로우즈(Carboxy Methyl Cellulose, CMC)를 1.5g 투입하여 완전히 용해될 때까지 유지하였다. 1) After taking 2 liters of water (2000g) at room temperature to the reactor using a stirrer while maintaining at 1000 rpm and added 1.5g of Carboxy Methyl Cellulose (CMC) as a thickener and maintained until completely dissolved. .
2) 섬유상 무기첨가제인 세피오라이트(sepiolite)와 유기섬유인 셀룰로오스 펄프(NBKP)를 각각 0.5g씩 투입하였다.2) 0.5 g of sepiolite, a fibrous inorganic additive, and cellulose pulp (NBKP), an organic fiber, were added.
3) 이산화탄소 흡착종이의 주요한 골격을 이루고 있는 세라믹섬유를 3.5g 투입하였다. 세라믹섬유의 길이는 5 내지 20mm 장섬유로서 1300 ℃ 벌크 Al2O3-SiO2 섬유이다. 3) 3.5g of ceramic fiber, which forms the main skeleton of carbon dioxide adsorbed paper, was added. The length of the ceramic fiber is 5-20 mm long fiber, 1300 ° C. bulk Al 2 O 3 -SiO 2 fiber.
4) 이산화탄소 흡착제로서 입자크기가 1~3마이크로미터이고, Si/Al 비가 1.4인 Na-13X 제올라이트를 3.0g 투입하였고 30분 유지하였다.4) As a carbon dioxide adsorbent, 3.0 g of Na-13X zeolite having a particle size of 1 to 3 micrometers and a Si / Al ratio of 1.4 was added and maintained for 30 minutes.
5) 유기바인더로서 고형분 45%인 폴리비닐아세테이트(Polyviniylacetate, PVA)를 1.2g 투입하였다.5) 1.2 g of polyvinylacetate (PVA) having a solid content of 45% was added as an organic binder.
6) 응집제로서 폴리디알리디메틸암모늄(PDADMAC)과 분산제로서 양이온 폴리아크릴아마이드(A-PAM)를 각각 0.5g 씩 20분 간격으로 투입하여 고형분 0.56%인 슬러리를 완성하였다.6) Polydialidimethylammonium (PDADMAC) as a flocculant and 0.5 g of cationic polyacrylamide (A-PAM) as a dispersant were added at intervals of 20 minutes each to complete a slurry having a solid content of 0.56%.
7) 가로 25cm, 세로 25cm 크기의 와이어메시(통기도 345, 3중직)가 장착되어 있는 표준종이제조장치에 제조된 슬러리를 공급하여 탈수 및 건조과정을 거쳐 두께 0.19 mm의 이산화탄소 흡착종이를 얻었다.7) A slurry prepared in a standard paper manufacturing apparatus equipped with a wire mesh 25cm in length and 25cm in length (ventilation 345, triple weave) was supplied to obtain carbon dioxide adsorbent paper having a thickness of 0.19 mm through dehydration and drying.
(실시예 2)(Example 2)
상기 실시예 1의 조성에서 이산화탄소 흡착제인 Na-13X 제올라이트를 6.0g 투입하였고 모든 제조방법을 실시예 1과 동일하게 유지하여 두께 0.22mm의 이산화탄소 흡착종이를 얻었다.In the composition of Example 1, 6.0 g of Na-13X zeolite, which is a carbon dioxide adsorbent, was added, and all the manufacturing methods were maintained in the same manner as in Example 1 to obtain carbon dioxide adsorbing paper having a thickness of 0.22 mm.
(실시예 3)(Example 3)
상기 실시예 1의 조성에서 이산화탄소 흡착제인 Na-13X 제올라이트를 9.0g 투입하였고 모든 제조방법을 실시예 1과 동일하게 유지하여 두께 0.25mm의 이산화탄소 흡착종이를 얻었다.9.0 g of Na-13X zeolite, which is a carbon dioxide adsorbent, was added in the composition of Example 1, and all the manufacturing methods were maintained in the same manner as in Example 1 to obtain carbon dioxide adsorbing paper having a thickness of 0.25 mm.
(실시예 4)(Example 4)
1) 슬러리탱크에 상온의 물 1000 리터를 취한 후 교반기를 사용하여 1000 rpm으로 유지하면서 증점제인 카복시메틸셀룰로우즈(Carboxy Methyl Cellulose, CMC)를 375 g 투입하여 완전히 용해될 때까지 유지하였다. 1) After taking 1000 liters of water at room temperature in a slurry tank, 375 g of a thickening agent, Carboxy Methyl Cellulose (CMC), was added and maintained until completely dissolved while maintaining at 1000 rpm using a stirrer.
2) 섬유상 무기첨가제인 세피오라이트(sepiolite)와 유기섬유인 펄프(NBKP)를 각각 300g씩 투입하였다.2) Sepiolite (sepiolite), which is a fibrous inorganic additive, and pulp (NBKP), which is an organic fiber, were each added 300g.
3) 이산화탄소 흡착종이의 주요한 골격을 이루고 있는 세라믹섬유를 2500g 투입하였다. 세라믹섬유의 길이는 5 내지 20mm 장섬유로서 1300 ℃ 벌크 Al2O3-SiO2 섬유이다. 3) 2500g of ceramic fiber, which forms the main skeleton of carbon dioxide adsorbed paper, was added. The length of the ceramic fiber is 5-20 mm long fiber, 1300 ° C. bulk Al 2 O 3 -SiO 2 fiber.
4) 이산화탄소 흡착제로서 입자크기가 1~3마이크로미터이고, Si/Al 비가 1.4인 Na-13X 제올라이트를 3000g 투입하였고 1시간 유지하였다.4) As a carbon dioxide adsorbent, 3000 g of Na-13X zeolite having a particle size of 1 to 3 micrometers and a Si / Al ratio of 1.4 was added and maintained for 1 hour.
5) 유기바인더로서 고형분 45%인 폴리비닐아세테이트(Polyviniylacetate, PVA)를 600g 투입하였다.5) 600 g of polyvinylacetate (PVA) having a solid content of 45% was added as an organic binder.
6) 응집제로서 폴리디알리디메틸암모늄(PDADMAC)과 분산제로서 양이온 폴리아크릴아마이드(A-PAM)를 각각 250g 씩 20분 간격으로 투입하여 고형분 0.76%인 슬러리를 완성하였다.6) A polydialidimethylammonium (PDADMAC) as a flocculant and a cationic polyacrylamide (A-PAM) as a dispersant were added at 250 g intervals of 20 minutes each to complete a slurry having a solid content of 0.76%.
7) 상기 6)의 슬러리를 와이어메시(통기도 345, 3중직)가 장착되어 있는 종이제조장치에 공급하여 자연탈수-강제흡입탈수-롤압축탈수-건조-회수 공정을 통해 폭 45cm, 두께 0.22mm 인 이산화탄소 흡착종이를 얻었다.7) The slurry of 6) is supplied to the paper manufacturing equipment equipped with wire mesh (ventilation 345, triple weave), and the width of 45cm and thickness 0.22mm through natural dehydration-forced suction dehydration-roll compression dehydration-drying-recovery Phosphorous carbon dioxide adsorbed paper was obtained.
상기 실시예 4는 상기 실시예 1 내지 3과 달리 이산화탄소 흡수종이의 대량생산을 위한 것이다.Example 4 is for mass production of carbon dioxide absorbing paper, unlike Examples 1 to 3.
(실시예 5)(Example 5)
상기 실시예 4에 의하여 제조된 이산화탄소 흡착종이를 사용하여 대한민국특허 제0468642호(발명의 명칭 : 세라믹시트를 사용한 허니컴로타의 제조장치)의 방법으로 편파성형체를 제조하였고 편파성형체를 와인딩함으로써 원통형의 허니컴을 제조한 후 고형분 10%인 실리카졸에 담지하여 탈수 및 건조하였다. 그 후 허니컴을 600 ℃에서 5시간 열처리하여 유기물을 모두 태워 없앤 후 허니컴의 양면을 연마하여 지름 45cm, 폭 40cm 인 허니컴형 이산화탄소 흡착소자를 제조하였다.Using the carbon dioxide adsorption paper prepared according to Example 4, a polarized body was manufactured by the method of Korean Patent No. 0468642 (Invention name: Honeycomb rotor using a ceramic sheet), and a cylindrical honeycomb was wound by winding the polarized body. After the preparation was carried out in a silica sol having a solid content of 10% dehydration and dried. Thereafter, the honeycomb was heat-treated at 600 ° C. for 5 hours to burn off all organic matter, and then polished both sides of the honeycomb to prepare a honeycomb-type carbon dioxide adsorption device having a diameter of 45 cm and a width of 40 cm.
상기 실시예 5에서 제조하여 완성된 이산화탄소 흡착소자의 사진과 개략적인 허니컴 구조의 단면도는 도 1에 도시된 바와 같다.A photograph and a schematic cross-sectional view of the honeycomb structure of the carbon dioxide adsorption device manufactured and completed in Example 5 are as shown in FIG. 1.
하기 시험예 1 내지 시험예 4는 상기 실시예 1 내지 실시예 4에서 제조한 이산화탄소 흡착종이를 이용하여 물질특성을 실험한 내용이다.Test Examples 1 to 4 below are the contents of experiments on the material properties using the carbon dioxide adsorption paper prepared in Examples 1 to 4.
(시험예 1 - 이산화탄소 흡착종이의 표면사진 SEM 관찰)(Test Example 1-SEM observation of surface photograph of carbon dioxide adsorbed paper)
실시예 1 내지 실시예 4에서 제조한 이산화탄소 흡착종이의 표면사진을 주사전자현미경(SEM)을 통해 관찰하였다.Surface photographs of the carbon dioxide adsorbed paper prepared in Examples 1 to 4 were observed by scanning electron microscopy (SEM).
도 3 내지 도 6은 실시예 1 내지 실시예 4에서 제조한 이산화탄소 흡착종이의 표면사진이다. 사진에서 알 수 있듯이 실시예 1 내지 실시예 4에 의해 제조된 이산화탄소 흡착종이의 표면에는 X형 제올라이트와 세라믹섬유가 고르게 분포되어 있으며, 첨가물들간의 결합이 잘 이루어져 있다. 3 to 6 are photographs of the surface of carbon dioxide adsorbed paper prepared in Examples 1 to 4. As can be seen from the photographs, the X-type zeolite and the ceramic fiber are evenly distributed on the surfaces of the carbon dioxide adsorbing papers prepared in Examples 1 to 4, and the binding between the additives is well established.
슬러리 제조시에 X형 제올라이트의 첨가량을 실시예 1은 3g, 실시예 2는 6g, 실시예 3은 9g으로 달리 함으로서 제조된 이산화탄소 흡착종이 표면의 X형 제올라이트 잔류량도 같은 경향성을 보여준다. 실시예 1 과 2의 현미경 사진인 도 3, 도 4의 사진보다 제올라이트를 가장 많이 첨가한 실시예 3의 사진인 도 5에서 제올라이트 잔류량이 많음을 알 수 있다. 이러한 결과는 1마이크로미터 크기인 X형 제올라이트 입자가 종이제조과정에서 백수와 함께 빠져나가지 않고 잘 보류되었음을 의미하며 또한 슬러리상에서 첨가물간의 응집(결합)이 잘 이루어진 결과이다.The amount of X-type zeolite added in the preparation of the slurry was changed to 3 g in Example 1, 6 g in Example 2, and 9 g in Example 3, and the residual amount of X-type zeolite on the surface of the carbon dioxide adsorbed species showed the same tendency. It can be seen that the zeolite residual amount is large in FIG. 5, which is a photograph of Example 3 in which zeolite is added more than the photographs of FIGS. 3 and 4, which are the micrographs of Examples 1 and 2. FIG. These results indicate that the X-type zeolite particles having a size of 1 micrometer were well retained without exiting with white water in the paper manufacturing process, and also resulted in the aggregation (bonding) between the additives in the slurry phase.
특히 실시예 4의 흡착종이 표면을 나타낸 도 6에서 보듯이, 생산적용을 위한 종이제조설비를 사용해 다량으로 제조한 실시예 4와 같은 경우에도 X형 제올라이트 및 세라믹섬유 등이 종이 표면에 고르게 분포되어 있음을 알 수 있다. 실시예 4의 조성 및 방법에 의한 이산화탄소 흡착종이의 다량 생산에도 큰 문제를 보이지 않을 것으로 판단된다.In particular, as shown in Figure 6 the surface of the adsorption species of Example 4, even in the case of Example 4 manufactured in a large amount using a paper manufacturing equipment for production applications X-type zeolite and ceramic fibers are evenly distributed on the paper surface It can be seen that. The large amount of carbon dioxide-adsorbed paper produced by the composition and method of Example 4 is not considered to be a big problem.
(시험예 2 - 이산화탄소 흡착종이의 기공분포 측정)(Test Example 2-Measurement of Pore Distribution of Carbon Dioxide Adsorbed Paper)
실시예 1 내지 실시예 4에서 제조한 이산화탄소 흡착종이를 시료로서 일정량 채취하여 고형분 10%의 실리카졸에 담지시킨 후 건조하고 600℃로 열처리하였다. 상기 시료를 350℃에서 5시간 진공 탈기한 후 질소를 주입하여 압력을 증가시키면서 기공분포를 측정하였다.The carbon dioxide adsorbing paper prepared in Examples 1 to 4 was taken as a sample, and supported on a silica sol having a solid content of 10%, dried and heat-treated at 600 ° C. The sample was vacuum degassed at 350 ° C. for 5 hours, followed by nitrogen injection to increase pore distribution while increasing pressure.
도 7은 그 결과를 나타낸 그래프이다. 도 7에서 알 수 있듯이 원료분말인 Na13X-제올라이트와 비교했을 때, 실시예 1 내지 실시예 4의 모든 시료들은 이산화탄소를 흡착 분리하는데 유용한 1nm 미만의 기공이 잘 유지되고 있었다.7 is a graph showing the results. As can be seen in Figure 7, compared with the raw material powder Na13X-zeolite, all samples of Examples 1 to 4 were well maintained pores of less than 1nm useful for adsorptive separation of carbon dioxide.
또한 미소한 차이를 보이기는 하지만 슬러리 제조 공정에서 이산화탄소 흡착제의 첨가량이 많은 시료일수록 기공 부피가 크게 나타났음을 알 수 있다.In addition, although there is a slight difference, it can be seen that the larger the volume of carbon dioxide adsorbent in the slurry manufacturing process, the larger the pore volume.
(시험예 3 - 이산화탄소 흡착종이의 열적특성 측정)(Test Example 3-Measurement of thermal properties of carbon dioxide adsorbed paper)
본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 흡착종이의 열적특성을 측정하기 위하여 상기 실시예 4에 의해 제조된 이산화탄소 흡착종이를 일정량 취하여 무게를 측정(W0)한 다음 열분석기(TG/DAT) 내의 반응기에 넣고 질소를 흘려보내면서 상온에서 분당 5℃의 승온속도로 900℃까지 올렸을 때 승온 단계별로 무게를 측정하였다.In order to measure the thermal characteristics of the carbon dioxide adsorptive paper according to an embodiment of the present invention, the carbon dioxide adsorptive paper prepared by Example 4 was taken in a predetermined amount and weighed (W 0 ), followed by a reactor in a thermal analyzer (TG / DAT). The weight was measured in steps of temperature increase when the temperature was raised to 900 ° C. at a temperature increase rate of 5 ° C. per minute while letting nitrogen flow through.
도 8에서 온도가 증가됨에 따라 이산화탄소 흡착종이 내부의 유기물이 연소되어 배출됨에 따른 무게감소율을 나타내었다. In FIG. 8, as the temperature is increased, the weight loss rate of the carbon dioxide-adsorbed species as the organic material is combusted and discharged is shown.
상기 도 8의 그래프에서 알 수 있듯이 이산화탄소 흡착종이 내부에 포함되어 있는 유기물들은 200℃ 정도에서 분해가 시작되어 약 550℃ 정도에서 완전히 분해되므로 유기물을 태워 없애기 위한 열처리온도는 600℃정도이면 충분함을 알 수 있다. 또한 약 22%의 무게 감소량을 나타내므로 약 78% 는 이산화탄소 흡착제인 X형 제올라이트와 세라믹섬유 및 무기첨가제로 이루어져 있음을 알 수 있다.As can be seen in the graph of FIG. 8, since the organic matters contained in the carbon dioxide adsorbed species are decomposed at about 200 ° C. and completely decomposed at about 550 ° C., the heat treatment temperature for burning off the organic material is about 600 ° C. Able to know. In addition, since the weight loss is about 22%, it can be seen that about 78% is composed of X-type zeolite, a carbon dioxide adsorbent, a ceramic fiber, and an inorganic additive.
(시험예 4 - 이산화탄소 흡착종이의 이산화탄소 평형흡착량 측정)(Test Example 4-Measurement of carbon dioxide equilibrium adsorption amount of carbon dioxide adsorbing paper)
실시예 1 내지 실시예 4에서 제조한 이산화탄소 흡착종이를 시료로서 일정량 채취하여 고형분 10%의 실리카졸에 담지시킨 후 건조하고 600℃로 열처리하였다. 상기 시료를 각각 200℃에서 2시간 이상 진공 탈기한 후 이산화탄소 분압을 증가시키면서 이산화탄소 평형흡착량을 측정하였다. The carbon dioxide adsorbing paper prepared in Examples 1 to 4 was taken as a sample, and supported on a silica sol having a solid content of 10%, dried and heat-treated at 600 ° C. The samples were vacuum degassed at 200 ° C. for at least 2 hours, and the carbon dioxide equilibrium adsorption was measured while increasing the partial pressure of carbon dioxide.
도 9는 각 이산화탄소 분압별로 실시예 1 내지 실시예 4의 시료들의 이산화탄소 평형흡착량 측정결과를 그래프로 도시한 것이다. 9 is a graph showing the results of the carbon dioxide equilibrium adsorption measurement of the samples of Examples 1 to 4 for each partial pressure of carbon dioxide.
상기 도 9에서 알 수 있듯이 이산화탄소 평형 흡착량 역시 슬러리 제조시에 제올라이트 첨가량이 많아짐에 따라서 흡착량도 증가하였다. 따라서 이산화탄소 흡 착종이를 생산할 때 연소배가스 중의 이산화탄소 농도 및 처리량 등 공정상 필요한 요구조건에 맞도록 이산화탄소 흡착제의 첨가량을 변화시키는 것이 가능하다.As can be seen in FIG. 9, the amount of carbon dioxide equilibrium adsorption also increased as the amount of zeolite added during slurry preparation increased. Therefore, when producing carbon dioxide adsorbent paper, it is possible to change the amount of carbon dioxide adsorbent added to meet the requirements of the process, such as the concentration and throughput of carbon dioxide in combustion flue gas.
(시험예 5 - 이산화탄소 흡착종이의 기타 물적특성 측정)Test Example 5 Measurement of Other Physical Properties of Carbon Dioxide Adsorbed Paper
상기 실시예 1 내지 실시예 4를 기본적인 시험시료로서 채취하여 종이두께, 종이 평량, 특정온도에서의 무게손실률, BET 표면적, 이산화탄소 특정 분압에서의 평형흡착량을 측정하였다.Examples 1 to 4 were taken as basic test samples, and the paper thickness, paper basis weight, weight loss rate at a specific temperature, BET surface area, and equilibrium adsorption amount at a specific partial pressure of carbon dioxide were measured.
다음의 표는 상기 측정 결과를 정리한 것으로서 각 실시예 1 내지 실시예 4의 이산화탄소 흡착종이의 물적특성을 나타내었다.The following table summarizes the measurement results, and shows the physical properties of the carbon dioxide adsorbing paper of Examples 1 to 4.
상기한 시험예 1 내지 시험예 5의 결과를 통해서 알 수 있듯이, 본 발명의 일 실시예에 따른 이산화탄소 흡착종이는 연소배가스 중의 이산화탄소를 선택적으로 흡착 분리하는데 유용하게 활용될 수 있다.As can be seen from the results of Test Examples 1 to 5 above, the carbon dioxide adsorption paper according to an embodiment of the present invention can be usefully used for selectively adsorbing and separating carbon dioxide in combustion flue gas.
이산화탄소 회수 공정의 조건에 따라 선택적으로 제조된 이산화탄소 흡착종이를 허니컴의 형태의 흡착소자로 성형함으로서 연소 배기가스의 배출현장에서 유용하게 활용될 수 있다.The carbon dioxide adsorbing paper selectively prepared according to the conditions of the carbon dioxide recovery process may be usefully formed in the combustion exhaust gas discharge site by forming an adsorbing element in the form of honeycomb.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허등록청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.As described above, the present invention has been described with reference to a preferred embodiment of the present invention, but those skilled in the art can vary the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. It will be appreciated that modifications and variations can be made.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 이산화탄소 흡착소자가 허니컴 구조를 형성함으로써 연소배가스의 흐름에 의한 압력손실이 없고, 또한 이를 적용한 고정탑 및 회전식 이산화탄소 흡착 회수 장치는 흡착제의 유동 및 마찰에 의한 소모가 없으므로 반영구적으로 안정적인 성능을 유지할 수 있는 효과가 있다. 특히 본 발명에 의한 원통형의 이산화탄소 흡착소자를 적용한 회전식 이산화탄소 흡착 회수 공정에서는 하나의 흡착소자에서 이산화탄소의 흡착과 재생이 동시에 일어나서 전체적 공정이 간편해지고 에너지 소모가 줄어드는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, since the carbon dioxide adsorption element forms a honeycomb structure, there is no pressure loss due to the flow of the combustion exhaust gas, and the fixed tower and the rotary carbon dioxide adsorption recovery apparatus to which the carbon dioxide adsorption is applied are consumed due to the flow and friction of the adsorbent. There is no effect that can maintain a semi-permanent stable performance. In particular, in the rotary carbon dioxide adsorption recovery process using the cylindrical carbon dioxide adsorption device according to the present invention, the adsorption and regeneration of carbon dioxide occurs in one adsorption device at the same time, thereby simplifying the overall process and reducing energy consumption.
그리고, 본 발명은 종래의 입자형 흡착제 형태와 달리 종이형태로 성형함으로써 생산성이 매우 높고, 현장에서 제거가 요구되는 가스성분에 따라 선택적으로 흡착성분을 간편하게 첨가할 수 있어 이산화탄소 뿐만 아니라 질소화합물, 황화합 물 기타 유해성 가스의 제거기술로 응용가능성이 높은 효과가 있다.And, in the present invention, unlike the conventional particulate adsorbent form, by molding in paper form, the productivity is very high, and the adsorption component can be selectively added according to the gas component that needs to be removed in the field. It is highly applicable to the removal of chemicals and other harmful gases.
결과적으로, 본 발명은 종래의 이산화탄소 제거기술인 흡수법, 고정탑 흡착법, 막분리법 등에 비하여 산업사회 전반에 걸쳐 활용범위가 넓고 경제적이고 고효율로 이산화탄소의 흡착제거 및 농축회수하는 효과가 있다.As a result, the present invention has a wide range of applications, economical and high efficiency in the removal and concentration recovery of carbon dioxide in the industrial society as compared to the conventional carbon dioxide removal technology absorption method, fixed tower adsorption method, membrane separation method and the like.
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| KR (1) | KR100725266B1 (en) |
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