KR102113348B1 - Carbon Dioxide capture device of concentrated water by the turbidimeter - Google Patents

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Abstract

본 발명에서는 고농도 이산화탄소 농축수를 효율적으로 포집할 수 있고, 장치의 운영 및 유지 보수가 간단한 이산화탄소 농축수 포집 장치가 개시된다.
일 예로, 내부에 산화칼슘(CaO) 및 해수를 공급받아 반응시켜 상등수를 생성하는 혼합조; 및 상기 혼합조의 상등수를 공급받고, 이산화탄소를 공급받아 상기 상등수와 이산화탄소의 반응을 통해 상기 이산화탄소를 포집하는 침전 반응조를 포함하는 이산화탄소 농축수 포집 장치가 개시된다.Disclosed is a carbon dioxide concentrated water collection device that can efficiently collect high-concentration carbon dioxide concentrated water and has a simple operation and maintenance of the device.
As an example, a mixing tank for generating supernatant by reacting with calcium oxide (CaO) and seawater supplied therein; And a precipitation reaction tank for receiving the supernatant water of the mixing tank and receiving carbon dioxide to collect the carbon dioxide through the reaction of the supernatant water and carbon dioxide.

Description

탁도계를 이용한 이산화탄소 농축수 포집 장치{Carbon Dioxide capture device of concentrated water by the turbidimeter}Carbon Dioxide capture device of concentrated water by the turbidimeter}

본 발명은 고농도 이산화탄소 농축수를 효율적으로 포집할 수 있고, 장치의 운영 및 유지 보수가 용이한 이산화탄소 농축수 포집 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a carbon dioxide concentrated water collection device capable of efficiently collecting high concentration carbon dioxide concentrated water and easy operation and maintenance of the device.

국내 CCS(Carbon dioxide Capture and Storage; 이산화탄소 포집 및 저장) 기술 중에서 이산화탄소 ‘포집’ 기술 분야는 과거 10여 년 전부터 화학공학 등의 분야를 중심으로 하여 비교적 많은 연구개발들이 진행되었는데, 이산화탄소 ‘저장’ 기술 분야는 한국해양연구원이 포집분야에 비해 상대적으로 많은 연구개발이 진행되지 못하였다.Among the carbon dioxide capture and storage (CCS) technologies in Korea, a lot of R & D has been conducted in the field of chemical engineering, such as chemical engineering, over the past 10 years. In the field, the Korea Ocean Research & Development Institute has not conducted much research and development compared to the collection field.

해양저장개념의 가장 기본 골격은 발전소, 제철소 등의 이산화탄소 대량 배출원으로부터 분리, 회수 단계를 거쳐 지정 해역으로 운송하여 심해에 파이프를 통해 방출시키는 방법이다. 이렇게 방출된 이산화탄소는 주변 해수와 섞여 자연적으로 희석되어 해양의 탄소순환의 일부로 포함되게 된다. 이는 표층수를 거치지 않고 심해에 자중 희석능력을 이용하는 방법으로 대량의 이산화탄소를 일정기간과 장소에 격리시킴으로서 대기의 이산화탄소 농도를 인위적으로 안정화시킬 수 있다.
The most basic skeleton of the offshore storage concept is a method of separating and recovering from a large-scale carbon dioxide emission source such as a power plant and a steel mill, transporting it to a designated sea area through a pipe, and discharging it through a pipe in the deep sea. The carbon dioxide thus released is naturally diluted by mixing with the surrounding seawater and is included as part of the ocean's carbon cycle. This method can artificially stabilize the carbon dioxide concentration in the atmosphere by separating a large amount of carbon dioxide into a certain period and place by using a self-weight dilution ability in the deep sea without going through surface water.

본 발명은 고농도 이산화탄소 농축수를 효율적으로 포집할 수 있고, 장치의 운영 및 유지 보수가 간단한 이산화탄소 농축수 포집 장치를 제공한다.
The present invention provides a high-capacity carbon dioxide concentrated water collection device that can efficiently collect high-concentration carbon dioxide concentrated water and has a simple operation and maintenance of the device.

본 발명에 따른 이산화탄소 농축수 포집 장치는 내부에 산화칼슘(CaO) 및 해수를 공급받아 반응시켜 상등수를 생성하는 혼합조; 및 상기 혼합조의 상등수를 공급받고, 이산화탄소를 공급받아 상기 상등수와 이산화탄소의 반응을 통해 상기 이산화탄소를 포집하는 침전 반응조를 포함할 수 있다.The carbon dioxide concentrated water collecting device according to the present invention includes a mixing tank for generating supernatant by reacting with calcium oxide (CaO) and seawater supplied therein; And a precipitation reaction tank that receives the supernatant water of the mixing tank and receives carbon dioxide to capture the carbon dioxide through the reaction of the supernatant water and carbon dioxide.

여기서, 상기 혼합조의 일측에는 높이를 달리하여 형성된 복수개의 제 1 센서를 포함하는 탁도계가 형성될 수 있다.Here, a turbidimeter including a plurality of first sensors formed at different heights may be formed on one side of the mixing tank.

그리고 상기 제 1 센서는 적어도 2개 이상으로 구비되고, 최하단에 위치한 것을 기준으로 2번째에 위치한 것부터 상기 상등수의 농도를 측정할 수 있다.And the first sensor is provided with at least two or more, it is possible to measure the concentration of the supernatant from the second position based on the one located at the bottom.

또한, 상기 탁도계는 상기 혼합조의 하단에 형성되어 상등수의 농도를 측정하는 제 2 센서를 더 포함할 수 있다.In addition, the turbidimeter may further include a second sensor formed at the bottom of the mixing tank to measure the concentration of supernatant water.

또한, 상기 혼합조의 일측에는 상기 제 1 센서에 대응되는 높이에 각각 대응되어 형성된 연결관이 연결되고, 상기 연결관은 상기 제 1 센서에 대응된 각각의 라인에 밸브를 구비할 수 있다.In addition, a connection tube formed corresponding to each height corresponding to the first sensor is connected to one side of the mixing tank, and the connection tube may include a valve in each line corresponding to the first sensor.

또한, 상기 침전 반응조는 이산화탄소 또는 이산화탄소가 포함된 배가스를 공급받아 확산하는 가스 디퓨저를 포함할 수 있다.In addition, the precipitation reaction tank may include a gas diffuser that receives and diffuses carbon dioxide or exhaust gas containing carbon dioxide.

또한, 상기 침전 반응조는 상기 상등수에 포함된 수산화마그네슘(Mg(OH)2)을 침전시키기 위한 소구경의 판을 포함할 수 있다.In addition, the precipitation reaction tank may include a small-diameter plate for precipitating magnesium hydroxide (Mg (OH) 2 ) contained in the supernatant.

또한, 상기 침전 반응조는 반응이 완료된 이후, 내부의 pH가 기준값 이상이 경우 상기 이산화탄소의 유입을 차단하기 위한 pH 미터를 포함할 수 있다.
Further, after the reaction is completed, the precipitation reaction tank may include a pH meter for blocking the inflow of the carbon dioxide when the internal pH is higher than a reference value.

본 발명에 의한 이산화탄소 농축수 포집 장치는 생석회(CaO)와 해수를 이용하여 이산화탄소를 포집함으로써, 효율적으로 이산화탄소를 포집할 수 있다. 또한, 본 발명에 의한 이산화탄소 농축수 포집 장치는 혼합조의 내부에 탁도계 센서를 위치하여, 생석회의 재투입 시기를 용이하게 감지할 수 있다. 또한, 본 발명에 의한 이산화탄소 농축수 포집 장치는 생석회와 해수가 반응하는 혼합조를 단일하게 구성하여 면적을 줄이고 장치를 단순화하여 설치 및 유지 보수의 용이성을 높일 수 있다. 또한, 이산화탄소 농축수 포집 장치는 이산화탄소를 안정한 이온 상태로 변환 농축하여 심해에 저장할 수 있도록 함으로써, 조작과 관리의 용이성을 높일 수 있다.
The carbon dioxide concentrated water collecting apparatus according to the present invention can efficiently collect carbon dioxide by collecting carbon dioxide using quicklime (CaO) and seawater. In addition, the carbon dioxide concentrated water collecting device according to the present invention can easily detect the re-injection time of quicklime by placing a turbidimeter sensor inside the mixing tank. In addition, the carbon dioxide concentrated water collection device according to the present invention can increase the ease of installation and maintenance by reducing the area and simplifying the device by configuring the mixing tank in which quicklime and seawater react. In addition, the carbon dioxide concentrated water collecting device can increase the ease of operation and management by converting and concentrating carbon dioxide into a stable ion state and storing it in the deep sea.

도 1은 해수 공급에 따른 생석회 및 석회석에 대한 이산화탄소 흡수 정도 변화를 도시한 그래프이다.
도 2는 증류수 및 해수 사용시 이산화탄소 흡수 정도 변화를 도시한 그래프이다.
도 3은 마그네슘 이온의 농도에 따른 이산화탄소의 흡수 정도 변화를 도시한 그래프이다.
도 4는 전처리 후 이산화탄소 반응 과정 및 반응 후 통기 과정에서의 pH 변화를 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 이산화탄소 농축수 포집 장치의 구성도이다.1 is a graph showing changes in the degree of carbon dioxide absorption for quicklime and limestone according to seawater supply.
2 is a graph showing a change in the degree of carbon dioxide absorption when using distilled water and seawater.
Figure 3 is a graph showing the change in the degree of absorption of carbon dioxide according to the concentration of magnesium ions.
Figure 4 is a graph showing the pH change in the carbon dioxide reaction process after the pre-treatment and aeration process after the reaction.
5 is a block diagram of a carbon dioxide concentrated water collecting device according to an embodiment of the present invention.

본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
The preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings to a degree that can be easily carried out by those skilled in the art to which the present invention pertains.

도 1은 해수 공급에 따른 생석회 및 석회석에 대한 이산화탄소 흡수 정도 변화를 도시한 그래프이다.1 is a graph showing changes in the degree of carbon dioxide absorption for quicklime and limestone according to seawater supply.

도 1의 그래프는 고농도의 이산화탄소 농축수 포집 장치를 개발하기 위해, 해수의 공급량을 달리하면서 반응 물질로서 알칼리성 물질인 생석회(CaO) 및 석회석(CaCO3)을 용해시킨 결과를 도시한 것이다.The graph of FIG. 1 shows the results of dissolving quicklime (CaO) and limestone (CaCO 3 ), which are alkaline substances, as reaction materials while varying the supply amount of seawater in order to develop a high concentration carbon dioxide concentrated water capture device.

그리고 도 1에서 보듯이, 석회석(CaCO3)은 해수의 공급량을 늘려도 용해도가 낮아 이산화탄소를 거의 흡수하지 못함을 알 수 있다. 따라서, 해수에 대한 석회석의 반응식은 다음과 같음을 알 수 있다.And, as shown in Figure 1, limestone (CaCO 3 ) It can be seen that even if the amount of seawater is increased, the solubility is low and it hardly absorbs carbon dioxide. Therefore, it can be seen that the reaction formula of limestone to seawater is as follows.

CaCO3(s) + H2O(l) ↔ CaCO3·H2O
 CaCO 3 (s) + H 2 O (l) ↔ CaCO 3 · H 2 O

이에 반해, 생석회(CaO)는 해수에 대한 용해도가 높아, 해수를 증가시킴에 따라 보다 많은 양의 이산화탄소를 흡수함을 알 수 있다. 즉, 해수에 대한 생석회의 반응식은 다음과 같이 확인할 수 있다.On the other hand, it can be seen that quicklime (CaO) has high solubility in seawater and absorbs a larger amount of carbon dioxide as the seawater increases. That is, the reaction formula of quicklime to seawater can be confirmed as follows.

CaO(s) + H2O(l) ↔ Ca(OH)2(s) CaO (s) + H 2 O (l) ↔ Ca (OH) 2 (s)

Ca(OH)2(s) + 2CO2(g) + H2O(l) ↔ Ca2 +(aq) + 2HCO3 -(aq) + H2O Ca (OH) 2 (s) + 2CO 2 (g) + H 2 O (l) ↔ Ca 2 + (aq) + 2HCO 3 - (aq) + H 2 O

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 이산화탄소 농축수 포집 장치에서는 반응 물질로서 생석회(CaO)를 사용하는 것이 바람직함을 알 수 있다.
Therefore, it can be seen that it is preferable to use quicklime (CaO) as a reaction material in the carbon dioxide concentrated water capture device according to the embodiment of the present invention.

도 2는 증류수 및 해수 사용시 이산화탄소 흡수 정도 변화를 도시한 그래프이다.2 is a graph showing a change in the degree of carbon dioxide absorption when using distilled water and seawater.

도 2는 생석회(CaO)를 증류수 및 해수에 각각 용해(증류수 400g 및 해수 400g당 각각 생석회(CaO)를 13g 용해시킴)시킨 뒤, 이산화탄소와 반응시켜서 얻은 그래프이다.2 is a graph obtained by dissolving quicklime (CaO) in distilled water and seawater (dissolving 13 g of quicklime (CaO) per 400 g of distilled water and 400 g of seawater, respectively), and reacting with carbon dioxide.

도 2를 참조하면, 먼저 증류수의 양을 늘려도 증류수에는 이산화탄소가 흡수되지 않는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 2, it can be seen that even if the amount of distilled water is first increased, carbon dioxide is not absorbed in the distilled water.

이에 반해, 해수의 경우, 양을 증가시킬수록 더 많은 양의 이산화탄소가 농도가 흡수됨을 확인할 수 있다. 이를 통해 본 발명의 실시예에 따른 이산화탄소 농축수 포집 장치에는 해수를 사용하는 것이 바람직한 것을 알 수 있고, 해수 중에 용해되어 있는 물질들이 이산화탄소의 농축도를 변화시킨다는 것을 확인할 수 있다.
On the other hand, in the case of sea water, it can be confirmed that the higher the amount, the more carbon dioxide is absorbed. Through this, it can be seen that it is preferable to use sea water in the carbon dioxide concentrated water collection device according to the embodiment of the present invention, and it can be confirmed that substances dissolved in sea water change the concentration of carbon dioxide.

도 3은 마그네슘 이온의 농도에 따른 이산화탄소의 흡수 정도 변화를 도시한 그래프이다.Figure 3 is a graph showing the change in the degree of absorption of carbon dioxide according to the concentration of magnesium ions.

도 3을 참조하면, 해수 중 반응 전에 비해 감소한 마그네슘 이온(Mg2 +)의 양에 따라 이산화탄소의 흡수 정도를 분석하여 얻은 그래프이다.Referring to Figure 3, it is a graph obtained by analyzing the degree of absorption of carbon dioxide according to the amount of magnesium ions (Mg 2 + ) decreased compared to before the reaction in sea water.

도 3에 도시되어 있듯이, 반응 전에 비해 감소한 마그네슘 이온(Mg2 +)의 양이 많아짐에 따라 이산화탄소의 흡수 정도가 비례하여 증가하는 경향을 확인할 수 있다. 그리고 그래프에서의 반응 전에 비해 감소한 마그네슘 이온(Mg2 +), 즉 생성된 수산화마그네슘(Mg(OH)2)에 대한 이산화탄소 흡수량의 비율은 약 1:2로 나타남을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 3, as the amount of magnesium ions (Mg 2 + ) decreased compared to before the reaction increases, it can be confirmed that the degree of absorption of carbon dioxide increases proportionally. In addition, it can be seen that the ratio of the amount of carbon dioxide absorbed to the magnesium ion (Mg 2 + ), that is, magnesium hydroxide (Mg (OH) 2 ), which is reduced compared to before the reaction in the graph, is about 1: 2.

따라서, 본 그래프를 통해, 반응 전처리 과정에서 마그네슘 이온(Mg2 +)을 통해 생성된 수산화마그네슘(Mg(OH)2)이 이산화탄소의 흡수 정도에 결정적인 역할을 함을 확인할 수 있다.
Therefore, through this graph, it can be confirmed that magnesium hydroxide (Mg (OH) 2 ) generated through magnesium ions (Mg 2 + ) in the reaction pretreatment process plays a decisive role in the degree of carbon dioxide absorption.

또한, 침전조에서 침전된 수산화마그네슘(Mg(OH)2)과 고농도의 이산화탄소 또는 이산화탄소가 포함된 배가스는 다음과 같은 반응이 일어나며, 해수 중 중탄산 이온을 생성한다. 이를 고려하여, 생석회 및 해수를 이용한 이산화탄소 흡수의 반응식은 다음과 같이 정리될 수 있다.In addition, the magnesium hydroxide (Mg (OH) 2 ) precipitated in the sedimentation tank and the flue gas containing high concentration of carbon dioxide or carbon dioxide undergo the following reaction and generate bicarbonate ions in seawater. In consideration of this, the reaction formula of carbon dioxide absorption using quicklime and seawater can be summarized as follows.

[반응식 1][Scheme 1]

CaO + H2O + Mg2 + → Mg(OH)2(↓) + Ca2 + CaO + H 2 O + Mg 2 + → Mg (OH) 2 (↓) + Ca 2 +

[반응식 2][Scheme 2]

Mg(OH)2 + CO2 → Mg2 + + HCO3 -
Mg (OH) 2 + CO 2 → Mg 2 + + HCO 3 -

도 4는 전처리 후 이산화탄소 반응 과정 및 반응 후 통기 과정에서의 pH 변화를 도시한 그래프이다.Figure 4 is a graph showing the pH change in the carbon dioxide reaction process after the pre-treatment and aeration process after the reaction.

도 4는 생석회의 산화칼슘(CaO)과 해수(H2O, Mg2 +)가 반응하고 난 후, 이산화탄소와의 반응 과정 및 반응 후 통기(aeration) 과정에서 pH가 변화하는 것을 도시한 것이다.FIG. 4 shows that the pH changes in the course of a reaction with carbon dioxide and aeration after the reaction of calcium oxide (CaO) and seawater (H 2 O, Mg 2 + ) of quicklime.

이 때, 해수 중 무기탄소의 농도는 산화칼슘(CaO)과 해수(H2O, Mg2+)이 반응하는 중에는 2mM, 이산화탄소 반응 과정 중에는 약 200mM, 통기(aeration) 후에는 약 120mM의 값으로 변화하였다. 탄산염 종의 농도비에 영향을 미치는 주요 요소는 pH이지만, 최종 반응 해수의 pH는 8.0 내지 8.2의 범위에 존재하고, 이 범위 내에서는 중탄산 이온(HCO3 -)이 총 탄산염 농도의 95% 이상을 차지하기 때문에, 해수 중에 방류하는 경우에도 안정함을 알 수 있다. 또한, 최종적으로 통기 과정을 통해 해수 표면의 대기-해수 중의 접촉에 의한 이산화탄소(CO2)가 재방출되는 것을 최소화하는 것이 가능하다.
At this time, the concentration of inorganic carbon in seawater is 2mM during the reaction of calcium oxide (CaO) and seawater (H 2 O, Mg 2+ ), about 200mM during the carbon dioxide reaction process, and about 120mM after aeration. Changed. The main factor influencing the concentration ratio of carbonate species is pH, but the pH of the final reaction seawater is in the range of 8.0 to 8.2, within which bicarbonate ions (HCO 3 − ) account for more than 95% of the total carbonate concentration. Therefore, it can be seen that it is stable even when discharged in seawater. In addition, it is possible to minimize the re-emission of carbon dioxide (CO 2 ) due to air-sea contact in the surface of the sea water through the aeration process.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 이산화탄소 농축수 포집 장치의 구성도이다.5 is a block diagram of a carbon dioxide concentrated water collecting device according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 이산화탄소 농축수 포집 장치(100)는 혼합조(110), 연결관(120), 침전 반응조(130)을 포함한다.5, the carbon dioxide concentrated water collecting apparatus 100 according to an embodiment of the present invention includes a mixing tank 110, a connecting tube 120, a precipitation reaction tank 130.

상기 혼합조(110)는 생석회 투입구(111) 및 해수 유입 라인(112)을 포함한다. 상기 혼합조(110)의 내부에는 상기 생석회 투입구(111)를 통해 생석회(CaO)가 투입되고, 해수 유입 밸브(112a)의 개폐에 따라 해수 유입 라인(112)을 통한 해수가 유입된다. 상기 혼합조(110)에는 가득 채워진 해수와 일정 양으로 투입된 생석회가 반응하여, 생석회에 존재하는 산화 칼슘(CaO)과 해수 중 약 50mM 농도로 존재하는 마그네슘 이온(Mg2 +)이 앞서 설명한 [반응식 1]에 의해 반응하고, 그 결과 수산화마그네슘(Mg(OH)2)이 생성된다. 또한, 산화칼슘(CaO)와 수산화마그네슘(Mg(OH)2)의 용해도 차이에 의해, 수산화마그네슘(Mg(OH)2)의 침전이 발생하게 된다. The mixing tank 110 includes a quick lime inlet 111 and a seawater inflow line 112. Inside the mixing tank 110, quicklime (CaO) is introduced through the quicklime inlet 111, and seawater flows through the seawater inflow line 112 according to opening and closing of the seawater inflow valve 112a. To the mixing tank 110 is full-filled water and injected at a constant amount of calcium oxide reaction, magnesium ions present at 50mM concentration of calcium (CaO) and water oxidation present in the calcium oxide (Mg 2 +), the previously described - Scheme 1], and as a result, magnesium hydroxide (Mg (OH) 2 ) is produced. Further, by the difference in solubility of calcium oxide (CaO) and magnesium hydroxide (Mg (OH) 2), thereby generating precipitate of magnesium hydroxide (Mg (OH) 2).

[반응식 1][Scheme 1]

CaO + H2O + Mg2 + → Mg(OH)2(↓) + Ca2 + CaO + H 2 O + Mg 2 + → Mg (OH) 2 (↓) + Ca 2 +

또한, 상기 반응 결과 해수와 반응하지 않는 불순물들은 상기 혼합조(110)의 하부에 구비된 배출관(113)을 통해 배출되며, 상기 배출은 배출 밸브(113a)에 의해 제어될 수 있다.In addition, impurities that do not react with seawater as a result of the reaction are discharged through the discharge pipe 113 provided in the lower portion of the mixing tank 110, and the discharge may be controlled by a discharge valve 113a.

또한, 상기 혼합조(110)의 내부에는 수위계(114)가 설치되어, 수위가 정해진 위치에 해당되면, 상기 해수 유입 라인(112)에서 해수가 유입될 수 있도록 할 수 있다. 보다 구체적으로는, 상기 수위계(114)는 수위가 상기 연결관(120)과 동일한 높이까지 내려간 후, 일정 시간이 지난 후에 상기 해수 유입 라인(112)에서 해수가 유입되도록 제어하는 것이 가능하다.In addition, a water gauge 114 is installed inside the mixing tank 110 to allow seawater to flow from the seawater inflow line 112 when the water level corresponds to a predetermined position. More specifically, the water level meter 114 may control the seawater to be introduced from the seawater inflow line 112 after a certain time after the water level goes down to the same level as the connection pipe 120.

또한, 상기 혼합조(110)는 내부에 교반 장치(115)를 포함하며, 교반 장치(115)는 상기 혼합조(110)내에서 구동하여 산화 칼슘과 해수를 교반하여, 반응이 보다 용이하게 이루어지도록 할 수 있다. 또한, 상기 혼합조(110)에는 타임계(116)가 더 포함되어, 상기 교반 장치(115)에 의한 활발한 교반 이후, 상기 교반 장치(115)를 정지시킬 수 있다.In addition, the mixing tank 110 includes a stirring device 115 therein, and the stirring device 115 is driven in the mixing tank 110 to agitate calcium oxide and seawater, thereby making the reaction easier. You can lose. In addition, the mixing tank 110 further includes a time meter 116, after the active stirring by the stirring device 115, the stirring device 115 may be stopped.

또한, 상기 혼합조(110)는 탁도계(117)를 포함하며, 상기 탁도계(117)는 상기 혼합조(110)의 측부에 높이를 달리하여 형성된 다수개의 제 1 센서(118)를 포함한다. 상기 제 1 센서(118)는 탁도 센서로 구성된다. 또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 제 1 센서(118)가 3개로 도시되어 있으나, 이로써 본 발명의 내용을 한정하는 것은 아니다.In addition, the mixing tank 110 includes a turbidity meter 117, and the turbidity meter 117 includes a plurality of first sensors 118 formed by varying heights on the side of the mixing tank 110. The first sensor 118 is configured as a turbidity sensor. In addition, in the embodiment of the present invention, the first sensor 118 is illustrated in three pieces, but the content of the present invention is not limited thereby.

또한, 상기 혼합조(110)의 상기 제 1 센서(118)에 대응되는 위치에는 상기 연결관(120)이 연결된다. 그리고 상기 제 1 센서(118)의 수치에 따라 상기 연결관(120)에 연결된 제 1 밸브(121)들의 개폐가 제어된다. 따라서, 상기 제 1 센서(118)의 수치에 따라 상기 제 1 밸브(121)의 개폐가 이루어져서, 상기 혼합조(110)에서 상기 연결관(120)을 따라 상기 침전 반응조(130)으로 상등수(supernatant)가 흘러갈 수 있도록 되어 있다.In addition, the connection pipe 120 is connected to a position corresponding to the first sensor 118 of the mixing tank 110. In addition, opening and closing of the first valves 121 connected to the connection pipe 120 is controlled according to the numerical value of the first sensor 118. Therefore, the first valve 121 is opened and closed according to the numerical value of the first sensor 118, so that the supernatant from the mixing tank 110 to the precipitation reaction tank 130 along the connecting tube 120 is supernatant. ) Is allowed to flow.

여기서, 상기 제 1 센서(118)는 가장 하단에 위치한 것을 기준으로 두 번째에 위치한 것으로부터 시작하여 상단에 위치한 것의 순서로 차례로 농도를 측정한다. 또한, 상기 제 1 센서(118)에 의해 측정된 농도가 기준값에 비해 낮은 경우 이에 대응되는 상기 제 1 밸브(121)가 열려서, 상등수가 상기 침전 반응조(130)로 흘러가게 된다. 고체로 생성되는 수산화마그네슘(Mg(OH)2)은 입자가 나노 단위로 매우 작기 때문에, 교반이 일어난 후 정치 과정에서 반응 후 남은 생석회가 가라앉는 시간으로부터 어느 정도의 시간 간격을 두고 바닥에 침전 과정이 일어나게 된다. 따라서, 수산화마그네슘(Mg(OH)2)이 침전되기 전에 상기 침전 반응조(130)로 넘어갈 수 있도록 한다. 처음 생석회가 투입되고 나서 해수와 반응, 상등수 배수의 공정이 반복됨에 따라 생석회의 양이 줄어들수록 점차 하단에 위치한 상기 제 1 센서(118)에 연결된 제 1 밸브(121)가 열리게 된다. Here, the first sensor 118 measures the concentration in order from the second one based on the one located at the bottom to the one located at the top. In addition, when the concentration measured by the first sensor 118 is lower than the reference value, the corresponding first valve 121 is opened, and the supernatant flows into the precipitation reaction tank 130. Magnesium hydroxide (Mg (OH) 2 ) generated as a solid is very small in nano-particles, and after stirring, the precipitation process on the floor is set at a certain time interval from the time when the quicklime left after reaction in the standing process settles This will happen. Therefore, magnesium hydroxide (Mg (OH) 2 ) is allowed to pass to the precipitation reaction tank 130 before precipitation. The first valve 121 connected to the first sensor 118 located at the bottom gradually opens as the amount of quicklime decreases as the process of seawater, reaction, and supernatant drainage is repeated after the first quicklime is introduced.

또한, 상기 혼합조(110)는 상기 제 1 밸브(118)의 하단에 제 2 밸브(119)를 포함하여, 상기 혼합조(110) 내의 농도를 측정하여 지속적으로 모니터링함으로써 상기 생석회의 재투입 시기를 정할 수 있다.
In addition, the mixing tank 110 includes a second valve 119 at the bottom of the first valve 118, by measuring the concentration in the mixing tank 110 and continuously monitoring the re-input timing of the quicklime You can decide.

상기 연결관(120)은 상기 혼합조(110) 및 침전 반응조(130)의 사이에 연결되며, 상기 탁도계(117)의 제 1 센서(118)에 대응되는 위치에 형성되어 있다. 또한, 상기 연결관(120)은 상기 제 1 센서(118)에 대응되도록 제 1 밸브(121)를 구비하며, 상기 제 1 센서(118)의 수치에 따라 상기 밸브(121)가 개폐되어 상등수가 흘러가도록 한다.The connection pipe 120 is connected between the mixing tank 110 and the precipitation reaction tank 130, and is formed at a position corresponding to the first sensor 118 of the turbidimeter 117. In addition, the connection pipe 120 is provided with a first valve 121 to correspond to the first sensor 118, the valve 121 is opened and closed according to the numerical value of the first sensor 118, the number of equals Let it flow.

또한, 상기 연결관(120)은 상기 침전 반응조(130)로 연결되는 영역에 제 2 밸브(122)를 구비하여 상등수의 공급량을 제어할 수 있다.In addition, the connection pipe 120 may be provided with a second valve 122 in an area connected to the precipitation reaction tank 130 to control the supply amount of supernatant water.

또한, 상기 혼합조(110)는 상기 침전 반응조(130)에 비해 높게 형성되어, 상기 연결관(120)을 통한 상등수의 이송은 전기 등 외부의 힘 없이 중력차에 의해 이루어지게 된다.
In addition, the mixing tank 110 is formed higher than the precipitation reaction tank 130, the transfer of the supernatant through the connecting tube 120 is made by a gravity difference without external force such as electricity.

상기 침전 반응조(130)는 상기 상등수를 인가받고, 이산화탄소를 통한 상기 반응식 2의 반응을 수행하며, 그 결과 생성된 중탄산(HCO3 -)을 갖는 이산화탄소 농축수를 배출한다.The precipitation tank 130 is being applied to the supernatant, and performing the reaction of Scheme 2 through the carbon dioxide, so that the resulting bicarbonate (HCO 3 -) and carbon dioxide can be enriched with.

보다 구체적으로 상기 침전 반응조(130) 내부에 구성된 소구경의 판(132)을 통해 먼저 침전된 고체로 생성된 수산화마그네슘(Mg(OH)2)의 재부유를 방지하고, 아래에서 수면으로 채워지는 과정에서 매우 작은 입자인 수산화마그네슘(Mg(OH)2)이 침전되도록 한다. 또한, 상기 침전 반응조(130) 내에서 투입된 생성회에 포함된 산화칼슘(CaO)이 수산화마그네슘(Mg(OH)2)으로 충분히 변환되었는지 여부를 탁도계(138)을 통해 결정할 수 있다.
More specifically, it prevents re-suspension of magnesium hydroxide (Mg (OH) 2 ) generated as a solid precipitated first through a small-diameter plate 132 configured inside the precipitation reaction tank 130, and is filled with water from below. During the process, very small particles of magnesium hydroxide (Mg (OH) 2 ) are allowed to precipitate. In addition, it can be determined through the turbidimeter 138 whether the calcium oxide (CaO) contained in the generated ash input in the precipitation reaction tank 130 has been sufficiently converted to magnesium hydroxide (Mg (OH) 2 ).

그리고 상기 침전 반응조(130)의 내부에 가스 유입 라인(131a)을 통해 이산화탄소가 이산화탄소 자체 또는 이산화탄소가 포함된 배가스의 형태로 유입된다. 또한, 상기 이산화탄소는 상기 침전 반응조(130) 내부의 가스 디퓨저(131)를 통해 확산되어 크기가 작아지게 된다. 또한, 상기 침전 반응조(130) 내에서 상기 상등수와 상기 이산화탄소는 상술한 [반응식 2]에 따라 반응하게 된다.And carbon dioxide is introduced into the precipitation reaction tank 130 through the gas inlet line 131a in the form of carbon dioxide itself or exhaust gas containing carbon dioxide. In addition, the carbon dioxide is diffused through the gas diffuser 131 inside the precipitation reaction tank 130 to be small in size. In addition, the supernatant water and the carbon dioxide in the precipitation reaction tank 130 will react according to the above [Reaction Scheme 2].

[반응식 2][Scheme 2]

Mg(OH)2 + CO2 → Mg2 + + HCO3 - Mg (OH) 2 + CO 2 → Mg 2 + + HCO 3 -

여기서, 상기 침전 반응조(130)는 내부에 교반기(133)를 구비하여, 상기 수산화마그네슘이 충분하게 생성된 경우, 상기 반응이 용이하게 이루어지도록 할 수 있다.Here, the precipitation reaction tank 130 is provided with a stirrer 133 therein, when the magnesium hydroxide is sufficiently generated, the reaction can be easily made.

상기 반응이 이루어짐에 따라, 유입된 상등수는 최초 유입된 해수에 비해 많은 양의 칼슘 이온(Ca2 +)을 포함한 채, 배수관(134)을 통해 배수되며, 상기 배수(134)는 배수 밸브(134a)에 의해 제어될 수 있다.
Depending on the reaction yirueojim, the inlet supernatant is drained from the holding, the drain pipe 134 including a large amount of calcium ions (Ca 2 +) in comparison to the first incoming seawater, the drain 134 is a drain valve (134a ).

또한, 상기 반응이 진행되어도 이산화탄소가 수산화마그네슘에 비해 상대적으로 과량으로 용해되어 상기 침전 반응조(130) 내부는 pH 7.4 이하로 떨어지지만, 상기 가스 디퓨저(131)를 통해 대기와 통기(aeration)을 진행하고, 다시 pH 8.0 이상으로 회복되는 것이 가능하다. 상기 침전 반응조(130)는 내부에 pH 미터(137)를 구비하여 침전 반응조(130) 내부의 pH가 pH 7 이하로 되었을 때, 상기 가스 공급 라인(131a)을 닫는다.In addition, although the reaction proceeds, carbon dioxide is dissolved in a relatively excessive amount compared to magnesium hydroxide, so that the inside of the precipitation reaction tank 130 falls below pH 7.4, but proceeds to aeration with the atmosphere through the gas diffuser 131. It is possible to recover to pH 8.0 or higher. The precipitation reaction tank 130 is provided with a pH meter 137 therein to close the gas supply line 131a when the pH inside the precipitation reaction tank 130 becomes pH 7 or less.

또한, 상기 침전 반응조(130)는 상단에 가스 배기구(136)을 구비하고, 배기 밸브(136a)에 따라 이산화탄소가 소모된 배가스를 배출한다.In addition, the precipitation reaction tank 130 is provided with a gas exhaust port 136 at the top, and discharges exhaust gas in which carbon dioxide is consumed according to the exhaust valve 136a.

또한, 상기 침전 반응조(130)는 하단에 폐기물 배출관(139)을 구비하여, 반응이 완료되고 남아있는 불순물을 밸브(139a)의 개폐를 통해 외부로 배출할 수 있다.
In addition, the precipitation reaction tank 130 is provided with a waste discharge pipe 139 at the bottom, it is possible to discharge the remaining impurities through the opening and closing of the valve 139a after the reaction is completed.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 이산화탄소 농축수 포집 장치를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
What has been described above is only one embodiment for implementing the carbon dioxide concentrated water capture device according to the present invention, the present invention is not limited to the above embodiment, and the subject matter of the present invention as claimed in the following claims Anyone who has ordinary knowledge in the field to which the present invention belongs without departing from the scope will be said to have the technical spirit of the present invention to the extent that various changes can be implemented.

100; 이산화탄소 농축수 포집 장치
110; 혼합조 111; 생석회 투입구
112; 해수 유입 라인 113; 폐기물 배출관
114; 수위계 115; 교반 장치
116; 타임계 117; 탁도계
118; 제 1 센서 119; 제 2 센서
120; 연결관 121; 제 1 밸브
122; 제 2 밸브 130; 침전 반응조
131; 가스 디퓨저 132; 판
133; 교반 장치 134; 이산화탄소 농축수 배출관
135; 배수관 136; 가스 배출관
137; pH 미터 138; 탁도계
139; 폐기물 배출관100; CO2 concentrated water collecting device
110; Mixing tank 111; Quicklime inlet
112; Seawater inflow line 113; Waste discharge pipe
114; Water level 115; Stirring device
116; Time meter 117; Turbidimeter
118; First sensor 119; 2nd sensor
120; Connector 121; 1st valve
122; A second valve 130; Precipitation reactor
131; Gas diffuser 132; plate
133; Stirring device 134; Carbon dioxide concentrated water discharge pipe
135; Drain pipe 136; Gas discharge pipe
137; pH meter 138; Turbidimeter
139; Waste discharge pipe

Claims (8)

내부에 산화칼슘(CaO) 및 해수를 공급받아, 상기 산화칼슘과 해수를 함께 반응시켜 상등수를 생성하는 혼합조; 및
상기 혼합조의 상등수를 공급받고, 이산화탄소를 공급받아 상기 상등수와 이산화탄소의 반응을 통해 상기 이산화탄소를 포집하는 침전 반응조를 포함하는 이산화탄소 농축수 포집 장치.A mixing tank receiving calcium oxide (CaO) and seawater therein to react with the calcium oxide and seawater to generate supernatant; And
A carbon dioxide concentrated water collection device including a precipitation reaction tank receiving the supernatant water of the mixing tank and receiving carbon dioxide to collect the carbon dioxide through the reaction of the supernatant and carbon dioxide. 제 1 항에 있어서,
상기 혼합조의 일측에는 높이를 달리하여 형성된 복수개의 제 1 센서를 포함하는 탁도계가 형성된 이산화탄소 농축수 포집 장치.According to claim 1,
A carbon dioxide concentrated water collecting device having a turbidimeter comprising a plurality of first sensors formed at different heights on one side of the mixing tank. 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 센서는 적어도 2개 이상으로 구비되고, 최하단에 위치한 것을 기준으로 2번째에 위치한 것부터 상기 상등수의 농도를 측정하는 이산화탄소 농축수 포집 장치.According to claim 2,
The first sensor is provided with at least two or more, carbon dioxide concentrated water capture device for measuring the concentration of the supernatant from the second position based on the one located at the bottom. 제 2 항에 있어서,
상기 탁도계는 상기 혼합조의 하단에 형성되어 상등수의 농도를 측정하는 제 2 센서를 더 포함하는 이산화탄소 농축수 포집 장치.According to claim 2,
The turbidity meter is formed at the bottom of the mixing tank further comprises a second sensor for measuring the concentration of the supernatant, carbon dioxide concentrated water capture device. 제 2 항에 있어서,
상기 혼합조의 일측에는 상기 제 1 센서에 대응되는 높이에 각각 대응되어 형성된 연결관이 연결되고, 상기 연결관은 상기 제 1 센서에 대응된 각각의 라인에 밸브를 구비하는 이산화탄소 농축수 포집 장치.According to claim 2,
One side of the mixing tank is connected to a connector formed corresponding to each height corresponding to the first sensor, the connector is a carbon dioxide concentrated water capture device having a valve in each line corresponding to the first sensor. 제 1 항에 있어서,
상기 침전 반응조는 이산화탄소 또는 이산화탄소가 포함된 배가스를 공급받아 확산하는 가스 디퓨저를 포함하는 이산화탄소 농축수 포집 장치.According to claim 1,
The precipitation reaction tank is a carbon dioxide concentrated water capture device comprising a gas diffuser that receives and diffuses the exhaust gas containing carbon dioxide or carbon dioxide. 제 1 항에 있어서,
상기 침전 반응조는 상기 상등수에 포함된 수산화마그네슘(Mg(OH)2)을 침전시키기 위한 소구경의 판을 포함하는 이산화탄소 농축수 포집 장치.According to claim 1,
The precipitation reaction tank is a carbon dioxide concentrated water capture device including a small-diameter plate for precipitating magnesium hydroxide (Mg (OH) 2 ) contained in the supernatant. 제 1 항에 있어서,
상기 침전 반응조는 반응이 완료된 이후, 내부의 pH가 기준값 이상이 경우 상기 이산화탄소의 유입을 차단하기 위한 pH 미터를 포함하는 이산화탄소 농축수 포집 장치.According to claim 1,
The precipitation reaction tank is a carbon dioxide concentrated water capture device including a pH meter for blocking the inflow of carbon dioxide when the internal pH is greater than or equal to a reference value after the reaction is completed.
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