KR102305656B1 - Apparatus and Method for Mineralizing Carbon Dioxide Using Integrated Process With Low Power Consumption - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 이산화탄소 광물화 장치는 염수를 전기분해하여 염소 가스와 알칼리금속수산화물 수용액을 생성 배출하는 전기분해부; 상기 전기분해부에서 배출되는 알칼리금속수산화물 수용액이 분기된 제1분기 액상과 제2분기 액상 중, 제1분기 액상과 이산화탄소를 포함하는 처리 대상 가스를 공급받아 결정상의 알칼리금속중탄산염을 생성하는 광물화부;를 포함하며, 상기 제2분기 액상이 상기 전기분해부의 환원전극의 전극액으로 공급된다.The carbon dioxide mineralization apparatus according to the present invention includes an electrolysis unit for electrolyzing brine to generate chlorine gas and an aqueous alkali metal hydroxide solution; A mineralization unit for generating a crystalline alkali metal bicarbonate by receiving a first branch liquid and a gas to be treated including carbon dioxide among the first branch liquid and the second branch liquid in which the aqueous alkali metal hydroxide solution discharged from the electrolysis unit is branched Including;, the second branch liquid is supplied to the electrode solution of the cathode of the electrolysis unit.

Description

저전력 통합공정 기반 이산화탄소 광물화 장치 및 방법{Apparatus and Method for Mineralizing Carbon Dioxide Using Integrated Process With Low Power Consumption}Apparatus and Method for Mineralizing Carbon Dioxide Using Integrated Process With Low Power Consumption

본 발명은 저전력 통합공정 기반 이산화탄소 광물화 장치 및 방법에 관한 것으로, 상세하게, 염수 전기분해 공정 및 이산화탄소 광물화 공정이 유기적으로 통합된 통합 공정 기반 저전력 이산화탄소 광물화 장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a low-power integrated process-based carbon dioxide mineralization apparatus and method, and more particularly, to an integrated process-based low-power carbon dioxide mineralization apparatus and method in which a brine electrolysis process and a carbon dioxide mineralization process are organically integrated.

화석연료의 사용에 따라 대기 중에 이산화탄소, 메탄, 황산화물, 질산화물 등의 산성가스 농도가 증가하여, 이로 인한 지구 온난화 및 대기 오염이 문제되고 있다. 특히 대기 중 이산화탄소는 1992년 리우 환경회의 이후 그 저감을 위한 여러 방안이 세계적으로 활발히 논의되고 있다.The use of fossil fuels increases the concentration of acid gases such as carbon dioxide, methane, sulfur oxides, and nitric oxides in the atmosphere, thereby causing global warming and air pollution to become problems. In particular, since the 1992 Rio Environment Conference, various measures to reduce atmospheric carbon dioxide have been actively discussed around the world.

이산화탄소 포집 및 저장(Carbon Dioxide Capture& Storage, CCS) 기술은 화석연료를 사용하여 이산화탄소를 대량 배출하는 발전소, 철강, 시멘트 공장 등에서 배출되는 이산화탄소를 대기로부터 격리시키는 기술이다. 이산화탄소 포집 및 저장 기술 중 이산화탄소 포집기술은 전체 비용의 70% 내지 80%를 차지하는 핵심 기술로 크게 연소 후 포집기술(Post-combustion technology), 연소 전 포집기술(Pre-combustion technology) 및 순산소 연소기술(Oxy-fuel combustion technology)로 구분된다.Carbon Dioxide Capture & Storage (CCS) technology is a technology that isolates carbon dioxide emitted from power plants, steel and cement factories that use fossil fuels to emit large amounts of carbon dioxide from the atmosphere. Among carbon dioxide capture and storage technologies, carbon dioxide capture technology accounts for 70% to 80% of the total cost. (Oxy-fuel combustion technology).

연소 후 포집기술(Post-combustion technology)은 화석연료 연소에서 나온 이산화탄소를 여러 용매에 흡수시키거나 반응시켜 제거하는 기술이며, 연소 전 포집기술(Pre-combustion technology)은 연소 전에 이산화탄소를 분리해 내는 것으로 석탄과 같은 화석연료를 가스화시키는 과정을 통해 사전 처리하여 이산화탄소와 수소로 전환시킨 후에 이산화탄소/수소 혼합가스 중에서 이산화탄소를 분리하거나 또는 혼합가스를 연소시켜서 배기가스 중의 이산화탄소를 포집하는 기술이다. 또한 순 산소 연소기술(Oxy-fuel combustion technology)은 화석연료를 연소시킬 때 공기 대신 산소만을 이용하여 연소시켜 이산화탄소 포집을 용이하게 하는 기술이다. 위 기술 중 연소 후 포집기술이 현재 가장 폭넓게 사용되고 있다.Post-combustion technology is a technology that absorbs or reacts carbon dioxide from combustion of fossil fuels with various solvents to remove it. Pre-combustion technology is a technology that separates carbon dioxide before combustion. It is a technology for capturing carbon dioxide in exhaust gas by pre-treating fossil fuels such as coal and converting them to carbon dioxide and hydrogen, then separating carbon dioxide from a carbon dioxide/hydrogen mixed gas or burning the mixed gas. In addition, Oxy-fuel combustion technology is a technology that facilitates the capture of carbon dioxide by burning fossil fuels using only oxygen instead of air. Among the above technologies, the post-combustion capture technology is currently the most widely used.

기존 이산화탄소 발생원에 적용하기 가장 용이한 기술은 연소 후 포집기술이다. 흡수제를 이용하여 이산화탄소를 흡수/재생하여 이산화탄소를 분리하는 방법으로 흡수제 성능향상과 이에 따른 공정 개선 등에 초점이 맞추어져 있다. 이 기술은 요소비료 생산, 자동용접, 탄산음료 등에 필요한 이산화탄소를 공급하기 위하여 습식 흡수기술과 건식 흡착기술이 상용화되어 가동되고 있으며, 습식 흡수기술의 효율이 높은 편이다.The easiest technology to apply to existing carbon dioxide sources is the post-combustion capture technology. As a method of separating carbon dioxide by absorbing/regenerating carbon dioxide using an absorbent, the focus is on improving absorbent performance and process improvement. In this technology, wet absorption technology and dry absorption technology have been commercialized and operated to supply carbon dioxide required for urea fertilizer production, automatic welding, and carbonated drinks, and the efficiency of wet absorption technology is high.

대한민국등록특허 제10-1800779호에는 산성가스 흡수제를 생산하는 전기분해 시스템에 이산화탄소를 비롯한 산성가스를 직접 주입하고, 기/액 접촉 효율을 높일 수 있는 구조를 제공함으로써 수산화나트륨 등의 생산과 더불어 이산화탄소를 효율적으로 제거하고자 하였다. 그러나 이러한 구조의 기술은 수소와 이산화탄소가 혼합되므로 발생되는 수소를 활용할 수 없는 한계를 가진다.Republic of Korea Patent No. 10-1800779 discloses that acid gas including carbon dioxide is directly injected into an electrolysis system that produces acid gas absorbents and provides a structure that can increase gas/liquid contact efficiency, thereby producing sodium hydroxide, etc. and carbon dioxide. was efficiently removed. However, the technology of this structure has a limitation in that hydrogen and carbon dioxide are mixed, so that the generated hydrogen cannot be utilized.

또한 이산화탄소를 고정화하기 위한 수단으로, 이산화탄소를 중탄산나트륨(NaHCO3) 또는 탄산나트륨(Na2CO3) 등으로 전환하는 종래의 솔베이(Solvay) 공정을 이용한 사례가 있었다. 종래의 솔베이 공정을 이용한 기술은 석회암(limestone)을 고온에서 이산화탄소를 내보내는 하소(calcination) 공정을 포함하므로, 이산화탄소를 직접 배출함에 따라 온실가스 배출량이 많고, 1 톤의 탄산나트륨을 생산할 경우 약 10 m3의 폐수가 발생하는 한계가 있어, 비용적인 측면은 물론 환경적인 측면에서도 문제가 된다.In addition, as a means for fixing carbon dioxide, there has been a case of using a conventional Solvay process for converting carbon dioxide into sodium bicarbonate (NaHCO 3 ) or sodium carbonate (Na 2 CO 3 ), or the like. Since the conventional technology using the Solvay process includes a calcination process that emits carbon dioxide at a high temperature from limestone, greenhouse gas emissions are high as carbon dioxide is directly emitted, and when 1 ton of sodium carbonate is produced, about 10 m 3 There is a limit to the generation of wastewater, which is a problem not only in terms of cost but also in terms of environment.

따라서 온실 가스인 이산화탄소를 포함하는 산성가스를 제거하는 장치 및 방법에 있어서, 보다 높은 에너지 효율로 산성가스를 제거할 수 있는 것은 물론 폐수 발생을 방지하거나 최소화할 수 있으며, 반응 산물이나 부산물로 고부가가치의 물질을 얻을 수 있는 산성 가스의 제거 장치 및 방법에 대한 연구가 필요하다.Therefore, in the apparatus and method for removing acid gas including carbon dioxide, which is a greenhouse gas, it is possible to remove acid gas with higher energy efficiency, as well as prevent or minimize the generation of wastewater, and high added value as a reaction product or by-product There is a need for research on a device and method for removing acid gas that can obtain a substance of

대한민국등록특허 제10-1800779호Republic of Korea Patent No. 10-1800779

본 발명의 목적은 에너지를 절감할 수 있는 온실가스/산성가스 제거 장치 및 온실가스/산성가스 제거 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a greenhouse gas / acid gas removal apparatus and a greenhouse gas / acid gas removal method capable of saving energy.

본 발명의 다른 목적은 우수한 온실가스/산성가스 제거 효율을 가지며, 폐액의 발생을 방지하거나 최소화할 수 있는 환경 친화적인 온실가스/산성가스 제거 장치 및 온실가스/산성가스 제거 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an environmentally friendly greenhouse gas/acid gas removal device and a greenhouse gas/acid gas removal method that have excellent greenhouse gas/acid gas removal efficiency, and can prevent or minimize the generation of waste liquid.

본 발명의 다른 목적은 우수한 공정 안정성을 갖는 온실가스/산성가스 제거 장치 및 온실가스/산성가스 제거 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a greenhouse gas/acid gas removal apparatus and a greenhouse gas/acid gas removal method having excellent process stability.

본 발명의 다른 목적은 온실가스/산성가스의 제거와 함께, 고부가가치의 생성물(부산물)을 얻을 수 있어, 경제성이 우수한 온실가스/산성가스 제거 장치 및 온실가스/산성가스 제거 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a greenhouse gas/acid gas removal device and a greenhouse gas/acid gas removal method with excellent economic feasibility by being able to obtain a high value-added product (by-product) together with the removal of the greenhouse gas/acid gas .

본 발명에 따른 이산화탄소 광물화 장치(I)는 염수를 전기분해하여 염소 가스와 알칼리금속수산화물 수용액을 생성 배출하는 전기분해부; 상기 전기분해부에서 배출되는 알칼리금속수산화물 수용액이 분기된 제1분기 액상과 제2분기 액상 중, 제1분기 액상과 이산화탄소를 포함하는 처리 대상 가스를 공급받아 결정상의 알칼리금속중탄산염을 생성하는 광물화부;를 포함하며, 상기 제2분기 액상이 상기 전기분해부의 환원전극의 전극액으로 공급된다.The carbon dioxide mineralization apparatus (I) according to the present invention includes an electrolysis unit for electrolyzing brine to generate chlorine gas and an aqueous alkali metal hydroxide solution; A mineralization unit for generating a crystalline alkali metal bicarbonate by receiving a first branch liquid and a gas to be treated including carbon dioxide among the first branch liquid and the second branch liquid in which the aqueous alkali metal hydroxide solution discharged from the electrolysis unit is branched Including;, the second branch liquid is supplied to the electrode solution of the cathode of the electrolysis unit.

본 발명에 따른 이산화탄소 광물화 장치(II)는 염수를 전기분해하여 염소 가스와 알칼리금속수산화물 수용액을 생성 배출하는 전기분해부; 상기 전기분해부에서 배출되는 알칼리금속수산화물 수용액과 이산화탄소를 포함하는 제1처리대상가스를 공급받아 알칼리금속탄산염 수용액을 배출하는 이산화탄소 흡수부; 및 상기 이산화탄소 흡수부에서 배출되는 알칼리금속탄산염 수용액이 분기되어 생성된 제1분기 액상과 제2분기 액상 중 제1분기 액상과 이산화탄소를 포함하는 제2처리대상가스를 공급받아 결정상의 알칼리금속중탄산염을 생성하는 광물화부;를 포함하며, 상기 제2분기 액상이 상기 전기분해부의 환원전극의 전극액으로 공급된다.The carbon dioxide mineralization apparatus (II) according to the present invention includes an electrolysis unit for electrolyzing brine to generate chlorine gas and an aqueous alkali metal hydroxide solution; a carbon dioxide absorption unit receiving the first treatment target gas containing the alkali metal hydroxide aqueous solution and carbon dioxide discharged from the electrolysis unit and discharging the alkali metal carbonate aqueous solution; and a second treatment target gas containing a first branch liquid and carbon dioxide among the first branch liquid and the second branch liquid generated by branching the aqueous alkali metal carbonate solution discharged from the carbon dioxide absorption unit to produce crystalline alkali metal bicarbonate. Mineralization unit to generate; includes, the second branch liquid is supplied to the electrode solution of the cathode of the electrolysis unit.

본 발명이 일 실시예에 따른 광물화 장치(II)에 있어, 상기 이산화탄소 광물화 장치는 혼합부를 더 포함할 수 있으며, 상기 전기분해부에서 배출되는 상기 알칼리금속수산화물 수용액은 상기 혼합부에서 상기 광물화부에 잔류하는 알칼리금속중탄산염 수용액과 혼합되어 상기 이산화탄소 흡수부로 공급될 수 있다.In the mineralization apparatus (II) according to an embodiment of the present invention, the carbon dioxide mineralization apparatus may further include a mixing part, and the aqueous alkali metal hydroxide solution discharged from the electrolysis part is the mineral in the mixing part. It may be mixed with the aqueous alkali metal bicarbonate solution remaining in the fire and supplied to the carbon dioxide absorption unit.

본 발명이 일 실시예에 따른 광물화 장치(II)에 있어, 상기 이산화탄소 흡수부에서 배출되는 알칼리금속탄산염 수용액의 pH는 11.0 내지 12.5일 수 있다.In the mineralization apparatus (II) according to an embodiment of the present invention, the pH of the aqueous alkali metal carbonate solution discharged from the carbon dioxide absorption unit may be 11.0 to 12.5.

본 발명이 일 실시예에 따른 광물화 장치(I, II)에 있어, 상기 전기분해부는 산화전극측으로 염수를 공급받고 환원전극측으로 물을 포함하는 전극액을 공급받아 산화전극측에서 염소 가스를 배출하고, 환원전극측에서 알칼리금속수산화물 수용액과 수소 가스를 포함하는 혼합물을 배출하며, 상기 혼합물을 기상과 액상으로 분리 배출하는 기액분리부에 의해 배출된 액상이 분기되고, 상기 제2분기 액상은 상기 물과 혼합되어 상기 환원전극측으로 공급될 수 있다.In the mineralization apparatus (I, II) according to an embodiment of the present invention, the electrolysis unit is supplied with brine to the anode side and the electrode solution containing water is supplied to the cathode side to discharge chlorine gas from the anode side and discharging a mixture containing an aqueous alkali metal hydroxide solution and hydrogen gas from the cathode side, and the liquid phase discharged by a gas-liquid separation unit for separating and discharging the mixture into a gaseous phase and a liquid phase is branched, and the second branched liquid phase is It may be mixed with water and supplied to the cathode side.

본 발명이 일 실시예에 따른 광물화 장치(I, II)에 있어, 상기 전기분해부의 환원전극은 산소-소모 환원전극(ODC; oxygen depolarized cathode)이며, 상기 전기분해부는 산화전극측으로 염수를 공급받고 산소-소모 환원전극측으로 물을 포함하는 전극액 및 함산소 가스를 공급받아, 산화전극측에서 염소 가스를 배출하고, 산소-소모 환원전극측에서 알칼리금속수산화물 수용액을 배출하며, 상기 제2분기 액상은 상기 물과 혼합되어 상기 산소-소모 환원전극측으로 공급될 수 있다.In the mineralization apparatus (I, II) according to an embodiment of the present invention, the cathode of the electrolysis unit is an oxygen-consuming cathode (ODC), and the electrolysis unit supplies brine to the anode side. The oxygen-consuming electrode solution and oxygen-containing gas are supplied to the side of the cathode, the chlorine gas is discharged from the anode side, and the alkali metal hydroxide aqueous solution is discharged from the oxygen-consuming cathode side, and the second branch The liquid phase may be mixed with the water and supplied to the oxygen-consuming cathode.

본 발명이 일 실시예에 따른 광물화 장치(I, II)에 있어, 상기 이산화탄소 광물화 장치는 상기 전기분해부의 산화전극측에서 배출되는 잔류 알칼리염화물 수용액과 염소 가스를 포함하는 혼합물을 공급받아 염소 가스의 기상과 잔류 알칼리염화물 수용액의 액상을 분리 배출하는 기액분리기를 더 포함하며, 상기 기액분리기에서 배출되는 잔류 알칼리염화물 수용액은 상기 전기분해부의 산화전극의 전극액으로 재공급될 수 있다.In the mineralization apparatus (I, II) according to an embodiment of the present invention, the carbon dioxide mineralization apparatus is supplied with a mixture containing the residual alkali chloride aqueous solution and chlorine gas discharged from the anode side of the electrolysis unit to chlorine Further comprising a gas-liquid separator for separating and discharging the gas phase of the gas and the liquid phase of the residual alkali chloride aqueous solution, the residual alkali chloride aqueous solution discharged from the gas-liquid separator may be re-supplied as the electrode solution of the anode of the electrolysis unit.

본 발명이 일 실시예에 따른 광물화 장치(I, II)에 있어, 이산화탄소 광물화 장치는 차아염소산염 제조부를 더 포함할 수 있으며, 상기 차아염소산염 제조부는, 상기 전기분해부에서 생성 배출되는 알칼리금속수산화물 수용액의 일부나 장치 외부에서 공급되는 알칼리금속수산화물을 공급받아 알칼리금속의 차아염소산염을 생성할 수 있다.In the mineralization apparatus (I, II) according to an embodiment of the present invention, the carbon dioxide mineralization apparatus may further include a hypochlorite production unit, wherein the hypochlorite production unit is an alkali metal generated and discharged from the electrolysis unit Hypochlorite of alkali metal can be produced by receiving a part of aqueous hydroxide solution or alkali metal hydroxide supplied from outside the device.

본 발명이 일 실시예에 따른 광물화 장치(I, II)에 있어, 상기 이산화탄소 광물화 장치는 가열부를 더 포함할 수 있으며, 상기 가열부는, 고액 분리에 의해 상기 이산화탄소 광물화부에서 생성된 알칼리금속중탄산염을 공급받아 탈수 및 건조하거나, 또는 열처리하여, 알칼리금속중탄산염 분말, 알칼리금속탄산염 분말 또는 이들의 혼합 분말을 생성할 수 있다.In the mineralization apparatus (I, II) according to an embodiment of the present invention, the carbon dioxide mineralization apparatus may further include a heating unit, wherein the heating unit is an alkali metal generated in the carbon dioxide mineralization unit by solid-liquid separation. By receiving the bicarbonate, dehydration and drying, or heat treatment, an alkali metal bicarbonate powder, an alkali metal carbonate powder, or a mixed powder thereof can be produced.

본 발명에 따른 광물화 방법(I)은 염수를 전기분해하여 염소 가스와 알칼리금속수산화물 수용액을 생성하는 전기분해 단계; 상기 알칼리금속수산화물 수용액이 분기된 제1분기 액상과 제2분기 액상 중 제1분기 액상과 이산화탄소를 포함하는 처리대상가스를 반응시켜 결정화된 알칼리금속중탄산염을 생성하는 광물화단계;를 포함하며, 상기 제2분기 액상은 상기 전기분해 단계의 환원전극의 전극액으로 공급된다.The mineralization method (I) according to the present invention comprises an electrolysis step of electrolyzing brine to produce chlorine gas and an aqueous alkali metal hydroxide solution; A mineralization step of generating crystallized alkali metal bicarbonate by reacting a first branch liquid and a gas to be treated including carbon dioxide among the first branch liquid phase and the second branch liquid phase in which the aqueous alkali metal hydroxide solution is branched; The second branch liquid is supplied to the electrode solution of the cathode of the electrolysis step.

본 발명에 따른 광물화 방법(II)은 염수를 전기분해하여 염소 가스와 알칼리금속수산화물 수용액을 생성하는 전기분해 단계; 전기분해 단계에서 생성된 알칼리금속수산화물 수용액과 이산화탄소를 포함하는 제1처리대상가스를 공급받아 알칼리금속탄산염 수용액을 생성하는 이산화탄소 흡수단계; 및 이산화탄소 흡수단계에서 생성된 알칼리금속탄산염 수용액이 분기된 제1분기 액상과 제2분기 액상 중 제1분기 액상 및 이산화탄소를 포함하는 제2처리대상가스를 공급받아 결정화된 알칼리금속중탄산염을 생성하는 광물화단계;를 포함하며, 상기 제2분기 액상은 상기 전기분해 단계의 환원전극의 전극액으로 공급된다.The mineralization method (II) according to the present invention includes an electrolysis step of electrolyzing brine to produce chlorine gas and an aqueous alkali metal hydroxide solution; a carbon dioxide absorption step of generating an alkali metal carbonate aqueous solution by receiving a first processing target gas containing an aqueous alkali metal hydroxide solution and carbon dioxide generated in the electrolysis step; and a mineral that generates crystallized alkali metal bicarbonate by receiving a second treatment target gas containing a first branch liquid and carbon dioxide among the first branch liquid and second branch liquid in which the alkali metal carbonate aqueous solution generated in the carbon dioxide absorption step is branched Including; the second branch liquid phase is supplied to the electrode solution of the cathode of the electrolysis step.

본 발명의 일 실시예에 따른 광물화 방법(II)에 있어, 상기 이산화탄소 흡수단계에서 생성되는 알칼리금속탄산염 수용액의 pH는 11.0 내지 12.5일 수 있다.In the mineralization method (II) according to an embodiment of the present invention, the pH of the aqueous alkali metal carbonate solution generated in the carbon dioxide absorption step may be 11.0 to 12.5.

본 발명의 일 실시예에 따른 광물화 방법(I, II)에 있어, 상기 전기분해 단계는, 산화전극측으로 염수를 공급받고 환원전극측으로 물을 포함하는 전극액을 공급받아 염수를 전기분해하여, 산화전극측에서 염소 가스를 생성 배출하고, 환원전극측에서 알칼리금속수산화물 수용액과 수소 가스를 포함하는 혼합물을 생성 배출하며, 상기 혼합물의 기상 분리에 의해 분리된 액상이 제1분기 액상과 제2분기 액상으로 분기되어 제2분기 액상은 환원전극 측으로 공급될 수 있다.In the mineralization method (I, II) according to an embodiment of the present invention, in the electrolysis step, the brine is supplied to the anode side and the electrode solution containing water is supplied to the cathode side to electrolyze the brine, Chlorine gas is generated and discharged from the anode side, and a mixture containing an aqueous alkali metal hydroxide solution and hydrogen gas is generated and discharged from the cathode side, and the liquid phase separated by gas phase separation of the mixture is divided into a first branch liquid and a second branch. Branched into the liquid phase, the second branch liquid may be supplied to the cathode side.

본 발명의 일 실시예에 따른 광물화 방법(I, II)에 있어, 상기 전기분해 단계에서, 염수의 전기분해는 산소-소모 환원전극을 이용한 것이며, 상기 전기분해 단계는, 산화전극측으로 염수를 공급받고 환원전극측으로 물을 포함하는 전극액 및 함산소 가스를 공급받아 염수를 전기분해하여, 산화전극측에서 염소 가스를 배출하고, 환원전극측에서 알칼리금속수산화물 수용액을 배출할 수 있다. 상기 제2분기 액상은 상기 물과 혼합되어 상기 산소-소모 환원전극측으로 공급될 수 있다.In the mineralization method (I, II) according to an embodiment of the present invention, in the electrolysis step, the electrolysis of the brine is using an oxygen-consuming reduction electrode, and the electrolysis step is the brine to the anode side The electrode solution containing water and oxygen-containing gas are supplied to the cathode and electrolyzed to electrolyze the brine to discharge chlorine gas from the anode side and the aqueous alkali metal hydroxide solution from the cathode side. The second branch liquid may be mixed with the water and supplied to the oxygen-consuming cathode.

본 발명의 일 실시예에 따른 광물화 방법(I, II)에 있어, 상기 전기분해 단계에서 생성된 염소와 잔류 알칼리염화물 수용액의 혼합물은 기액 분리에 의해 분리되어, 분리된 잔류 알칼리염화물 수용액은 상기 전기분해 단계에 재공급될 수 있다.In the mineralization method (I, II) according to an embodiment of the present invention, the mixture of chlorine and residual alkali chloride aqueous solution produced in the electrolysis step is separated by gas-liquid separation, and the separated residual alkali chloride aqueous solution is It can be fed back to the electrolysis step.

본 발명의 일 실시예에 따른 광물화 방법(I, II)은 상기 전기분해 단계에서 생성된 염소와, 상기 전기분해 단계에서 생성된 알칼리금속수산화물 수용액의 일부 또는 장치 외부에서 공급되는 알칼리금속수산화물 수용액을 반응시켜 알칼리금속의 차아염소산염을 생성하는 단계;를 더 포함할 수 있다.In the mineralization method (I, II) according to an embodiment of the present invention, chlorine generated in the electrolysis step and a part of the aqueous alkali metal hydroxide solution generated in the electrolysis step or an aqueous alkali metal hydroxide solution supplied from outside the device It may further include; generating a hypochlorite of an alkali metal by reacting.

본 발명의 일 실시예에 따른 광물화 방법(I, II)은 상기 광물화단계에서 생성된 결정화된 알칼리금속중탄산염을 탈수 및 건조하거나, 또는 열처리하여 알칼리금속중탄산염 분말, 알칼리금속탄산염 분말 또는 이들의 혼합 분말을 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.In the mineralization method (I, II) according to an embodiment of the present invention, the crystallized alkali metal bicarbonate produced in the mineralization step is dehydrated and dried, or heat-treated to obtain alkali metal bicarbonate powder, alkali metal carbonate powder or their It may further include the step of producing a mixed powder.

본 발명에 따른 광물화 장치 및 방법은 처리대상가스에 함유된 이산화탄소를 제거함과 동시에 고부가가치의 물질인 알칼리금속중탄산염이나 알칼리금속탄산염의 결정화된 광물을 생산할 수 있으며, 이산화탄소 제거와 함께 염소나 차아염소산염, 수소 등과 같이 고부가가치의 물질을 제조할 수 있는 장점이 있다. 또한, 본 발명에 따른 광물화 장치 및 방법은 에너지 소모가 적고, 폐액의 발생을 최소화할 수 있는 친환경적이며 에너지 절감형 장치 및 방법인 장점이 있다. 또한, 본 발명에 따른 광물화 장치 및 방법은 다량의 알칼리금속중탄산염의 제조가 가능하며, 증가된 기대수명을 갖는 장점이 있다.The mineralization apparatus and method according to the present invention can produce crystallized minerals of alkali metal bicarbonate or alkali metal carbonate, which are high value-added substances, while removing carbon dioxide contained in the gas to be treated, and chlorine or hypochlorite along with carbon dioxide removal. It has the advantage of being able to manufacture high value-added substances such as , hydrogen, etc. In addition, the mineralization apparatus and method according to the present invention have the advantage of being an eco-friendly and energy-saving apparatus and method that consumes less energy and can minimize the generation of waste liquid. In addition, the mineralization apparatus and method according to the present invention are advantageous in that it is possible to produce a large amount of alkali metal bicarbonate and has an increased life expectancy.

도 1은 제1양태의 일 예에 따른 광물화 장치의 공정도를 도시한 도면으로, 전기분해부가 수소-발생 클로르알칼리 공정에 의한 일 예이다.
도 2는 제1양태의 일 예에 따른 광물화 장치의 공정도를 도시한 도면으로, 전기분해부가 산소-소모 클로르알칼리 공정에 의한 일 예이다.
도 3은 제2양태의 일 예에 따른 광물화 장치의 공정도를 도시한 도면으로, 전기분해부가 수소-발생 클로르알칼리 공정에 의한 일 예이다.
도 4는 제2양태의 일 예에 따른 광물화 장치의 공정도를 도시한 도면으로, 전기분해부가 산소-소모 클로르알칼리 공정에 의한 일 예이다.
도 5는 제1양태의 일 예에 따른 광물화 장치의 다른 공정도를 도시한 도면으로, 차아염소산염 제조부가 더 구비된 일 예이다.
도 6은 제2양태의 일 예에 따른 광물화 장치의 다른 공정도를 도시한 도면으로, 차아염소산염 제조부가 더 구비된 일 예이다.1 is a view showing a process diagram of a mineralization apparatus according to an example of the first aspect, an electrolysis unit is an example of a hydrogen-generating chlor-alkali process.
Figure 2 is a view showing a process diagram of the mineralization apparatus according to an example of the first aspect, the electrolysis unit is an example by the oxygen-consuming chlor-alkali process.
3 is a view showing a process diagram of a mineralization apparatus according to an example of the second aspect, an electrolysis unit is an example by the hydrogen-generating chlor-alkali process.
Figure 4 is a view showing a process diagram of the mineralization apparatus according to an example of the second aspect, the electrolysis unit is an example by the oxygen-consuming chlor-alkali process.
5 is a view showing another process diagram of the mineralization apparatus according to an example of the first aspect, an example in which a hypochlorite production unit is further provided.
6 is a view showing another process diagram of the mineralization apparatus according to an example of the second aspect, and is an example in which a hypochlorite production unit is further provided.

이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 이산화탄소 광물화 장치 및 방법을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있으며, 이하 제시되는 도면들은 본 발명의 사상을 명확히 하기 위해 과장되어 도시될 수 있다. 이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다. 또한 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 사용되는 단수 형태는 문맥에서 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 의도할 수 있다. 또한 본 명세서에서, "포함한다"는 표현은 "구비한다", "함유한다", "가진다" 또는 "특징으로 한다" 등의 표현과 등가의 의미를 가지는 개방형 기재이며, 추가로 열거되어 있지 않은 요소, 재료 또는 공정을 배제하지 않는다. 본 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 특별한 언급 없이 사용된 단위는 중량을 기준으로 하며, 일 예로 % 또는 비의 단위는 중량% 또는 중량비를 의미한다.Hereinafter, the carbon dioxide mineralization apparatus and method of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The drawings introduced below are provided as examples in order to sufficiently convey the spirit of the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the present invention is not limited to the drawings presented below and may be embodied in other forms, and the drawings presented below may be exaggerated to clarify the spirit of the present invention. At this time, if there is no other definition in the technical terms and scientific terms used, it has the meaning commonly understood by those of ordinary skill in the technical field to which this invention belongs, and the gist of the present invention in the following description and accompanying drawings Descriptions of known functions and configurations that may be unnecessarily obscure will be omitted. Also, the singular forms used in the specification and appended claims may also be intended to include the plural forms unless the context specifically dictates otherwise. In addition, in this specification, the expression "comprising" is an open-ended description having an equivalent meaning to expressions such as "having", "containing", "having" or "characterized by", and is not listed further. It does not exclude elements, materials or processes. In the present specification and the appended claims, the units used without special mention are based on weight, and for example, the unit of % or ratio means weight % or weight ratio.

본 발명에 따른 이산화탄소 광물화 장치 및 방법은, 염수의 전기분해 공정 및 전기분해 공정에서 생성되는 알칼리금속수산화물 수용액을 이용한 이산화탄소의 광물화가 통합된 통합 공정 기반이며, 온실가스인 이산화탄소를 포함하는 산성 가스의 제거와 함께 고부가가치의 물질을 생산할 수 있으며, 장치 구동을 위해 소모되어야 하는 에너지의 절감이 가능한 에너지 절감형 통합 공정 기반 이산화탄소 광물화 장치 및 방법이다.The carbon dioxide mineralization apparatus and method according to the present invention are based on an integrated process in which the mineralization of carbon dioxide using an aqueous alkali metal hydroxide solution generated in the electrolysis process of brine and the electrolysis process is integrated, and acid gas containing carbon dioxide as a greenhouse gas It is an energy-saving integrated process-based carbon dioxide mineralization apparatus and method that can produce high-value-added materials with the removal of

본 발명에 따른 이산화탄소 광물화 장치 및 방법은, 전기분해시 환원전극에 공급되는 액(환원전극액)이 순환되며, 순환되는 환원전극액의 종류에 따라, 제1양태와 제2양태로 나뉘어질 수 있다. 이하, 본 발명을 상술함에 있어, 제1양태(제1양태에 따른 장치나 방법)나 제2양태(제2양태에 따른 장치나 방법)로 명시되어 한정되지 않는 구성은, 제1양태와 제2양태 모두에 속할 수 있다. In the carbon dioxide mineralization apparatus and method according to the present invention, the liquid (reducing electrode solution) supplied to the anode during electrolysis is circulated, and may be divided into a first aspect and a second aspect according to the type of the circulating cathode solution. can Hereinafter, in the description of the present invention in detail, the first aspect (the apparatus or method according to the first aspect) or the second aspect (the apparatus or method according to the second aspect) are explicitly not limited to the configuration of the first aspect and the second aspect. It may belong to both aspects.

본 발명에서, 알칼리금속염화물, 알칼리금속수산화물, 알칼리금속탄산염, 알칼리금속중탄산염등의 알칼리금속(M)은 리튬, 나트륨, 칼륨, 루비듐, 세슘 및 프랑슘에서 하나 이상 선택되는 금속일 수 있으며, 실질적으로 수급 용이성, 자원의 풍부함에 의한 공정 비용 절감등을 고려하여, 알칼리금속은 나트륨을 포함할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.In the present invention, the alkali metal (M) such as alkali metal chloride, alkali metal hydroxide, alkali metal carbonate, and alkali metal bicarbonate may be one or more metals selected from lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium and francium, and substantially In consideration of the ease of supply and demand, reduction of process costs due to the abundance of resources, the alkali metal may include sodium, but is not necessarily limited thereto.

본 발명에서, 처리대상가스는 산성 가스를 포함하며, 산성 가스는 온실가스인 이산화탄소를 포함한다. 산성 가스는 파이넥스 오프 가스(FOG, FINEX off gas), 파이넥스 테일 가스(FTG, FINEX tail gas), 고로 가스(BFG, Blast furnace gas), 전로 가스, 석탄 발전소 배가스, 가스 발전소 배가스, 소각로 배가스, 유리용해 배가스, 열설비 배가스, 석유화학공정 배가스, 석유화학공정 공정가스, 연소전 배가스, 가스화기 배가스등일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 산성 가스는 온실가스인 이산화탄소 가스와 함께, 황산화물 가스(SOx), 질소산화물 가스(NOx) 또는 황산화물 가스와 질소산화물 가스등, 이산화탄소 이외의 산성을 띄는 가스를 더 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명이 구체 처리대상가스의 종류에 한정될 수 없음은 물론이며, 이산화탄소를 함유하는 한 어떠한 가스라도 처리대상가스로 사용될 수 있다. In the present invention, the gas to be treated includes an acid gas, and the acid gas includes carbon dioxide which is a greenhouse gas. Acid gas includes FINEX off gas (FOG), FINEX tail gas (FTG), blast furnace gas (BFG), converter gas, coal power plant flue gas, gas power plant flue gas, incinerator flue gas, glass It may be a melting flue gas, thermal facility flue gas, petrochemical process flue gas, petrochemical process process gas, pre-combustion flue gas, gasifier flue gas, etc., but is not necessarily limited thereto. The acid gas may further include an acidic gas other than carbon dioxide, such as sulfur oxide gas (SOx), nitrogen oxide gas (NOx), or sulfur oxide gas and nitrogen oxide gas, along with carbon dioxide gas, which is a greenhouse gas. However, it goes without saying that the present invention is not limited to the specific type of gas to be treated, and any gas may be used as the gas to be treated as long as it contains carbon dioxide.

본 발명에서, 함산소 가스는 산소 가스를 함유하는 가스를 의미하며, 구체적으로 산소를 15부피% 이상, 보다 구체적으로 20부피% 이상 함유하는 가스를 의미할 수 있다. 함산소 가스의 구체예로, 100% 산소 가스, 산소와 불활성 가스의 혼합 가스 또는 공기(air)등을 들 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.In the present invention, the oxygen-containing gas refers to a gas containing oxygen gas, and specifically, may refer to a gas containing 15% by volume or more of oxygen, more specifically, a gas containing 20% by volume or more. Specific examples of the oxygen-containing gas include, but are not limited to, 100% oxygen gas, a mixed gas of oxygen and an inert gas, or air.

본 발명에서, 특별히 용매의 종류가 한정되지 않는 한, 용액이나 액은 수용액을 의미한다. 또한, 장치의 일 요소에서 배출되는 물질이 다른 일 요소로 공급되는 경우, 물질 이송 라인(도면의 화살표에 상응) 별로, 물질의 이송을 위한 이송관, 펌프, 밸브등과 같은 물질 이송시 통상적으로 사용되는 이송 수단이 구비될 수 있음은 물론이며, 물질 이송 라인에 따라, 필요시, 물질 이송 속도나 유량을 제어하기 위한 통상의 제어 수단이 구비될 수 있음은 물론이다.In the present invention, unless the type of the solvent is particularly limited, a solution or a liquid means an aqueous solution. In addition, when the material discharged from one element of the device is supplied to another element, for each material transfer line (corresponding to the arrow in the drawing), when transferring material such as a transfer pipe, pump, valve, etc. Needless to say, a conveying means used may be provided, and, if necessary, a conventional control means for controlling a material conveying speed or flow rate may be provided depending on the material conveying line.

본 발명의 제1양태에 따른 이산화탄소 광물화 장치는 염수를 전기분해하여 염소 가스와 알칼리금속수산화물 수용액을 생성 배출하는 전기분해부; 상기 전기분해부에서 배출되는 알칼리금속수산화물 수용액이 분기된 제1분기 액상과 제2분기 액상 중, 제1분기 액상과 이산화탄소를 포함하는 처리 대상 가스를 공급받아 결정상의 알칼리금속중탄산염을 생성하는 광물화부;를 포함하며, 상기 제2분기 액상이 상기 전기분해부의 환원전극의 전극액(환원전극액)으로 공급된다.A carbon dioxide mineralization apparatus according to a first aspect of the present invention includes an electrolysis unit for electrolyzing brine to produce chlorine gas and an aqueous alkali metal hydroxide solution; A mineralization unit for generating a crystalline alkali metal bicarbonate by receiving a first branch liquid and a gas to be treated including carbon dioxide among the first branch liquid and the second branch liquid in which the aqueous alkali metal hydroxide solution discharged from the electrolysis unit is branched ; and the second branch liquid is supplied to the electrode solution (reduction electrode solution) of the reduction electrode of the electrolysis unit.

제1양태에 따른 이산화탄소 광물화 장치는 클로르알칼리 공정인 염수 전기분해 공정으로부터 알칼리금속수산화물과 염소를 생산하고, 생산된 알칼리금속수산화물을 이용하여 이산화탄소를 포함하는 처리대상가스를 반응시켜, 이산화탄소를 알칼리금속중탄산염으로 광물화함과 동시에 온실가스인 이산화탄소를 포함하는 산성가스를 제거할 수 있다. 이때, 염수 전기분해 공정에서 생성된 알칼리금속수산화물 용액은 제1분기 용액과 제2분기 용액으로 분기되어, 일 분기 용액(제1분기 용액)은 이산화탄소의 광물화에 사용되며 다른 일 분기 용액(제2분기 용액)은 염수 전기분해 공정으로 유입되어, 장치 내에서 알칼리금속수산화물 용액의 순환 라인이 형성될 수 있다.The carbon dioxide mineralization apparatus according to the first aspect produces alkali metal hydroxide and chlorine from the brine electrolysis process, which is a chlor-alkali process, and uses the produced alkali metal hydroxide to react with a target gas containing carbon dioxide to convert carbon dioxide into alkali. At the same time as mineralization with metal bicarbonate, acid gas including carbon dioxide, a greenhouse gas, can be removed. At this time, the alkali metal hydroxide solution generated in the brine electrolysis process is branched into a first branch solution and a second branch solution, and one branch solution (first branch solution) is used for mineralization of carbon dioxide and another branch solution (second branch solution) second-branch solution) may be introduced into the brine electrolysis process to form a circulation line of the alkali metal hydroxide solution within the apparatus.

제1양태에 따른 이산화탄소 광물화 장치는 처리대상가스에 함유된 이산화탄소를 제거함과 동시에 고부가가치의 물질인 알칼리금속중탄산염이나 알칼리금속탄산염의 결정화된 광물과 염소가스나 염소가스를 이용한 염소화합물을 생산할 수 있으며, 이산화탄소 뿐만 아니라 SOx나 NOx등과 같은 다른 산성 가스 또한 제거될 수 있다. 또한, 클로르알칼리 공정이 수소-발생 클로르알칼리 공정인 경우, 이와 함께 수소와 같은 화학 에너지 또한 생산할 수 있으며, 이와 달리 클로르알칼리 공정이 산소-소모 클로르알칼리 공정인 경우 전기 에너지 소모를 크게 절감할 수 있는 장점이 있다. The carbon dioxide mineralization apparatus according to the first aspect removes carbon dioxide contained in the gas to be treated, and at the same time can produce high value-added substances such as crystallized minerals of alkali metal bicarbonate or alkali metal carbonate, and chlorine compounds using chlorine gas or chlorine gas. In addition to carbon dioxide, other acid gases such as SOx and NOx can also be removed. In addition, when the chlor-alkali process is a hydrogen-generating chlor-alkali process, chemical energy such as hydrogen can also be produced along with it. In contrast, when the chlor-alkali process is an oxygen-consuming chlor-alkali process, electrical energy consumption can be greatly reduced. There are advantages.

본 발명의 제2양태에 따른 이산화탄소 광물화 장치는 염수를 전기분해하여 염소 가스와 알칼리금속수산화물 수용액을 생성 배출하는 전기분해부; 상기 전기분해부에서 배출되는 알칼리금속수산화물 수용액과 이산화탄소를 포함하는 제1처리대상가스를 공급받아 알칼리금속탄산염 수용액을 배출하는 이산화탄소 흡수부; 및 상기 이산화탄소 흡수부에서 배출되는 알칼리금속탄산염 수용액이 분기되어 생성된 제1분기 액상과 제2분기 액상 중 제1분기 액상과 이산화탄소를 포함하는 제2처리대상가스를 공급받아 결정상의 알칼리금속중탄산염을 생성하는 광물화부;를 포함하며, 상기 제2분기 액상이 상기 전기분해부의 환원전극의 전극액(환원전극액)으로 공급된다.A carbon dioxide mineralization apparatus according to a second aspect of the present invention comprises: an electrolysis unit for electrolyzing brine to produce chlorine gas and an aqueous alkali metal hydroxide solution; a carbon dioxide absorption unit receiving the first treatment target gas containing the alkali metal hydroxide aqueous solution and carbon dioxide discharged from the electrolysis unit and discharging the alkali metal carbonate aqueous solution; and a second treatment target gas containing a first branch liquid and carbon dioxide among the first branch liquid and the second branch liquid generated by branching the aqueous alkali metal carbonate solution discharged from the carbon dioxide absorption unit to produce crystalline alkali metal bicarbonate. Including; and the second branch liquid is supplied to the electrode solution (reduced electrode solution) of the reduction electrode of the electrolysis section.

제2양태에 따른 이산화탄소 광물화 장치는 클로르알칼리 공정인 염수 전기분해 공정으로부터 알칼리금속수산화물과 염소를 생산하고, 생산된 알칼리금속수산화물을 이용하여 온실가스인 이산화탄소를 포함하는 처리대상가스를 반응시켜 알칼리금속탄산염 용액을 생성하고, 생성된 알칼리금속탄산염 용액을 분기하여 일부(제2분기 용액)는 환원전극액으로 공급하여 알칼리금속탄산염을 함유하는 환원전극액이 순환되도록 한다. 또한, 알칼리금속탄산염 용액이 분기된 다른 일부(제1분기 용액)와 이산화탄소를 포함하는 처리대상가스와 반응시켜 이산화탄소를 알칼리중금속탄산염으로 광물화 및 결정화시킴과 동시에 이산화탄소를 포함하는 산성가스를 제거할 수 있다.The carbon dioxide mineralization apparatus according to the second aspect produces alkali metal hydroxide and chlorine from the brine electrolysis process, which is a chlor-alkali process, and uses the produced alkali metal hydroxide to react with a target gas containing carbon dioxide, which is a greenhouse gas, to produce alkali. A metal carbonate solution is generated, the generated alkali metal carbonate solution is branched, and a part (second branch solution) is supplied to the anode solution so that the cathode solution containing the alkali metal carbonate is circulated. In addition, the alkali metal carbonate solution reacts with another branched solution (first branch solution) with the gas to be treated containing carbon dioxide to mineralize and crystallize carbon dioxide into an alkali heavy metal carbonate, and at the same time remove the acid gas containing carbon dioxide. can

이에 따라, 제2양태에 따른 이산화탄소 광물화 장치는, 알칼리금속탄산염 용액이 환원전극액으로써 장치 내에서 순환됨에 따라, 클로르알칼리 공정에서 순환되는 알칼리금속수산화물 수용액보다 pH가 낮기 때문에, 전기분해부의 이온교환막(멤브레인)의 안정성이 증가해 전기분해부의 기대수명을 늘릴 수 있으며, 전기분해에서 원치 않는 부산물(일 예로, 일산화탄소나 개미산염 등의 이산화탄소 전환생성물)의 생성을 방지할 수 있다. 또한, 제2양태에 따라 알칼리금속탄산염 용액이 순환되는 경우, 알칼리금속중탄산염의 용해도보다 알칼리금속탄산염의 용해도가 훨씬 크기 때문에 더 고농도의 용액이 순환될 수 있으며, 이에 의해 광물화부에서 보다 많은 양의 알칼리금속중탄산염이 수득될 수 있다. 또한, 알칼리금속중탄산염 용액이 순환되는 경우, 전기분해부의 고온 구동시 알칼리금속중탄산염의 분해에 의해 CO2가 생성될 위험이 있으나, 이산화탄소 흡수부에서 배출되는 수용액의 pH를 11.0 이상, 좋게는 12.0이상이 되도록 함으로써 알칼리금속중탄산염의 생성을 억제할 수 있어, 알칼리금속중탄산염의 분해에 의한 CO2 생성을 방지할 수 있다. 또한, 환원전극액으로 알칼리금속탄산염 용액이 사용되는 경우 환원전극액의 pH가 낮아져 포베 다이어그램(Pourbaix diagram)상 보다 작은 과전압이 요구됨에 따라, 소비전력을 낮출 수 있어 광물화 장치의 에너지 효율을 증가시킬 수 있다. 또한, 환원전극액으로 알칼리금속탄산염 용액이 사용되는 경우에도 이산화탄소 뿐만 아니라 SOx나 NOx등과 같은 다른 산성 가스 또한 제거될 수 있다. 또한, 또한, 제1양태와 유사하게, 처리대상가스에 함유된 이산화탄소를 제거함과 동시에 고부가가치의 물질인 알칼리금속중탄산염이나 알칼리금속탄산염의 결정화된 광물과 염소가스나 염소 가스를 이용한 염소화합물을 생산할 수 있다. 클로르알칼리 공정이 수소-발생 클로르알칼리 공정인 경우, 이와 함께 수소와 같은 화학 에너지 또한 생산할 수 있으며, 이와 달리 클로르알칼리 공정이 산소-소모 클로르알칼리 공정인 경우 전기 에너지 소모를 크게 절감할 수 있는 장점이 있다. Accordingly, in the carbon dioxide mineralization apparatus according to the second aspect, as the alkali metal carbonate solution is circulated in the apparatus as a cathode solution, the pH is lower than that of the alkali metal hydroxide aqueous solution circulated in the chlor-alkali process, so the ions of the electrolysis part By increasing the stability of the exchange membrane (membrane), it is possible to increase the life expectancy of the electrolysis unit, and it is possible to prevent the generation of unwanted by-products (eg, carbon dioxide conversion products such as carbon monoxide or formate) in the electrolysis. In addition, when the alkali metal carbonate solution is circulated according to the second aspect, since the solubility of the alkali metal carbonate is much greater than that of the alkali metal bicarbonate, the solution with a higher concentration can be circulated, whereby a larger amount of the solution in the mineralization section can be circulated. Alkali metal bicarbonate can be obtained. In addition, when the alkali metal bicarbonate solution is circulated, there is a risk of CO 2 being generated by the decomposition of alkali metal bicarbonate when the electrolysis unit is driven at a high temperature, but the pH of the aqueous solution discharged from the carbon dioxide absorption unit is 11.0 or more, preferably 12.0 or more By doing so, the formation of alkali metal bicarbonate can be suppressed, and the generation of CO 2 due to decomposition of alkali metal bicarbonate can be prevented. In addition, when an alkali metal carbonate solution is used as the anode solution, the pH of the cathode solution is lowered and a smaller overvoltage is required on the Pourbaix diagram. can do it In addition, when an alkali metal carbonate solution is used as the cathode solution, not only carbon dioxide but also other acid gases such as SOx or NOx can be removed. Also, similarly to the first aspect, while removing carbon dioxide contained in the gas to be treated, crystallized minerals of alkali metal bicarbonate or alkali metal carbonate, which are high value-added substances, and chlorine compounds using chlorine gas or chlorine gas can be produced. can When the chlor-alkali process is a hydrogen-generating chlor-alkali process, chemical energy such as hydrogen can also be produced along with it. In contrast, when the chlor-alkali process is an oxygen-consuming chlor-alkali process, it has the advantage of greatly reducing electrical energy consumption. have.

전기분해부의 염수 전기분해 공정은 클로르알칼리 공정에 의한 것일 수 있다. 클로르알칼리 공정은 수소-발생 클로르알칼리 공정 또는 산소-소모 클로르알칼리 공정일 수 있다. The brine electrolysis process of the electrolysis unit may be a chlor-alkali process. The chlor-alkali process may be a hydrogen-generating chlor-alkali process or an oxygen-consuming chlor-alkali process.

알려진 바와 같이, 수소-발생 클로르알칼리 공정은 물과 알칼리금속의 염화물을 공급받아 알칼리금속염화물을 전기분해하여, 염소;와 알칼리금속수산화물과 수소의 혼합물을 생성하는 공정으로, 본 발명에서 수소-발생 클로르알칼리 공정을 이용한 전기분해부는 수소-발생 클로르알칼리 공정의 전기화학 반응, 즉, 산화전극 :

Figure 112019121749974-pat00001
, 환원전극 :
Figure 112019121749974-pat00002
, 전체반응 :
Figure 112019121749974-pat00003
(M=알칼리금속)의 전기화학반응에 사용되는 알려진 장치나 방법을 사용하면 족하다. 일 구체예에 있어, 수소-발생 클로르알칼리 공정에 의한 전기분해부는 산화전극이 구비되는 산화극실, 환원전극이 구비되는 환원극실, 산화극실과 환원극실을 구획하고 알칼리금속 이온을 투과하는 이온교환막을 포함하며, 산화전극측에는 염수, 구체적으로 알칼리금속 염화물 용액을 포함하는 산화전극액이 공급되며 환원전극측에는 물을 포함하는 환원전극액이 공급되어 알칼리금속 염화물을 전기분해함으로써 수행될 수 있다.As is known, the hydrogen-generating chlor-alkali process is a process for producing a mixture of chlorine; alkali metal hydroxide and hydrogen by receiving water and alkali metal chlorides and electrolyzing alkali metal chlorides, and in the present invention, hydrogen-generating The electrolysis unit using the chlor-alkali process is an electrochemical reaction of the hydrogen-generating chlor-alkali process, that is, the anode:
Figure 112019121749974-pat00001
, cathode:
Figure 112019121749974-pat00002
, the overall reaction:
Figure 112019121749974-pat00003
It is sufficient to use a known apparatus or method used for the electrochemical reaction of (M = alkali metal). In one embodiment, the electrolysis unit by the hydrogen-generating chlor-alkali process divides an anode chamber having an anode chamber, a cathode chamber provided with a cathode, an anode chamber and a cathode chamber, and an ion exchange membrane that permeates alkali metal ions. Including, an anode solution containing brine, specifically an alkali metal chloride solution is supplied to the anode side, and a cathode solution containing water is supplied to the cathode side, thereby electrolyzing the alkali metal chloride.

산소-소모 클로르알칼리 공정은 환원전극에 산소-소모 환원전극이 도입된 클로르알칼리 공정이다. 알려진 바와 같이, 산소-소모 환원전극이 도입된 클로르알칼리 공정은, 종래 물과 알칼리금속의 염화물을 공급받아 염소;와 알칼리금속수산화물과 수소;를 생성하는 수소-발생 클로르알칼리 공정과는 달리, 산소를 환원전극측에 공급해 수소 발생을 억제하는 공정이다. The oxygen-consuming chlor-alkali process is a chlor-alkali process in which an oxygen-consuming chlor-alkali process is introduced into the cathode. As is known, the chlor-alkali process in which the oxygen-consuming cathode is introduced is different from the conventional hydrogen-generating chlor-alkali process in which chlorine; and alkali metal hydroxide and hydrogen; It is a process to suppress hydrogen generation by supplying to the cathode side.

산소-소모 환원전극이 도입된 클로르알칼리 공정(산소-소모 클로르알칼리 공정)은 수소 발생이 억제되며, 산화전극 :

Figure 112019121749974-pat00004
, 환원전극 :
Figure 112019121749974-pat00005
, 전체반응 :
Figure 112019121749974-pat00006
(M=알칼리금속)의 전기화학반응이 발생한다. 반응식과 같이, 산소-소모 클로르알칼리 공정은, 일반적인 수소-발생 클로르알칼리 공정의 H2를 발생시키는 H2O의 전기화학반응을, H2 발생을 억제하는 O2와 H2O의 전기화학반응으로 대체함으로써, 환원전극전위가 상승(약 1.23V)하여 전체 시스템의 작동전압을 낮추어 소비전력을 절감(약 30%에 이르는 절감)할 수 있고, 절감된 소비전력만큼 온실가스 배출 저감에 기여할 수 있다.In the chlor-alkali process (oxygen-consuming chlor-alkali process) in which the oxygen-consuming cathode is introduced, hydrogen generation is suppressed, and the anode:
Figure 112019121749974-pat00004
, cathode:
Figure 112019121749974-pat00005
, the overall reaction:
Figure 112019121749974-pat00006
(M = alkali metal) electrochemical reaction occurs. Scheme and as an oxygen-consuming chlor-alkali process is a common hydrogen-generating chlor an electrochemical reaction of H 2 O to generate the H 2 of the alkaline process, the electrochemical reaction of O 2 and H 2 O for suppressing H 2 occurs By replacing the have.

산소-소모 클로르알칼리 공정은 산소-소모 환원전극이 도입된 클로르알칼리 공정을 이용하여 염수를 전기분해하는데 사용되는 알려진 장치나 방법을 사용하면 족하다. 일 구체예에 있어, 전기분해부는 산화전극이 구비되는 산화극실, 산소-소모 환원전극이 구비되는 환원극실, 산화극실과 환원극실을 구획하고 알칼리금속 이온을 투과하는 이온교환막을 포함하며, 산화전극측에는 염수, 구체적으로 알칼리금속 염화물 용액을 포함하는 산화전극액이 공급되며 산소-소모 환원전극측에는 물을 포함하는 환원전극액과 함산소 가스가 공급되어 염수의 알칼리금속 염화물을 전기분해함으로써 수행될 수 있다. 산소-소모(소비) 환원전극은 클로르알칼리 공정에서 산소-탈분극 전극으로도 통칭되며, 통상적으로 전기전도성 지지체 및 산소 환원을 위한 촉매 활성 성분(일 예로, 귀금속, 질소-개질된 CNT등)을 갖는 기체 확산층을 포함하는 전극 구조를 갖는다.For the oxygen-consuming chlor-alkali process, it is sufficient to use a known apparatus or method used for electrolysis of brine using a chlor-alkali process with an oxygen-consuming cathode introduced. In one embodiment, the electrolysis unit comprises an anode chamber provided with an anode electrode, a cathode chamber provided with an oxygen-consuming cathode, and an ion exchange membrane partitioning the anode chamber and the cathode chamber and permeating alkali metal ions, the anode electrode An anode solution containing brine, specifically an alkali metal chloride solution, is supplied to the side, and a cathode solution containing water and an oxygen-containing gas are supplied to the oxygen-consuming anode side to electrolyze the alkali metal chloride of the brine. have. Oxygen-consuming (consuming) reduction electrode is also collectively referred to as oxygen-depolarizing electrode in the chlor-alkali process, typically having an electrically conductive support and a catalytically active component for oxygen reduction (eg, noble metal, nitrogen-modified CNT, etc.) It has an electrode structure including a gas diffusion layer.

일 구체예에서, 분기되어 전기분해부의 환원 전극으로 투입되는 분기된 액상(제1양태의 경우 분기된 알칼리금속수산화물 수용액, 제2양태의 경우 분기된 알칼리금속탄산염 수용액)은 외부에서 공급되는 물과 혼합되어 전기분해부의 환원전극으로 공급될 수 있다. 이때, 물은 전기분해부의 환원전극에 공급되는 알칼리금속수산화물 수용액이나 알칼리금속탄산염 수용액의 농도가 일정하게 유지되도록 혼합될 수 있으며, 이에 의해 전기분해부의 환원전극에는 일정한 농도의 환원전극액이 지속적으로 유입될 수 있다.In one embodiment, the branched liquid phase (branched alkali metal hydroxide aqueous solution in the first aspect, branched alkali metal carbonate aqueous solution in the second aspect) branched and injected into the reduction electrode of the electrolysis unit is mixed with water supplied from the outside It may be mixed and supplied to the reduction electrode of the electrolysis unit. At this time, the water may be mixed so that the concentration of the aqueous alkali metal hydroxide solution or the aqueous alkali metal carbonate solution supplied to the anode of the electrolysis unit is kept constant, whereby the cathode solution of a certain concentration is continuously supplied to the cathode of the electrolysis unit. can be imported.

일 구체예에 있어, 전기분해부의 산화 전극에서 배출되는 알칼리금속염화물(미반응 알칼리금속염화물 수용액)은 저농도 용액이며, 이러한 저농도 용액은 외부에서 공급되는 고농도의 알칼리금속염화물 수용액과 혼합되어, 일정한 농도의 알칼리금속 염화물 수용액이 전기분해부의 산화 전극으로 (재)공급될 수 있으며, 전기분해부의 산화전극에는 일정한 농도의 알칼리금속염화물 수용액이 지속적으로 유입될 수 있다.In one embodiment, the alkali metal chloride (unreacted aqueous alkali metal chloride solution) discharged from the oxidizing electrode of the electrolysis unit is a low-concentration solution, and this low-concentration solution is mixed with a high-concentration aqueous alkali metal chloride solution supplied from the outside, and a constant concentration An aqueous alkali metal chloride solution of may be (re)supplied to the oxidizing electrode of the electrolysis unit, and an aqueous alkali metal chloride solution of a certain concentration may be continuously introduced into the oxidizing electrode of the electrolysis unit.

이하, 제시되는 도면에서 장치 외부에서 장치로 공급되는 물질이나 장치에서 최종 생산되는 물질은 이탤릭체로 도시하였으며, 물질의 분자식에 괄호로 같이 도시된 내용은 해당 물질의 상(phase)이나 상태를 나타내는 것으로, (l)은 해당 물질이 액상이나 용액상임을 의미하며, (s)는 해당 물질이 고상임을 의미하며, (g)의 기체상을 의미하고, (w)는 물에 젖어 있는(wet) 상태를 의미한다. 또한, 이하 제시되는 도면에서 화살표는 병기된 물질이 공급(이송)되는 경로 및 방향을 나타낸다. 또한, 이하 도면에 도시된 일 예들을 상술함에 있어, 각 부에서 발생하는 반응에 관여하는 물질을 위주로 각 부에 공급되는 물질과 배출되는 물질을 상술하나, 순환되는 알칼리금속수산화물 용액이나 순환되는 알칼리금속탄산염 용액의 순환 경로에 있는 각 부들에 해당 순환 용액이 같이 공급 및/또는 배출됨은 물론이다. 또한, 이하 제시되는 각 도면에서 서로 동일한 구성요소는 동일 내지 유사한 작용을 함에 따라, 서로 상이한 구성요소에 대해서만 상술한다.Hereinafter, in the drawings presented, the material supplied to the device from the outside of the device or the material finally produced from the device is shown in italics, and the content shown in parentheses in the molecular formula of the substance indicates the phase or state of the substance. , (l) means the substance is liquid or solution, (s) means the substance is solid, (g) means the gas phase, and (w) means wet means state. In addition, arrows in the drawings presented below indicate paths and directions in which the listed substances are supplied (transferred). In addition, in detailing the examples shown in the drawings below, the materials supplied to and discharged to each part are mainly described with respect to the substances involved in the reaction occurring in each part, but the circulating alkali metal hydroxide solution or the circulating alkali Of course, the circulating solution is supplied and/or discharged to each of the parts in the circulating path of the metal carbonate solution. In addition, in each of the drawings presented below, as components that are identical to each other perform the same or similar functions, only components that are different from each other will be described in detail.

도 1은 제1양태의 일 예에 따른 광물화 장치의 공정도를 도시한 도면으로, 염수 전기분해가 수소-발생 클로르알칼리 공정에 의한 일 예이다. 1 is a view showing a process diagram of a mineralization apparatus according to an example of the first aspect, in which brine electrolysis is an example by a hydrogen-generating chlor-alkali process.

도 1에 도시한 예와 같이, 광물화 장치는 수소-발생 클로르알칼리 공정에 의해 염수를 전기분해하는 전기분해부(10), 기액분리부(30) 및 광물화부(20)를 포함할 수 있다.1 , the mineralization apparatus may include an electrolysis unit 10 for electrolyzing brine by a hydrogen-generating chlor-alkali process, a gas-liquid separation unit 30 , and a mineralization unit 20 . .

전기분해부(10)는 장치 외부에서 염수, 구체적으로 알칼리금속염화물 수용액을 산화전극의 전극액(산화전극액)으로 공급받고, 환원전극측에는 물을 포함하는 환원전극액을 공급받는다. 제1양태에서, 물을 포함하는 환원전극액은 순환되는 알칼리금속수산화물 수용액을 의미할 수 있다. 수소-발생 클로르알칼리 공정에 의해 전기분해부(10)의 산화전극에서는 염소가스가 생성되며, 환원전극에서는 알칼리금속수산화물 용액과 수소 가스를 포함하는 혼합물이 생성된다. The electrolysis unit 10 receives brine, specifically, an aqueous alkali metal chloride solution from the outside of the device as an electrode solution (anolyte solution) of the anode, and a cathode solution containing water is supplied to the cathode side. In the first embodiment, the cathode solution containing water may mean a circulating aqueous alkali metal hydroxide solution. By the hydrogen-generating chlor-alkali process, chlorine gas is generated at the anode of the electrolysis unit 10, and a mixture containing an alkali metal hydroxide solution and hydrogen gas is generated at the cathode.

전기분해부(10)에서 생성된 혼합물은 기액분리부(30)로 공급되어, 수소 가스를 포함하는 가스상과 알칼리금속수산화물 용액을 포함하는 액상으로 분리 배출된다.The mixture generated in the electrolysis unit 10 is supplied to the gas-liquid separation unit 30, and is separated and discharged into a gas phase containing hydrogen gas and a liquid phase containing an alkali metal hydroxide solution.

기액분리부(30)에서 배출되는 액상은 제1분기 액상과 제2분기 액상으로 분기되어, 제1분기 액상은 이산화탄소의 광물화가 발생하는 광물화부(20)로 유입되고, 제2분기 액상은 물과 혼합되어 전기분해부(10), 구체적으로 전기분해부(10)의 환원전극측으로 공급된다. 즉, 기액분리부(30)에서 분리 배출되는 알칼리금속수산화물 용액을 포함하는 액상은 분기되어, 일부는 이산화탄소의 광물화에 사용되고, 일부는 물과 혼합되어 환원전극액으로써 전기분해부(10)의 환원 전극측으로 공급되어, 장치 내에서 순환된다. 이때, 분기된 액상(제2분기 액상)물과 혼합되어, 환원전극액으로써 전기분해부(10)의 환원 전극측으로 공급되며, 전기분해부(10)의 환원전극측에는 일정한 농도의 전극액이 지속적으로 유입될 수 있다. The liquid phase discharged from the gas-liquid separation unit 30 is branched into a first branch liquid and a second branch liquid, the first branch liquid flows into the mineralization unit 20 where the mineralization of carbon dioxide occurs, and the second branch liquid phase is water It is mixed with the electrolysis unit 10 , specifically, it is supplied to the cathode side of the electrolysis unit 10 . That is, the liquid phase containing the alkali metal hydroxide solution separated and discharged from the gas-liquid separation unit 30 is branched, part is used for the mineralization of carbon dioxide, and part is mixed with water to form the electrolysis part 10 as a cathode solution. It is supplied to the reduction electrode side and is circulated in the apparatus. At this time, it is mixed with the branched liquid (second branch liquid) water, and is supplied to the reduction electrode side of the electrolysis unit 10 as a reduction electrode solution, and the electrode solution of a certain concentration is continuously supplied to the reduction electrode side of the electrolysis unit 10. can be introduced into

광물화부(20)는 제1분기 액상과 이산화탄소를 함유하는 처리대상가스(gas)를 공급받아 이산화탄소와 제1분기 액상에 함유된 알칼리금속수산화물간을 반응시켜 결정상의 알칼리금속중탄산염을 생성한다. 이때, 광물화부(20)에서는

Figure 112019121749974-pat00007
(M=알칼리금속)의 광물화 반응이 발생할 수 있다. 이때, 이산화탄소가 제거된 처리대상가스는 광물화부(20) 밖으로 벤트(vent)될 수 있음은 물론이다. The mineralization unit 20 receives the first branch liquid and a gas to be treated containing carbon dioxide and reacts between the carbon dioxide and the alkali metal hydroxide contained in the first branch liquid phase to generate a crystalline alkali metal bicarbonate. At this time, in the mineralization unit 20
Figure 112019121749974-pat00007
Mineralization of (M = alkali metal) may occur. At this time, of course, the gas to be treated from which carbon dioxide is removed may be vented out of the mineralization unit 20 .

또한, 도 1에 도시한 일 예와 같이, 전기분해부(10)의 산화전극측에서는 염소 가스가 생성될 수 있으며, 염소 가스와 함께 미반응(미분해) 알칼리금속염화물에 의한 저농도 알칼리금속염화물 용액에 배출될 수 있다. 이러한 배출물은 기액분리기(5)에 의해 저농도 알칼리금속염화물 용액(MCl(l)LC)과 염소 가스로 분리될 수 있으며, 분리된 저농도 알칼리금속염화물 용액(MCl(l)LC)은 다시 전기분해부(10)로 공급될 수 있다. 이때, 분리된 저농도 알칼리금속염화물 용액(MCl(l)LC)은 외부에서 공급되는 고농도의 알칼리금속염화물 용액(MCl(l)HC)과 합류되어 일정한 농도의 알칼리금속염화물 용액이 전기분해부의 산화전극측에 지속적으로 공급될 수 있다.In addition, as in the example shown in FIG. 1 , chlorine gas may be generated on the anode side of the electrolysis unit 10 , and a low-concentration alkali metal chloride solution by unreacted (undecomposed) alkali metal chloride together with chlorine gas. can be released into This discharge can be separated into a low-concentration alkali metal chloride solution (MCl(l) LC ) and chlorine gas by the gas-liquid separator 5, and the separated low-concentration alkali metal chloride solution (MCl(l) LC ) is again in the electrolysis unit (10) can be supplied. At this time, the separated low-concentration alkali metal chloride solution (MCl(l) LC ) is joined with a high-concentration alkali metal chloride solution (MCl(l) HC ) supplied from the outside, and the alkali metal chloride solution of a certain concentration is the anode electrode of the electrolysis unit. side can be continuously supplied.

또한, 도 1에 도시한 일 예와 같이, 광물화 장치는 가열부(40)를 더 포함할 수 있다. 광물화부(20) 후단에 위치하는 가열부(40)는, 고액 분리에 의해 광물화부(20)에서 분리 배출되는 알칼리금속중탄산염(w)을 공급받아 건조, 구체적으로 탈수 및 건조하여 수분이 제거된 상태인 알칼리금속중탄산염 분말을 제조하거나, 또는 광물화부에서 생성된 알칼리금속중탄산염을 공급받아 이를 열처리하여 알칼리금속중탄산염을 알칼리금속탄산염으로 전환시켜 알칼리금속탄산염 분말을 생성할 수 있다. 이때, 가열부에서 건조가 이루어지는 경우 건조온도는 알칼리금속중탄산염이 알칼리금속탄산염으로 전환되지 않도록 50℃ 미만의 온도, 구체적으로 30 내지 45℃의 온도일 수 있다. 이와 달리 가열부에서 열처리가 이루어지는 경우 열처리온도는 알칼리금속중탄산염이 알칼리금속탄산염으로 전환되도록 50℃ 이상의 온도, 구체적으로 55 내지 300℃, 보다 구체적으로 60 내지 90℃의 온도일 수 있으나, 빠른 전환을 위해 160 내지 230℃와 같이 고온에서 전환이 이루어질 수 있음은 물론이다. 이때, 고액분리에 의해 액상으로 분리되는 알칼리금속중탄산염 용액은 SOx나 HCl등과 같은 별도의 산성 가스 제거 공정에 투입될 수 있다. 또한, 가열부에서 알칼리금속중탄산염이 알칼리금속탄산염으로 전환되는 경우, 가열부에서 발생되는 이산화탄소는 광물화부로 공급될 수 있다. In addition, as in an example shown in FIG. 1 , the mineralization apparatus may further include a heating unit 40 . The heating unit 40 located at the rear end of the mineralization unit 20 is supplied with alkali metal bicarbonate (w) separated and discharged from the mineralization unit 20 by solid-liquid separation and dried, specifically dehydrated and dried to remove moisture. Alkali metal bicarbonate powder can be produced by preparing alkali metal bicarbonate powder in a state of being, or by receiving alkali metal bicarbonate produced in the mineralization unit and heat-treating it to convert alkali metal bicarbonate into alkali metal carbonate. In this case, when the drying is performed in the heating unit, the drying temperature may be a temperature of less than 50° C., specifically, a temperature of 30 to 45° C. so that the alkali metal bicarbonate is not converted into the alkali metal carbonate. On the other hand, when the heat treatment is performed in the heating unit, the heat treatment temperature may be a temperature of 50° C. or higher, specifically 55 to 300° C., more specifically 60 to 90° C., so that the alkali metal bicarbonate is converted into an alkali metal carbonate. Of course, the conversion can be made at a high temperature, such as 160 to 230 ℃ to. At this time, the alkali metal bicarbonate solution separated into a liquid phase by solid-liquid separation may be added to a separate acid gas removal process such as SOx or HCl. In addition, when the alkali metal bicarbonate is converted into alkali metal carbonate in the heating unit, carbon dioxide generated in the heating unit may be supplied to the mineralization unit.

기액분리기(5)에서 분리된 염소 가스, 기액분리부(30)에서 분리된 수소 가스는 그 자체로 고부가가치의 생성물이며 화학 에너지임에 따라, 기상 상태로 압축 저장되거나, 염소의 경우, 다른 고부가가치의 물질, 일 예로, 알칼리금속의 차아염소산염으로 전환될 수 있다.The chlorine gas separated in the gas-liquid separator 5 and the hydrogen gas separated in the gas-liquid separator 30 are high value-added products by themselves and are chemical energy. It can be converted into a value-added substance, for example, hypochlorite of an alkali metal.

도 2는 제1양태의 일 예에 따른 광물화 장치의 공정도를 도시한 도면으로, 염수 전기분해가 산소-소모 클로르알칼리 공정에 의한 일 예이다. 2 is a view showing a process diagram of a mineralization apparatus according to an example of the first aspect, in which brine electrolysis is an example by an oxygen-consuming chlor-alkali process.

도 2에 도시한 예와 같이, 광물화 장치는 산소-소모 클로르알칼리 공정에 의해 염수를 전기분해하는 전기분해부(15) 및 광물화부(20)를 포함할 수 있으며, 도 1을 기반으로 상술한 바와 유사하게, 가열부(40)를 더 포함할 수 있다.As in the example shown in FIG. 2 , the mineralization apparatus may include an electrolysis unit 15 and a mineralization unit 20 for electrolyzing brine by an oxygen-consuming chlor-alkali process, and based on FIG. Similar to the above, it may further include a heating unit 40 .

상술한 바와 같이, 산소-소모 클로르알칼리 공정을 이용하여 염수를 전기분해하는 전기분해부(15)의 환원전극은 산소-소모 환원전극(ODC; oxygen depolarized cathode)이다. 전기분해부(15)는 산화전극측으로 염수를 공급받고 산소-소모 환원전극측으로 물을 포함하는 환원전극액 및 함산소 가스를 공급받아, 산화전극측에서 염소 가스를 배출하고, 산소-소모 환원전극측에서 알칼리금속수산화물 수용액을 배출할 수 있다.As described above, the cathode of the electrolysis unit 15 that electrolyzes the brine using the oxygen-consuming chlor-alkali process is an oxygen-consuming oxygen depolarized cathode (ODC). The electrolysis unit 15 is supplied with brine to the anode side, and supplied with a cathode solution containing water and oxygen gas to the oxygen-consuming cathode side, and discharges chlorine gas from the anode side, and oxygen-consuming cathode. Alkali metal hydroxide aqueous solution can be discharged from the side.

전기분해부(15)에서 배출되는 알칼리금속수산화물 수용액은 제1분기 액상과 제2분기 액상으로 분기되어, 제1분기 액상은 광물화부(20)로, 제2분기 액상은 장치 외부에서 공급되는 물과 혼합되어, 환원전극액으로써, 산소-소모 환원전극측으로 공급된다. The aqueous alkali metal hydroxide solution discharged from the electrolysis unit 15 is branched into a first branch liquid phase and a second branch liquid phase, and the first branch liquid phase is the mineralization unit 20 , and the second branch liquid phase is water supplied from the outside of the device. It is mixed with and supplied to the oxygen-consuming anode side as a cathode solution.

전기분해부(15)가 산소-소모 클로르알칼리 공정인 경우, 화학에너지인 수소는 생산되지 않으나, 도 1의 수소-발생 클로르알칼리 공정을 이용하는 광물화 장치 대비 전력 소모를 30%에 이르도록 크게 절감할 수 있어, 에너지 절감 이산화탄소 광물화 장치의 구현이 가능하다.When the electrolysis unit 15 is an oxygen-consuming chlor-alkali process, hydrogen, which is chemical energy, is not produced, but the power consumption is greatly reduced to 30% compared to the mineralization device using the hydrogen-generating chlor-alkali process of FIG. 1 Therefore, it is possible to implement an energy-saving carbon dioxide mineralization device.

또한, 도 2에 도시한 일 예와 같이, 전기분해부(15)가 산소-소모 클로르알칼리 공정에 의해 염수를 전기분해하는 경우, 산소-소모 환원전극 측에서 수소가 발생하지 않고 알칼리금속수산화물 용액(만)이 생성 및 배출됨에 따라, 도 1과는 달리 기액분리부(30)를 배제할 수 있다. 이때, 도 2에 도시한 일 예와 같이, 알칼리금속수산화물 용액이 분기된 제1분기 액상과 제2분기 액상의 유속이나 유량이 보다 안정적으로 제어될 수 있도록, 광물화 장치는, 필요시, 전기분해부(15)에서 배출되는 알칼리금속수산화물 용액을 저장하는 알칼리금속수산화물 탱크(80)를 더 포함할 수 있으며, 알칼리금속수산화물 탱크(80) 또는 알칼리금속수산화물 탱크(80)의 후단에서 액상의 분기가 이루어질 수 있다.In addition, as in the example shown in FIG. 2 , when the electrolysis unit 15 electrolyzes the brine by the oxygen-consuming chlor-alkali process, hydrogen is not generated from the oxygen-consuming reduction electrode side and alkali metal hydroxide solution As (man) is generated and discharged, the gas-liquid separation unit 30 may be excluded unlike in FIG. 1 . At this time, as in the example shown in FIG. 2 , the mineralization apparatus, if necessary, is electrically It may further include an alkali metal hydroxide tank 80 for storing the alkali metal hydroxide solution discharged from the decomposition unit 15, and the liquid branch at the rear end of the alkali metal hydroxide tank 80 or the alkali metal hydroxide tank 80 can be made

도 3은 제2양태의 일 예에 따른 광물화 장치의 공정도를 도시한 도면으로, 염수 전기분해가 수소-발생 클로르알칼리 공정에 의한 일 예이다. 3 is a view showing a process diagram of a mineralization apparatus according to an example of the second aspect, in which brine electrolysis is an example by a hydrogen-generating chlor-alkali process.

도 3의 일 예와 같이, 제2양태에 따른 광물화 장치는 수소-발생 클로르알칼리 공정에 의해 염수를 전기분해하는 전기분해부(10), 기액분리부(30), 이산화탄소 흡수부(50) 및 이산화탄소 광물화부(25)를 포함할 수 있으며, 혼합부(60) 및/또는 가열부(40)를 더 포함할 수 있다.As in the example of FIG. 3 , the mineralization apparatus according to the second aspect includes an electrolysis unit 10 for electrolyzing brine by a hydrogen-generating chlor-alkali process, a gas-liquid separation unit 30 , and a carbon dioxide absorption unit 50 . and a carbon dioxide mineralization unit 25 , and may further include a mixing unit 60 and/or a heating unit 40 .

제2양태의 일 예에 따른 광물화 장치는 기액분리부(30)에서 분리된 알칼리금속수산화물 용액이 광물화부로 공급되지 않고, 이산화탄소 흡수부(50)로 공급된다. In the mineralization apparatus according to an example of the second aspect, the alkali metal hydroxide solution separated in the gas-liquid separation unit 30 is not supplied to the mineralization unit, but is supplied to the carbon dioxide absorption unit 50 .

이산화탄소 흡수부(50)는 기액분리부(30)에서 분리된 액상과, 이산화탄소를 함유하는 산성가스를 포함하는 제1처리대상가스(gas1)를 공급받아, 알칼리금속탄산염 용액을 생성한다. 즉, 이산화탄소 흡수부(50)에서는

Figure 112019121749974-pat00008
(M=알칼리금속)의 이산화탄소 흡수 반응에 의해, 이산화탄소가 알칼리금속탄산염의 형태로 제거된다. 이산화탄소 흡수 반응과 도 1을 기반으로 상술한 광물화 반응의 반응식에 의해 알 수 있듯이, 제1처리대상가스 내 이산화탄소의 농도를 고려하고, 기액분리부(30)에서 배출되는 액상 내 알칼리금속수산화물의 농도를 고려하여 각각의 공급 비율을 조절함으로써 이산화탄소 흡수 반응을 발생시킬 수 있다. 이때, 이산화탄소 흡수부(50)에서 생성되는 알칼리금속탄산염 수용액의 pH는 11.0 내지 12.5일 수 있으며, 생성되는 알칼리금속탄산염 수용액의 pH가 11.0 내지 12.5로 유지되도록 제1처리대상가스와 액상(알칼리금속수산화물 용액)의 공급 비율, 공급량, 공급속도 등이 제어될 수 있다. The carbon dioxide absorption unit 50 receives the liquid phase separated by the gas-liquid separation unit 30 and the first processing target gas gas1 containing an acid gas containing carbon dioxide to generate an alkali metal carbonate solution. That is, in the carbon dioxide absorption unit 50
Figure 112019121749974-pat00008
By the carbon dioxide absorption reaction of (M = alkali metal), carbon dioxide is removed in the form of alkali metal carbonate. As can be seen from the reaction equation of the carbon dioxide absorption reaction and the above-described mineralization reaction based on FIG. 1 , the concentration of carbon dioxide in the first processing target gas is considered, and the alkali metal hydroxide in the liquid phase discharged from the gas-liquid separation unit 30 is The carbon dioxide absorption reaction can be generated by adjusting each supply ratio in consideration of the concentration. At this time, the pH of the aqueous alkali metal carbonate solution generated in the carbon dioxide absorption unit 50 may be 11.0 to 12.5, and the first processing target gas and the liquid (alkali metal) so that the pH of the generated aqueous alkali metal carbonate solution is maintained at 11.0 to 12.5 The supply ratio, supply amount, supply rate, etc. of the hydroxide solution) can be controlled.

이산화탄소 흡수부(50)에서 생성된 알칼리금속탄산염 수용액은 제1분기 액상과 제2분기 액상으로 분기되어 일 분기 액상은 전기분해부(10)의 환원전극 측에 공급되며, 다른 일부는 광물화부(25)로 공급된다. The alkali metal carbonate aqueous solution generated in the carbon dioxide absorption unit 50 is branched into a first branch liquid and a second branch liquid, and one branch liquid is supplied to the cathode side of the electrolysis unit 10, and the other part is the mineralization unit ( 25) is supplied.

제1양태에서 광물화부(20)가 알칼리금속수산화물 용액을 공급받은 것과 달리, 광물화부(25)는 분기된 알칼리금속탄산염 용액(제1분기 액상)을 공급받고, 이산화탄소를 함유하는 산성가스를 포함하는 제2처리대상가스(gas2)를 공급받아, 이산화탄소를 결정화된 알칼리금속중탄산염으로 광물화한다. 이에, 제2양태에서, 광물화부(25)에서는

Figure 112019121749974-pat00009
의 결정화 반응이 발생한다. Unlike in the first embodiment, the mineralization unit 20 is supplied with an alkali metal hydroxide solution, the mineralization unit 25 is supplied with a branched alkali metal carbonate solution (first branch liquid), and contains an acid gas containing carbon dioxide. receiving a second processing target gas (gas2) to mineralize carbon dioxide into crystallized alkali metal bicarbonate. Accordingly, in the second aspect, in the mineralization unit 25
Figure 112019121749974-pat00009
crystallization reaction takes place.

상술한 바와 같이, 제2양태에 따라, 전기분해부(10)와 이산화탄소 흡수부(50)사이를 순환하는 환원전극액이 알칼리금속탄산염 용액인 경우, 클로르알칼리 공정에서 순환되는 알칼리금속수산화물 수용액보다 pH가 낮기 때문에, 전기분해부의 이온교환막(멤브레인)의 안정성이 증가해 전기분해부(10)의 기대수명을 늘릴 수 있으며, 전기분해시 보다 낮은 과전압에서 분해 반응이 발생할 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이, 이산화탄소 흡수부에서 pH가 11.0 내지 12.5인 알칼리금속탄산염 수용액을 생성함으로써, 결정화된 알칼리금속중탄산염의 생성을 방지할 수 있으며, 전기분해에 소요되는 에너지를 줄일 수 있다. As described above, according to the second aspect, when the cathode solution circulating between the electrolysis unit 10 and the carbon dioxide absorption unit 50 is an alkali metal carbonate solution, it is better than the alkali metal hydroxide aqueous solution circulated in the chlor-alkali process. Since the pH is low, the stability of the ion exchange membrane (membrane) of the electrolysis unit may be increased to increase the life expectancy of the electrolysis unit 10 , and a decomposition reaction may occur at a lower overvoltage than during electrolysis. In addition, as described above, by generating an aqueous alkali metal carbonate solution having a pH of 11.0 to 12.5 in the carbon dioxide absorption unit, the generation of crystallized alkali metal bicarbonate can be prevented, and energy required for electrolysis can be reduced.

또한, 장치 내를 순환하는 환원전극액이 알칼리금속탄산염 용액인 경우, 장치는 혼합부(60)를 더 포함할 수 있으며, 광물화부(25)에 잔류하는 알칼리금속중탄산염 용액은 혼합부(60)에서 기액분리부(30)에서 배출되는 액상과 혼합되어, 이산화탄소 흡수부(50)로 공급될 수 있다. 혼합부(60)에서는 알칼리금속중탄산염이 알칼리금속수산화물과 반응하여 알칼리금속탄산염으로 전환되는 탄산화반응

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(M=알칼리금속)이 발생한다. 이에, 혼합부(60)는 광물화부(25)에 잔류하는 알칼리금속중탄산염 용액과 알칼리금속수산화물 용액이 유입 및 혼합되어, 알칼리금속탄산염과 알칼리금속수산화물의 혼합 용액이 배출되고 이러한 혼합 용액이 이산화탄소 흡수부(50)로 공급될 수 있다. 광물화부(25)에서 알칼리금속중탄산염의 결정들이 생성되며 잔류하게 되는 알칼리금속중탄산염 용액이 혼합부(70)로 공급되어 알칼리금속탄산염으로 전환된다.In addition, when the cathode solution circulating in the device is an alkali metal carbonate solution, the device may further include a mixing unit 60 , and the alkali metal bicarbonate solution remaining in the mineralization unit 25 is mixed with a mixing unit 60 . may be mixed with the liquid discharged from the gas-liquid separation unit 30 and supplied to the carbon dioxide absorption unit 50 . In the mixing unit 60, the alkali metal bicarbonate reacts with the alkali metal hydroxide to convert it into an alkali metal carbonate.
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(M = alkali metal) is generated. Accordingly, in the mixing unit 60, the alkali metal bicarbonate solution and the alkali metal hydroxide solution remaining in the mineralization unit 25 are introduced and mixed, and the mixed solution of the alkali metal carbonate and the alkali metal hydroxide is discharged, and this mixed solution absorbs carbon dioxide. It may be supplied to the unit 50 . In the mineralization unit 25, crystals of alkali metal bicarbonate are generated and the remaining alkali metal bicarbonate solution is supplied to the mixing unit 70 to be converted into alkali metal carbonate.

제2양태 또한, 이산화탄소가 제거되며 고부가가치 생성물로, 알칼리금속중탄산염과 염소, 수소가 생산될 수 있으며, 차아염소산염 제조부가 더 구비되는 경우 염소가 아닌 알칼리금속의 차아염소산염이 생산될 수 있다. 또한, 광물화부(25) 후단에 가열부(40)가 더 구비되는 경우 알칼리금속중탄산염 분말이나 알칼리금속탄산염 분말이 선택적으로 생산될 수 있다. In the second aspect, carbon dioxide is removed and as a high value-added product, alkali metal bicarbonate, chlorine, and hydrogen may be produced, and when a hypochlorite production unit is further provided, hypochlorite of an alkali metal other than chlorine may be produced. In addition, when the heating unit 40 is further provided at the rear end of the mineralization unit 25, alkali metal bicarbonate powder or alkali metal carbonate powder can be selectively produced.

도 4는 제2양태의 일 예에 따른 광물화 장치의 공정도를 도시한 도면으로, 염수 전기분해가 산소-소모 클로르알칼리 공정에 의한 일 예이다. 도 4에 도시한 예와 같이, 광물화 장치는 산소-소모 클로르알칼리 공정에 의해 염수를 전기분해하는 전기분해부(15), 이산화탄소 흡수부(50) 및 광물화부(25)를 포함할 수 있으며, 혼합부(60) 및/또는 가열부(40)를 더 포함할 수 있다.4 is a view showing a process diagram of a mineralization apparatus according to an example of the second aspect, in which brine electrolysis is an example by an oxygen-consuming chlor-alkali process. 4 , the mineralization apparatus may include an electrolysis unit 15 for electrolyzing brine by an oxygen-consuming chlor-alkali process, a carbon dioxide absorption unit 50 and a mineralization unit 25, and , the mixing unit 60 and/or the heating unit 40 may be further included.

전기분해부가 산소-소모 클로르알칼리 공정에 의해 전기분해함에 따라, 전기분해부(15)는 산화전극측으로 염수를 공급받고 산소-소모 환원전극측으로 물을 포함하는 전극액 및 함산소 가스를 공급받아, 산화전극측에서 염소 가스를 배출하고, 산소-소모 환원전극측에서 알칼리금속수산화물 수용액(만)이 생성된다. 이에, 도 3의 일 예와 달리, 기액분리부(30)를 배제할 수 있으며, 산소-소모 환원전극측에서 배출되는 알칼리금속수산화물 수용액이 직접적으로 이산화탄소 흡수부(50)로 공급되거나, 혼합부(60)에서 광물화부(25)의 잔류 액상과 혼합된 후 이산화탄소 흡수부(50)로 공급될 수 있다. 이때, 제2양태는 장치 내 순환되는 환원전극액이 알칼리금속탄산염 용액을 포함함에 따라, 산소-소모 환원전극측으로 공급되는 물을 포함하는 전극액은 알칼리금속탄산염 용액을 포함할 수 있으며, 산소-소모 환원전극측에서 배출되는 액은 알칼리금속탄산염과 전기분해시 생성된 알칼리금속수산화물을 함유하는 용액을 포함은 물론이다.As the electrolysis unit is electrolyzed by the oxygen-consuming chlor-alkali process, the electrolysis unit 15 is supplied with brine to the anode side and an electrode solution containing water and oxygen gas to the side of the oxygen-consuming cathode. Chlorine gas is discharged from the anode side, and an aqueous alkali metal hydroxide solution (only) is generated from the oxygen-consuming cathode side. Accordingly, unlike the example of FIG. 3 , the gas-liquid separation unit 30 may be excluded, and the alkali metal hydroxide aqueous solution discharged from the oxygen-consuming cathode side is directly supplied to the carbon dioxide absorption unit 50 , or the mixing unit After being mixed with the remaining liquid phase of the mineralization unit 25 in 60 , it may be supplied to the carbon dioxide absorption unit 50 . At this time, in the second aspect, as the cathode solution circulated in the device contains the alkali metal carbonate solution, the electrode solution containing water supplied to the oxygen-consuming cathode may include the alkali metal carbonate solution, and oxygen- Of course, the liquid discharged from the consumed cathode includes a solution containing alkali metal carbonate and alkali metal hydroxide generated during electrolysis.

이산화탄소 흡수부(50)에서 배출되는 알칼리금속탄산염 수용액은 제1분기 액상과 제2분기 액상으로 분기되어, 제1분기 액상은 광물화부(25)로, 제2분기 액상은 장치 외부에서 공급되는 물과 혼합되어, 환원전극액으로써, 산소-소모 환원전극측으로 공급된다. 이에, 전기분해부(15)와 이산화탄소 흡수부(50) 사이에서 알칼리금속탄산염 수용액의 순환 라인이 형성되어, 산소-소모 클로르알칼리 공정에 의한 전력 절감과 함께 알칼리금속탄산염 수용액을 함유하는 환원전극액에 의한 전력 절감 또한 이루어진다. The aqueous alkali metal carbonate solution discharged from the carbon dioxide absorbing unit 50 is branched into a first branch liquid and a second branch liquid, the first branch liquid is to the mineralization unit 25, and the second branch liquid is water supplied from the outside of the device. It is mixed with and supplied to the oxygen-consuming anode side as a cathode solution. Accordingly, a circulation line of the alkali metal carbonate aqueous solution is formed between the electrolysis unit 15 and the carbon dioxide absorption unit 50, and the reduction electrode solution containing the alkali metal carbonate aqueous solution together with power saving by the oxygen-consuming chlor-alkali process. Power savings are also achieved by

도 5는 제1양태의 일 예에 따른 광물화 장치의 공정도를 도시한 도면으로, 염수 전기분해가 산소-소모 클로르알칼리 공정에 의해 이루어지고, 차아염소산염 제조부(70)가 더 구비된 예를 도시한 것이다. 5 is a view showing a process diagram of a mineralization apparatus according to an example of the first aspect, in which brine electrolysis is performed by an oxygen-consuming chlor-alkali process, and an example in which a hypochlorite production unit 70 is further provided it will be shown

도 5는, 전기분해부(15)의 환원전극 측에서 생성 및 배출되는 알칼리금속 수산화물 용액이 제1분개 용액, 제2분기 용액 및 제3분기 용액으로 분기되어, 제1분기 용액은 광물화부(20)로 공급되어 이산화탄소의 광물화에 사용되고, 제2분기 용액은 전기분해부의 환원전극 측으로 순환되고, 제3분기 용액은 차아염소산염 제조부(70)로 공급되는 예이다. 5, the alkali metal hydroxide solution generated and discharged from the cathode side of the electrolysis unit 15 is branched into a first branch solution, a second branch solution, and a third branch solution, and the first branch solution is a mineralization part ( 20) and used for the mineralization of carbon dioxide, the second branch solution is circulated to the cathode side of the electrolysis unit, and the third branch solution is supplied to the hypochlorite production unit 70 .

차아염소산염 제조부(70)는 전기분해부(15)의 산화전극 측에서 생성 및 배출되고 기액분리기(5)에 의해 잔류 알칼리금속염화물 수용액과 분리된 염소 가스를 공급받고, 분기된 알칼리금속수산화물 수용액을 공급받아, 알칼리금속 차아염소산염 수용액을 제조할 수 있다. 그러나, 도 5의 일 예와 달리 알칼리금속 수산화물이 장치 외부에서 차아염소산염 제조부로 공급될 수도 있음은 물론이다.The hypochlorite production unit 70 is supplied with chlorine gas generated and discharged from the anode side of the electrolysis unit 15 and separated from the residual alkali metal chloride aqueous solution by the gas-liquid separator 5, and branched alkali metal hydroxide aqueous solution By being supplied, it is possible to prepare an aqueous alkali metal hypochlorite solution. However, unlike the example of FIG. 5 , of course, the alkali metal hydroxide may be supplied to the hypochlorite production unit from the outside of the apparatus.

도 6은 제2양태의 일 예에 따른 광물화 장치의 공정도를 도시한 도면으로, 염수 전기분해가 산소-소모 클로르알칼리 공정에 의해 이루어지고, 차아염소산염 제조부(70)가 더 구비된 예를 도시한 것이다. 도 6에 도시된 예와 같이, 알칼리금속탄산염 용액이 순환되는 경우, 차아염소산염 제조부(70)는 전기분해부(15)의 산화전극 측에서 생성 및 배출되고 기액분리기(5)에 의해 잔류 알칼리금속염화물 수용액과 분리된 염소 가스를 공급받고, 장치 외부에서 공급되는 알칼리금속수산화물을 공급받아 알칼리금속 차아염소산염을 제조할 수 있다. 6 is a view showing a process diagram of a mineralization apparatus according to an example of the second aspect, in which brine electrolysis is performed by an oxygen-consuming chlor-alkali process, and an example in which a hypochlorite production unit 70 is further provided it will be shown As in the example shown in FIG. 6 , when the alkali metal carbonate solution is circulated, the hypochlorite production unit 70 is generated and discharged from the anode side of the electrolysis unit 15 , and residual alkali by the gas-liquid separator 5 . Alkali metal hypochlorite can be produced by receiving the metal chloride aqueous solution and the separated chlorine gas, and by receiving the alkali metal hydroxide supplied from the outside of the apparatus.

본 발명은 상술한 장치를 이용한 이산화탄소 광물화 방법을 포함한다. 이에, 이산화탄소 광물화 방법은 광물화 장치를 기반으로 상술한 모든 내용을 포함한다.The present invention includes a method for mineralizing carbon dioxide using the apparatus described above. Accordingly, the carbon dioxide mineralization method includes all of the above based on the mineralization apparatus.

본 발명의 제1양태에 따른 이산화탄소 광물화 방법은 염수를 전기분해하여 염소 가스와 알칼리금속수산화물 수용액을 생성하는 전기분해 단계; 상기 알칼리금속수산화물 수용액이 분기된 제1분기 액상과 제2분기 액상 중 제1분기 액상과 이산화탄소를 포함하는 처리대상가스를 반응시켜 결정화된 알칼리금속중탄산염을 생성하는 광물화 단계;를 포함하며, 상기 제2분기 액상은 상기 전기분해 단계의 환원전극의 전극액으로 공급된다. 이때, 전기분해 단계는 상술한 제1양태에 따른 장치의 전기분해부에서, 광물화 단계는 상술한 제1양태에 따른 장치의 광물화부에서 수행될 수 있다. A carbon dioxide mineralization method according to a first aspect of the present invention comprises an electrolysis step of electrolyzing brine to produce chlorine gas and an aqueous alkali metal hydroxide solution; Mineralization step of generating crystallized alkali metal bicarbonate by reacting a first branch liquid and a gas to be treated including carbon dioxide among the first branch liquid phase and the second branch liquid phase in which the aqueous alkali metal hydroxide solution is branched; The second branch liquid is supplied to the electrode solution of the cathode of the electrolysis step. In this case, the electrolysis step may be performed in the electrolysis unit of the apparatus according to the first aspect described above, and the mineralization step may be performed in the mineralization unit of the apparatus according to the first aspect described above.

본 발명의 제2양태에 따른 이산화탄소 광물화 방법은 염수를 전기분해하여 염소 가스와 알칼리금속수산화물 수용액을 생성하는 전기분해 단계; 전기분해 단계에서 생성된 알칼리금속수산화물 수용액과 이산화탄소를 포함하는 제1처리대상가스를 반응시켜 알칼리금속탄산염 수용액을 생성하는 이산화탄소 흡수단계; 및 이산화탄소 흡수단계에서 생성된 알칼리금속탄산염 수용액이 분기된 제1분기 액상과 제2분기 액상 중 제1분기 액상 및 이산화탄소를 포함하는 제2처리대상가스를 반응시켜 결정화된 알칼리금속중탄산염을 생성하는 광물화 단계;를 포함하며, 상기 제2분기 액상은 상기 전기분해 단계의 환원전극의 전극액으로 공급된다. 이때, 전기분해 단계는 상술한 제2양태에 따른 장치의 전기분해부에서, 이산화탄소 흡수 단계는 상술한 제2양태에 따른 장치의 이산화탄소 흡수부에서, 광물화 단계는 상술한 제2양태에 따른 장치의 광물화부에서 수행될 수 있다. A carbon dioxide mineralization method according to a second aspect of the present invention includes an electrolysis step of electrolyzing brine to produce chlorine gas and an aqueous alkali metal hydroxide solution; a carbon dioxide absorption step of generating an aqueous alkali metal carbonate solution by reacting the aqueous alkali metal hydroxide solution generated in the electrolysis step with the first target gas containing carbon dioxide; and a mineral that produces crystallized alkali metal bicarbonate by reacting a first branch liquid and a second processing target gas containing carbon dioxide among the first branch liquid phase and the second branch liquid phase in which the alkali metal carbonate aqueous solution generated in the carbon dioxide absorption step is branched Including; and, the second branch liquid is supplied to the electrode solution of the cathode of the electrolysis step. At this time, the electrolysis step is in the electrolysis section of the device according to the second aspect described above, the carbon dioxide absorption step is in the carbon dioxide absorption section of the device according to the second aspect described above, and the mineralization step is the device according to the second aspect described above. It can be carried out in the mineralization department of

본 발명의 제2양태에 따른 일 구체예에 있어, 광물화 단계에서 액상으로 잔류하는 알칼리금속중탄산염 수용액은 전기분해 단계에서 생성된 알칼리금속수산화물 수용액과 혼합되어 상기 이산화탄소 흡수단계로 공급될 수 있다. 이때, 혼합은 상술한 제2양태에 따른 장치의 혼합부에서 수행될 수 있다.In one embodiment according to the second aspect of the present invention, the aqueous alkali metal bicarbonate solution remaining in the liquid phase in the mineralization step may be mixed with the aqueous alkali metal hydroxide solution generated in the electrolysis step and supplied to the carbon dioxide absorption step. In this case, the mixing may be performed in the mixing unit of the apparatus according to the second aspect described above.

본 발명의 제2양태에 따른 일 구체예에 있어, 이산화탄소 흡수단계에서 생성되는 알칼리금속탄산염 수용액의 pH는 11.0 내지 12.5, 구체적으로 pH 12-12.5일 수 있다. In one embodiment according to the second aspect of the present invention, the pH of the aqueous alkali metal carbonate solution produced in the carbon dioxide absorption step may be 11.0 to 12.5, specifically, pH 12-12.5.

본 발명(제1양태 또는 제2양태)의 일 구체예에 따라, 전기분해 단계가 수소-발생 클로르알칼리 공정에 의해 수행되는 경우, 전기분해시 산화전극측으로 염수를 공급받고 환원전극측으로 물을 포함하는 환원전극액을 공급받아 염수를 전기분해하여, 산화전극측에서 염소 가스가 생성되며, 환원전극측에서 알칼리금속수산화물 수용액과 수소 가스를 포함하는 혼합물이 생성될 수 있다. 이때, 제1양태에서 환원전극측에 공급되는 환원전극액은 알칼리금속수산화물 용액을 포함할 수 있고, 제2양태에서 환원전극측에 공급되는 환원전극액은 알칼리금속탄산염 용액을 포함할 수 있다. According to one embodiment of the present invention (the first aspect or the second aspect), when the electrolysis step is performed by a hydrogen-generating chlor-alkali process, brine is supplied to the anode side during electrolysis and water is included to the cathode side By electrolyzing the brine by receiving a cathode solution, chlorine gas is generated at the anode side, and a mixture containing an aqueous alkali metal hydroxide solution and hydrogen gas can be generated at the cathode side. In this case, in the first aspect, the cathode solution supplied to the cathode side may include an alkali metal hydroxide solution, and in the second aspect, the cathode solution supplied to the cathode side may include an alkali metal carbonate solution.

이에, 전기분해 단계가 수소-발생 클로르알칼리 공정에 의해 수행되는 경우, 전기분해 단계 직후, 환원전극측에서 생성된 혼합물을 수소 가스를 포함하는 기상과 알칼리금속수산화물 수용액을 포함하는 액상으로 기액분리하는 단계가 더 수행될 수 있다. Accordingly, when the electrolysis step is performed by a hydrogen-generating chlor-alkali process, immediately after the electrolysis step, the gas-liquid separation of the mixture generated at the cathode side into a gas phase containing hydrogen gas and a liquid phase containing an alkali metal hydroxide aqueous solution Further steps may be performed.

본 발명(제1양태 또는 제2양태)의 일 구체예에 따라, 전기분해 단계가 산소-소모 클로르알칼리 공정에 의해 수행되는 경우, 전기분해시 산화전극측으로 염수를 공급받고 환원전극측으로 물을 포함하는 환원전극액 및 함산소 가스를 공급받아 염수를 전기분해하여, 산화전극측에서 염소 가스가 생성되고, 환원전극측에서 알칼리금속수산화물 수용액이 생성될 수 있다. According to one embodiment of the present invention (the first aspect or the second aspect), when the electrolysis step is performed by an oxygen-consuming chlor-alkali process, brine is supplied to the anode side during electrolysis and water is included to the cathode side By electrolyzing brine by receiving a cathode solution and oxygen-containing gas, chlorine gas is generated at the anode side, and an aqueous alkali metal hydroxide solution can be generated at the cathode side.

본 발명(제1양태 또는 제2양태)의 일 구체예에 있어, 전기분해 단계의 산소-소모 클로르알칼리 공정 또는 수소-발생 클로르알칼리 공정에서, 산화전극 측에서 생성되는 염소가스와 잔류 알칼리금속염화물 용액은 기액분리되어, 염소 가스는 압축 저장되거나 차아염소산염 제조에 사용될 수 있으며, 잔류 알칼리금속염화물 용액은 전기분해 단계에 재사용될 수 있다. 즉, 잔류 알칼리금속염화물 용액은 외부에서 공급되는 알칼리금속염화물 용액과 혼합되어 일정한 농도의 알칼리금속염화물 용액이 클로르알칼리 공정의 산화전극측에 지속적으로 공급될 수 있다. In one embodiment of the present invention (the first aspect or the second aspect), in the oxygen-consuming chlor-alkali process or hydrogen-generating chlor-alkali process of the electrolysis step, chlorine gas and residual alkali metal chloride generated from the anode side The solution is gas-liquid separated, so that the chlorine gas can be compressed and stored or used for hypochlorite production, and the residual alkali metal chloride solution can be reused in the electrolysis step. That is, the residual alkali metal chloride solution is mixed with the alkali metal chloride solution supplied from the outside, so that the alkali metal chloride solution of a certain concentration can be continuously supplied to the anode side of the chlor-alkali process.

본 발명(제1양태 또는 제2양태)의 일 구체예에 있어, 분기되어 전기분해 단계의 환원 전극으로 투입되는 분기된 액상(제1양태의 경우 분기된 알칼리금속수산화물 수용액, 제2양태의 경우 분기된 알칼리금속탄산염 수용액)은 외부에서 공급되는 물과 혼합되어 전기분해 단계의 환원전극의 전극액으로 공급될 수 있다. 이때, 물은 전기분해 단계의 환원전극에 공급되는 알칼리금속수산화물 수용액이나 알칼리금속탄산염 수용액의 농도가 일정하게 유지되도록 혼합될 수 있으며, 이에 의해 전기분해 단계(환원전극)에는 일정한 농도의 환원전극액이 지속적으로 공급될 수 있다. In one embodiment of the present invention (the first aspect or the second aspect), the branched liquid phase (in the case of the first aspect, the branched alkali metal hydroxide aqueous solution, in the case of the second aspect) is branched and input to the reduction electrode of the electrolysis step The branched alkali metal carbonate aqueous solution) may be mixed with water supplied from the outside and supplied as an electrode solution of the cathode of the electrolysis step. At this time, the water may be mixed so that the concentration of the aqueous alkali metal hydroxide solution or the aqueous alkali metal carbonate solution supplied to the anode of the electrolysis step is kept constant, whereby the electrolysis step (reducing electrode) has a constant concentration of the cathode solution. This can be continuously supplied.

본 발명(제1양태 또는 제2양태)의 일 구체예에 있어, 전기분해 단계에서 생성된 염소와, 전기분해 단계에서 생성된 알칼리금속수산화물 수용액의 일부 또는 외부에서 공급되는 알칼리금속수산화물 수용액을 반응시켜 알칼리금속 차아염소산염을 생성하는 차아염소산염 제조단계;를 더 포함할 수 있다. 이때, 차아염소산염 제조단계는 상술한 장치에서 차아염소산염 제조부에서 수행될 수 있다. In one embodiment of the present invention (the first aspect or the second aspect), chlorine generated in the electrolysis step and a part of the aqueous alkali metal hydroxide solution generated in the electrolysis step or an aqueous alkali metal hydroxide solution supplied from the outside are reacted It may further include a; hypochlorite production step to produce an alkali metal hypochlorite. At this time, the hypochlorite production step may be performed in the hypochlorite production unit in the above-described apparatus.

본 발명(제1양태 또는 제2양태)의 일 구체예에 있어, 광물화 단계에서 생성된 결정화된 알칼리금속중탄산염을 건조 또는 열처리하여 알칼리금속중탄산염 분말, 알칼리금속탄산염 분말 또는 이들의 혼합 분말을 생성하는 가열 단계를 더 포함할 수 있다. 이때, 건조 또는 열처리는 상술한 가열부에서 수행될 수 있다. 이때, 광물화 단계에서 알칼리금속중탄산염을 열처리하여 알칼리금속탄산염 분말을 제조하는 경우, 발생하는 이산화탄소 가스는, 처리대상가스로, 이산화탄소 흡수단계나 결정화단계에 사용될 수 있다.In one embodiment of the present invention (the first aspect or the second aspect), the crystallized alkali metal bicarbonate produced in the mineralization step is dried or heat treated to produce an alkali metal bicarbonate powder, an alkali metal carbonate powder, or a mixed powder thereof It may further include a heating step. In this case, drying or heat treatment may be performed in the above-described heating unit. In this case, when the alkali metal bicarbonate powder is heat-treated in the mineralization step to prepare the alkali metal carbonate powder, the generated carbon dioxide gas may be used as a processing target gas in the carbon dioxide absorption step or the crystallization step.

상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 광물화 장치 및 방법은 온실가스인 이산화탄소를 포함하는 산성가스를 제거함과 동시에, 알칼리금속중탄산염이나 알칼리금속탄산염의 유용 물질과 함께, 염소나 차아염소산염, 수소 등의 고부가가치 물질이 생성되는 장점이 있다. 또한, 산소-소모 클로르알칼리 공정에 의한 염수의 전기분해 및 알칼리금속탄산염을 함유하는 환원전극액에 의해, 장치 구동에 소요되는 전력을 크게 절감시킬 수 있으며, 폐액의 발생을 최소화할 수 있는 장점이 있다. 또한, 환원전극액이 알칼리금속탄산염 용액을 함유하는 경우, 고농도화가 가능하고 상대적으로 낮은 pH를 가질 수 있어, 보다 대량의 광물(알칼리금속탄산염, 알칼리금속중탄산염)을 수득할 수 있으며 장치의 에너지 효율을 보다 향상시킬 수 있고, 이산화탄소 뿐만 아니라 황산화물이나 질소산화물등과 같은 다른 산성 가스 또한 제거될 수 있으며, 이온교환막의 안정성이 높아져 장기간 장치의 구동이 가능한 장점이 있다. As described above, the mineralization apparatus and method according to an embodiment of the present invention removes acid gas including carbon dioxide, which is a greenhouse gas, and at the same time, together with useful substances of alkali metal bicarbonate or alkali metal carbonate, chlorine or hypochlorite , there is an advantage in that high value-added substances such as hydrogen are generated. In addition, by the electrolysis of brine by the oxygen-consuming chlor-alkali process and the cathode solution containing alkali metal carbonate, the power required to drive the device can be greatly reduced and the generation of waste solution can be minimized. have. In addition, when the cathode solution contains an alkali metal carbonate solution, high concentration is possible and it can have a relatively low pH, so that a larger amount of minerals (alkali metal carbonate, alkali metal bicarbonate) can be obtained and the energy efficiency of the device can be further improved, and other acid gases such as sulfur oxides and nitrogen oxides as well as carbon dioxide can be removed, and the stability of the ion exchange membrane is improved, so that the device can be operated for a long period of time.

이상과 같이 본 발명에서는 특정된 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. As described above, the present invention has been described with specific details and limited examples and drawings, but these are only provided to help a more general understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the above embodiments, and the present invention is not limited to the above embodiments. Various modifications and variations are possible from these descriptions by those of ordinary skill in the art.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the described embodiments, and not only the claims to be described later, but also all those with equivalent or equivalent modifications to the claims will be said to belong to the scope of the spirit of the present invention. .

Claims (18)

삭제delete 염수를 전기분해하여 염소 가스와 알칼리금속수산화물 수용액을 생성 배출하는 전기분해부;
상기 전기분해부에서 배출되는 알칼리금속수산화물 수용액과 이산화탄소를 포함하는 제1처리대상가스를 공급받아 알칼리금속탄산염 수용액을 배출하는 이산화탄소 흡수부; 및
상기 이산화탄소 흡수부에서 배출되는 알칼리금속탄산염 수용액이 분기되어 생성된 제1분기 액상과 제2분기 액상 중 제1분기 액상과 이산화탄소를 포함하는 제2처리대상가스를 공급받아 결정상의 알칼리금속중탄산염을 생성하는 광물화부;를 포함하며,
상기 제2분기 액상이 상기 전기분해부의 환원전극의 전극액으로 공급되어 알칼리금속탄산염이 순환되는 이산화탄소 광물화 장치.an electrolysis unit for generating and discharging chlorine gas and an aqueous alkali metal hydroxide solution by electrolyzing brine;
a carbon dioxide absorption unit receiving the first treatment target gas containing the alkali metal hydroxide aqueous solution and carbon dioxide discharged from the electrolysis unit and discharging the alkali metal carbonate aqueous solution; and
A crystalline alkali metal bicarbonate is produced by receiving a second treatment target gas containing a first branch liquid and carbon dioxide among the first branch liquid and the second branch liquid generated by branching the aqueous alkali metal carbonate solution discharged from the carbon dioxide absorption unit. Including;
Carbon dioxide mineralization device in which the second branch liquid is supplied to the electrode solution of the cathode of the electrolysis unit to circulate alkali metal carbonate. 제 2항에 있어서,
상기 이산화탄소 광물화 장치는 혼합부를 더 포함하며, 상기 전기분해부에서 배출되는 상기 알칼리금속수산화물 수용액은 상기 혼합부에서 상기 광물화부에 잔류하는 알칼리금속중탄산염 수용액과 혼합되어 상기 이산화탄소 흡수부로 공급되는 이산화탄소 광물화 장치.3. The method of claim 2,
The carbon dioxide mineralization apparatus further includes a mixing part, and the aqueous alkali metal hydroxide solution discharged from the electrolysis part is mixed with the alkali metal bicarbonate aqueous solution remaining in the mineralization part in the mixing part, and the carbon dioxide mineral is supplied to the carbon dioxide absorption part. fire device. 제 2항에 있어서,
상기 이산화탄소 흡수부에서 배출되는 알칼리금속탄산염 수용액의 pH는 11.0 내지 12.5인 이산화탄소 광물화 장치.3. The method of claim 2,
The pH of the aqueous alkali metal carbonate solution discharged from the carbon dioxide absorption unit is 11.0 to 12.5 carbon dioxide mineralization apparatus. 제 2항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전기분해부는 산화전극측으로 염수를 공급받고 환원전극측으로 물을 포함하는 전극액을 공급받아 산화전극측에서 염소 가스를 배출하고, 환원전극측에서 알칼리금속수산화물 수용액과 수소 가스를 포함하는 혼합물을 배출하며, 상기 혼합물을 기상과 액상으로 분리 배출하는 기액분리부에 의해 배출된 액상이 분기되고, 상기 제2분기 액상은 상기 물과 혼합되어 상기 환원전극측으로 공급되는 이산화탄소 광물화 장치.5. The method according to any one of claims 2 to 4,
The electrolysis unit is supplied with brine to the anode side, is supplied with an electrode solution containing water to the anode side, discharges chlorine gas from the anode side, and discharges a mixture containing an alkali metal hydroxide aqueous solution and hydrogen gas from the anode side And, the liquid phase discharged by the gas-liquid separator for separating and discharging the mixture into a gaseous phase and a liquid phase is branched, and the second branched liquid phase is mixed with the water and supplied to the cathode side of the carbon dioxide mineralization device. 제 2항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전기분해부의 환원전극은 산소-소모 환원전극(ODC; oxygen depolarized cathode)이며, 상기 전기분해부는 산화전극측으로 염수를 공급받고 산소-소모 환원전극측으로 물을 포함하는 전극액 및 함산소 가스를 공급받아, 산화전극측에서 염소 가스를 배출하고, 산소-소모 환원전극측에서 알칼리금속수산화물 수용액을 배출하며, 상기 제2분기 액상은 상기 물과 혼합되어 상기 산소-소모 환원전극측으로 공급되는 이산화탄소 광물화 장치.5. The method according to any one of claims 2 to 4,
The reduction electrode of the electrolysis unit is an oxygen depolarized cathode (ODC), and the electrolysis unit is supplied with brine to the anode side, and an electrode solution containing water and oxygen gas are supplied to the oxygen-consuming anode side. receiving, discharging chlorine gas from the side of the anode, and discharging an aqueous alkali metal hydroxide solution from the side of the oxygen-consuming anode, and the second branch liquid is mixed with the water to mineralize carbon dioxide supplied to the side of the oxygen-consuming anode Device. 제 2항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 이산화탄소 광물화 장치는 상기 전기분해부의 산화전극측에서 배출되는 잔류 알칼리염화물 수용액과 염소 가스를 포함하는 혼합물을 공급받아 염소 가스의 기상과 잔류 알칼리염화물 수용액의 액상을 분리 배출하는 기액분리기를 더 포함하며, 상기 기액분리기에서 배출되는 잔류 알칼리염화물 수용액은 상기 전기분해부의 산화전극의 전극액으로 재공급되는 이산화탄소 광물화 장치.5. The method according to any one of claims 2 to 4,
The carbon dioxide mineralization device further includes a gas-liquid separator for receiving a mixture containing a residual alkali chloride aqueous solution and chlorine gas discharged from the anode side of the electrolysis unit and separating and discharging a gaseous phase of chlorine gas and a liquid phase of the residual alkali chloride aqueous solution and the residual alkali chloride aqueous solution discharged from the gas-liquid separator is re-supplied to the electrode solution of the anode of the electrolysis unit. 제 2항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
이산화탄소 광물화 장치는 차아염소산염 제조부를 더 포함하며,
상기 차아염소산염 제조부는, 상기 전기분해부에서 생성 배출되는 염소와 알칼리금속수산화물 수용액의 일부나 장치 외부에서 공급되는 알칼리금속수산화물을 공급받아 알칼리금속의 차아염소산염을 생성하는 이산화탄소 광물화 장치.5. The method according to any one of claims 2 to 4,
The carbon dioxide mineralization apparatus further includes a hypochlorite production unit,
The hypochlorite production unit, a carbon dioxide mineralization device for generating hypochlorite of alkali metal by receiving a part of the aqueous solution of chlorine and alkali metal hydroxide produced and discharged from the electrolysis unit or an alkali metal hydroxide supplied from outside the device. 제 2항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 이산화탄소 광물화 장치는 가열부를 더 포함하며,
상기 가열부는, 고액 분리에 의해 상기 광물화부에서 생성된 알칼리금속중탄산염을 공급받아 탈수 및 건조하거나, 또는 열처리하여, 알칼리금속중탄산염 분말, 알칼리금속탄산염 분말 또는 이들의 혼합 분말을 생성하는 이산화탄소 광물화 장치.
5. The method according to any one of claims 2 to 4,
The carbon dioxide mineralization device further comprises a heating unit,
The heating unit receives the alkali metal bicarbonate produced in the mineralization unit by solid-liquid separation, dehydrates and dries, or heat-treats it to produce an alkali metal bicarbonate powder, an alkali metal carbonate powder, or a mixed powder thereof. .
 삭제delete 염수를 전기분해하여 염소 가스와 알칼리금속수산화물 수용액을 생성하는 전기분해 단계;
전기분해 단계에서 생성된 알칼리금속수산화물 수용액과 이산화탄소를 포함하는 제1처리대상가스를 공급받아 알칼리금속탄산염 수용액을 생성하는 이산화탄소 흡수단계; 및
이산화탄소 흡수단계에서 생성된 알칼리금속탄산염 수용액이 분기된 제1분기 액상과 제2분기 액상 중 제1분기 액상 및 이산화탄소를 포함하는 제2처리대상가스를 공급받아 결정화된 알칼리금속중탄산염을 생성하는 광물화단계;를 포함하며,
상기 제2분기 액상은 상기 전기분해 단계의 환원전극의 전극액으로 공급되어 알칼리금속탄산염이 순환되는 이산화탄소 광물화 방법.an electrolysis step of electrolyzing brine to produce chlorine gas and an aqueous alkali metal hydroxide solution;
a carbon dioxide absorption step of generating an alkali metal carbonate aqueous solution by receiving a first processing target gas containing an aqueous alkali metal hydroxide solution and carbon dioxide generated in the electrolysis step; and
Mineralization in which the alkali metal carbonate aqueous solution generated in the carbon dioxide absorption step is supplied with a first branch liquid and a second processing target gas containing carbon dioxide among the branched first and second branch liquids to produce crystallized alkali metal bicarbonate step; including,
The second branch liquid phase is supplied to the electrode solution of the cathode of the electrolysis step to circulate the alkali metal carbonate carbon dioxide mineralization method. 제 11항에 있어서,
상기 광물화단계에서 잔류하는 알칼리금속중탄산염 수용액이 상기 전기분해 단계에서 생성된 알칼리금속수산화물 수용액과 혼합되어 상기 이산화탄소 흡수단계로 공급되는 이산화탄소 광물화 방법.12. The method of claim 11,
A carbon dioxide mineralization method in which the aqueous alkali metal bicarbonate solution remaining in the mineralization step is mixed with the aqueous alkali metal hydroxide solution generated in the electrolysis step and supplied to the carbon dioxide absorption step. ◈청구항 13은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈◈Claim 13 was abandoned when paying the registration fee.◈ 제 11항에 있어서,
상기 이산화탄소 흡수단계에서 생성되는 알칼리금속탄산염 수용액의 pH는 11.0 내지 12.5인 이산화탄소 광물화 방법.12. The method of claim 11,
The pH of the aqueous alkali metal carbonate solution produced in the carbon dioxide absorption step is 11.0 to 12.5 carbon dioxide mineralization method. ◈청구항 14은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈◈Claim 14 was abandoned at the time of payment of the registration fee.◈ 제 11항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전기분해 단계는, 산화전극측으로 염수를 공급받고 환원전극측으로 물을 포함하는 전극액을 공급받아 염수를 전기분해하여, 산화전극측에서 염소 가스를 생성 배출하고, 환원전극측에서 알칼리금속수산화물 수용액과 수소 가스를 포함하는 혼합물을 생성 배출하며, 상기 혼합물의 기상 분리에 의해 분리된 액상이 제1분기 액상과 제2분기 액상으로 분기되고, 상기 제2분기 액상이 물과 혼합되어 환원전극측으로 공급되는 이산화탄소 광물화 방법.14. The method according to any one of claims 11 to 13,
In the electrolysis step, the brine is supplied to the anode side and the electrode solution containing water is supplied to the anode side to electrolyze the brine, and chlorine gas is generated and discharged from the anode side, and alkali metal hydroxide aqueous solution from the anode side and hydrogen gas is generated and discharged, the liquid phase separated by the gas phase separation of the mixture is branched into a first branch liquid and a second branch liquid, and the second branch liquid is mixed with water and supplied to the cathode side carbon dioxide mineralization method. ◈청구항 15은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈◈Claim 15 was abandoned when paying the registration fee.◈ 제 11항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전기분해 단계에서, 염수의 전기분해는 산소-소모 환원전극을 이용한 것이며, 상기 전기분해 단계는, 산화전극측으로 염수를 공급받고 환원전극측으로 물을 포함하는 전극액 및 함산소 가스를 공급받아 염수를 전기분해하여, 산화전극측에서 염소 가스를 배출하고, 환원전극측에서 알칼리금속수산화물 수용액을 배출하며, 상기 제2분기 액상이 물과 혼합되어 산소-소모 환원전극측으로 공급되는 이산화탄소 광물화 방법. 14. The method according to any one of claims 11 to 13,
In the electrolysis step, the electrolysis of the brine is using an oxygen-consuming reduction electrode, and the electrolysis step receives the brine to the anode side and the electrode solution containing water and oxygen gas to the anode side to receive the brine A carbon dioxide mineralization method in which chlorine gas is discharged from the anode side by electrolysis, an alkali metal hydroxide aqueous solution is discharged from the cathode side, and the second branch liquid is mixed with water and supplied to the oxygen-consuming cathode side. ◈청구항 16은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈◈Claim 16 was abandoned at the time of payment of the registration fee.◈ 제 11항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전기분해 단계에서 생성된 염소와 잔류 알칼리염화물 수용액의 혼합물은 기액 분리에 의해 분리되어, 분리된 잔류 알칼리염화물 수용액은 상기 전기분해 단계에 재공급되는 이산화탄소 광물화 방법.14. The method according to any one of claims 11 to 13,
The mixture of chlorine and residual alkali chloride aqueous solution produced in the electrolysis step is separated by gas-liquid separation, and the separated residual alkali chloride aqueous solution is re-supplied to the electrolysis step. ◈청구항 17은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈◈Claim 17 was abandoned when paying the registration fee.◈ 제 11항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전기분해 단계에서 생성된 염소와, 상기 전기분해 단계에서 생성된 알칼리금속수산화물 수용액의 일부 또는 장치 외부에서 공급되는 알칼리금속수산화물 수용액을 반응시켜 알칼리금속 차아염소산염을 생성하는 단계;를 더 포함하는 이산화탄소 광물화 방법.14. The method according to any one of claims 11 to 13,
The step of reacting chlorine generated in the electrolysis step with a part of the aqueous alkali metal hydroxide solution generated in the electrolysis step or an aqueous alkali metal hydroxide solution supplied from the outside of the apparatus to generate an alkali metal hypochlorite; carbon dioxide comprising a further Mineralization method. ◈청구항 18은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈◈Claim 18 was abandoned when paying the registration fee.◈ 제 11항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광물화단계에서 생성된 결정화된 알칼리금속중탄산염을 탈수 및 건조하거나, 또는 열처리하여 알칼리금속중탄산염 분말, 알칼리금속탄산염 분말 또는 이들의 혼합 분말을 생성하는 이산화탄소 광물화 방법.14. The method according to any one of claims 11 to 13,
A carbon dioxide mineralization method of dehydrating and drying the crystallized alkali metal bicarbonate produced in the mineralization step, or heat-treating to produce an alkali metal bicarbonate powder, an alkali metal carbonate powder, or a mixed powder thereof.
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