KR102609707B1 - An improved continuous separation system for carbon dioxide capture suspension with separate dehydration of supernatant and solids - Google Patents

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Abstract

본원발명은 칼슘계 금속산화물을 포함하여 이산화탄소와 반응하여 탄산칼슘을 형성할 수 있는 슬래그 등의 고형물을 많이 포함하는 용액을 탈수 할 때, 입도와 비중이 상대적으로 커서 빠른 침전 특성을 갖는 고형물은 침전을 시켜 분리하고, 입도가 매우 작아 침전속도가 느린 입자들이 포함된 상등액은 별도로 분리하여 일반적인 탈수장치를 사용할 때의 시스템의 비용 및 안정적 운전을 할 수 있는 이산화탄소 포집물의 탈수장치를 사용함으로써 전체 시스템의 비용 저감 및 안정적 운전에 기여할 수 있는 상등액과 고형분을 개별적으로 탈수하는 개선된 이산화탄소포집물 연속분리 시스템에 관한 것이다.In the present invention, when dehydrating a solution containing a lot of solids such as slag, which can react with carbon dioxide and form calcium carbonate, including calcium-based metal oxides, solids with relatively large particle size and specific gravity and rapid precipitation characteristics are precipitated. The supernatant, which contains particles with a very small particle size and slow settling speed, is separated separately to reduce the cost of the system when using a general dehydration device and by using a dehydration device for carbon dioxide capture that can operate stably, the overall system is reduced. This relates to an improved carbon dioxide capture continuous separation system that individually dehydrates supernatant and solids, which can contribute to cost reduction and stable operation.

Description

상등액과 고형분을 개별적으로 탈수하는 개선된 이산화탄소포집 현탁액의 연속 분리 시스템{ An improved continuous separation system for carbon dioxide capture suspension with separate dehydration of supernatant and solids }An improved continuous separation system for carbon dioxide capture suspension with separate dehydration of supernatant and solids }

본원발명은 상등액과 고형분을 개별적으로 탈수하는 개선된 이산화탄소포집 현탁액의 연속 분리 시스템에 관한 것이고, 보다 구체적으로 칼슘계 금속산화물을 포함하여 이산화탄소와 반응하여 탄산칼슘을 형성할 수 있는 슬래그와 반응결과물인 탄산칼슘 생성물 등의 고형물을 많이 포함하는 현탁액을 탈수 할 때, 입도와 비중이 상대적으로 커서 빠른 침전 특성을 갖는 고형물은 침전을 시켜 분리하고, 입도가 매우 작아 침전속도가 느린 입자들이 포함된 상등액은 별도로 분리하여 일반적인 탈수장치를 사용할 때의 시스템의 비용 및 안정적 운전을 할 수 있는 이산화탄소 기를 사용함으로써 시스템의 비용 저감 및 안정적 운전에 기여할 수 있는 상등액과 고형분을 개별적으로 탈수하는 개선된 이산화탄소포집물 연속 분리 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an improved continuous separation system for carbon dioxide capture suspension that separately dehydrates the supernatant and solids, and more specifically, to slag, which contains calcium-based metal oxides and can react with carbon dioxide to form calcium carbonate, and the reaction product. When dehydrating a suspension containing a lot of solids such as calcium carbonate products, solids with relatively large particle size and specific gravity and quick sedimentation characteristics are separated by precipitation, and the supernatant containing particles with very small particle sizes and slow sedimentation speed is separated. Improved continuous separation of carbon dioxide capture by separately dehydrating the supernatant and solids, which can contribute to cost reduction and stable operation of the system by using carbon dioxide gas, which can reduce the cost of the system and ensure stable operation when separately separated and using a general dehydration device. It's about the system.

수소는 친환경 청정에너지이나 생산과정에서 이산화탄소가 발생 할 경우 엄밀하게 지속가능한 에너지로 볼 수 없다. 이는 수소를 대량 생산 할 경우 지구온난화 문제는 더욱 악화될 수 있기 때문이다. 따라서 수소를 생산하는 방식에 따라 그 색깔을 달리 구분하여, 그린(Green)수소, 그레이(Gray)수소 및 블루(Blue)수소로 구분한다.Hydrogen is an eco-friendly clean energy, but if carbon dioxide is generated during the production process, it cannot be considered strictly sustainable energy. This is because mass production of hydrogen may further worsen the global warming problem. Therefore, depending on the method of producing hydrogen, its color is classified into green hydrogen, gray hydrogen, and blue hydrogen.

태양광 풍력 등 재생에너지를 이용하여 생산된 전력을 이용하여 물을 전기분해하여 생산되는 수소를 그린수소라하고, 화석연료인 천연가스나 석탄을 개질 반응하여 생산된 수소를 그레이수소라 한다.Hydrogen produced by electrolyzing water using electricity generated from renewable energy sources such as solar power and wind power is called green hydrogen, and hydrogen produced by reforming natural gas or coal, which are fossil fuels, is called gray hydrogen.

그레이수소는 세계수소의 95%를 차지하며, 기술적 완성도도 높고 저렴하지만, 제조과정에서 이산화탄소를 배출하여 친환경성이 떨어진다.Gray hydrogen accounts for 95% of the world's hydrogen and is technologically complete and inexpensive, but it emits carbon dioxide during the manufacturing process, making it less eco-friendly.

블루수소는 이러한 그레이수소 생산 공정에 이산화탄소 포집, 활용, 저장 (CCUS, Carbon Capture Utilization and Storage) 기술을 이용하여 생산된 수소를 말한다.Blue hydrogen refers to hydrogen produced using carbon dioxide capture, utilization and storage (CCUS) technology in this gray hydrogen production process.

우리나라뿐만 아니라 세계는 탄소중립을 선언하고, 궁극적으로 재생에너지 기반의 그린수소 생산 및 사용을 목표로 하고 있으나. 아직 기술적 완성도가 확보되지 않았고, 경제성이 떨어져 화석연료 기반의 그레이수소에서 이산화탄소를 제거하는 CCUS 공정을 접목한 블루수소가 대안으로 떠오르고 있. 블루수소 생산공정에 적용하는Not only Korea but also the world has declared carbon neutrality and ultimately aims to produce and use green hydrogen based on renewable energy. Blue hydrogen, which combines the CCUS process to remove carbon dioxide from fossil fuel-based gray hydrogen, is emerging as an alternative, as technological perfection has not yet been secured and economic feasibility is low. Applied to the blue hydrogen production process

이산화탄소 포집, 활용, 저장(CCUS) 기술은 종래의 배출가스 이산화탄소 제어 공정에 활용되는 CCUS 공정과 동일 원리와 장치를 이용한다.Carbon dioxide capture, utilization, and storage (CCUS) technology uses the same principles and devices as the CCUS process used in conventional exhaust gas carbon dioxide control processes.

지금까지 연구된 이산화탄소 분리회수기술로는 흡수법, 흡착법, 막분리법, 심냉법 등이 현실성 있는 대안으로 제시되고 있다. 특히, 흡수법은 대용량의 가스처리가 용이하고, 저농도의 가스 분리에 적합하기 때문에 대부분의 산업체 및 발전소에의 적용이 용이하여 현재 상업 운전중에 있다.Carbon dioxide separation and recovery technologies studied so far include absorption, adsorption, membrane separation, and deep cooling methods, which are presented as realistic alternatives. In particular, the absorption method is easy to process large volumes of gas and is suitable for low-concentration gas separation, so it is easy to apply to most industries and power plants and is currently in commercial operation.

흡수법의 일례로 한국 등록특허공보 제10-2250574호, 제10-0822364호, 제10- 1242690호인 슬래그를 이용한 이산화탄소 저감 장치 또는 시스템에 대한 기술이 개시되어 있다.As an example of an absorption method, Korean Patent Publication Nos. 10-2250574, 10-0822364, and 10-1242690 disclose technology for a carbon dioxide reduction device or system using slag.

도 1을 참고하면, 한국 등록특허공보 제10--2250574호에서는 슬래그를 포함하는 Ca계 금속산화물 혼합물을 물에 현탁시켜 사용하여 수소 제조공정 또는 화석연료 연소공정에서 발생하는 이산화탄소포집물 연속분리 시스템에 있어서, Ca계 금속산화물 혼합물을 추출과정 없이 물에 현탁시켜 직접 반응액을 제조하는 반응액 제조탱크와; 2개 이상이 수직 또는 수평으로 설치되어 복수의 블로워에 의해 이산화탄소가 포함된 배출가스와 반응액을 순차적으로 반응시켜 이산화탄소를 연속 분리하는 반응조와; 상기 반응조에서 이산화탄소 포집물이 포함된 반응액을 저장하는 포집물 저장탱크와; 상기 포집물 저장탱크에서 배출되는 반응액을 탈수하여 케이크 형태의 탄산칼슘이 포함된 이산화탄소 포집물의 수분을 배출하는 탈수기; 및 상기 탈수기에서 배출되는 탄산칼슘이 포함된 이산화탄소 포집물을 건조시키는 건조기를 포함하는 것을 특징으로 하는 슬래그 누적방지를 위한 반응액 순환형 이산화탄소포집물 연속분리 시스템이 개시되어 있다. 그러나, 반응액을 탈수하여 탈수 케이스를 생성할 때 반응 탈수 비용이 발생하는 바, 이에 대하여 비중차를 이용하여 탈수를 2중으로 수행하는 이산화탄소포집물 연속분리 시스템에 대한 기술은 개시된 바 없다.Referring to Figure 1, Korean Patent Publication No. 10--2250574 uses a Ca-based metal oxide mixture containing slag suspended in water to provide a continuous separation system for carbon dioxide traps generated in the hydrogen production process or fossil fuel combustion process. A reaction solution preparation tank for directly preparing a reaction solution by suspending the Ca-based metal oxide mixture in water without an extraction process; Two or more reactors installed vertically or horizontally to continuously separate carbon dioxide by sequentially reacting exhaust gas containing carbon dioxide with a reaction solution using a plurality of blowers; a collection storage tank for storing a reaction solution containing carbon dioxide capture in the reaction tank; A dehydrator for dehydrating the reaction liquid discharged from the collection storage tank to discharge moisture from the carbon dioxide collection containing calcium carbonate in the form of a cake; and a dryer for drying carbon dioxide traps containing calcium carbonate discharged from the dehydrator. A reaction liquid circulation type carbon dioxide trap continuous separation system for preventing slag accumulation is disclosed. However, when dehydrating the reaction solution to create a dehydration case, reaction dehydration costs are incurred, and therefore, technology for a continuous separation system for carbon dioxide traps that performs dehydration twice using specific gravity difference has not been disclosed.

더하여, 슬래그 누적방지를 위한 반응액 순환형 이산화탄소포집물 연속분리 시스템)의 내용가운데, 포집물 저장탱크, 포집물 이송펌프 및 탈수기에 대한 부분으로서, 슬래그와 같이 침전이 잘되는 일정량 이상의 고형물이 포함된 용액을 이송시키기 위해서는 포집물 저장탱크에서의 침전을 막기 위해 내부 교반과 펌프를 이용해 하부의 침전된 슬래그를 빠르게 상부로 공급해야 하는 조건이 안정적으로 선행되어야 한다.In addition, among the contents of the reaction liquid circulation type carbon dioxide capture continuous separation system to prevent slag accumulation, it is part of the collection storage tank, collection transfer pump, and dehydrator, and contains a certain amount of solids that are prone to settling, such as slag. In order to transport the solution, the conditions for quickly supplying the settled slag from the bottom to the top using internal stirring and a pump must be stable to prevent precipitation in the collection storage tank.

또한 탈수기는 기본적으로 포함된 고형물의 농도에 따라 처리량이 결정되어지는데, 선행특허의 경우 고형분이 10%이상으로 많은 경우, 일반적으로 고형분이 1~2%내로 설계되던 건조기는 처리가능한 액체유량이 적어지므로, 고형분 농도를 고려해 설계처리유량으로 5~10배로 큰 탈수기를 사용하여야 한다. In addition, the throughput of a dehydrator is basically determined by the concentration of solids contained in it. In the case of prior patents, when the solids content is more than 10%, the dryer, which was generally designed to have a solids content of 1 to 2%, has a low liquid flow rate that can be processed. Therefore, considering the solids concentration, a dehydrator 5 to 10 times larger than the designed treatment flow rate must be used.

더불어 처리유량을 크게 하는 경우에도, 일시적 공정의 불안정 등에 따른 배관 막힘은 일어날 수 있어, 전체공정의 안정적인 운영을 위해서는 항상 현장에 관련 설비 담당자가 있어야 할 정도로 매우 많은 주의가 필요하다.In addition, even when the treatment flow rate is increased, piping blockage may occur due to temporary process instability, so great caution is required to ensure that the relevant facility manager is always on site to ensure stable operation of the entire process.

특히 처리유량이 큰 탈수기를 사용하는 경우 설계처리용량에 따라 사용되어지는 전력이 급증하고, 탈수기를 설치해야 할 넓은 공간이 필요하다In particular, when using a dehydrator with a large processing flow, the power used increases rapidly depending on the design processing capacity, and a large space is required to install the dehydrator.

한국 등록특허공보 제10-0822364호에서는 슬래그를 이용한 이산화탄소 배출 저감 시스템에 관한 것으로, 슬래그를 물과 반응시켜 강알칼리수를 생성하는 슬래그 수침조와, 제거 대상의 이산화탄소 가스를 공급하는 가스 공급관과, 상기 슬래그 수침조로부터 강알칼리수를 공급받아 수용하고 상기 강알칼리수로 상기 가스 공급관을 통해 유입되는 상기 이산화탄소 가스를 제거하는 제거반응조와, 중화 처리 대상의 강산성 배출물을 공급하는 강산성 공급관 및 상기 강산성 공급관을 통해 공급되는 상기 강산성 배출물을 강알칼리 성분을 이용하여 중화 처리하는 산 중화조를 포함한 슬래그를 이용한 이산화탄소 배출 저감 시스템이 개시되어 있다. 그러나, 반응액을 탈수하여 탈수 케이스를 생성할 때 반응 탈수 비용이 발생하는 바, 이에 대하여 비중차를 이용하여 탈수를 2중으로 수행하는 이산화탄소포집물 연속분리 시스템에 대한 기술은 개시된 바 없다.Korean Patent Publication No. 10-0822364 relates to a carbon dioxide emission reduction system using slag, which includes a slag water immersion tank that reacts slag with water to generate strong alkaline water, a gas supply pipe that supplies carbon dioxide gas to be removed, and the slag A removal reaction tank that receives and receives strong alkaline water from a water immersion tank and removes the carbon dioxide gas flowing into the strong alkaline water through the gas supply pipe, a strong acid supply pipe that supplies strongly acidic emissions to be neutralized, and a strong acid supply pipe that is supplied through the strong acid supply pipe. A carbon dioxide emission reduction system using slag including an acid neutralization tank that neutralizes the strongly acidic emissions using a strong alkali component is disclosed. However, when dehydrating the reaction solution to create a dehydration case, a reaction dehydration cost is incurred, and therefore, technology for a continuous separation system for carbon dioxide capture that performs dehydration twice using specific gravity difference has not been disclosed.

한국 등록특허공보 제10-1242690호에서는 제선 공정에서 발생된 슬래그로부터 칼슘이온 또는 마그네슘 이온을 추출하기 위한 추출반응기; 상기 추출 반응기와 연결되며 상기 추출 반응기로부터 도입되는 상기 칼슘이온 또는 마그네슘 이온과 탄산 이온을 반응시키기 위한 탄산화 반응기; 및 상기 탄산화 반응기내에 이산화탄소를 포함하는 배가스를 공급하기 위한 배가스 공급 장치를 포함하되, 상기 배가스 공급 장치는 외부에서 취입되는 배가스를 연소시키기 위한 연소 챔버; 상기 연소 챔버에 산소를 공급하기 위한 산소 취입관; 및 상기 연소 챔버의 외부에 배치되며 상기 연소 챔버에서 발생하는 배열을 회수하기 위한 배열 회수 장치를 포함하는 이산화탄소 저감 장치가 개시되어 있다. 그러나, 반응액을 탈수하여 탈수 케이스를 생성할 때 반응 탈수 비용이 발생하는 바, 이에 대하여 비중차를 이용하여 탈수를 2중으로 수행하는 이산화탄소포집물 연속분리 시스템에 대한 기술은 개시된 바 없다.Korean Patent Publication No. 10-1242690 discloses an extraction reactor for extracting calcium ions or magnesium ions from slag generated in the iron making process; a carbonation reactor connected to the extraction reactor and for reacting carbonate ions with the calcium ions or magnesium ions introduced from the extraction reactor; and an exhaust gas supply device for supplying exhaust gas containing carbon dioxide into the carbonation reactor, wherein the exhaust gas supply device includes a combustion chamber for burning exhaust gas blown in from the outside. an oxygen intake pipe for supplying oxygen to the combustion chamber; and an exhaust heat recovery device disposed outside the combustion chamber and recovering exhaust heat generated in the combustion chamber. However, when dehydrating the reaction solution to create a dehydration case, a reaction dehydration cost is incurred, and therefore, technology for a continuous separation system for carbon dioxide capture that performs dehydration twice using specific gravity difference has not been disclosed.

한국 등록특허공보 제10-0922563호에서는 제강슬래그를 45㎛이하로 분쇄한 다음 물을 주입하여 pH 12 이상이 되도록 조정한 후 미용해분과 용출액을 여과분리하여 pH 12이상의 칼슘이온 용출액을 얻는 단계; 및 상기 칼슘 이온 용출액과 이산화탄소 또는 이산화탄소 함유 배가스를 pH 7이상으로 유지되도록 반응시키는 단계;를 포함하고 상기 제강슬래그는 전로슬래그, 탈인슬래그, 탈규슬래그, 스테인레스 슬레그, 전기로산화기 슬래그 및 전기로 환원기슬래그로 구성되는 그룹으로부터 선택하며, 상기 제강슬래그는 산화칼슘을 20.2~51.82중량% 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 고순도 탄산칼슘 제조방법을 개시하고 있다. 그러나, 반응액을 탈수하여 탈수 케이스를 생성할 때 반응 탈수 비용이 발생하는 바, 이에 대하여 비중차를 이용하여 탈수를 2중으로 수행하는 이산화탄소포집물 연속분리 시스템에 대한 기술은 개시된 바 없다.Korean Patent Publication No. 10-0922563 discloses the following steps: pulverizing steelmaking slag to 45㎛ or less, then injecting water to adjust the pH to 12 or higher, then filtering and separating the undissolved fraction and the effluent to obtain a calcium ion effluent with a pH of 12 or higher; and reacting the calcium ion effluent with carbon dioxide or carbon dioxide-containing exhaust gas to maintain pH above 7, wherein the steelmaking slag is converted into furnace slag, dephosphorization slag, desiliconization slag, stainless steel slag, electric furnace oxidizer slag, and electric furnace reduction. A method for producing high-purity calcium carbonate is disclosed, which is selected from the group consisting of steel slag, and wherein the steelmaking slag contains 20.2 to 51.82% by weight of calcium oxide. However, when dehydrating the reaction solution to create a dehydration case, a reaction dehydration cost is incurred, and therefore, technology for a continuous separation system for carbon dioxide capture that performs dehydration twice using specific gravity difference has not been disclosed.

즉, 일반적으로 탈수기는 1~2 wt%정도의 고형분 함량이 적은 경우를 기준으로 설계 및 제작되고 있다. 종래 기술은 반응기의 기술내용을 혼합액 저장조에 적용할 경우, 상기 설명한 바와 같이 혼합액 속에 있는 슬래그 등 고형분이 누적되지 않도록 하는데 중점을 갖고 있으며, 10%정도의 높은 고형분을 갖는 균질한 상태의 혼합액을 탈수할 경우 고형분이 1~2%인 것으로 설계된 일반적 탈수기에 비해 그 크기가 커져야 한다.That is, dehydrators are generally designed and manufactured based on cases where the solid content is low, about 1 to 2 wt%. When applying the technical details of the reactor to the mixed solution storage tank, the prior art focuses on preventing the accumulation of solids such as slag in the mixed solution, as described above, and dehydrates the mixed solution in a homogeneous state with a high solid content of about 10%. If so, the size must be larger compared to a general dehydrator designed for 1-2% solids content.

따라서, 본원 발명의 칼슘계 금속산화물을 포함하여 이산화탄소와 반응하여 탄산칼슘을 형성할 수 있는 슬래그와 반응결과물인 탄산칼슘 생성물 등의 고형물을 많이 포함하는 현탁액을 탈수할 때, Therefore, when dewatering a suspension containing a lot of solids such as slag that can react with carbon dioxide to form calcium carbonate, including the calcium-based metal oxide of the present invention, and calcium carbonate product as a reaction product,

입도와 비중이 상대적으로 커서 빠른 침전 특성을 갖는 고형물은 침전을 시켜 분리하고, 입도가 매우 작아 침전속도가 느린 입자들이 포함된 상등액은 별도로 분리하여 일반적인 탈수장치를 사용할 때의 시스템의 비용 및 안정적 운전을 할 수 있는 이산화탄소 포집물의 탈수장치를 사용함으로써 전체 시스템의 비용 저감 및 안정적 운전에 기여할 수 있는 상등액과 고형분을 개별적으로 탈수하는 개선된 이산화탄소포집물 연속 분리 시스템의 개발이 필요한 실정이다.Solids that have a relatively large particle size and specific gravity and tend to settle quickly are separated by precipitation, and the supernatant containing particles that have a very small particle size and a slow sedimentation speed are separated separately to reduce the cost and stable operation of the system when using a general dehydration device. There is a need to develop an improved continuous separation system for carbon dioxide traps that individually dehydrates the supernatant and solids, which can contribute to cost reduction and stable operation of the entire system by using a dehydration device for carbon dioxide traps.

한국 등록특허공보 제10--2250574호Korean Patent Publication No. 10--2250574 한국 등록특허공보 제10-0822364호Korean Patent Publication No. 10-0822364 한국 등록특허공보 제10-1242690호Korean Patent Publication No. 10-1242690 한국 등록특허공보 제10-0922563호Korean Patent Publication No. 10-0922563

본원발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 칼슘계 금속산화물을 포함하여 이산화탄소와 반응하여 탄산칼슘을 형성할 수 있는 슬래그와 반응결과물인 탄산칼슘 생성물 등의 고형물을 많이 포함하는 현탁액을 탈수 할 때, 입도와 비중이 상대적으로 커서 빠른 침전 특성을 갖는 고형물은 침전을 시켜 분리하고, 입도가 매우 작아 침전속도가 느린 입자들이 포함된 상등액은 별도로 분리하여 일반적인 탈수장치를 사용할 때의 시스템의 비용 및 안정적 운전을 할 수 있는 이산화탄소 포집물의 탈수장치를 사용함으로써 전체 시스템의 비용 저감 및 안정적 운전에 기여할 수 있는 상등액과 고형분을 개별적으로 탈수하는 개선된 이산화탄소포집물 연속 분리 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is intended to solve the above problems, and is intended to dehydrate a suspension containing a lot of solids such as slag, which can react with carbon dioxide to form calcium carbonate, including calcium-based metal oxides, and calcium carbonate product, which is a reaction product. At this time, solids with relatively large particle size and specific gravity and rapid sedimentation characteristics are separated by sedimentation, and the supernatant containing particles with very small particle size and slow sedimentation speed is separated separately to reduce the cost of the system when using a general dehydration device. The purpose is to provide an improved carbon dioxide capture continuous separation system that individually dehydrates the supernatant and solids, which can contribute to cost reduction and stable operation of the entire system by using a carbon dioxide capture dehydration device that can operate stably.

이러한 목적을 달성하기 위한 본원 발명에서는 ?슘계 금속산화물을 포함하는 슬래그를 포함하는 현탁액과 이산화탄소를 반응시켜 연속 분리하는 이산화탄소포집물 연속분리 시스템에서, 상기 현탁액의 슬래그의 입도를 조절하는 입도조절장치(2000); 상기 현탁액과 상기 이산화탄소를 포함하는 배가스를 연속식으로 반응시키는 복수의 반응조(4000); 상기 반응조에서 상기 반응을 통해서 생성되는 탄산칼슘을 포함하는 반응액이 체류하는 반응액 저장탱크(5000); 및 상기 반응액 저장탱크에서 배출되는 반응액을 탈수처리하는 탈수장치(6000);를 상기 반응액 저장탱크는 상기 반응액을 상기 탈수장치로 배출하기 전에 상기 탄산칼슘과 상기 이산화탄소와 반응에 참여하지 않은 슬래그를 포함하는 고형분을 침전분리하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소포집물 연속분리 시스템이 제공될 수 있다.In order to achieve this purpose, in the present invention, in a continuous separation system for carbon dioxide capture by continuously separating a suspension containing slag containing a calcium-based metal oxide and carbon dioxide, a particle size control device ( 2000); A plurality of reaction tanks (4000) for continuously reacting the suspension with the exhaust gas containing carbon dioxide; A reaction liquid storage tank (5000) in which the reaction liquid containing calcium carbonate produced through the reaction in the reaction tank stays; and a dehydration device 6000 for dehydrating the reaction liquid discharged from the reaction liquid storage tank; the reaction liquid storage tank does not participate in the reaction with the calcium carbonate and the carbon dioxide before discharging the reaction liquid to the dehydration device. A continuous separation system for carbon dioxide capture can be provided, which is characterized by sedimentation and separation of solids containing slag.

또한, 상기 슬래그의 표면에는 상기 탄산칼슘이 형성될 수 있다.Additionally, calcium carbonate may be formed on the surface of the slag.

또한, 상기 슬래그의 겉보기 비중은 1이하이며, 진비중은 2이하이고 상기 슬래그의 비중은 상기 탄산칼슘의 비중보다 클 수 있다.In addition, the apparent specific gravity of the slag is 1 or less, the true specific gravity is 2 or less, and the specific gravity of the slag may be greater than the specific gravity of the calcium carbonate.

또한, 상기 탈수장치는 상기 고형분이 분리된 상기 반응액을 탈수하는 제1탈수기(250); 및 상기 탄산칼슘 및 상기 슬래그를 포함하는 상기 고형분을 탈수하는 제2탈수기(150);로 구성될 수 있다.In addition, the dehydration device includes a first dehydrator 250 for dehydrating the reaction liquid from which the solid content has been separated; and a second dehydrator 150 that dehydrates the solids including the calcium carbonate and the slag.

또한, 상기 반응액 저장탱크는 일측면에서 형성된 반응액 유입구(241); 상기 반응액 저장탱크의 상부판에 형성된 상기 반응액에서 상기 고형분이 분리된 상등액을 배출하는 상등액 배출구(242); 및 상기 반응액 저장탱크의 하부판에 형성된 상기 고형분을 배출하는 고형분 배출구(243);를 포함할 수 있다.In addition, the reaction liquid storage tank includes a reaction liquid inlet 241 formed on one side; a supernatant outlet 242 formed on the upper plate of the reaction liquid storage tank for discharging the supernatant from which the solid content has been separated from the reaction liquid; and a solids discharge port 243 formed on the lower plate of the reaction liquid storage tank for discharging the solids.

또한, 상기 반응액이 유입되면서 상기 상등액과 침전되는 상기 고형분의 분리를 유도하기 위해서 상기 상부판(244)에서 상기 하부판(245) 방향으로 판상 형성되며 상기 하부판에서 소정간격 이격되어 형성된 분리판(100);을 포함할 수 있다.In addition, in order to induce separation of the solids that precipitate from the supernatant as the reaction liquid flows, a separation plate 100 is formed in a plate shape in the direction from the upper plate 244 to the lower plate 245 and is spaced a predetermined distance from the lower plate. ); may include.

또한, 상기 상등액 배출구와 연통되며, 상기 분리판과 상기 상등액 배출구 사이에 상기 상등액을 흡입할 수 있도록 상기 상등액에 잠겨 형성된 주름관(130);을 포함하고, 상기 하부판에 침전된 상기 고형분을 하부판의 중앙부분 위치로 모아주는 스크래퍼(120);를 포함할 수 있다.In addition, it includes a corrugated pipe 130 that is in communication with the supernatant outlet and is immersed in the supernatant to allow suction of the supernatant between the separation plate and the supernatant outlet, and stores the solids precipitated on the lower plate at the center of the lower plate. It may include a scraper 120 that collects it to a partial position.

또한, 상기 제1탈수기 및 상기 제2탈수기에서 배출되는 상기 탄산?칼슘 및/또는 상기 슬래그를 포함하는 상기 고형분을 건조시키는 건조기;를 포함할 수 있다.In addition, a dryer for drying the solids including the calcium carbonate and/or the slag discharged from the first dehydrator and the second dehydrator may be included.

또한, 상기 제2탈수기는 경사형 스크류 타입 탈수기로 경사각이 0도 내지 90도를 갖으며, 회전하는 축부위는 상기 반응액의 높이에 따른 수압을 고려해, 외부로 반응액이 유출되지 않도록 메카니컬 씰(Mechanical Seal)(182) 및/또는 워터 씰(Water Seal)(180)을 포함하여, 상기 고형분 내의 입자들에 의한 회전부위의 마모를 최소화 할 수 있는 특징을 갖는 2중 씰을 포함할 수 있다.In addition, the second dehydrator is an inclined screw type dehydrator with an inclination angle of 0 to 90 degrees, and the rotating shaft portion has a mechanical seal to prevent the reaction liquid from leaking to the outside in consideration of the water pressure according to the height of the reaction liquid. (Mechanical Seal) 182 and/or Water Seal (180), and may include a double seal with features that can minimize wear of the rotating part due to particles in the solid content. .

또한, 상기 스크래퍼의 하부에는 모아진 상기 고형물이 상기 제2탈수기로 원활하게 유입될 수 있도록 상기 상부판에서 상기 고형분 배출구 내부까지 바형태로 연장형성되며 상기 고형분 배출구 내부에는 상기 바에 스크류(191)가 형성된 고형물 공급바(190);가 포함할 수 있다.In addition, the bottom of the scraper is formed in a bar shape extending from the upper plate to the inside of the solids outlet so that the collected solids can smoothly flow into the second dehydrator, and a screw 191 is formed on the bar inside the solids outlet. A solids supply bar 190 may be included.

본원발명은 또한, 상기 과제의 해결 수단을 다양하게 조합한 형태로도 제공이 가능하다.The present invention can also be provided in various combinations of means for solving the above problems.

본원발명의 상등액과 고형분을 개별적으로 탈수하는 개선된 이산화탄소포집물 연속 분리 시스템은 일정량의 반응액 예를 들면, 빠르게 침전되는 고형분이 10%이상인 반응액을 탈수할 경우, 고형분 함량이 적게 설계된 탈수기는 크기가 큰 것을 사용하여야 함으로써 사용부지가 넓어야 하고, 사용되는 전력량이 급격히 증가하나, 본원 발명의 상등액과 고형분을 분리 처리함으로써 전력사용량을 줄일 수 있는 장점이 있다.The improved continuous separation system for carbon dioxide capture, which separately dehydrates the supernatant and solids of the present invention, is used to dehydrate a certain amount of reaction liquid, for example, a reaction liquid with a rapidly settling solid content of 10% or more, and a dehydrator designed with a low solid content is used. Because a large size must be used, the area of use must be wide, and the amount of power used increases rapidly. However, the present invention has the advantage of reducing power use by separating and processing the supernatant and solids.

또한, 저장조의 형태 변경과 스크류타입의 탈수장치를 추가하는 경우, 기존의 사용되는 부지면적을 그대로 또는 유사한 정도에서 사용할 수 있는 효과가 있다.In addition, when changing the shape of the storage tank and adding a screw-type dehydration device, there is an effect that the existing site area can be used as is or to a similar extent.

또한, 사용되는 전력의 증가량도 이송장치로서의 스크류에 의한 정도만 늘어남으로써 동일 처리량 기준으로 설비비용과 면적, 운영비용 및 안정성에서 유리한 효과가 있다.In addition, the amount of power used increases only by the screw as a transfer device, which has an advantageous effect in facility cost, area, operating cost, and stability based on the same throughput.

또한, 일시적 공정불안정에도 배관 막힘이 없으며, 일반적 탈수기를 사용하여도 처리가 가능하며, 추가적인 면적이 거의 필요하지 않을 수 있다.In addition, there is no clogging of pipes even in the event of temporary process instability, processing is possible even using a general dehydrator, and little additional space may be required.

도 1은 종래의 슬래그를 활용한 화석연료 연소공정에서 발생하는 이산화탄소포집물 연속분리 시스템의 구성도 이다.
도 2는 본원발명의 일실시예에 따른 상등액과 고형분을 개별적으로 탈수하는 개선된 이산화탄소포집물 연속 분리 시스템의 구성도이다.
도 3은 본원발명의 일실시예에 따른 상등액과 고형분을 개별적으로 탈수하는 개선된 이산화탄소포집물 연속 분리 시스템의 반응액 저장탱크 및 탈수장치의 상세도이다.
도 4는 본원발명의 일실시예에 따른 상등액과 고형분을 개별적으로 탈수하는 개선된 이산화탄소포집물 연속 분리 시스템의 반응액 저장탱크과 연결된 제2탈수기의 상세도이다.
도 5는 본원발명의 일실시예에 따른 상등액과 고형분을 개별적으로 탈수하는 개선된 이산화탄소포집물 연속분리 시스템의 반응액 저장탱크의 고형분 배출구에 형성된 스크류를 포함하는 고형물 공급바 구성도이다.
도 6은 본원발명의 일실시예에 따른 상등액과 고형분을 개별적으로 탈수하는 개선된 이산화탄소포집물 연속분리 시스템의 고형분을 포함하는 반응액의 탈수를 위한 침전특성을 비교한 실험자료이다.Figure 1 is a diagram showing the configuration of a continuous separation system for carbon dioxide capture generated in a fossil fuel combustion process using conventional slag.
Figure 2 is a configuration diagram of an improved carbon dioxide capture continuous separation system that separately dehydrates the supernatant and solids according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a detailed view of the reaction liquid storage tank and dehydration device of the improved carbon dioxide capture continuous separation system that separately dehydrates the supernatant and solids according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a detailed view of a second dehydrator connected to the reaction liquid storage tank of the improved carbon dioxide capture continuous separation system that separately dehydrates the supernatant and solids according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a diagram illustrating the configuration of a solids supply bar including a screw formed at the solids outlet of the reaction liquid storage tank of an improved carbon dioxide capture continuous separation system that separately dehydrates the supernatant and solids according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is experimental data comparing the precipitation characteristics for dehydration of a reaction liquid containing solids in an improved carbon dioxide capture continuous separation system that separately dehydrates the supernatant and solids according to an embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본원발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본원발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본원발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본원발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, with reference to the attached drawings, an embodiment in which the present invention can be easily implemented by those skilled in the art will be described in detail. However, when explaining in detail the operating principle of a preferred embodiment of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted.

또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In addition, the same reference numerals are used for parts that perform similar functions and actions throughout the drawings. Throughout the specification, when a part is said to be connected to another part, this includes not only cases where it is directly connected, but also cases where it is indirectly connected through another element in between. Additionally, including a certain component does not mean excluding other components unless specifically stated to the contrary, but rather means that other components may be further included.

또한, 본 명세서에서 어느 실시예에 대한 한정 또는 부가사항은 특정한 실시예에 적용될 뿐 아니라, 그 외 다른 실시예들에 동일하게 적용될 수 있다.In addition, limitations or additions to an embodiment in this specification not only apply to a specific embodiment, but may also be equally applied to other embodiments.

또한, 본원발명의 설명 및 청구범위 전반에 걸쳐서 단수로 표시된 것은 별도로 언급되지 않는 한 복수인 경우도 포함한다.In addition, throughout the description and claims of the present invention, the singular number also includes the plural unless otherwise specified.

도 2는 본원발명의 일실시예에 따른 상등액과 고형분을 개별적으로 탈수하는 개선된 이산화탄소포집물 연속 분리 시스템의 구성도이다.Figure 2 is a configuration diagram of an improved carbon dioxide capture continuous separation system that separately dehydrates the supernatant and solids according to an embodiment of the present invention.

?슘계 금속산화물을 포함하는 슬래그를 포함하는 혼합액과 이산화탄소를 반응시켜 연속 분리하는 이산화탄소포집물 연속분리 시스템에서, 상기 혼합액의 슬래그의 입도를 조절하는 입도조절장치(2000); 상기 혼합액과 상기 이산화탄소를 포함하는 배가스를 연속식으로 반응시키는 복수의 반응조(4000); 상기 반응조에서 상기 반응을 통해서 생성되는 탄산칼슘을 포함하는 반응액이 체류하는 반응액 저장탱크(5000); 및 상기 반응액 저장탱크에서 배출되는 반응액을 탈수처리하는 탈수장치(6000);를 상기 반응액 저장탱크는 상기 반응액을 상기 탈수장치로 배출하기 전에 상기 탄산칼슘과 상기 이산화탄소와 반응에 참여하지 않은 슬래그를 포함하는 고형분을 침전분리하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소포집물 연속분리 시스템이 제공될 수 있다.In a continuous separation system for carbon dioxide capture that continuously separates carbon dioxide by reacting a mixed liquid containing slag containing a calcium-based metal oxide, a particle size control device (2000) for controlling the particle size of slag in the mixed liquid; A plurality of reaction tanks (4000) for continuously reacting the mixed liquid and the exhaust gas containing carbon dioxide; A reaction liquid storage tank (5000) in which the reaction liquid containing calcium carbonate produced through the reaction in the reaction tank stays; and a dehydration device (6000) for dehydrating the reaction liquid discharged from the reaction liquid storage tank. The reaction liquid storage tank does not participate in the reaction with the calcium carbonate and the carbon dioxide before discharging the reaction liquid to the dehydration device. A continuous separation system for carbon dioxide capture can be provided, which is characterized by sedimentation and separation of solids containing untreated slag.

또한, 상기 슬래그의 표면에는 상기 탄산칼슘이 형성될 수 있다.Additionally, calcium carbonate may be formed on the surface of the slag.

또한, 상기 슬래그의 겉보기 비중은 1이하이며, 진비중은 2이하이고 상기 슬래그의 비중은 상기 탄산칼슘의 비중보다 클 수 있다.In addition, the apparent specific gravity of the slag is 1 or less, the true specific gravity is 2 or less, and the specific gravity of the slag may be greater than the specific gravity of the calcium carbonate.

용수 탱크는 용수가 저장된다. 그리고, 혼합액 제조탱크는 금속산화물 혼합물과 용수 탱크의 용수를 혼합하여 혼합액을 제조한다.The water tank stores water. And, the mixed solution production tank prepares the mixed solution by mixing the metal oxide mixture and the water from the water tank.

이때, 금속산화물 혼합물은 Ca계 금속 산화물의 혼합물로서, 제강 슬래그, 철강 슬래그, 페트로코크스 등이 이용되고, 금속산화물 혼합물은 산화물 분쇄기에 의해 분쇄되어 혼합액 제조탱크에 투입된다. 또한, 용수 탱크의 물이 아닌 상수도를 직접 혼합액 제조탱크로 공급할 수도 있다.At this time, the metal oxide mixture is a mixture of Ca-based metal oxides, and steelmaking slag, steel slag, petrol coke, etc. are used, and the metal oxide mixture is pulverized by an oxide grinder and put into a mixed solution production tank. Additionally, water, rather than water from the water tank, may be directly supplied to the mixed solution production tank.

또한, 반응조는 원통형으로 2개 이상이 수직 또는 수평으로 설치되어 이산화탄소가 포함된 배출가스와 혼합액을 순차적으로 반응시켜 이산화탄소를 연속 분리한다. 2개의 반응조가 2단으로 설치될 수 있으며, 2개의 반응조가 3단, 3개의 반응조가 2단 등 다양하게 설치될 수 있다. 이때, 배출가스는 다양한 화석연료의 연소과정중 발생할 수 있는 이산화탄소를 포함하는 배가스로 공장, 발전소 등에서 배출되는 연소 배출가스이다.In addition, two or more reactors are cylindrical and installed vertically or horizontally to sequentially react the exhaust gas containing carbon dioxide and the mixed solution to continuously separate carbon dioxide. Two reaction tanks can be installed in two stages, two reaction tanks in three stages, three reaction tanks in two stages, etc. At this time, the exhaust gas is an exhaust gas containing carbon dioxide that can be generated during the combustion process of various fossil fuels and is a combustion exhaust gas emitted from factories, power plants, etc.

반응조는 복수로 구성될 수 있으며, 바람직하게는 1차 반응조와, 2차 반응조와, 3차 반응조와, 4차 반응조로 구성될 수 있다. 상기 반응조에는 상기 배가스의 공급할 수 있는 1차 내지 4차 블로워가 형성될 수 있다. The reaction tank may be composed of a plurality of reactors, preferably a first reaction tank, a second reaction tank, a third reaction tank, and a fourth reaction tank. First to fourth blowers capable of supplying the exhaust gas may be formed in the reaction tank.

상기 반응조에 혼합액을 공급할 수 있는 혼합액 공급펌프(P1) 및 혼합액 이송펌프(P2, P3)가 형성될 수 있다. A mixed liquid supply pump (P1) and a mixed liquid transfer pump (P2, P3) capable of supplying the mixed liquid to the reaction tank may be formed.

1차 반응조와 2차 반응조는 2개가 수직으로 설치되는 데, 하부에 1차 반응조가 설치되고, 1차반응조 상부에 2차 반응조가 설치되며, 1차 반응조와 2차 반응조는 상호 연통, 즉 2차 반응조의 하단을 통해 반응액 일부가 1차 반응조로 배출될 수 있다. Two primary reaction tanks and two secondary reaction tanks are installed vertically. The first reaction tank is installed at the bottom, and the second reaction tank is installed at the top of the first reaction tank. The first reaction tank and the second reaction tank are in communication with each other, that is, 2 Some of the reaction liquid may be discharged into the first reaction tank through the bottom of the primary reaction tank.

3차 반응조와, 4차 반응조은 1, 2차 반응조의 측면에 인접하게 설치되고, 2개가 수직으로 설치되는 데, 하부에 3차 반응조가 설치되고, 3차 반응조 상부에 4차 반응조가 설치되며, 3차 반응조와 4차 반응조는 상호 연통, 즉 3차 반응조의 하단을 통해 혼합액 일부가 4차 반응조로 배출될 수 있다.The 3rd reaction tank and the 4th reaction tank are installed adjacent to the sides of the 1st and 2nd reaction tanks, and two are installed vertically. The 3rd reaction tank is installed at the bottom, and the 4th reaction tank is installed at the top of the 3rd reaction tank. , the 3rd reaction tank and the 4th reaction tank are in communication with each other, that is, a portion of the mixed liquid may be discharged into the 4th reaction tank through the bottom of the 3rd reaction tank.

블로워(blower)는 배가스를 덕트를 통해 복수의 반응조 하부로 유입시킨다.A blower flows exhaust gas into the lower part of the plurality of reaction tanks through ducts.

도 3은 본원발명의 일실시예에 따른 상등액과 고형분을 개별적으로 탈수하는 개선된 이산화탄소포집물 연속분리 시스템의 반응액 저장탱크 및 탈수장치의 상세도이다.Figure 3 is a detailed view of the reaction liquid storage tank and dehydration device of the improved carbon dioxide capture continuous separation system that separately dehydrates the supernatant and solids according to an embodiment of the present invention.

또한, 상기 탈수장치는 상기 고형분이 분리된 상기 반응액을 탈수하는 제1탈수기(250); 및 상기 탄산칼슘 및 상기 슬래그를 포함하는 상기 고형분을 탈수하는 제2탈수기(150);로 구성될 수 있다.In addition, the dehydration device includes a first dehydrator 250 for dehydrating the reaction liquid from which the solid content has been separated; and a second dehydrator 150 that dehydrates the solids including the calcium carbonate and the slag.

또한, 상기 반응액 저장탱크는 일측면에서 형성된 반응액 유입구(241); 상기 반응액 저장탱크의 상부판에 형성된 상기 반응액에서 상기 고형분이 분리된 상등액을 배출하는 상등액 배출구(242); 및 상기 반응액 저장탱크의 하부판에 형성된 상기 고형분을 배출하는 고형분 배출구(243);를 포함할 수 있다.In addition, the reaction liquid storage tank includes a reaction liquid inlet 241 formed on one side; a supernatant outlet 242 formed on the upper plate of the reaction liquid storage tank for discharging the supernatant from which the solid content has been separated from the reaction liquid; and a solids discharge port 243 formed on the lower plate of the reaction liquid storage tank for discharging the solids.

또한, 상기 반응액이 유입되면서 상기 상등액과 침전되는 상기 고형분의 분리를 유도하기 위해서 상기 상부판(244)에서 상기 하부판(245) 방향으로 판상 형성되며 상기 하부판에서 소정간격 이격되어 형성된 분리판(100);을 포함할 수 있다.In addition, in order to induce separation of the solids that precipitate from the supernatant as the reaction liquid flows, a separation plate 100 is formed in a plate shape in the direction from the upper plate 244 to the lower plate 245 and is spaced a predetermined distance from the lower plate. ); may include.

혼합액 공급펌프는 혼합액 제조탱크의 혼합액을 혼합액 배관을 통해 4차 반응조 상부로 유입시킨다.The mixed solution supply pump flows the mixed solution from the mixed solution production tank into the upper part of the fourth reaction tank through the mixed solution pipe.

반응액 이송펌프는 반응조에서 배출되는 반응액을 반응액 배관(L)을 통해 이웃하는 반응조로 공급하고, 1차 반응조에서 배출되는 반응액을 반응액 배관(L)을 통해 반응액 저장탱크로 이송한다.The reaction liquid transfer pump supplies the reaction liquid discharged from the reaction tank to the neighboring reaction tank through the reaction liquid pipe (L), and transfers the reaction liquid discharged from the primary reaction tank to the reaction liquid storage tank through the reaction liquid pipe (L). do.

복수의 반응조는 슬래그가 하부로 모여 반응액과 함께 일부가 배출되도록 호퍼 형태로 형성되고, 슬래그를 순환배관(CL)을 통해 자체 순환시키도록 순환펌프(P4)가 각각 구비되는 데, 순환펌프(P4)는 슬래그를 접선 방향으로 분사하여 와류를 일으켜 접촉 시간을 증대시킨다. 이때, 복수 반응조의 하부에는 밸브(미도시)가 설치되어 슬래그와 반응액을 배출한다.A plurality of reaction tanks are formed in the form of a hopper so that slag gathers at the bottom and some of it is discharged together with the reaction liquid, and each is equipped with a circulation pump (P4) to circulate the slag through the circulation pipe (CL). P4) sprays slag in a tangential direction, creating a vortex and increasing contact time. At this time, a valve (not shown) is installed at the bottom of the condensate reaction tank to discharge the slag and the reaction liquid.

도 4는 본원발명의 일실시예에 따른 상등액과 고형분을 개별적으로 탈수하는 개선된 이산화탄소포집물 연속분리 시스템의 반응액 저장탱크과 연결된 제2탈수기의 상세도이다.Figure 4 is a detailed view of the second dehydrator connected to the reaction liquid storage tank of the improved carbon dioxide capture continuous separation system that separately dehydrates the supernatant and solids according to an embodiment of the present invention.

또한, 상기 상등액 배출구와 연통되며, 상기 분리판과 상기 상등액 배출구 사이에 상기 상등액을 흡입할 수 있도록 상기 상등액에 잠겨 형성된 주름관(130);을 포함하고, 상기 하부판에 침전된 상기 고형분을 하부판의 중앙부분 위치로 모아주는 스크래퍼(120);를 포함할 수 있다.In addition, it includes a corrugated pipe 130 that is in communication with the supernatant outlet and is immersed in the supernatant to allow suction of the supernatant between the separation plate and the supernatant outlet, and stores the solids precipitated on the lower plate at the center of the lower plate. It may include a scraper 120 that collects it to a partial position.

또한, 상기 제1탈수기 및 상기 제2탈수기에서 배출되는 상기 탄산?칼슘 및/또는 상기 슬래그를 포함하는 상기 고형분을 건조시키는 건조기;를 포함할 수 있다.In addition, a dryer for drying the solids including the calcium carbonate and/or the slag discharged from the first dehydrator and the second dehydrator may be included.

또한, 상기 제2탈수기는 경사형 스크류 타입 탈수기로 경사각이 0도 내지 90도를 갖으며, 회전하는 축부위는 상기 반응액의 높이에 따른 수압을 고려해, 외부로 반응액이 유출되지 않도록 메카니컬 씰(Mechanical Seal)(182) 및/또는 워터 씰(Water Seal)(180)을 포함하여, 상기 고형분 내의 입자들에 의한 회전부위의 마모를 최소화 할 수 있는 특징을 갖는 2중 씰을 포함할 수 있다.In addition, the second dehydrator is an inclined screw type dehydrator with an inclination angle of 0 to 90 degrees, and the rotating shaft portion has a mechanical seal to prevent the reaction liquid from leaking to the outside in consideration of the water pressure according to the height of the reaction liquid. (Mechanical Seal) 182 and/or Water Seal (180), and may include a double seal with features that can minimize wear of the rotating part due to particles in the solid content. .

도 5는 본원발명의 일실시예에 따른 상등액과 고형분을 개별적으로 탈수하는 개선된 이산화탄소포집물 연속분리 시스템의 반응액 저장탱크의 고형분 배출구에 형성된 스크류를 포함하는 고형물 공급바 구성도이다.Figure 5 is a diagram illustrating the configuration of a solids supply bar including a screw formed at the solids outlet of the reaction liquid storage tank of an improved carbon dioxide capture continuous separation system that separately dehydrates the supernatant and solids according to an embodiment of the present invention.

또한, 상기 스크래퍼의 하부에는 모아진 상기 고형물이 상기 제2탈수기로 원활하게 유입될 수 있도록 상기 상부판에서 상기 고형분 배출구 내부까지 바형태로 연장형성되며 상기 고형분 배출구 내부에는 상기 바에 스크류(191)가 형성된 고형물 공급바(190);가 포함할 수 있다.In addition, the bottom of the scraper is formed in a bar shape extending from the upper plate to the inside of the solids outlet so that the collected solids can smoothly flow into the second dehydrator, and a screw 191 is formed on the bar inside the solids outlet. A solids supply bar 190 may be included.

(실시예)(Example)

함수율 90%(고형물 10%)의 혼합액 100m3/h의 유량을 함수율 50%(고형분 50%)까지 탈수하기위한 복합 탈수시스템 및 그 방법에 대해 설명한다.A complex dehydration system and method for dehydrating a flow rate of 100 m3/h of a mixed liquid with a water content of 90% (solids 10%) to a water content of 50% (solids 50%) are described.

상기 표에서 나타난 바와 같이 고형분이 10% 이상이며, 빠른 침전특성을 갖은 혼합액을 탈수하기위한 탈수시스템에 대한 실시예이다As shown in the table above, this is an example of a dehydration system for dehydrating a mixed solution with a solid content of 10% or more and rapid sedimentation characteristics.

도 1의 선행특허에 따르면 일반적으로 함수율 90%(고형물 10%)의 혼합액 100m3/h을 처리하기위한 탈수기는 고형물의 농도 2% 정도로 처리할 수 있는 일반 탈수기를 사용하면, 500m3/h 이상의 처리유량을 갖는 탈수기를 사용하여야 한다. 이렇게 하는 경우 탈수기 후단에서 함수율 30~50%까지 탈수가 가능하며 수평으로 놓여진 20m3/h의 처리유량을 갖는 스크류를 이용하여 건조기로 이동시킬 수 있다.According to the prior patent in FIG. 1, a dehydrator for processing 100 m 3 /h of a mixed solution with a moisture content of 90% (10% solids) is generally used to process 100 m 3 /h or more of a solids concentration of 2%. A dehydrator with a processing flow rate must be used. In this case, dehydration is possible up to a moisture content of 30 to 50% at the rear of the dehydrator, and it can be moved to the dryer using a horizontally placed screw with a processing flow rate of 20 m 3 /h.

본원 발명의 시스템을 적용하면, 상등액에 포함된 고형분의 농도를 1.8%(함수율 98.2%)라고 할 경우, 100m3/h의 처리유량을 갖는 일반 탈수기를 사용하여 81.5m3/h로 약 20%의 여유를 갖고 안정적인 부하에서 상등액의 탈수 운전이 가능하며, 스크류는 50%의 함수율로 17m3/h를 처리하면 되므로 20m3/h의 처리유량을 갖는 경사형 스크류 타입의 탈수기를 적용할 때 약 15%의 여유를 갖고 운전할 수 있다.Applying the system of the present invention, if the concentration of solids contained in the supernatant is 1.8% (moisture content 98.2%), using a general dehydrator with a processing flow rate of 100 m 3 /h, about 20% at 81.5 m 3 /h It is possible to dehydrate the supernatant at a stable load with a margin of You can drive with 15% margin.

이때 스크류 타입의 고형분 탈수기, 본원 발명의 제2탈수기는 침전속도 및 탈수성능 등 고형물의 특성에 따라 적당하게 기울일 수 있고, 탈수기내의 체류시간에 따라 함수율 50%의 탈수케이크를 이동시킬 수 있다. 추가적으로 일반 탈수기에서 배출된 탈수케이크를 후단의 건조기가 아니라 경사형 스크류 타입의 탈수기 중간 또는 후단으로 바로 공급될 수 있도록 배치할 경우 탈수케이크의 운반이 더욱 단순해질 수 있다. At this time, the screw-type solids dehydrator and the second dehydrator of the present invention can be tilted appropriately depending on the characteristics of the solids, such as sedimentation speed and dehydration performance, and can move a dehydration cake with a moisture content of 50% depending on the residence time in the dehydrator. Additionally, if the dehydrated cake discharged from the general dehydrator is arranged so that it can be supplied directly to the middle or rear of the inclined screw-type dehydrator rather than to the dryer at the rear, transportation of the dehydrated cake can be made simpler.

회전축 주위의 수압을 고려한 워터씰(180)은 단순하게 혼합액의 레벨과 같은 레벨로 물이 채워진 배관(181)만으로 구성될 수도 있고, 혼합액의 레벨변화에 따라 자동으로 배관내의 레벨(수압)을 조절하는 시스템을 포함할 수 있다The water seal 180, which takes into account the water pressure around the rotating shaft, may simply consist of a pipe 181 filled with water at the same level as the mixed liquid, and automatically adjusts the level (water pressure) in the pipe according to changes in the level of the mixed liquid. may include a system that

스크래퍼의 하단에 스크류(190)는 침전물의 이동을 원활하게 하기위한 것으로 침전물의 양과 특성에 따라 설치하지 않거나 별도의 구동모터를 사용하여 운영될 수 있다.The screw 190 at the bottom of the scraper is intended to facilitate the movement of sediment, and depending on the amount and characteristics of the sediment, it may not be installed or may be operated using a separate drive motor.

본원발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본원발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 수행하는 것이 가능할 것이다.Anyone skilled in the art to which the present invention pertains will be able to perform various applications and modifications within the scope of the present invention based on the above contents.

100 : 분리판
110 : 제2탈수기 구동모터
120 : 스크래퍼
130 : 주름관
140 : 상등액이송관
141: 상등액 이송펌프
150 : 제2탈수기
160 : 고형분 탈수케이크
170 : 상등액 탈수 케이크
180 : 워터씰
181: 수위계
182: 메카니컬씰
190 : 고형분 공급바
191: 스크류
240 : 포집물저장탱크
241: 반응액유입구
242: 상등액배출구
243: 고형분배출구
244: 상부판
245: 하부판
246: 공급바 구동모터
250 : 제1탈수기
260 : 후단 처리장치
1000 : 용수탱크
2000: 입도조절장치
3000: 혼합액탱크
4000: 반응조
5000: 반응액 저장탱크
6000: 탈수장치
6100: 상등액 탈수장치
6200: 고형분 탈수장치
7000: 건조기100: Separator plate
110: Second dehydrator drive motor
120: scraper
130: Corrugated pipe
140: Supernatant transfer pipe
141: Supernatant transfer pump
150: 2nd dehydrator
160: Solid content dehydrated cake
170: Supernatant dehydration cake
180: Water seal
181: water level gauge
182: Mechanical seal
190: Solids supply bar
191: screw
240: Collected water storage tank
241: Reaction liquid inlet
242: Supernatant discharge port
243: Solid distribution outlet
244: upper plate
245: lower plate
246: Supply bar drive motor
250: 1st dehydrator
260: Post-processing device
1000: Water tank
2000: Particle size control device
3000: Mixed liquid tank
4000: Reaction tank
5000: Reaction liquid storage tank
6000: Dehydration device
6100: Supernatant dehydration device
6200: Solids dehydration device
7000: Dryer

Claims (10)

칼슘계 금속산화물을 포함하는 슬래그를 포함하는 혼합액과 이산화탄소를 반응시켜 연속 분리하는 이산화탄소포집물 연속분리 시스템에서,
상기 혼합액 내 슬래그의 입도를 조절하는 입도조절장치;
상기 혼합액과 상기 이산화탄소를 포함하는 배가스를 연속식으로 반응시키는 복수의 반응조;
상기 반응조에서 상기 반응을 통해서 생성되는 탄산칼슘을 포함하는 반응액이 체류하는 반응액 저장탱크; 및
상기 반응액 저장탱크에서 배출되는 반응액을 탈수처리하는 탈수장치:
상기 반응액 저장탱크는 상기 반응액을 상기 탈수장치로 배출하기 전에 상기 탄산칼슘과 상기 이산화탄소와 반응에 참여하지 않은 슬래그를 포함하는 고형분을 침전분리하는 것을 특징으로 하며,
상기 탈수장치는 상기 고형분이 분리된 상기 반응액을 탈수하는 제1탈수기; 및
상기 탄산칼슘 및 상기 슬래그를 포함하는 상기 고형분을 탈수하는 제2탈수기;로 구성되고,
상기 제2탈수기는 경사형 스크류 타입 탈수기로 경사각이 0도 내지 90도를 갖으며,
회전하는 축부위는 상기 반응액의 높이에 따른 수압을 고려해, 외부로 반응액이 유출되지 않도록 메카니컬 씰(Mechanical Seal) 및 워터 씰(Water Seal)을 포함하여,
상기 고형분 내의 입자들에 의한 회전부위의 마모를 최소화 할 수 있는 특징을 갖는 2중 씰을 포함하며,
상기 혼합액의 레벨 변화에 따라 자동으로 배관내의 수압을 조절하는 시스템을 포함하고,
상기 고형분 10wt% 및 함수율 90wt%의 혼합액 100m3/h의 유량을 처리시,
상등액은 100m3/h의 처리유량의 상기 제1탈수기를 사용하고,
상기 탄산칼슘 및 상기 슬래그를 포함하는 상기 고형분은 20m3/h의 처리유량의 상기 제2탈수기를 적용하는 이산화탄소포집물 연속분리 시스템.
In a continuous separation system for carbon dioxide capture, which continuously separates carbon dioxide by reacting a mixed solution containing slag containing calcium-based metal oxides with carbon dioxide,
A particle size control device for controlling the particle size of slag in the mixed solution;
A plurality of reaction tanks for continuously reacting the mixed liquid and the exhaust gas containing carbon dioxide;
a reaction liquid storage tank in which the reaction liquid containing calcium carbonate produced through the reaction in the reaction tank stays; and
Dehydration device for dehydrating the reaction liquid discharged from the reaction liquid storage tank:
The reaction liquid storage tank is characterized in that it precipitates and separates solids including the calcium carbonate and the carbon dioxide and slag that did not participate in the reaction before discharging the reaction liquid to the dehydration device,
The dehydration device includes a first dehydrator for dehydrating the reaction liquid from which the solid content has been separated; and
It consists of a second dehydrator for dehydrating the solid content including the calcium carbonate and the slag,
The second dehydrator is an inclined screw type dehydrator and has an inclination angle of 0 to 90 degrees,
The rotating shaft part includes a mechanical seal and a water seal to prevent the reaction liquid from leaking to the outside, taking into account the water pressure according to the height of the reaction liquid.
It includes a double seal with features that can minimize wear of the rotating part due to particles in the solid content,
It includes a system that automatically adjusts the water pressure in the pipe according to changes in the level of the mixed liquid,
When processing a flow rate of 100 m 3 /h of the mixture of 10 wt% solid content and 90 wt% moisture content,
The supernatant is used in the first dehydrator with a processing flow rate of 100 m 3 /h,
The solid content including the calcium carbonate and the slag is a continuous separation system for carbon dioxide capture by applying the second dehydrator with a treatment flow rate of 20 m 3 / h.
 제1항에 있어서,
상기 슬래그의 표면에는 상기 탄산칼슘이 형성된 이산화탄소포집물 연속분리 시스템.
According to paragraph 1,
A continuous separation system for carbon dioxide capture in which the calcium carbonate is formed on the surface of the slag.
 제1항에 있어서,
상기 슬래그의 비중은 상기 탄산칼슘의 비중보다 큰 이산화탄소포집물 연속분리 시스템.
According to paragraph 1,
A continuous separation system for carbon dioxide capture wherein the specific gravity of the slag is greater than the specific gravity of the calcium carbonate.
 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 반응액 저장탱크는 일측면에서 형성된 반응액 유입구;
상기 반응액 저장탱크의 상부판에 형성된 상기 반응액에서 상기 고형분이 분리된 상등액을 배출하는 상등액 배출구; 및
상기 반응액 저장탱크의 하부판에 형성된 상기 고형분을 배출하는 고형분 배출구;를 포함하는 이산화탄소포집물 연속분리 시스템.
According to paragraph 1,
The reaction liquid storage tank includes a reaction liquid inlet formed on one side;
a supernatant discharge port for discharging the supernatant from which the solid content is separated from the reaction solution formed on the upper plate of the reaction solution storage tank; and
A continuous separation system for carbon dioxide capture, including a solids discharge port formed on the lower plate of the reaction liquid storage tank for discharging the solids.
 제5항에 있어서,
상기 반응액이 유입되면서 상기 상등액과 침전되는 상기 고형분의 분리를 유도하기 위해서 상기 상부판에서 상기 하부판 방향으로 판상 형성되며 상기 하부판에서 소정간격 이격되어 형성된 분리판;을 포함하는 이산화탄소포집물 연속분리 시스템.
According to clause 5,
A continuous separation system for carbon dioxide capture, including a separation plate formed in a plate shape in the direction from the upper plate to the lower plate and spaced at a predetermined distance from the lower plate to induce separation of the solids that precipitate from the supernatant as the reaction liquid flows. .
 제6항에 있어서,
상기 상등액 배출구와 연통되며, 상기 분리판과 상기 상등액 배출구 사이에 상기 상등액을 흡입할 수 있도록 상기 상등액에 잠겨 형성된 주름관;을 포함하고,
상기 하부판에 침전된 상기 고형분을 하부판의 중앙부분과 같이 일정한 위치로 모아주는 스크래퍼;를 포함하는 이산화탄소포집물 연속분리 시스템.
According to clause 6,
A corrugated pipe communicated with the supernatant outlet and formed between the separation plate and the supernatant outlet immersed in the supernatant to allow suction of the supernatant,
A continuous separation system for carbon dioxide capture, including a scraper that collects the solids precipitated on the lower plate to a certain location, such as the central portion of the lower plate.
 제1항에 있어서,
상기 제1탈수기 및 상기 제2탈수기에서 배출되는 상기 탄산칼슘 및/또는 상기 슬래그를 포함하는 상기 고형분을 건조시키는 건조기;를 포함하고, 이산화탄소포집물 연속분리 시스템.
According to paragraph 1,
and a dryer for drying the solids including the calcium carbonate and/or the slag discharged from the first dehydrator and the second dehydrator.
 삭제delete 제7항에 있어서,
상기 스크래퍼의 하부에는 모아진 상기 고형분이 상기 제2탈수기로 원활하게 유입될 수 있도록 상기 상부판에서 상기 고형분 배출구 내부까지 바 형태로 연장형성되며 상기 고형분 배출구 내부에는 상기 바에 스크류가 형성된 고형분 공급바(190);가 포함된 이산화탄소포집물 연속분리 시스템.In clause 7,
At the bottom of the scraper, a solid content supply bar 190 is formed extending from the upper plate to the inside of the solid content outlet to allow the collected solids to flow smoothly into the second dehydrator in the form of a bar, and a screw is formed on the bar inside the solid content outlet. ); A continuous separation system for carbon dioxide capture.
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