KR20130073790A - Method of isolating carbon dioxide included in the exhaust gas - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An isolating method of carbon dioxide from the exhaust gas containing carbon dioxide is provided to dissolve the carbon dioxide in same dissolution efficiency compared to the compressed time by high water pressure by supplying the atmospheric pressure state of exhaust gas with water to the deep dissolver without compressing the exhaust gas containing carbon dioxide with the compressor. CONSTITUTION: An isolating method of carbon dioxide from the exhaust gas containing carbon dioxide comprises the following steps. A step of cooling the exhaust gas containing carbon dioxide which is cooled in the cooling process; a step of processing the water dissolved with carbon dioxide by high head pressure by supplying the exhaust gas containing the cooled carbon dioxide with one water selected among the deep sea water, the outer layer seawater, the river water and the subsurface water to the deep dissolver; and a step of safely isolating the sea water which dissolved the carbon dioxide from the deep seabed layer , the underwater aquifers layer or the aquifer land layer. [Reference numerals] (AA) CO2 containing gas; (BB) Atmosphere; (CC) Cooling process; (DD) The surface of the sea

Description

이산화탄소를 함유한 배기가스의 이산화탄소를 격리처리하는 방법{Method of isolating carbon dioxide included in the exhaust gas}Method of isolating carbon dioxide included in the exhaust gas}

본 발명은 배기가스에 함유된 이산화탄소(CO2)를 처리하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 화력발전소 굴뚝에서 배기가스, 제철공장 굴뚝에서 배기가스, 시멘트공장의 굴뚝에서 배기가스, 산업공장보일러 굴뚝에서 배기가스와 같이 이산화탄소가 함유된 배기가스 중에 이산화탄소를 물에 용해하여 해저심층, 해저대수층 또는 육상대수층에 격리처리하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for treating carbon dioxide (CO 2 ) contained in the exhaust gas, more specifically, the exhaust gas from the chimney of the thermal power plant, the exhaust gas from the chimney of the steel mill, the exhaust gas from the chimney of the cement plant, industrial plant boiler The present invention relates to a method of dissolving carbon dioxide in water in an exhaust gas containing carbon dioxide, such as exhaust gas in a chimney, and separating it into a deep seabed, a seabed aquifer, or a land aquifer.

산업의 발전에 따라서 이산화탄소의 배출량은 증가하고 있으며, 대기 중에 이산화탄소 농도는 산업혁명 이전에는 대략 280ppm 정도이던 것이 산업의 발전에 따라서 이산화탄소의 배출량이 증가하면서 현재에는 380ppm을 웃돌고 있다.Carbon dioxide emissions are increasing with the development of industry, and the concentration of carbon dioxide in the atmosphere was about 280ppm before the Industrial Revolution, and it is now over 380ppm with the increase of carbon dioxide with the development of industry.

이산화탄소는 적외선의 2.5∼3μm, 4∼5μm의 파장대역(波長帶域)에 강한 흡수대(吸收帶)를 가지기 때문에, 지상으로부터의 열이 우주로 확산하는 것을 막는, 이른바 온실효과(溫室效果) 가스로서 작용하며, 또한, 해수 중에의 용존량(溶存量)이 증가하는 것에 의해서 해수가 산성화하여 생태계에 악영향을 주는 해양 산성화도 염려되고 있는 등의 문제를 야기하고 있다.Carbon dioxide has a strong absorption band in the wavelength range of 2.5 to 3 μm and 4 to 5 μm of infrared rays, so it is a so-called greenhouse effect gas that prevents heat from the earth to diffuse into space. It also acts as a problem, and increases the amount of dissolved water in seawater, causing seawater to become acidic and causing marine acidification which adversely affects the ecosystem.

그래서 교토의정서(京都議定書)에 의해서 이산화탄소를 함유한 온실가스 배출량의 삭감 목표가 각국에 제시되어, 각국은 배출되는 이산화탄소를 삭감할 것을 합의하였기 때문에 이산화탄소처리에 대한 구체적인 방법이 강구되어야 하는 실정에 이르렀다.Therefore, the Kyoto Protocol has proposed targets to reduce greenhouse gas emissions containing carbon dioxide, and each country has agreed to reduce carbon dioxide emissions. Therefore, specific methods for carbon dioxide treatment have to be devised.

이산화탄소는 물에 용해하기 때문에, 특허문헌 1 일본특허공개번호 제2011-31154호에서는, 이산화탄소를 가압장치에서 가압한 것을 지하수(地下水), 해수(海水) 또는 함수(鹹水)가 존재하는 지중 수압 5∼50기압의 대수층(帶水層)에 공급하여 이산화탄소를 저류(貯留, 저장)하는 방법이 제시되어 있으나, 이산화탄소를 가압장치에서 가압하여야 하기 때문에 막대한 전력비가 소모되는 문제가 있다.Since carbon dioxide dissolves in water, Patent Literature 1 JP-A-2011-31154 discloses that underground water pressure 5 in which ground water, sea water, or brine is present is that carbon dioxide is pressurized by a pressurizing device. Although a method of storing carbon dioxide by supplying it to the aquifer of ˜50 atm is presented, there is a problem in that a huge power ratio is consumed because carbon dioxide must be pressurized by a pressurizing device.

특허문헌 2 일본특허공개번호 제2010-207761호에서는, 해수에 암모니아를 용해하여 포화된 용액으로 이산화탄소를 함유한 배기가스를 처리하면 탄산수소나트륨(NaHCO3) 및 염화암모늄(NH4Cl)이 생성되면서 이산화탄소를 흡수처리된다.Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-207761 discloses that sodium bicarbonate (NaHCO 3 ) and ammonium chloride (NH 4 Cl) are produced by treating exhaust gas containing carbon dioxide with a saturated solution by dissolving ammonia in seawater. Carbon dioxide is absorbed.

NaCl + H2O + NH3 + CO2 → NaHCO3 + NH4Cl …………………(1)NaCl + H 2 O + NH 3 + CO 2- > NaHCO 3 + NH 4 Cl... ... ... ... ... ... ... (One)

암모니아 포화 해수가 이산화탄소를 흡수하는 것에 의해서 생성한 탄산수소나트륨 및 염화암모늄을 함유한 용액을 순차적으로 배기가스의 압력을 이용하여 분무하는 것과 동시에 용액 중의 용매의 기화열을 이용해 냉각하고, 용액 중의 탄산수소나트륨 및 염화암모늄을 침전시키는 것으로 이산화탄소를 회수는 방법이 제시되어 있으나, 탄산수소나트륨 및 염화암모늄 회수비용이 고가인 문제와 회수된 탄산수소나트륨은 중조(重曹)로, 염화암모늄은 비료로서 사용하는 것은 궁극적으로 이산화탄소를 안정적으로 처리되는 방안이 되지 못하는 문제가 있다.The solution containing sodium bicarbonate and ammonium chloride produced by absorbing carbon dioxide in ammonia saturated seawater is sequentially sprayed using the pressure of the exhaust gas, and simultaneously cooled by using the heat of vaporization of the solvent in the solution, and hydrogencarbonate in the solution. The method of recovering carbon dioxide by precipitating sodium and ammonium chloride has been proposed, but the problem of high cost of recovering sodium bicarbonate and ammonium chloride, and the recovered sodium bicarbonate are used as heavy tanks, and ammonium chloride is used as fertilizer. Ultimately, there is a problem in that carbon dioxide is not a stable treatment method.

특허문헌 3 일본특허공개번호 제2009-119463호에서는, 이산화탄소 하이드레이트(CO2 hydrate)를 생성할 수 있는 바다 속에 마련한 CO2 하이드레이트 생성장치에 이산화탄소를 함유한 배기가스를 압축기(Compressor)로 공급하여 이산화탄소와 해수를 접촉시켜, 해수압(海水壓)을 이용하여 CO2 하이드레이트를 생성시킨 후, 생성한 CO2 하이드레이트를 해저에 침강시켜 해저에 저장하는 방법이 제시되어 있으나, 이산화탄소를 함유한 배기가스를 CO2 하이드레이트 생성장치에 압축하여 공급해야하므로 동력비가 높은 문제가 있다.Patent Document 3 Japanese Patent Laid-Open No. 2009-119463 discloses that a carbon dioxide-containing exhaust gas is supplied to a compressor to a CO 2 hydrate generating apparatus provided in a sea capable of generating carbon dioxide hydrate (CO 2 hydrate). After contacting with seawater to produce CO 2 hydrate by using sea water pressure, the method of depositing the generated CO 2 hydrate on the seabed and storing it on the seabed has been proposed. There is a problem in that the power cost is high because it must be compressed and supplied to the CO 2 hydrate generator.

특허문헌 4 일본특허공개번호 제2000-70702호에서는, 해수 중에 가스리프트(Gas lift) 장치로서 설치한 역J자 관의 단각관내(短脚管內)에 이 하단부에 저 순도 이산화탄소가스를 공급하여 해수 중에 용해시킨 것을 심해로 보내는 방법이 제시되어 있으나, 역J자 관의 하단부에 저 순도 이산화탄소 가스를 공급하는데 동력비가 높게 소요되는 문제가 있다.Patent Document 4 Japanese Patent Laid-Open No. 2000-70702 supplies low-purity carbon dioxide gas to the lower end of a short-circuit pipe of an inverted J-shaped pipe installed in a seawater as a gas lift device. There is a method of sending the dissolved in the seawater to the deep sea, but there is a problem that the high power cost is required to supply a low-purity carbon dioxide gas to the bottom of the reverse J pipe.

특허문헌 5 일본특허공개번호 평(平) 8-103649호는, 상기 특허문헌 4의 기술과 거의 동일한 기술로, 두 기술 모두 발명자 사이토 타카유키(齋藤 隆之) 씨가 중심이 되어 개발한 기술이며, 미용해 가스의 배기가 되지 않아 용해된 가스(CO2)를 심해로 보내는 것이 어려움이 있으면서 이 역시 동력비가 높게 소요되는 문제가 있다.Patent Document 5 Japanese Patent Application Laid-open No. Hei 8-103649 is a technique almost identical to that of Patent Document 4, both of which are developed by inventor Takayuki Saito. There is a problem that it is difficult to send dissolved gas (CO 2 ) to the deep sea because it is not the exhaust of the sea gas, this also requires a high power cost.

그리고 비특허문헌 1에서 비특허문헌 6에서 상기 특허문헌에서 공지된 내용이거나, 이산화탄소를 CO2 해양격리기술개발의 현상, 이산화탄소의 심해 저류, 이산화탄소의 해양고정, 심해에서 CO2의 현상, 심해에 CO2 주입의 영향 등의 특성 및 현상만 제시된 기술들로 종래기술에 지나지 않는다.And non-Patent Document 1 to non-Patent Document 6 in the above-mentioned patent document, or carbon dioxide to CO 2 The technology presented only the characteristics and phenomena such as the phenomenon of ocean isolation technology development, the deep sea storage of carbon dioxide, the oceanic fixation of carbon dioxide, the phenomenon of CO 2 in the deep sea, the effect of CO 2 injection into the deep sea, and are nothing more than the prior art.

[특허문헌 1] 일본특허공개번호 제2011-31154호, 이산화탄소의 천대수층저류(二酸化炭素の淺帶水層貯留), (2011년 02월 17일)[Patent Document 1] Japanese Patent Laid-Open No. 2011-31154, Carbon Dioxide Storage of Carbon Dioxide, February 17, 2011 [특허문헌 2] 일본특허공개번호 제2010-207761호, 해수를 이용한 배가스 중의 이산화탄소의 제거방법 및 시스템(海水を利用した排ガス中の二酸化炭素の除去方法及びシステム), (2010년 09월 24일)[Patent Document 2] Japanese Patent Publication No. 2010-207761, Method and System for Removing Carbon Dioxide from Flue Gas Using Seawater, (September 24, 2010) ) [특허문헌 3] 일본특허공개번호 제2009-119463호, 가스하이드레이트의 해 중 생성방법 및 가스하이드레이트 생성장치(ガスハイドレ―トの海中生成方法及びガスハイドレ―ト生成裝置), (2009년 06월 04일)[Patent Document 3] Japanese Patent Publication No. 2009-119463, Method for generating gas hydrates in sea and gas hydrate generating apparatus (Gas Heidle), (June 04, 2009) ) [특허문헌 4] 일본특허공개번호 제2000-70702호, 저순도 이산화탄소가스를 해수 중에 용해하여, 심해에 보내는 방법 및 장치(低純度二酸化炭素ガスを海水中に溶解し、深海へ送りこむ方法及び裝置), (2000년 03월 07일)[Patent Document 4] Japanese Patent Laid-Open No. 2000-70702, Method and apparatus for dissolving low-purity carbon dioxide gas in seawater and sending it to the deep sea. ), (March 07, 2000) [특허문헌 5] 일본특허공개번호 평(平) 8-103649호, 기체이산화탄소의 해중격리방법 및 이의 장치(氣體二酸化炭素の海中溶解隔離方法及びその裝置), (1996년 04월 23일)[Patent Document 5] Japanese Patent Application Laid-open No. Hei 8-103649, Method for Underwater Isolation of Gas Carbon Dioxide and Its Apparatus, (April 23, 1996)

[비특허문헌 1] 료우 이유우(綾 威雄), 야마네 켄지(山根 健次), 나카지마 야스하루(中島 康晴), CO2 해양격리기술개발의 현상(CO2海洋隔離技術開發の現狀), 일본마린엔지니어링학회지(日本マリンエンジニアリング學會誌), 제40권2호(2005년 07월)[Non-Patent Literature 1] Ryouyu Lee, Kenji Yamane, Yasuharu Nakajima, Development of CO2 Marine Isolation Technology (CO2 海洋 隔離 技術 開發 の 現狀), Journal of Japan Marine Engineering Society日本 マ リ ン エ ン ニ ア リ ン グ 學會 誌, Vol. 40, No. 2 (July, 2005) [비특허문헌 2] 야마네 켄지(山根 健次), 료우 이유우(綾 威雄), 이산화탄소 심해 저류에 관한 연구(二酸化炭素深海貯留に關する硏究), 일본선박해양공학회지(日本船舶海洋工學會誌) 제58호(2003년 01월)[Non-Patent Document 2] Yamane Kenji, Ryou-Yu Yu, Research on Deep-Storage Carbon Dioxide, Journal of the Korean Society of Ship and Ocean Engineers No. 58 (January 2003) [비특허문헌 3] 사이토 타카유키(齋藤 隆之), 이산화탄소의 고효률해양고정기술(二酸化炭素の高效率海洋固定技術), 자원환경기술총합연구소지(資源環境技術總合硏究所誌), 1997년 09월호[Non-Patent Document 3] Saito Takayuki, Highly Efficient Offshore Fixed Technology of Carbon Dioxide, Korea Institute of Resources and Environment Technology, 1997 September, 2017 [비특허문헌 4] Steinberg, M., in Discussions at Deep Sea and CO2 2000, Ship Res. Inst., Tokyo, (2000)[Non-Patent Document 4] Steinberg, M., in Discussions at Deep Sea and CO2 2000, Ship Res. Inst., Tokyo, (2000) [비특허문헌 5] Yamane, K., et al, “Two Types of Strength Abnormality of CO2 Hydrate Membrane”, Greenhouse Gas Control Technologies, CSIRO, pp. 492-498, (2001)[Non-Patent Document 5] Yamane, K., et al, “Two Types of Strength Abnormality of CO2 Hydrate Membrane”, Greenhouse Gas Control Technologies, CSIRO, pp. 492-498, (2001) [비특허문헌 6] Barry, J.P., K.R. Buck, C.F. Lovera, L.Kuhnz, P.J. Whaling, E.T. Peltzer, P. Walz, and P.G. Brewer, 2004: Effects of direct ocean CO2 injection on deep-sea meiofauna. Journal of Oceanography, 60(4), 759∼766.[Non-Patent Document 6] Barry, J.P., K.R. Buck, C.F. Lovera, L. Kuhnz, P.J. Whaling, E.T. Peltzer, P. Walz, and P.G. Brewer, 2004: Effects of direct ocean CO2 injection on deep-sea meiofauna. Journal of Oceanography, 60 (4), 759-766.

본 발명은 종래의 선행기술에서 문제점을 해결하기 위해서, 비료공장, 발전소나 산업공장의 보일러연소공정과 생산공정에서 배출되는 배기가스, 제철공장에서 배출되는 배기가스, 시멘트공장과 같은 산업공장에서 배출되는 배기가스, 각종 발효공정에서 배출되는 배기가스와 같이 이산화탄소를 함유한 배기가스를 압축하지 않고 저온의 해양 심층수, 표층해수, 하천수 또는 지하수 중에서 한 종류의 용수(用水)와 함께 심층용해조에 공급하여 높은 수압에 의해서 CO2 용해율이 높게 용해한 수용액을 해저심층, 해저대수층, 육상대수층에 안전하게 격리처리하는 방법을 제시하는데 목적이 있다.The present invention, in order to solve the problems in the prior art, the exhaust gas discharged from the boiler combustion process and production process of the fertilizer plant, power plant or industrial plant, the exhaust gas discharged from the steel mill, discharge from industrial plants such as cement plants Exhaust gas containing carbon dioxide, such as exhaust gas emitted from various fermentation processes, is not compressed, and is supplied to a deep melting tank together with one kind of water from deep sea water, surface sea water, river water or ground water at low temperature. CO 2 due to high water pressure The purpose of this paper is to provide a method for the safe isolation of aqueous solutions with high dissolution rates into deep seabeds, seabed aquifers, and land aquifers.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 비료공장, 발전소나 산업공장의 보일러연소공정과 생산공정에서 배출되는 배기가스, 제철공장에서 배출되는 배기가스, 시멘트공장과 같은 산업공장에서 배출되는 배기가스, 각종 발효공정에서 배출되는 배기가스와 같이 이산화탄소(CO2)를 함유한 배기가스에서 이산화탄소를 격리처리하는 방법에 있어서, 상기 이산화탄소를 함유한 배기가스를 냉각하여 온도를 떨어뜨리는 냉각단계와, In order to achieve the above object, the present invention provides an exhaust gas discharged from a boiler combustion process and a production process of a fertilizer plant, a power plant or an industrial plant, an exhaust gas discharged from an iron and steel plant, an exhaust gas discharged from an industrial plant such as a cement plant, A method of sequestering carbon dioxide from an exhaust gas containing carbon dioxide (CO 2 ), such as exhaust gas discharged from various fermentation processes, the method comprising: a cooling step of cooling the exhaust gas containing carbon dioxide to lower the temperature;

상기 이산화탄소를 함유한 배기가스를 냉각하여 온도를 떨어뜨린 것을 저온의 해양 심층수, 표층해수, 하천수 또는 지하수 중에서 한 종류의 용수(用水)와 함께 심층용해조에 공급하여 높은 수압에 의해서 이산화탄소가 용해된 용수로 처리하는 이산화탄소를 용해하는 단계와,Cooling the exhaust gas containing carbon dioxide and dropping the temperature is supplied to a deep melting tank together with one kind of water from the deep sea water, surface sea water, river water or ground water of low temperature and the carbon dioxide is dissolved by high water pressure. Dissolving the treated carbon dioxide;

상기 이산화탄소가 용해된 용수를 CO2하이드레이트(CO2 hydrate)가 생성될 수 있거나. 또는 이산화탄소의 임계점(Critical point) 이하의 온도와 이상의 압력이 유지되는 해저심층, 해저대수층 또는 육상대수층에 안전하게 격리처리하는 이산화탄소를 격리하는 단계로 이루어진 것에 특징이 있다.The water in which the carbon dioxide is dissolved is CO 2 hydrate (CO 2 hydrate) may be produced. Or it is characterized in that the step consisting of sequestering carbon dioxide safely sequestration in the deep seabed, subsea aquifer or land aquifer to maintain the temperature and pressure below the critical point of the carbon dioxide (critical point).

본 발명은 이산화탄소를 함유한 배기가스를 압축기로 압축하지 않고서도 상압(常壓) 상태의 배기가스를 용수와 함께 심층용해조에 공급하여 심층에 도달하면 높은 수압에 의해서 압축하였을 때와 동일한 용해효율로 이산화탄소가 용해되는 효과가 있으면서, 압축하는 동력비가 들어가 않아 운전비가 저렴한 특징이 있기 때문에 이산화탄소를 용수에 용해하여 해저심층, 해저대수층, 육상대수층에 격리처리하는데 널리 이용될 것으로 사료된다.The present invention is to supply the exhaust gas of the atmospheric pressure with the water to the deep melting tank without compressing the exhaust gas containing carbon dioxide to the compressor, and when reaching the depth, the same exhaustion efficiency as when compressed by high water pressure It is thought that carbon dioxide will be widely used for dissolving carbon dioxide in water and sequestering it in deep seabed, seabed aquifer and terrestrial aquifer because it has the effect of dissolving carbon dioxide and having low operating cost because it does not enter compression power cost.

도 1은 배기가스에 함유된 이산화탄소를 해저심층에 격리처리하는 공정도(용존 이산화탄소 수용액 이송펌프가 심층에 설치된 경우)
도 2는 배기가스에 함유된 이산화탄소를 해저심층에 격리처리하는 공정도(용존 이산화탄소 수용액 이송펌프가 지상에 설치된 경우)
도 3은 배기가스에 함유된 이산화탄소를 해저대수층에 격리처리하는 공정도
도 4는 배기가스에 함유된 이산화탄소를 육상대수층에 격리처리하는 공정도
도 5는 배기가스 흡인장치(吸引裝置)의 단면도
도 6은 탈황처리공정도
도 7은 일반적인 배기가스처리공정도
도 8은 상압(1atm)에서 이산화탄소의 물에 용해도
도 9는 상압(1atm)에서 이산화유황의 물에 용해도
도 10은 압력과 온도 변화에 따른 이산화탄소의 물에 용해도
도 11은 이산화탄소(CO2)-해수(H2O)-이산화탄소 하이드레이트의 상평형도
도 12는 압력-온도에 따른 CO2의 상평형도(Pessure-temperature phase diagram of carbon dioxide)
도 13은 pH와 온도에 따른 해수 중에 CO2의 용해도(Solubility of CO2 in seawater as a function of Temperature and Pressure)
도 14는 해수에서 이산화탄소의 용해형태(CO2 ( aq )-HCO3 --CO3 2 -)와 농도(염분농도 3.5%, 온도 15℃, 압력 1atm)
도 15는 CO2의 몰리에 선도(Mollier diagram, Temperature-entropy diagram)1 is a process chart for sequestering carbon dioxide contained in exhaust gas in a deep seabed (if a dissolved carbon dioxide aqueous solution transfer pump is installed in the deep sea)
Figure 2 is a process chart for sequestering carbon dioxide contained in the exhaust gas in the deep seabed (if the dissolved carbon dioxide aqueous solution transfer pump is installed on the ground)
3 is a process chart for sequestering carbon dioxide contained in exhaust gas in a seabed aquifer
Figure 4 is a process chart for sequestering the carbon dioxide contained in the exhaust gas in the land aquifer
5 is a cross-sectional view of an exhaust gas suction device
6 is a desulfurization treatment process diagram
7 is a general exhaust gas treatment process diagram
8 is the solubility of carbon dioxide in water at normal pressure (1atm)
9 is solubility in water of sulfur dioxide at atmospheric pressure (1 atm).
10 is the solubility of carbon dioxide in water with pressure and temperature changes
11 is a phase diagram of carbon dioxide (CO 2 ) -sea water (H 2 O) -carbon dioxide hydrate.
12 is a pressure - even the equilibrium of the CO 2 with temperature (Pessure-temperature phase diagram of carbon dioxide)
13 is solubility (Solubility of CO 2 in seawater as a function of Temperature and Pressure) of CO 2 in the water according to the pH and temperature
14 is a form of carbon dioxide dissolved in water (CO 2 (aq) -HCO 3 - -CO 3 2 -) and the concentration (salt concentration 3.5%, temperature 15 ℃, pressure 1atm)
FIG. 15 is a Mollier diagram of a CO 2 (Mollier diagram, Temperature-entropy diagram)

본 발명은 비료공장, 발전소나 산업공장의 보일러연소공정과 생산공정에서 배출되는 배기가스, 제철공장에서 배출되는 배기가스, 시멘트공장과 같은 산업공장에서 배출되는 배기가스, 각종 발효공정에서 배출되는 배기가스와 같이 이산화탄소(CO2)를 함유한 배기가스를 저온의 해양 심층수, 표층해수, 하천수 또는 지하수 중에서 한 종류의 용수(用水)와 함께 심층용해조(5)에 공급하여 높은 수압에 의해서 CO2 용해율이 높게 용해한 수용액을 CO2하이드레이트(CO2 hydrate)가 생성될 수 있는 해저심층, 해저대수층 또는 육상대수층에 안전하게 격리처리하는 방법을 제시한다.The present invention is the exhaust gas emitted from the boiler combustion process and production process of the fertilizer plant, power plant or industrial plant, the exhaust gas from the steel mill, the exhaust gas from industrial plants such as cement plants, exhaust from various fermentation processes by a high water pressure is supplied to the deep melting vessel (5) with one type of water (用水) the exhaust gas containing carbon dioxide (CO 2) from a cold deep sea water, surface water, river water or ground water, such as CO 2 gas Aqueous solution dissolved in a high dissolution rate was dissolved in CO 2 hydrate (CO 2 The present invention provides a method for safely isolating a deep seabed, subsea aquifer or terrestrial aquifer where hydrates can be produced.

현재 연소공정에서 배출되는 배기가스를 처리하는 일반적인 공정은, 도 7에서 보는 바와 같이 탈질처리, 집진처리, 탈황처리를 순차적으로 처리하여 굴뚝으로 배기하고 있으며, 본 발명에서는 탈질처리, 집진처리와 탈황처리가 된 배기가스에 함유된 이산화탄소를 탈CO2 처리를 한 다음 굴뚝으로 배출하는 방법을 제시한다.Currently, the general process of treating the exhaust gas discharged from the combustion process, the denitrification treatment, the dust collection treatment, the desulfurization treatment is sequentially exhausted to the chimney as shown in Figure 7, in the present invention, the denitrification treatment, dust collection treatment and desulfurization de-CO 2 to the carbon dioxide contained in the exhaust gas is processed It suggests how to treat and then discharge into the chimney.

먼저, 이산화탄소를 함유한 배기가스의 용수(用水)에 용해효율 향상조건, CO2하이드레이트(CO2 hydrate)의 생성조건, 해저심층·해저대수층·육상대수층에 안전하게 격리처리할 수 있는 조건 등을 검토하면 다음과 같다.
First, conditions for improving dissolution efficiency in water of exhaust gas containing carbon dioxide, CO 2 hydrate (CO 2 The conditions for the formation of hydrates, the conditions under which the sewage can be safely sequestered in the deep seabed, the sea aquifer and the land aquifer are as follows.

1. 용수에 CO2의 용해효율을 높게 하기 위해서는 흡수시스템 내에서 고압, 저온으로 유지해야 한다.1. In order to increase the efficiency of the CO 2 dissolved in the water should be maintained at a high pressure, low temperature in the absorption system.

이산화탄소의 물에 용해도는, 도 10 '압력과 온도 변화에 따른 이산화탄소의 물에 용해도'에서 보는 바와 같이 저온, 고압 상태에서 용해효율이 높다.The solubility of carbon dioxide in water is high in dissolution efficiency at low temperature and high pressure, as shown in FIG. 10 'Solubility of Carbon Dioxide in Water at Different Pressures and Temperatures'.

그래서 이산화탄소를 함유한 배기가스를 압축기(Compressor)로 압축한 고압의 배기가스를 용해시스템에 공급하여 고압상태에서 용해하면 동력비가 높은 문제점이 있기 때문에, 본 발명에서는 상압상태에서 배기가스를 용수와 함께 심층용해조(5)에 공급하여 심층에서 높은 수두압(水頭壓)에 의해서 고압이 형성되도록 한다. Therefore, when the high-pressure exhaust gas compressed by the compressor (compressor) containing carbon dioxide is supplied to the dissolution system and dissolved in a high pressure state, there is a problem in that the power cost is high. Supply to the deep melting tank (5) so that the high pressure is formed by the high head pressure (水頭 壓) in the deep.

그리고 온도는 낮을수록 용해효율이 향상되기 때문에 공급되는 이산화탄소를 함유한 배기가스는 냉각공정에서 냉각된 배기가스를 용해시스템에 공급하고, 사용하는 용수도 가능한 저온의 용수를 사용하는 것이 바람직하다. 따라서 한국의 동해안에서와 같이 저온의 해양 심층수를 용이하게 취수할 수 있는 지역에서는 해양 심층수를 용수로 사용하는 것이 좋다.The lower the temperature, the better the dissolution efficiency, so that the exhaust gas containing carbon dioxide supplied to the dissolution system is supplied with the exhaust gas cooled in the cooling process, and it is preferable to use low temperature water which can be used. Therefore, it is advisable to use deep ocean water as a source of water in areas where low temperature deep ocean water can be easily taken in, such as on the east coast of Korea.

한국의 동해안의 해양 심층수는 일본열도가 가로 막혀 있어 해저심층에서 조류의 흐름이 느려 다른 지역(일본 동쪽의 태평양 연안, 미국 하와이, 유럽의 대서양 지역 등)에 비해서 수온이 낮은 특징이 있다. 일본 토야마현(富山縣) 해안의 앞바다, 미국 하와이 코나(Kona) 해안의 앞바다의 경우는 해수면에서 200m 깊이에 존재하는 해양 심층수의 경우 8∼10℃로 존재하는데, 한국 동해안의 고성이나 울릉도 앞바다의 경우는 해수면에서 200m 깊이에 있는 해양 심층수의 경우 2℃ 전후로 연간 일정하게 저온으로 존재하는 특징이 있다. 따라서 한국 동해안 있는 발전소, 시멘트공장, 제철소, 석유화학공장 등에서 배출되는 이산화탄소를 함유한 배기가스는 해양 심층수를 용수로 사용하여, CO2를 용해한 용수를 해저심층에 CO2하이드레이트(CO2 hydrate) 상태로 격리처리하는 것이 다른 처리방법에 비해서 가장 경제적이면서 안전하게 처리할 수 있다.
The deep ocean waters on the east coast of Korea are blocked by the Japanese archipelago, and the water temperature is lower than that of other regions (Pacific Coast of East Japan, Hawaii, USA, Europe). On the coast of Toyama Prefecture, Japan, and on the coast of Kona, Hawaii, USA, the deep ocean water, which is 200m deep, exists at 8 to 10 ° C. In the case of deep sea water 200 m deep from the sea level, it is characterized by a constant low temperature around 2 ℃ annually. Therefore, Korea East Coast power plant, cement factories, steel mills, the exhaust gas containing carbon dioxide discharged from petrochemical plants use water for deep ocean water, CO 2 hydrate, the water dissolved CO 2 in the seabed depth (CO 2 Isolation in the hydrate state is the most economical and safe process compared to other treatment methods.

2. 이산화탄소가 물에 용해하여 CO2하이드레이트(CO2 hydrate)가 생성되는 조건을 검토하면 다음과 같다.2. Carbon dioxide is dissolved in water and CO 2 hydrate (CO 2 The conditions under which hydrates are generated are as follows.

도 11 '이산화탄소(CO2)-해수(H2O)-이산화탄소 하이드레이트의 상평형도'에서 보는 바와 같이 고체상태의 클라스레이트화합물(Clathrate compound, 包接水和物)인 CO2 하이드레이트(CO2-hydrate)의 생성은, 압력이 4.468MPa 이상일 때, 온도는 10.5℃ 이하인 조건에서 생성된다. 이와 같이 물·액체CO2·기체CO2·CO2하이드레이트의 4상(相)을 공존하는 점을 4중점(四重點, Quadruple Point)이라 한다, CO2 하이드레이트의 생성 반응은 다음과 같다.As shown in 'Phase diagram of carbon dioxide (CO 2 ) -sea water (H 2 O) -carbon dioxide hydrate', CO 2 which is a clathrate compound (包 接 水 和 物) in a solid state The formation of hydrate (CO 2 -hydrate) is produced under the condition that the temperature is 10.5 ° C or lower when the pressure is 4.468 MPa or more. In this way, water is referred to as the liquid CO 2, gaseous CO 2, that the four-phase coexisting (相) of CO 2 hydrate emphasis 4 (四重點, Quadruple Point), CO 2 The formation reaction of the hydrate is as follows.

CO2 + nH2O ⇔ CO2·nH2O (CO2-hydrate)……………………(2)CO 2 + nH 2 O—CO 2 · nH 2 O (CO 2 -hydrate)... ... ... ... ... ... ... ... (2)

상기 반응식 (2)에서 수화수(水和數) n는 5∼8로 밝혀져 있으며, CO2 하이드레이트의 비중은, 해수의 비중 1.023(24℃)보다 큰 1.1 전후로 해수 중에서 해저바닥에 침전하게 된다.In the reaction scheme (2), the hydrated water n is found to be 5-8, and CO 2 The specific gravity of the hydrate is settled at the bottom of the sea bottom in the seawater around 1.1 which is larger than the specific gravity 1.023 (24 degreeC) of seawater.

수온이 10.5℃ 이상인 수중에서는 CO2 하이드레이트의 생성이 어렵다.In water with a water temperature of 10.5 ° C or higher, CO 2 The production of hydrates is difficult.

그래서 본 발명에서는 10.5℃ 이하인 해양 심층수를 취수하여 배기가스 중의 CO2를 심층용해조(5)에서 CO2 하이드레이트로 전환하여 해저심층에 안정적으로 격리하기 위해서는, 심층용해조(5)의 깊이는 수두압(水頭壓)이 45mH2O이상이 되게 45m이상의 깊이로 하여야 하며, 생성된 CO2 하이드레이트는, 항상 수온이 10.5℃ 이하인 해수면에서 수심 45m보다 깊은 곳에 격리처리하여야 한다.Thus CO 2 for CO 2 in the exhaust gas to intake the deep sea water than 10.5 ℃ in the present invention, in-depth melting vessel (5) In order to switch to hydrate stably isolated in the sea bed depth, the depth of the deep melting vessel (5) shall be at least to a depth of 45m the water head pressure (水頭壓) more than 45mH 2 O, the generated CO 2 Hydrates should always be sequestered at depths greater than 45 m from sea level where the water temperature is below 10.5 ° C.

실제 한국의 동해 해저심층에는 수온이 2℃ 전후로 메테인 하이드레이트(Methane hydrate)와 CO2 하이드레이트(CO2 hydrate)가 상당량 존재하는 것으로 확인되었다.
Indeed, in the deep sea bed of Korea, methane hydrate and CO 2 Hydrate (CO 2 hydrate) was found to be present in significant amounts.

3. 수온이 10.5℃ 이상이 되어 CO2 하이드레이트 생성이 되지 않는 해저지점에 격리하는 경우3. The water temperature is over 10.5 ℃ and CO 2 Isolate to the seabed where no hydrate is formed

수온이 10.5℃ 이상이 되면 CO2 하이드레이트 생성은 되지 않기 때문에 물에 용해된 상태나, 액체 탄산(Liquid carbon dioxide) 상태로 격리해야 한다.CO 2 when the water temperature is above 10.5 ℃ Because it does not form hydrates, it must be sequestered in water or liquid carbon dioxide.

심층해저에서 10.5℃ 이하 저온의 해양 심층수가 존재하지 않는 해저심층에서는 CO2 하이드레이트가 존재하지 않고, 이산화탄소가 수중에 용해된 상태나, 액체 탄산 상태로 존재한다. In deep seabeds, where there is no deep sea water at temperatures below 10.5 ° C, CO 2 No hydrate is present, and carbon dioxide is dissolved in water or in a liquid carbonate state.

오키나와현(沖繩縣) 요나구니섬(與那國島) 수심 1380m 해저에서는 액체 탄산 풀(Liquid carbon dioxide pool)이 존재하는 것이 확인되었다.It was confirmed that a liquid carbon dioxide pool existed at the seabed of 1380m depth in Yonaguni Island, Okinawa Prefecture.

수온이 10.5℃ 이상으로 CO2 하이드레이트 상태로는 격리할 수 없는 경우는, 온도는 이산화탄소의 임계온도(Critical temperature)인 31.1℃ 이하, 압력은 임계압력(Critical pressure)인 7.382MPa보다 높은 수두압이 되는 지점에 격리처리하여야 한다.CO 2 with water temperature above 10.5 ℃ If it cannot be sequestered in the hydrated state, it should be sequestered at the point where the temperature reaches the head pressure below 31.1 ° C, the critical temperature of carbon dioxide, and the pressure is higher than 7.382MPa, the critical pressure.

이산화탄소의 임계점(Critical point)은 도 12 '압력-온도에 따른 CO2의 상평형도(Pessure-temperature phase diagram of carbon dioxide)'와 도 15 'CO2의 몰리에 선도(Mollier diagram, Temperature-entropy diagram)'에서 보는 바와 같이 31.1℃, 7.382MPa이다. 수온이 이산화탄소의 임계온도 31.1℃ 이상 되는 지점에서는 격리처리를 하여서는 안 된다.
The critical point of carbon dioxide (Critical point) is 12 degrees, the pressure - even the equilibrium of the CO 2 with temperature (Pessure-temperature phase diagram of carbon dioxide), and 15 'leading to Morley of CO 2 (Mollier diagram, Temperature-entropy As shown in the diagram), it is 31.1 ° C and 7.382 MPa. It should not be sequestered at the point where the water temperature is above the critical temperature of carbon dioxide 31.1 ℃.

4. 이산화탄소의 물에 용해도는 pH가 4 이하에서는 거의 용해하지 않기 때문에 CO2를 용해하는 용수의 pH는 5 이상에서 운전하여야 한다.4. Since the solubility of carbon dioxide in water rarely dissolves at pH below 4, the pH of water that dissolves CO 2 should be operated above 5.

도 13 'pH와 온도에 따른 해수 중에 CO2의 용해도(Solubility of CO2 in seawater as a function of Temperature and Pressure)'에서 보는 바와 같이 수중에 CO2의 농도가 높아 지면 pH는 떨어진다. 이는 다음 반응식 (3)에서와 같이 수소 이온(H+)이 생성되기 때문이다.13 when the water increases the concentration of CO 2, as shown in the "water solubility in the CO 2 (Solubility of CO 2 in seawater as a function of Temperature and Pressure) according to the pH and the temperature, pH drops. This is because hydrogen ions (H + ) are generated as in the following scheme (3).

CO2 + H2O → H+ + HCO3 - → 2H+ + CO3 2 - …………………(3)CO 2 + H 2 O → H + + HCO 3 - → 2H + + CO 3 2 - ... ... ... ... ... ... ... (3)

그리고 수용액의 pH가 4 이하가 되면 도 14 '해수에서 이산화탄소의 용해형태(CO2 ( aq )-HCO3 --CO3 2 -)와 농도(염분농도 3.5%, 온도 15℃, 압력 1atm)'에서 보는 바와 같이 H2CO3[=CO2( aq] 수용액에 존재하면서 CO2의 용해는 거의 일어 나지 않기 때문에 용수의 주입량을 조정하여 pH는 5 이상이 되게 운전해야 한다.
And of a pH of 14 or less when the aqueous solution 4, in the form of carbon dioxide dissolved in water (CO 2 (aq) -HCO 3 - -CO 3 2 -) and the concentration (salt concentration 3.5%, temperature 15 ℃, pressure 1atm) ' As can be seen in the H 2 CO 3 [= CO 2 ( aq ] solution, CO 2 dissolution almost does not occur, so the pH of the water should be adjusted to 5 or more by adjusting the injection amount of water.

5. SOx성분도 용수(물)에 용해하여 처리하는 경우는, 탈CO2처리공정 이전에 탈황처리를 하여야 한다. 5. When processing by dissolving the ingredients SOx water (water) is to be a desulfurization treatment prior to de-CO 2 process.

도 8 '상압(1atm)에서 이산화탄소의 물에 용해도'와 도 9 '상압(1atm)에서 이산화유황의 물에 용해도'에서 보는 바와 같이 SO2가 CO2에 비해서 용해도가 월등히 높은 특징이 있다. SO2는 pH에 상관없이 물과 반응 용해하여 산성화한다.As shown in FIG. 8 'solubility in water of carbon dioxide at atmospheric pressure (1 atm)' and FIG. 9 'solubility in water of sulfur dioxide at atmospheric pressure (1 atm)', SO 2 has a much higher solubility than CO 2 . SO 2 reacts and dissolves in water to acidify regardless of pH.

2SO2 + O2 + 2H2O → 2H2SO4 ↔ 4H+ + 2SO4 2- …………………(4)2SO 2 + O 2 + 2H 2 O → 2H 2 SO 4 ↔ 4H + + 2SO 4 2- . ... ... ... ... ... ... (4)

SO2와 CO2를 용수(물)에 용해하여 제거하는 경우는 SO2를 pH가 4 이하에서 물에 용해하여 제거한 다음에, CO2는 pH 5 이상에서 물에 용해 제거해야 한다.When SO 2 and CO 2 are dissolved in water (water) and removed, SO 2 must be dissolved in water at a pH of 4 or lower, and then CO 2 must be dissolved in water at pH 5 or higher.

이하 본 발명을 상기한 이산화탄소(CO2)와 물(H2O)의 계(系)에서 특성을 이용하여 배기가스에 함유된 이산화탄소를 포집하여 안정되게 격리(隔離)할 수 있는 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
Hereinafter, a method of capturing and stably sequestering carbon dioxide contained in exhaust gas using characteristics in the system of carbon dioxide (CO 2 ) and water (H 2 O) described above is attached. When described in detail with reference to the drawings as follows.

Ⅰ. 냉각단계Ⅰ. Cooling stage

비료공장, 발전소나 산업공장의 보일러연소공정과 생산공정에서 배출되는 배기가스, 제철공장에서 배출되는 배기가스, 시멘트공장과 같은 산업공장에서 배출되는 배기가스, 각종 발효공정에서 배출되는 배기가스와 같이 이산화탄소(CO2)를 함유한 배기가스는 대체로 온도가 높기 때문에 배기가스이송송풍기(1)로 냉각공정에 보내어 배기가스의 온도를 30℃ 이하로 냉각한다. 이때 냉각된 온도는 낮을수록 좋기 때문에 특별히 하안의 온도는 특별히 제한하지는 않는다.Exhaust gas from fertilizer plant, power plant or industrial plant boiler combustion process and production process, exhaust gas from steel mill, cement plant, exhaust gas from industrial plant such as cement plant, exhaust gas from various fermentation process Since the exhaust gas containing carbon dioxide (CO 2 ) is generally high in temperature, the exhaust gas is sent to the cooling process by the exhaust gas transport fan 1 to cool the exhaust gas to 30 ° C. or less. At this time, the lower the cooled temperature is better, the temperature of the riverbank is not particularly limited.

냉각공장의 냉각기는 투관식 열교환기(Tube and shell heat exchanger type) 또는 기·액 접촉식 열교환기를 사용한다.The chiller in a cooling plant uses a tube and shell heat exchanger type or a gas-liquid contact heat exchanger.

그리고 냉각용수는 온도가 낮은 용수를 사용하는 것이 바람직하며, 가능한 저온의 해양 심층수를 용이하게 취수할 수 있는 지역에서는 해양 심층수를 이용하는 것이 좋다.
In addition, it is preferable to use water having a low temperature for cooling water, and use deep sea water in an area where the deep sea water at low temperature can be easily taken in.

Ⅱ. 이산화탄소를 용해하는 단계Ⅱ. Dissolving carbon dioxide

상기 이산화탄소(CO2)를 함유한 배기가스는 냉각하여 온도를 떨어뜨린 배기가스를 저온의 해양 심층수, 표층해수, 하천수 또는 지하수 중에서 한 종류의 용수(用水)와 함께 심층용해조(5)에 공급하여 높은 수압에 의해서 이산화탄소가 용해된 용수로 처리한다. The exhaust gas containing the carbon dioxide (CO 2 ) is cooled and supplied to the deep melting tank (5) with one kind of water from the deep sea water, surface sea water, river water or ground water at low temperature by cooling the temperature. It is treated with water in which carbon dioxide is dissolved by high water pressure.

저온의 해양 심층수를 용이하게 취수할 수 있는 장소에서는, 도 1 '배기가스에 함유된 이산화탄소를 해저심층에 격리처리하는 공정도(용존 이산화탄소 수용액 이송펌프가 심층에 설치된 경우)', 도 2 '배기가스에 함유된 이산화탄소를 해저심층에 격리처리하는 공정도(용존 이산화탄소 수용액 이송펌프가 지상에 설치된 경우)'와 도 3 '배기가스에 함유된 이산화탄소를 해저대수층에 격리처리하는 공정도'에서와 같이 수온이 10.5℃ 이하가 되는 해양 심층수를 사용하는 것이 좋다.In a place where low-temperature deep sea water can be easily taken out, FIG. 1 is a process diagram for sequestering carbon dioxide contained in exhaust gas in a deep sea bed (if a dissolved carbon dioxide aqueous solution pump is installed in deep water), and FIG. As in the process diagram for sequestering carbon dioxide contained in the gas in the deep seabed (if the dissolved carbon dioxide aqueous solution pump is installed on the ground) and FIG. 3, the process diagram for sequestering carbon dioxide contained in the exhaust gas in the seabed aquifer. It is recommended to use deep ocean water, where the water temperature is below 10.5 ° C.

심층용해조(5)는 상부 수위(水位)가 해수면보다 3∼4m 낮게 설치하여, 해양 심층수를 사이펀( Siphon ) 원리에 의해서 항상 일정한 수위가 형성되도록 취수하며, 가능한 수온은 낮을수록 좋다. Deep melting vessel 5 and the water intake to be formed is always constant level by the, deep sea water by installing 3~4m lower than the upper water level (水位) sea level in the siphon (Siphon) principle, possible temperature may lower.

수온이 10.5℃ 이하가 되는 해양 심층수를 취수할 수 없는 해안가에서는 이산화탄소의 임계온도(Critical temperature) 31.1℃ 이하의 표층해수를 사용하여야하며, 이때도 수온은 낮을수록 좋다.At seasides where the deep water cannot be withdrawn below 10.5 ° C, surface seawater below the critical temperature of carbon dioxide of 31.1 ° C should be used, even if the water temperature is lower.

표층해수나 해양 심층수를 취수할 수 없는 내륙지역에서는, 도 3에서와 같이 지하수 또는 하천수를 취수하여 용수로 사용하는 경우도, 이산화탄소의 임계온도 31.1℃ 이하의 용수를 취수하여 사용하여야하며, 이때도 수온은 낮을수록 좋다.In inland areas where surface seawater or deep ocean water cannot be collected, even when using groundwater or river water as water, as shown in FIG. 3, water with a critical temperature of 31.1 ° C. or less must be collected and used at this time. The lower the better.

지형상 심층용해조(5)의 상부 수위(水位)를 해수면보다 3∼4m 낮게 설치할 수 없는 장소에서는, 심층용해조(5)의 상부 수위가 해수면보다 높게 설치되는 경우는 해양 심층수를 취수펌프로 취수하여 심층용해조(5)에 공급하여도 상관없다.In places where the upper water level of the deep sea bath 5 cannot be set 3 to 4 meters lower than the sea level in the terrain, when the upper water level of the deep sea bath 5 is set higher than the sea level, the deep sea water is taken out with a water intake pump. The deep melting bath 5 may be supplied.

저온의 해양 심층수를 취수할 수 없는 해안지역에서는 표층해수를 취수하여 상기 해양 심층수에서와 동일한 방법으로 심층용해조(5)에 공급한다,In coastal areas where low temperature deep sea water cannot be collected, the surface sea water is collected and supplied to the deep melting bath 5 in the same manner as in the deep sea water.

그리고 내륙에 있는 공장이나 산업시설에서 이산화탄소를 함유한 배기가스를 배출하는 지역에서는 지하수 또는 하천수를 도 4 '배기가스에 함유된 이산화탄소를 육상대수층에 격리처리하는 공정도'에서와 같이 수위지시조정기(LIC: Level indicating controller)로 일정 수위가 유지되게 심층용해조(5)에 공급한다,In areas where carbon dioxide-containing exhaust gas is discharged from inland plants or industrial facilities, groundwater or river water may be separated from the groundwater or river water as shown in FIG. LIC (Level indicating controller) is supplied to the deep melting bath (5) to maintain a constant level.

심층용해조(5)의 구조는, 심층용해조(5)에 공급된 용수를 배기가스 흡인장치 공급펌프(2)로 배기가스흡인장치(4)에서 배기가스와 용수가 함께 공급되는 심층용조 내관(6)이 설치되고, CO2가 용해된 용수 이송펌프(3)는 도 1에서와 같이 심층용해조(5) 하부바닥에 설치하거나, 도 2에서와 같이 지상에 설치한다.The deep melting tank 5 has a deep tank inner tube 6 through which the water supplied to the deep melting tank 5 is supplied with the exhaust gas and water from the exhaust gas suction device 4 to the exhaust gas suction device supply pump 2. ) Is installed, and the water transfer pump 3 in which CO 2 is dissolved is installed at the bottom of the deep melting tank 5 as shown in FIG. 1, or on the ground as shown in FIG. 2.

배기가스 흡인장치(4)는, 도 5 '배기가스 흡인장치(吸引裝置)의 단면도'에서 보는 바와 같이 실험실의 아스피레이터(Aspirator)와 같은 구조로, 용수를 배기가스 흡인장치 공급펌프(2)로 배기가스 흡인장치(4)의 액체 유로(4a)에 공급하여 노즐부(4b)를 통과하면 베르누이 이론(Bernoulli's theory)에 의해서 이산화탄소를 함유한 배기가스가 흡인(吸引)되어 용수와 함께 기·액 혼합유로(4d)를 통과하여 심층용해조 내관(6)을 통과하면서 CO2가 용수에 용해되는 구조로 되어 있다.The exhaust gas suction device 4 has a structure similar to an aspirator in a laboratory, as shown in Fig. 5, 'a cross-sectional view of the exhaust gas suction device'. When supplied to the liquid flow passage 4a of the exhaust gas suction device 4 and passed through the nozzle portion 4b, the exhaust gas containing carbon dioxide is sucked by Bernoulli's theory. The CO 2 is dissolved in the water while passing through the liquid mixing passage 4d and passing through the inner tube 6 of the deep melting tank.

CO2가 용해된 용수 이송펌프(3)는, 도 1에서와 같이 심층용해조(5) 하부 바닥에 수중펌프(Submersible pump)를 설치하는 것이 바람직하지만, 설치비가 높으면서 유지보수(Maintenance)가 어려움이 있기 때문에, 펌프흡입배관에서 용해된 가스가 용출되어 베이퍼 바인딩(Vapor binding)에 의해서 펌핑(Pumping) 효율이 다소 떨어지는 현상이 야기되지만 설치가 용이하고, 유지관리가 용이한 도 2와 같이 지상에 설치할 수도 있다.In the water transfer pump 3 in which CO 2 is dissolved, it is preferable to install a submersible pump at the bottom of the deep melting tank 5 as shown in FIG. 1, but it is difficult to maintain while maintaining a high installation cost. Since the dissolved gas is eluted from the pump suction pipe, the pumping efficiency is somewhat decreased due to vapor binding, but it is easy to install and easy to maintain. It may be.

도 3과 도 4에서도 CO2가 용해된 용수 이송펌프(3)를 도 2에서와 같이 지상에 설치하여도 된다.3 and 4, the water transfer pump 3 in which CO 2 is dissolved may be installed on the ground as in FIG.

심층용해조(5)의 용량은, CO2가스가 물에 용해하는데 소요되는 시간은 기포의 버블 사이즈(Bubble size), 수온, 수압, 용수의 CO2농도 등에 따라서 다소 차이는 있으나, 대체로 300초 전후에 용해함으로 여유를 두어 6∼10분으로 하면 무난하고, 심층용해조(5)의 깊이는 용수의 수온에 따라서 결정하는데, 10℃ 이하의 용수를 사용하여 CO2 하이드레이트 상태로 용해하는 경우는 수두압(水頭壓)이 45mH2O 이상이 되도록 50m보다 깊게 해야한다. The capacity of the deep melting vessel (5), CO 2 gas, the time it takes to dissolve in water, the bubble size of the bubble (Bubble size), water temperature, water pressure, and thus some differences in CO 2 concentration in the water, but, generally around 300 seconds to leave a margin when the solid by dissolving 6-10 minutes, and the depth of the deep melting vessel 5 is to determine, depending on the water temperature of the water, CO using water of less than 10 ℃ 2 When dissolved in the hydrate state, it should be deeper than 50m so that the head pressure is 45mH 2 O or more.

그러나 용수의 수온이 10.5℃ 이상 되는 경우는, CO2 하이드레이트 상태로 용해할 수 없기 때문에 가능한 높은 수압으로 하는 것이 좋기 때문에 지역의 여건, 사업비, 운전비 등의 경제성을 고려하여 결정하는 것이 바람직하기 때문에 본 발명에서 이 경우는 심층용해조(5)의 깊이는 특별히 제한하지 않는다.However, if the water temperature of the water is 10.5 ℃ or more, CO 2 Since it is not possible to dissolve in the hydrate state, it is preferable to set the water pressure as high as possible. Therefore, it is preferable to determine in consideration of economic conditions such as local conditions, operating costs, and operating costs, so in this case, the depth of the deep melting tank 5 is particularly Do not limit.

배기가스 흡인장치 공급펌프(2)와 CO2가 용해된 용수 이송펌프(3)의 용량은, CO2가 용해된 용수의 pH와 농도에 따라서 결정을 하는데, 용수 중 CO2의 농도가 0.2∼0.3wt% 범위가 되게 용수량을 결정하여 펌프용량을 결정하면 무난하다.Content in the exhaust gas suction apparatus feed pump (2) and CO 2 is a water feed pump (3) it is dissolved, to a decision according to the pH and the concentration of CO 2 dissolved in the water, the concentration of CO 2 in water 0.2~ It is safe to determine the pump capacity by determining the amount of water in the range of 0.3wt%.

심층용해조(5)의 구조는 필요한 지름으로, 요구되는 깊이까지 오거보링기(Auger Boring Machines)로 굴착(掘鑿)한 다음, 원형의 철근콘크리트구조(Reinforced concrete structure)로 시공하고, 심층용해조 내관(6)은 내식성 강관(Steel pipe) 또는 합성수지 배관을 사용한다.The deep melting tank 5 has the required diameter and is excavated with Auger Boring Machines to the required depth, and then constructed with a circular reinforced concrete structure. (6) uses steel pipe or plastic pipe.

해수 또는 해양 심층수 취수 배관(8)은 내염성이 우수한 PE(Polyethylene) 또는 PP(Polypropylene) 배관을 계류삭(Mooring rope)과 연결한 것을 태풍(颱風)에 의한 파도(波濤)나 지진(地震)에 의한 쓰나미(津波) 현상에 의해서 파손되지 않게 닻(Anchor)을 설치하여 해저바닥에 고정하여 취수지점까지 설치한다. 해수 또는 해양 심층수 취수배관(8)의 말단 (末端)에는 수가대(受架臺: 10)를 배관과 플랜지(Flange)로 연결하여 설치하고, 배관의 끝 부분에는 비중이 가벼운 부대(浮袋: 11)를 설치하여 해저지표면에 퇴적된 개흙(泥質)이 유입되지 않도록 해저지표면에서 10∼20m 떠있게 설치한다.The seawater or deep sea water intake pipe 8 connects PE (Polyethylene) or PP (Polypropylene) pipe with excellent salt resistance to mooring ropes to prevent waves or earthquakes caused by typhoons. An anchor is installed so that it is not damaged by the tsunami phenomenon, and it is fixed to the bottom of the sea floor and installed up to the intake point. At the end of seawater or deep sea water intake pipe (8), a water tank (10) is connected by a pipe and a flange, and a light portion of the pipe at the end of the pipe (浮 袋: 11) ) Should be installed 10 ~ 20m from the surface of the seabed to prevent the inflow of deposited soil on the surface of the seabed.

그리고 해수 또는 해양 심층수 취수배관(8)이 해산(海山) 또는 해구(海丘) 지역에서 피그 테일(Pig-tail) 형태로 설치되는 경우 배관의 철부(凸部)의 마루부분에 기체가 차게 되면서 취수량이 서서히 감소하게 되며, 나아가서는 베이퍼로크(Vapor-lock) 현상이 야기되어 취수가 되지 않게 되므로, 베이퍼로크(Vapor-lock) 현상이 야기될 수 있는 지점에는 가스배출구(Vapor vent hole)를 설치하여 배관 내에 기체가 차는 베이퍼로크(Vapor-lock) 현상이 일어 나지 않도록 하여야 한다. When the seawater or deep sea water intake pipe 8 is installed in the form of a pigtail in the sea or sea zone, the gas fills the floor of the convex part of the pipe. Withdrawal gradually decreases, and furthermore, a vapor-lock phenomenon occurs, and thus no water intake occurs. Therefore, a vapor vent hole is installed at a point where the vapor-lock phenomenon occurs. Therefore, vapor-locking phenomenon of gas in the pipe should not occur.

그리고 해저심층 배출배관(9)도 상기 해수 또는 해양 심층수 취수배관(8)과 동일하게 필요한 지점까지 설치한다.
And the deep sea discharge pipe (9) is also installed to the required point in the same way as the sea water or deep sea water intake pipe (8).

Ⅲ. 이산화탄소를 격리하는 단계Ⅲ. Steps to Sequester Carbon Dioxide

상기 이산화탄소가 용해된 용수를 CO2하이드레이트(CO2 hydrate)가 생성될 수 있거나. 또는 이산화탄소의 임계점(Critical point)인 온도는 31.1℃ 이하, 압력은 7.382MPa 이상의 조건이 유지되는 해저심층, 해저대수층 또는 육상대수층에 안전하게 격리처리한다.The water in which the carbon dioxide is dissolved is CO 2 hydrate (CO 2 hydrate) may be produced. Alternatively, the critical point of carbon dioxide is safely sequestered in subsea depths, sub-aquifers or terrestrial aquifers where the temperature remains below 31.1 ° C and the pressure remains above 7.382 MPa.

상기 이산화탄소를 용해하는 단계에서 수온이 10.5℃ 이하의 해양 심층수를 취수하여 CO2하이드레이트(CO2 hydrate)가 생성된 용수는, CO2하이드레이트(CO2 hydrate)가 생성될 수 있는 수온이 10.5℃ 이하이면서 수두압이 45mH2O 이상 되는 해저심층에 이산화탄소를 격리처리한다. 그러나 조류의 흐름, 태풍(颱風)에 의한 파도(波濤), 지진(地震)에 의한 쓰나미(津波) 현상, 용승(湧昇, Upwelling) 현상 등을 감안하여 수온이 10.5℃ 이하가 되어도 해수면에서 500m보다 깊은 해저심층에 이산화탄소를 격리처리하는 것이 바람직하다.In the step of dissolving the carbon dioxide, water deep sea water of 10.5 ℃ or less is taken in CO 2 hydrate (CO 2 hydrate generated water is CO 2 hydrate (CO 2 The carbon dioxide is sequestered in the deep seabed where the water temperature at which the hydrate) can be produced is 10.5 ° C. or less and the head pressure is 45 mH 2 O or more. However, considering the flow of tides, waves caused by typhoons, tsunamis caused by earthquakes, upwelling, etc., the water temperature is 500m below sea level even if the temperature is below 10.5 ℃. It is desirable to sequester carbon dioxide in deeper seabed depths.

수온이 10.5℃ 이하의 해양 심층수를 취수할 수 없는 해안가에서는, 수온이 이산화탄소의 임계온도 31.1℃ 이하의 표층해수를 사용하여 배기가스에 함유된 CO2를 용해한 용수의 경우는, 수두압이 74mH2O 이상 되는 해저심층에 격리처리하여야 한다. 이때도 조류의 흐름, 태풍에 의한 파도, 지진에 의한 쓰나미 현상, 용승 현상 등을 감안하여 수온이 31.1℃ 이하가 되어도 해수면에서 500m보다 깊은 해저심층에 이산화탄소를 격리처리하는 것이 바람직하다.The shore can not water temperature intake deep ocean water of less than 10.5 ℃, if the water temperature is by using surface water below the critical temperature 31.1 ℃ of carbon dioxide dissolved in the CO 2 contained in the exhaust gas, the water head pressure 74mH 2 It should be sequestered above the seabed deeper than O. In this case, it is preferable to sequester carbon dioxide in a deep seabed that is deeper than 500m above sea level even if the water temperature is lower than 31.1 ° C in view of tidal currents, waves caused by typhoons, tsunamis caused by earthquakes, and water rise.

한국의 서해안과 같이 수심이 얕은 바다 가의 경우는, 수온이 이산화탄소의 임계온도 31.1℃ 이하의 표층해수를 사용하여 배기가스에 함유된 CO2를 용해한 용수는 해저대수층 주입배관(12)을 통해서 해수면에서 500m보다 깊은 해저대수층(13)에 주입하여 이산화탄소를 격리처리한다.In the case of shallow waters, such as the west coast of Korea, water dissolved in CO 2 contained in exhaust gas using surface seawater with a critical temperature below 31.1 ° C of carbon dioxide is discharged from the sea level through the subsea aquifer inlet pipe (12). Carbon dioxide is sequestered by injection into the seabed aquifer 13 deeper than 500m.

내륙지방에서는, 수온이 이산화탄소의 임계온도 31.1℃ 이하의 지하수 또는 하천수를 사용하여 배기가스에 함유된 CO2를 용해한 용수를 육상대수층 주입배관(14)을 통해서 지면에서 500m보다 깊은 육상대수층(14)에 주입하여 이산화탄소를 격리처리한다.
In inland, the water temperature, using the ground water or surface water below the critical temperature 31.1 ℃ of carbon dioxide deep the water dissolved in the CO 2 contained in the exhaust gas from the floor through the land aquifer injection pipe 14 than 500m land aquifer 14 CO2 is sequestered by injection.

Ⅳ. SOx성분을 해수로 흡수하는 단계IV. Absorption of SOx component into seawater

도 7 '일반적인 배기가스처리공정도'에서 보는 바와 같이 연소공정에서 배출되는 배기가스처리를 현재는 일반적으로 SCR(Selective Catalytic Reduction) 방법에 의한 탈질공정, 전기집진기에 의한 집진공정, 석고법에 의한 탈황공정으로 처리하여 배기하고 있으나, 지구온난화방지를 위해 온실가스의 주범인 이산화탄소를 처리하는 것이 국제협약으로 체결되면서 이산화탄소의 처리가 불가피하게 되어 본 발명을 개발하게 되었으며, SOx성분의 처리를 상기 냉각단계의 냉각공정 대신에 해수를 이용하여 SOx성분을 흡수제거하면서, 냉각을 동시에 한 다음, 상기 이산화탄소를 용해하는 단계로 보내어 처리하는 것이 매우 경제적이기 때문에 SOx성분을 함께 처리하는 방법을 제시한다.As shown in the general exhaust gas treatment process of FIG. 7, the exhaust gas treatment discharged from the combustion process is currently generally denitrified by SCR (Selective Catalytic Reduction) method, dust collecting process by electrostatic precipitator, and gypsum method. Although it is treated and exhausted by the desulfurization process, the treatment of carbon dioxide, which is the main culprit of greenhouse gases, has been concluded under international agreements, and the treatment of carbon dioxide becomes inevitable, and thus the present invention has been developed. Instead of the cooling step of the step of absorbing and removing the SOx component using sea water, while cooling and then sent to the step of dissolving the carbon dioxide is very economical because it is very economical to provide a method for treating the SOx component together.

SOx와 이산화탄소를 함유한 배기가스를 배기가스이송송풍기(1)로 충전층(17)에 충전물이 충전된 SOx흡수탑(16)의 하부로 공급하면서, 상부로는 해수를 SOx흡수탑 순환펌프(19)에서 이송되는 순환수와 함께 SOx흡수탑(16)의 충전층(17)의 상부로 보내면, 충전층(17)에서 SOx와 이산화탄소를 함유한 배기가스가 접촉하면서 도 6과 도 7에서 보는 바와 같이 SOx성분이 CO2에 비해서 용해도가 월등히 높기 때문에 우선 SOx성분이 우선 용해되면서 산성화된다.While the exhaust gas containing SOx and carbon dioxide is supplied to the lower part of the SOx absorption tower 16 in which the packing layer 17 is filled with the exhaust gas transfer blower 1, the seawater is supplied to the SOx absorption tower circulation pump ( 19 is sent to the upper part of the packed bed 17 of the SOx absorption tower 16 together with the circulated water conveyed from 19), and the exhaust gas containing SOx and carbon dioxide is contacted in the packed bed 17 as shown in FIGS. 6 and 7. As described above, since the SOx component is much higher in solubility than CO 2 , the SOx component is first dissolved and acidified.

SO2 + H2O → H2SO3 ↔ 2H+ + SO3 2 - ……………………(5) SO 2 + H 2 O → H 2 SO 3 ↔ 2H + + SO 3 2 - ... ... ... ... ... ... ... ... (5)

상기 반응식 (5)에 의해서 SOx 흡수용액인 해수가 산성화가 되어 pH가 4 이하로 되면 도 15에서 보는 바와 같이 CO2는 거의 용해되지 않고, 해수의 온도와 같은 온도로 냉각된 상태에서 SOx흡수탑(16) 상부로 배출되면, 상기 이산화탄소를 용해하는 단계로 보낸다.When the seawater that is the SOx absorption solution is acidified by the reaction formula (5) and the pH becomes 4 or less, as shown in FIG. 15, CO 2 is almost not dissolved, and the SOx absorption tower is cooled to the same temperature as the temperature of the seawater. (16) When discharged to the top, the carbon dioxide is sent to the step of dissolving.

SOx흡수탑(16) 하부로 SOx성분을 흡수한 산성의 해수가 SOx흡수액저장조(18)로 배출되면, SOx흡수탑 순환펌프(19)로 SOx흡수탑(16) 상부로 순환한다.When the acidic seawater absorbing the SOx component in the SOx absorption tower 16 is discharged to the SOx absorption liquid storage tank 18, the SOx absorption tower circulation pump 19 circulates to the upper portion of the SOx absorption tower 16.

이때 SOx흡수액저장조(18)의 pH는 해수를 공급하여 3.5∼4의 범위로 조정하여 CO2의 용해를 억제되도록 한다.At this time, the pH of the SOx absorption liquid storage tank 18 is adjusted to a range of 3.5 to 4 by supplying seawater to suppress the dissolution of CO 2 .

SOx흡수액저장조(18)의 SOx성분을 흡수한 산성의 해수에는 환원성 물질인 H2SO3 성분이 함유되어 있어 수중의 산소(O2)를 흡수하여 COD(Chemical Oxygen Demand) 값이 배출기준치 이상 되기 때문에 폭기조(20)로 보내어 송풍기(21)로부터 공기를 주입하여 폭기하면서, 해수를 공급하여 pH를 5.6∼7의 범위가 되게 조정한다.The acidic seawater absorbing the SOx component of SOx absorption liquid storage tank 18 contains H 2 SO 3 component, which is a reducing substance, absorbs oxygen (O 2 ) in water and the COD (Chemical Oxygen Demand) value becomes higher than the emission standard. Therefore, while supplying air to the aeration tank 20 and injecting air from the blower 21 to aeration, the seawater is supplied to adjust the pH to be in the range of 5.6 to 7.

폭기조(20)에 폭기하는 공기의 공급량은 폭기조 말단(末端)에 설치된 용존산소 지시계(Dissolved oxygen indicator: DOI)의 용존산소의 농도가 2∼4㎎/ℓ 범위로 폭기하여 해저심층으로 방류한다. 용존산소의 농도를 2∼4㎎/ℓ 범위로 폭기하면 COD 값은 문제가 되지 않으며, 이때 일어나는 반응은 다음과 같다,The supply amount of air aerated in the aeration tank 20 is aerated in the dissolved oxygen concentration (Dissolved oxygen indicator: DOI) of the dissolved oxygen indicator (DOI) in the range of 2 to 4 mg / l to discharge to the seabed deep. When the concentration of dissolved oxygen is aerated in the range of 2-4 mg / l, the COD value does not matter, and the reaction occurs as follows.

2H2SO3 + O2 → 2H2SO4 ↔ 4H+ + 2SO4 2 - …………………(6)2H 2 SO 3 + O 2 → 2H 2 SO 4 ↔ 4H + + 2SO 4 2 - ... ... ... ... ... ... ... (6)

여기서 SOx 흡수공정에 사용하는 해수는, 표층해수와 해양 심층수 둘 다 사용이 가능한 경우는, 표층해수는 pH가 8.2∼8.4인데 비해서, 해양 심층수의 경우는 온도가 1∼10℃ 범위의 저온인 특성이 있는 반면에, pH는 7.4∼7.9이기 때문에, SOx흡수탑(16)에 사용하는 해수는 온도가 낮은 해수가 좋기 때문에 해양 심층수를 사용하는 것이 바람직하며, 폭기조(20)에 사용하는 해수는 pH 조정이 주목적이기 때문에 pH가 높은 표층해수를 사용하는 것이 바람직하다.Here, the seawater used in the SOx absorption process is characterized in that the surface seawater has a low temperature in the range of 1 to 10 ° C, while the surface seawater has a pH of 8.2 to 8.4 when the surface seawater and the deep sea water can be used. On the other hand, since the pH is 7.4 to 7.9, since the seawater used for the SOx absorption tower 16 has a low temperature, it is preferable to use deep sea water, and the seawater used for the aeration tank 20 is pH. Since adjustment is the main purpose, it is preferable to use surface water having a high pH.

상기 SOx흡수탑(16)의 충전층(17) 충전물의 재질은, 내식성이 우수한 스테인리스강(Stainless steel), 자기(Porcelain), PVC(Polyvinylchloride), PE(Polyethylene), PP(Polypropylene), ABS수지(Acrylonitrile butadiene styrene copolymer), 아크릴수지(Acrylic resin), 에보나이트(Eebonite) 또는 베이클라이트(Bakelite) 중에서 한 종류의 라시히링(Raschig ring), 폴링(Pall Ring), 라프락스링(Raflux ring), 레싱링(Lessing Ring), 십자분할링(Cross partition ring), 새들형(Saddle type) 또는 볼형(Ball type) 중에서 한 종류를 충전한다. Material of the filling layer 17 of the SOx absorption tower 16 is, stainless steel (Porcelain), PVC (Polyvinylchloride), PVC (Polyethylene), PP (Polypropylene), ABS resin having excellent corrosion resistance (Acrylonitrile butadiene styrene copolymer), acrylic resin, ebonite or Bakelite, one of the Raschig ring, Pall Ring, Raflux ring, Wresting ring (Lessing Ring), Cross partition ring (Saddle type) or Ball type (Ball type).

그리고 SOx흡수탑(16)은, 배기가스이송송풍기(1)에서 배기가스 흡입장치(4)를 통해서 공급되는 배기가스 질량속도(G)와 SOx흡수탑 순환펌프(19)에 공급되는 순환수와 해수인 흡수액(L)의 질량속도 비(L/G)가 0.2∼0.6의 범위가 되게 하고, 탑경(塔徑)은 충전층(17) 충전물의 종류에 따른 익류점(Flooding point)과 로딩 점(Loading point)을 고려하여 결정하는 것이 원칙이지만, 일반적으로 탑의 면적은 가스의 유속이 0.15∼0.3m/초의 범위로 하면 무난하다.The SOx absorption tower 16 includes an exhaust gas mass velocity G supplied from the exhaust gas transfer fan 1 through the exhaust gas suction device 4, and a circulation water supplied to the SOx absorption tower circulation pump 19. The mass velocity ratio (L / G) of the absorbent liquid (L), which is seawater, is in the range of 0.2 to 0.6, and the top diameter is the floating point and the loading point according to the type of packing of the packed bed 17. It is a principle to decide in consideration of (Loading point), but in general, the area of the tower is good if the gas flow rate is within the range of 0.15 ~ 0.3m / sec.

SOx흡수탑(16)의 높이는 NTU(Number of transfer unit)와 HTU(Height of transfer unit)를 고려한 높이에 가스이동높이와 작업에 필요한 높이(약 2.5m)를 고려하여 결정하지만, 배기가스의 접촉시간을 1.2∼2초의 범위가 되도록 하고, 이에 가스이동높이와 작업에 필요한 높이(약 2.5m)를 고려하여 결정하여도 무난하다.The height of the SOx absorption tower 16 is determined in consideration of the number of transfer unit (NTU) and the height of transfer unit (HTU) in consideration of the gas moving height and the height required for the operation (about 2.5 m), but the contact of exhaust gas The time should be in the range of 1.2 to 2 seconds, and this may be determined in consideration of the gas movement height and the height required for the work (about 2.5 m).

본 발명의 이산화탄소를 함유한 배기가스를 용수(用水)와 함께 심층용해조에 공급하여 높은 수압에 의해서 CO2 용해하여 해저심층, 해저대수층 또는 육상대수층에 격리처리하는 방법은 배기가스를 압축하지 않기 때문에 적은 운전비(동력비)로 처리할 수 있기 때문에, 이산화탄소를 함유한 배기가스를 해저심층, 해저대수층 또는 육상대수층에 격리처리하는데 널리 보급될 가능성이 매우 높을 것으로 기대된다.The exhaust gas containing the carbon dioxide of the present invention is supplied to the deep melting tank together with the water and the CO 2 Melting and sequestering in deep seabeds, undersea aquifers or terrestrial aquifers do not compress the exhaust gases, so they can be treated at low operating costs (power ratios). It is expected that there is a high possibility of widespread use in quarantine.

1: 배기가스이송송풍기 2: 배기가스 흡인장치 공급펌프
3: CO2가 용해된 용수 이송펌프 4: 배기가스 흡인장치(吸引裝置)
4a: 액체 유로 4b: 노즐(Nozzle) 부
4c: 기체 유로 4d: 기·액 혼합유로
5: 심층용해조 6: 심층용해조 내관
7: 굴뚝 8: 해수 또는 해양 심층수 취수배관
9: 해저심층 배출배관 10: 수가대(受架臺)
11: 부대(浮袋) 12: 해저대수층 주입배관
13: 해저대수층 14: 육상대수층 주입배관
15: 육상대수층 16: SOx 흡수탑
17: 충전층 18: SOx흡수액 저장조
19: SOx흡수탑 순환펌프 20: 폭기조
21: 송풍기 G/L: 지면(Ground Level)
DOI: 용존산소 지시계(Dissolved oxygen indicator)
pHT: 수소이온농도전달장치(pH Transmitter)
FI: 유량지시계(Flow indicator)
pHIC: 수소이온농도지시조정기(pH indicating controller)
LT: 수위 전달장치(Level Transmitter)
LIC: 수위지시조정기(Level indicating controller)1: Exhaust gas transfer blower 2: Exhaust gas suction device supply pump
3: CO 2 dissolved water transfer pump 4: Exhaust gas suction device
4a: liquid flow passage 4b: nozzle part
4c: gas passage 4d: gas-liquid mixture passage
5: deep melting tank 6: inner melting tank
7: Chimney 8: Seawater or deep sea water intake piping
9: deep sea drainage pipe 10: water tank
11: Unit 12: Subsea aquifer injection piping
13: Subsea aquifer 14: Inland aquifer injection piping
15: terrestrial aquifer 16: SOx absorption tower
17: packed bed 18: SOx absorption liquid reservoir
19: SOx absorption tower circulation pump 20: aeration tank
21: Blower G / L: Ground Level
DOI: Dissolved oxygen indicator
pHT: pH Transmitter
FI: Flow indicator
pHIC: pH indicating controller
LT: Level Transmitter
LIC: Level indicating controller

Claims (2)

이산화탄소를 함유한 배기가스의 이산화탄소를 격리처리하는 방법에 있어서,
상기 이산화탄소를 함유한 배기가스를 냉각공정에서 냉각하여 냉각된 이산화탄소를 함유한 배기가스로 냉각하는 냉각단계와,
상기 냉각된 이산화탄소를 함유한 배기가스를 해양 심층수, 표층해수, 하천수 또는 지하수 중에서 한 종류의 용수(用水)와 함께 심층용해조에 공급하여 높은 수두압에 의해서 이산화탄소가 용해된 용수로 처리하는 이산화탄소를 용해하는 단계와,
상기 이산화탄소가 용해된 용수를 해저심층, 해저대수층 또는 육상대수층에 안전하게 격리처리하는 이산화탄소를 격리하는 단계로 구성된 것을 특징으로 하는 이산화탄소를 함유한 배기가스의 이산화탄소를 격리처리하는 방법.In the method for sequestering the carbon dioxide of the exhaust gas containing carbon dioxide,
A cooling step of cooling the exhaust gas containing carbon dioxide in a cooling process by cooling the exhaust gas containing cooled carbon dioxide;
The exhaust gas containing the cooled carbon dioxide is supplied to a deep melting tank together with one kind of water from deep sea water, surface sea water, river water or ground water to dissolve carbon dioxide treated with water in which carbon dioxide is dissolved by high head pressure. Steps,
And sequestering carbon dioxide in which the carbon dioxide dissolved water is safely sequestered in a deep seabed, subsea aquifer or terrestrial aquifer. 제1항에 있어서, 상기 냉각단계의 냉각공정 대신에, SOx와 이산화탄소를 함유한 배기가스를 충전층의 충전물이 충전된 SOx흡수탑 하부로 공급하면서, 해수를 공급하여 pH를 3.5∼4로 조정하면서 SOx성분만 흡수한 흡수액은 SOx흡수탑 하부에서 SOx 흡수액 저장조로 보내었다가 폭기조로 보내어 해수를 공급하여 pH를 5.6∼7의 범위로 조정하면서 공기를 주입하여 용존산소의 농도를 2∼4㎎/ℓ 범위로 폭기한 다음, 해저심층으로 방류하고, SOx만 흡수되고 냉각된 이산화탄소를 함유한 배기가스는 SOx흡수탑 상부로 배기하는 SOx성분을 해수로 흡수하는 단계와,
상기 냉각된 이산화탄소를 함유한 배기가스를 해양 심층수, 표층해수, 하천수 또는 지하수 중에서 한 종류의 용수(用水)와 함께 심층용해조에 공급하여 높은 수압에 의해서 이산화탄소가 용해된 용수로 처리하는 이산화탄소를 용해하는 단계와,
상기 이산화탄소가 용해된 용수를 해저심층, 해저대수층 또는 육상대수층에 안전하게 격리처리하는 이산화탄소를 격리하는 단계로 구성된 것을 특징으로 하는 이산화탄소를 함유한 배기가스의 이산화탄소를 격리처리하는 방법.According to claim 1, Instead of the cooling step of the cooling step, while supplying the exhaust gas containing SOx and carbon dioxide to the lower portion of the SOx absorption tower filled with the packing of the packed bed, while supplying seawater to adjust the pH to 3.5-4 While absorbing only the SOx component, the absorbent is sent from the lower part of the SOx absorption column to the SOx absorbent storage tank and then sent to the aeration tank to supply seawater, adjusting the pH to a range of 5.6-7, and injecting air to adjust the dissolved oxygen concentration to 2-4 mg. aeration in the / l range, and then discharged to the bottom of the seabed, and the exhaust gas containing only carbon dioxide absorbed and cooled carbon dioxide absorbs SOx components exhausted to the upper portion of the SOx absorption tower into seawater,
Supplying the cooled exhaust gas containing carbon dioxide to a deep melting tank together with one kind of water (use water) from deep sea water, surface sea water, river water or ground water to dissolve carbon dioxide treated with water in which carbon dioxide is dissolved by high water pressure; Wow,
And sequestering carbon dioxide in which the carbon dioxide dissolved water is safely sequestered in a deep seabed, subsea aquifer or terrestrial aquifer.
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