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KR102254172B1 - 폐가스로 부터 생성된 탄산칼슘을 이용한 드라이아이스 생성방법 - Google Patents

폐가스로 부터 생성된 탄산칼슘을 이용한 드라이아이스 생성방법 Download PDF

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Publication number
KR102254172B1
KR102254172B1 KR1020210002598A KR20210002598A KR102254172B1 KR 102254172 B1 KR102254172 B1 KR 102254172B1 KR 1020210002598 A KR1020210002598 A KR 1020210002598A KR 20210002598 A KR20210002598 A KR 20210002598A KR 102254172 B1 KR102254172 B1 KR 102254172B1
Authority
KR
South Korea
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calcium carbonate
carbon dioxide
minutes
waste gas
dry ice
Prior art date
Application number
KR1020210002598A
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Inventor
정충의
Original Assignee
정충의
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by 정충의 filed Critical 정충의
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    • C01B32/55—Solidifying
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
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Abstract

본 발명은 다양한 용도로 사용되는 드라이아이스를 생성하는 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 열기관 특히 화력발전소 등의 산업용 보일러에서의 연소 과정에서 발생 되어 배출되는 연소가스내 포함되어 있는 이산화탄소(CO2)에 수산화칼슘(Ca(OH)2)를 투입하여 이산화탄소를 제거한 후 생성된 반응생성물인 탄산칼슘을 산화칼슘과 이산화탄소로 재차 분리한 후 상기 이산화탄소를 고체화하여 드라이아이스를 생성함으로서 열기관 특히 화력발전소 등의 산업용 보일러에서의 연소 과정에서 발생 되어 배출되는 폐가스를 재활용함에 따른 친환경적이며 비용절감이 가능한 폐가스로 부터 생성된 탄산칼슘을 이용한 드라이아이스 생성방법에 관한 것으로서,
본 발명에 대한 구체적인 해결적 수단은,
"산업용 보일러에서의 연소 과정에서 발생 되어 배출되는 연소가스내 포함되어 있는 이산화탄소(CO2)에 수산화칼슘(Ca(OH)2)을 혼합하여 생성된 반응생성물인 탄산칼슘(CaCO3)을 소성하여 산화칼슘(CaO)과 이산화탄소(CO2)로 분리한 후 분리된 상기 이산화탄소(CO2)를 압축하여 생성된 것을 포함하고,
상기 탄산칼슘(CaCO3)은 이산화탄소(CO2)에 수산화칼슘(Ca(OH)2)을 혼합한 상태에서 반응지속제인 수산화나트륨과 반응지연제인 산화마그네슘을 혼합하여 흡수제를 생성하고 상기 흡수제에 아민계열의 증진제를 혼합하여 생성 분리토록 하는 것을 포함하는 폐가스로 부터 생성된 탄산칼슘을 이용한 드라이아이스 생성방법과,
상기 탄산칼슘은 경질탄산칼슘으로 한정한 것을 포함하는 폐가스로 부터 생성된 탄산칼슘을 이용한 드라이아이스 생성방법과,
산업용 보일러에서의 연소 과정에서 발생 되어 배출되는 연소가스내 포함되어 있는 이산화탄소(CO2)에 수산화칼슘(Ca(OH)2), 산화마그네슘(MgO), 수산화나트륨(NaOH)을 혼합하여 된 조성물을 투입하여 반응생성물인 탄산칼슘을 생성하는 것을 포함하는 폐가스로 부터 생성된 탄산칼슘을 이용한 드라이아이스 생성방법과,
상기 탄산칼슘(CaCO3)을 산화칼슘(CaO)과 이산화탄소(CO2)로 분리시 상기 탄산칼슘의 크기가 50mm인 경우에는 925℃에서 14시간 53분 또는 950℃에서 7시간 30분, 1000℃에서 3시간 55분 또는 1100℃에서 1시간 50분 또는 1200℃에서 1시간 13분중 어느 하나로 소성하는 것을 포함하는 폐가스로 부터 생성된 탄산칼슘을 이용한 드라이아이스 생성방법과,
상기 탄산칼슘(CaCO3)을 산화칼슘(CaO)과 이산화탄소(CO2)로 분리시 상기 탄산칼슘의 크기가 30mm인 경우에는 925℃에서 7시간 52분 또는 950℃에서 3시간 30분, 1000℃에서 1시간 55분 또는 1100℃에서 1시간 또는 1200℃에서 38분중 어느 하나로 소성하는 것을 포함하는 폐가스로 부터 생성된 탄산칼슘을 이용한 드라이아이스 생성방법과,
상기 탄산칼슘(CaCO3)을 산화칼슘(CaO)과 이산화탄소(CO2)로 분리시 상기 탄산칼슘의 크기가 20mm인 경우에는 925℃에서 4시간 53분 또는 950℃에서 2시간 05분, 1000℃에서 1시간 10분 또는 1100℃에서 40분 또는 1200℃에서 24분중 어느 하나로 소성하는 것을 포함하는 폐가스로 부터 생성된 탄산칼슘을 이용한 드라이아이스 생성방법과,
상기 탄산칼슘(CaCO3)을 소성하여 산화칼슘(CaO)과 이산화탄소(CO2)로 분리한 후 분리된 상기 이산화탄소(CO2)는 영하 78℃ 이하에서 1atm 절대압력으로 압축하여 생성된 것을 포함하는 폐가스로 부터 생성된 탄산칼슘을 이용한 드라이아이스 생성방법과,
상기 흡수제 100중량부 기준에 아민계열의 증진제는 1.5 내지 2.3중량부를 결합하여 된 것을 포함하는 폐가스로 부터 생성된 탄산칼슘을 이용한 드라이아이스 생성방법과,
상기 흡수제 95~99.5 중량% 와 아민계열의 증진제 0.5~5%를 혼합한 것을 포함하는 폐가스로 부터 생성된 탄산칼슘을 이용한 드라이아이스 생성방법과,
상기 아민계열의 증진제는 에탄올아민(ethanolamine), 트리에탄올아민 (Triethanolamine), 피페라진(piperazine), 트리에틸아민(triethylamine)중 어느 하나인 것을 포함하는 폐가스로 부터 생성된 탄산칼슘을 이용한 드라이아이스 생성방법"을 그 구성적 특징으로 한다.

Description

폐가스로 부터 생성된 탄산칼슘을 이용한 드라이아이스 생성방법{Dry ice production method using calcium carbonate generated from waste gas}
본 발명은 다양한 용도로 사용되는 드라이아이스를 생성하는 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 열기관 특히 화력발전소 등의 산업용 보일러에서의 연소 과정에서 발생 되어 배출되는 연소가스내 포함되어 있는 이산화탄소(CO2)에 수산화칼슘(Ca(OH)2)를 투입하여 이산화탄소를 제거한 후 생성된 반응생성물인 탄산칼슘을 산화칼슘과 이산화탄소로 재차 분리한 후 상기 이산화탄소를 고체화하여 드라이아이스를 생성함으로서 열기관 특히 화력발전소 등의 산업용 보일러에서의 연소 과정에서 발생 되어 배출되는 폐가스를 재활용함에 따른 친환경적이며 비용절감이 가능한 폐가스로 부터 생성된 탄산칼슘을 이용한 드라이아이스 생성방법에 관한 것이다.
일반적으로 드라이아이스는 과일, 야채, 유제품, 냉동육류, 냉과 및 어류 등을 신선하게 보전하기 위해서 사용되고 있다.
상기 드라이아이스의 정식 명칭은 ‘고형탄산(固形炭酸)’, 즉 석유나 석탄을 태워서 생기는 이산화탄소, 소위 탄산가스의 얼음이다.
그 제조 방법은 일부가 기계화된 이외는 1925년 공업생산이 시작되고 나서 현재까지 거의 변하지 않고 있다.
즉, 드라이아이스의 원료인 이산화탄소인 탄산가스는 석유나 석탄을 태워서 얻지만, 실제의 제조에서는 이것을 압축, 냉각해서 만든다.
그러나, 기존 드라이아이스 생성 또는 제조를 위해서는 상기와 같이 별도로 석유나 석탄 등 태워서 생성하기 때문에 자원낭비와 환경오염의 문제점이 있다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해 열기관 특히 화력발전소 등의 산업용 보일러에서의 연소 과정에서 발생 되어 배출되는 연소가스내 포함되어 있는 이산화탄소(CO2)를 이용하는 방안은 전무후무한 상태이다.
한국특허등록 제10-2195969호 한국실용신안등록 제20-0353286호 한국특허등록 제10-2195970호 한국특허등록 제10-1458769호
본 발명은 상기의 문제점을 해결하고자 함과 동시에 기존에 산업폐기물을 포함하여 친환경적이면서 동시에 비용 절감이 가능한 폐가스로 부터 생성된 탄산칼슘을 이용하여 드라이아이스를 생성함으로서 환경오염의 주요인인 폐가스를 재활용하면서 동시에 자원낭비 및 친환경적인 폐가스로 부터 생성된 탄산칼슘을 이용한 드라이아이스 생성방법을 제공함에 그 목적이 있으며,
또한, 열기관 특히 화력발전소 등의 산업용 보일러에서의 연소 과정에서 발생 되어 배출되는 연소가스내 포함되어 있는 이산화탄소(CO2)에 수산화칼슘(Ca(OH)2)을 투입하여 이산화탄소를 제거한 후 남은 잔여물인 탄산칼슘을 산화칼슘과 이산화탄소로 분리한 후 상기 이산화탄소를 압축 냉각하여 드라이아이스를 생성함으로서 폐가스의 잔여물인 탄산칼슘을 재활용함에 따른 친환경적이며 비용절감이 가능한 폐가스로 부터 생성된 탄산칼슘을 이용한 드라이아이스 생성방법을 제공함에 그 목적이 있으며,
또한, 열기관 특히 화력발전소 등의 산업용 보일러에서의 연소 과정에서 발생 되어 배출되는 연소가스내 포함되어 있는 이산화탄소(CO2)에 수산화칼슘 수용액에 반응지속제인 수산화나트륨과 반응지연제인 산화마그네슘을 혼합한 흡수제에 아민계열의 증진제를 혼합한 반응약제를 투입하여 이산화탄소를 제거한 후 남은 잔여물인 탄산칼슘을 산화칼슘과 이산화탄소로 분리한 후 상기 이산화탄소를 압축 냉각하여 드라이아이스를 생성함으로서 폐가스의 잔여물인 탄산칼슘을 재활용함에 따른 친환경적이며 비용절감이 가능한 폐가스로 부터 생성된 탄산칼슘을 이용한 드라이아이스 생성방법을 제공함에 그 목적이 있으며,
또한, 열기관 특히 화력발전소 등의 산업용 보일러에서의 연소 과정에서 발생 되어 배출되는 연소가스내 포함되어 있는 이산화탄소(CO2)에 수산화칼슘(Ca(OH)2), 산화마그네슘(MgO), 수산화나트륨(NaOH)을 혼합하여 된 조성물을 투입하여 이산화탄소를 제거한 후 남은 잔여물인 탄산칼슘을 산화칼슘과 이산화탄소로 분리한 후 상기 이산화탄소를 압축 냉각하여 드라이아이스를 생성함으로서 폐가스의 잔여물인 탄산칼슘을 재활용함에 따른 친환경적이며 비용절감이 가능한 폐가스로 부터 생성된 탄산칼슘을 이용한 드라이아이스 생성방법을 제공함에 그 목적이 있는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 구체적인 해결적 수단은,
"산업용 보일러에서의 연소 과정에서 발생 되어 배출되는 연소가스내 포함되어 있는 이산화탄소(CO2)에 수산화칼슘(Ca(OH)2)을 혼합하여 생성된 반응생성물인 탄산칼슘(CaCO3)을 소성하여 산화칼슘(CaO)과 이산화탄소(CO2)로 분리한 후 분리된 상기 이산화탄소(CO2)를 압축하여 생성된 것을 포함하고,
상기 탄산칼슘(CaCO3)은 이산화탄소(CO2)에 수산화칼슘(Ca(OH)2)을 혼합한 상태에서 반응지속제인 수산화나트륨과 반응지연제인 산화마그네슘을 혼합하여 흡수제를 생성하고 상기 흡수제에 아민계열의 증진제를 혼합하여 생성 분리토록 하는 것을 포함하는 폐가스로 부터 생성된 탄산칼슘을 이용한 드라이아이스 생성방법과,
상기 탄산칼슘은 경질탄산칼슘으로 한정한 것을 포함하는 폐가스로 부터 생성된 탄산칼슘을 이용한 드라이아이스 생성방법과,
산업용 보일러에서의 연소 과정에서 발생 되어 배출되는 연소가스내 포함되어 있는 이산화탄소(CO2)에 수산화칼슘(Ca(OH)2), 산화마그네슘(MgO), 수산화나트륨(NaOH)을 혼합하여 된 조성물을 투입하여 반응생성물인 탄산칼슘을 생성하는 것을 포함하는 폐가스로 부터 생성된 탄산칼슘을 이용한 드라이아이스 생성방법과,
삭제
상기 탄산칼슘(CaCO3)을 산화칼슘(CaO)과 이산화탄소(CO2)로 분리시 상기 탄산칼슘의 크기가 50mm인 경우에는 925℃에서 14시간 53분 또는 950℃에서 7시간 30분, 1000℃에서 3시간 55분 또는 1100℃에서 1시간 50분 또는 1200℃에서 1시간 13분중 어느 하나로 소성하는 것을 포함하는 폐가스로 부터 생성된 탄산칼슘을 이용한 드라이아이스 생성방법과,
상기 탄산칼슘(CaCO3)을 산화칼슘(CaO)과 이산화탄소(CO2)로 분리시 상기 탄산칼슘의 크기가 30mm인 경우에는 925℃에서 7시간 52분 또는 950℃에서 3시간 30분, 1000℃에서 1시간 55분 또는 1100℃에서 1시간 또는 1200℃에서 38분중 어느 하나로 소성하는 것을 포함하는 폐가스로 부터 생성된 탄산칼슘을 이용한 드라이아이스 생성방법과,
상기 탄산칼슘(CaCO3)을 산화칼슘(CaO)과 이산화탄소(CO2)로 분리시 상기 탄산칼슘의 크기가 20mm인 경우에는 925℃에서 4시간 53분 또는 950℃에서 2시간 05분, 1000℃에서 1시간 10분 또는 1100℃에서 40분 또는 1200℃에서 24분중 어느 하나로 소성하는 것을 포함하는 폐가스로 부터 생성된 탄산칼슘을 이용한 드라이아이스 생성방법과,
상기 탄산칼슘(CaCO3)을 소성하여 산화칼슘(CaO)과 이산화탄소(CO2)로 분리한 후 분리된 상기 이산화탄소(CO2)는 영하 78℃ 이하에서 1atm 절대압력으로 압축하여 생성된 것을 포함하는 폐가스로 부터 생성된 탄산칼슘을 이용한 드라이아이스 생성방법과,
상기 흡수제 100중량부 기준에 아민계열의 증진제는 1.5 내지 2.3중량부를 결합하여 된 것을 포함하는 폐가스로 부터 생성된 탄산칼슘을 이용한 드라이아이스 생성방법과,
상기 흡수제 95~99.5 중량% 와 아민계열의 증진제 0.5~5%를 혼합한 것을 포함하는 폐가스로 부터 생성된 탄산칼슘을 이용한 드라이아이스 생성방법과,
상기 아민계열의 증진제는 에탄올아민(ethanolamine), 트리에탄올아민 (Triethanolamine), 피페라진(piperazine), 트리에틸아민(triethylamine)중 어느 하나인 것을 포함하는 폐가스로 부터 생성된 탄산칼슘을 이용한 드라이아이스 생성방법"을 그 구성적 특징으로 함으로서 상기의 목적을 달성할 수 있다.
상기와 같은 제조방법에 의해 제조된 본 발명은 폐가스로 부터 생성된 탄산칼슘을 이용하고 있다는 점에서 친환경적이며 자원재활용 측면에 그 효과가 있고 이로 인한 비용 절감적 효과가 있으며,
또한, 본 발명은 흡수제에 아민계열의 증진제를 첨가 혼합함으로서 첨가비율에 따라 이산화탄소의 흡수율이 기존 대비 최대 74%까지 향상되었고, 또한 이산화탄소 흡수에 의해 발생되는 생성물인 탄산칼슘은 경질 탄산칼슘으로서 중질 탄산칼슘보다 고가이며 VOCs(휘발성 유기 화합물) 발생이 없는 화합물로 재활용을 거쳐 친환경적인 다양한 분야로 활용이 가능한 것이다.
본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함하며, 명세서 및 청구범위에 사용되는 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 않음은 물론, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 점에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다. 따라서, 본 발명의 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아닌바, 본 발명의 출원 시점에 있어서 이를 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 가능하거나 존재할 수 있음을 이해하여야 할 것이다.
또한, 본 발명의 명세서에서 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명에 대하여 구체적인 구성을 상세히 설명하고자 한다.
우선, 본 발명을 설명하기 전에,
탄산칼슘에 대하여 설명하면, 탄산칼슘은 초크(chalk), 석회석(limestone) 등으로 일컬어지며, 시멘트, 제철, 제강 등과 같은 전통적인 분야뿐만 아니라, 다양한 분야로의 응용이 이루어지고 있다.
상기와 같은 탄산칼슘은 일반적으로 석회석을 물리적 방법(건식 또는 습식)으로 직접 파쇄하고 분급하여 제조하는 중질탄산칼슘(ground limestone) 및 화학적으로 처리하여 제조하는 경질탄산칼슘(precipitated calcium carbonate)의 2 종류로 구분된다.
상기 중질탄산칼슘은 공업적으로는 석회석을 분쇄하여 가루를 만들어 체로 쳐서 가르거나 풍피(공기 중에서 고체입자가 자유침강할 때 속도의 차이를 이용하여 입자를 크기 또는 비중에 따라 나누는 조작)하여 얻는다. 중질탄산칼슘은 백색도가 높은 고순도의 석회석을 물리적, 기계적으로 분쇄 후 분급하여 제조한 것으로 백색도, 평균 입자의 크기, 입자의 분포 특성 및 형상, 입자의 표면특성, 불순물의 함유정도 및 입자군의 물리적 특성 등에 따라서 그의 품질 품위가 평가된다.
반면에, 경질탄산칼슘은 탄산화 반응을 통해 얻어지며, 입자경은 0.8~3 마이크론 정도로서 보강제로는 중질탄산칼슘보다 입자가 크므로 불리하지만, 원료비용의 절감측면에서는 생산제품의 충전제로서 다양하게 사용되어지고 있다. 또한 경질탄산칼슘은 식품첨가용으로도 사용되고 있으며 식품첨가용에서 산업용(고무, PVC, PE, HDPE LDPE 페인트, 치약 등)에 이르기까지 널리 사용되고 있다.
본 발명에서 적용되는 탄산칼슘은 경질탄산칼슘인 것이다.
이하, 본 발명인 폐가스로 부터 생성된 탄산칼슘을 이용한 드라이아이스 생성방법에 대하여 설명하면,
열기관 특히 화력발전소 등의 산업용 보일러에서의 연소 과정에서 발생 되어 배출되는 연소가스내 포함되어 있는 이산화탄소(CO2)에 수산화칼슘(Ca(OH)2)을 혼합하여 생성된 반응생성물인 탄산칼슘을 소성하여 산화칼슘과 이산화탄소로 분리한 후 분리된 상기 이산화탄소를 압축하여 드라이아이스를 생성하는 것이며,
상기 탄산칼슘은 경질탄산칼슘으로 한정하며,
바람직하게는, 산업용 보일러에서의 연소 과정에서 발생되어 배출되는 연소가스내 포함되어 있는 이산화탄소(CO2)에 수산화칼슘, 산화마그네슘, 수산화나트륨을 혼합하여 된 조성물을 투입하여 반응생성물인 탄산칼슘을 생성하는 것이며,
상기 탄산칼슘은 이산화탄소에 수산화칼슘(Ca(OH)2)을 혼합한 상태에서 반응지속제인 수산화나트륨과 반응지연제인 산화마그네슘을 혼합하여 흡수제를 생성하고 상기 흡수제에 아민계열의 증진제를 혼합하여 생성 분리토록 하며,
상기 흡수제 100중량부 기준에 아민계열의 증진제는 1.5 내지 2.3중량부를 결합하여 된 것이며,
구체적으로는 상기 흡수제 95~99.5 중량% 와 아민계열의 증진제 0.5~5%를 혼합한 것이다.
본 발명의 구성요소인 흡수제에 대하여 구체적으로 설명하면,
여러가지 시험을 거쳐서 이산화탄소를 제거하기 위해서 수산화칼슘 수용액 97.50%에 반응지속제인 수산화나트륨 0.25%와 반응이 너무 빨리 발생됨에 따른 문제점을 해소하기 위해서 반응지연제인 산화마그네슘 2.25%를 포함시킨 후 바람직하게는 색상을 발휘하기 위해 붉은색의 염료를 20PPM 함유하여 흡수제를 제조한 것이다.
즉, 수산화칼슘 수용액은 이산화탄소와 신속하게 반응을 하고, 수산화나트륨 과도 반응을 급격하게 진행됨에 따른 경제적인 비효율성을 해소하기 위해 반응지연제인 산화마그네슘을 추가 함유하여 반응의 속도를 조절하면서 이산화탄소를 제거함으로서 정제효과를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
상기 수산화칼슘과 수산화나트륨에 의해서 이산화탄소와 화학반응을 하여 불용성의 탄산칼슘입자를 생성하게 되며, 이를 제거함으로서 이산화탄소를 제거할 수 있다. 그 화학반응은 하기 반응식 1과 같다.
반응식 1
Ca(OH)2 + CO2 →CaCO3 + H2O
즉, 칼슘이온이 이산화탄소와 반응하여 불용성 탄산칼슘이 생성되며, 반응 지속제인 수산화나트륨(NaOH)에 의해 반응지속현상과 반응지연제인 산화마그네슘(MgO)에 의해 반응지연현상을 동시에 발생함으로서 일정속도를 유지하면서 반응토록 하는 것이다.
상기와 같이 본 발명의 구성요소인 흡수제를 제조한 다음, 상기 흡수제에 아민계열 증진제를 첨가 혼합하여 완성하는 것으로서,
아민계열 증진제에 대하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
이에 대한 구체적인 반응식을 살펴보면,
아민계열중 특히 트리에틸아민(triethylamine)과의 반응식을 살펴보면,
R3N + CO2 ------> R3N+CO2 - ---(fast)---> H2CO3 -------------> CaCO3
로서 트리에틸아민과 이산화탄소가 반응한 후 H20을 투입하면 탄산이 생성되고 상기 탄산에 수산화 칼슘을 투입하면 경질의 탄산칼슘이 최종적으로 생성되는 것이다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 성능 평가에 대하여 살펴보면,
흡수제의 이산화탄소의 흡수 성능 및 아민계열 증진제의 성능 평가
실험방법 : 흡수제를 집기병에 넣고 이산화탄소를 정해진 속도와 시간 동안 투입한 후에 무게 차이로 실제의 흡수된 양을 정확히 측정하였다.
실험조건 : ① 250mL 용기에 흡수제 220g 사용
② 순수 이산화탄소 사용
③ 이산화탄소 투입 속도 : 5.0L/10분
상기와 같은 조건하에서 이산환탄소 흡수능 측정 실험결과:
1. 흡수제(220g) + 아민계열 증진제 (3.3g, 1.5%) 사용시
평균 흡수율 : 16.4%(0.82L 흡수된 CO2/5.0L 투입된 CO2)
흡수제만 투입시와 비교할때 37% 흡수율 증가(1시간 기준) 결과가 표 1과 같이 도출되었다.

시간(분)
흡수제+아민계열 증진제에 흡수된 CO2 무게(g)/부피(L)
10 2.40/1.22
20 1.47/0.75
30 1.43/0.73
40 1.53/0.78
50 1.40/0.71
60 1.42/0.72
1시간
평균 10분		 9.65/4.91
1.61/0.82
2. 흡수제(220g) + 아민계열 증진제 (4.0g, 1.8%) 사용시
평균 흡수율 : 19.4%(0.82L 흡수된 CO2/5.0L 투입된 CO2)
흡수제만 투입시와 비교할때 55% 흡수율 증가(1시간 기준) 결과가 표 2와 같이 도출되었다.

시간(분)
흡수제+아민계열 증진제에 흡수된 CO2 무게(g)/부피(L)
10 3.01/1.53
20 1.80/0.92
30 1.65/0.84
40 1.62/0.82
50 1.70/0.87
60 1.65/0.84
1시간
평균 10분		 11.43/5.82
1.91/0.97
3. 흡수제(220g) + 아민계열 증진제 (5.0g, 2.3%) 사용시
평균 흡수율 : 21.6%(0.82L 흡수된 CO2/5.0L 투입된 CO2)
흡수제만 투입시와 비교할때 74% 흡수율 증가(1시간 기준) 결과가 표 3과 같이 도출되었다.

시간(분)
흡수제+아민계열 증진제에 흡수된 CO2 무게(g)/부피(L)
10 3.69/1.88
20 1.89/0.96
30 1.77/0.90
40 1.87/0.95
50 1.81/0.92
60 1.74/0.86
1시간
평균 10분		 12.77/6.47
2.13/1.08
상기와 같이 흡수제만 투입시와 달리 아민계열 증진제를 첨가 혼합하여 투입시 이산화탄소의 제거흡수율이 매우 높다는 것을 알 수 있다.
즉, 일정한 실험 조건 하에서 흡수제에 아민계열의 증진제를 첨가 혼합함으로서 첨가비율에따라 이산화탄소의 흡수율이 기존 대비 최대 74%까지 향상되었고, 또한 이산화탄소 흡수에 의해 발생되는 생성물인 탄산칼슘은 경질 탄산칼슘으로서 중질 탄산칼슘보다 고가이며 VOCs(휘발성 유기 화합물) 발생이 없는 화합물로 재활용을 거쳐 다양한 분야로 활용이 가능한 것이다.
상기 아민계열의 증진제는 에탄올아민(ethanolamine), 트리에탄올아민 (Triethanolamine), 피페라진(piperazine), 트리에틸아민(triethylamine)중 어느 하나인 것이나 가장 바람직한 것은 상기 아민계열의 증진제는 트리에틸아민(triethylamine)이 최적이다.
바람직하게는,
상기 탄산칼슘(CaCO3)을 산화칼슘(CaO)과 이산화탄소(CO2)로 분리시 상기 탄산칼슘의 크기가 50mm인 경우에는 925℃에서 14시간 53분 또는 950℃에서 7시간 30분, 1000℃에서 3시간 55분 또는 1100℃에서 1시간 50분 또는 1200℃에서 1시간 13분중 어느 하나로 소성하는 것이며,
더 나아가서, 상기 탄산칼슘(CaCO3)을 산화칼슘(CaO)과 이산화탄소(CO2)로 분리시 상기 탄산칼슘의 크기가 30mm인 경우에는 925℃에서 7시간 52분 또는 950℃에서 3시간 30분, 1000℃에서 1시간 55분 또는 1100℃에서 1시간 또는 1200℃에서 38분중 어느 하나로 소성하는 것이고,
상기 탄산칼슘(CaCO3)을 산화칼슘(CaO)과 이산화탄소(CO2)로 분리시 상기 탄산칼슘의 크기가 20mm인 경우에는 925℃에서 4시간 53분 또는 950℃에서 2시간 05분, 1000℃에서 1시간 10분 또는 1100℃에서 40분 또는 1200℃에서 24분중 어느 하나로 소성하는 것이다.
다음, 상기 탄산칼슘(CaCO3)을 소성하여 산화칼슘(CaO)과 이산화탄소(CO2)로 분리한 후 분리된 상기 이산화탄소(CO2)는 영하 78℃ 이하에서 1atm 절대압력으로 압축하여 드라이아이스를 생성하는 것이다.
상기와 같은 제조방법에 의해 제조된 본 발명은 폐가스로 부터 생성된 탄산칼슘을 이용하고 있다는 점에서 친환경적이며 자원재활용 측면에 그 효과가 있고 이로 인한 비용 절감적 효과가 있으며,
또한, 본 발명은 흡수제에 아민계열의 증진제를 첨가 혼합함으로서 첨가비율에 따라 이산화탄소의 흡수율이 기존 대비 최대 74%까지 향상되었고, 또한 이산화탄소 흡수에 의해 발생되는 생성물인 탄산칼슘은 경질 탄산칼슘으로서 중질 탄산칼슘보다 고가이며 VOCs(휘발성 유기 화합물) 발생이 없는 화합물로 재활용을 거쳐 친환경적인 다양한 분야로 활용이 가능한 것이다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않음은 물론이며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 기술적 지식을 가진 자에 의해 상기 기재된 내용으로부터 다양한 수정 및 변형이 가능할 수 있음은 물론이다.
따라서 본 발명에서의 기술적 사상은 아래에 기재되는 청구범위에 의해 파악되어야 하되 이의 균등 또는 등가적 변형 모두 본 발명의 기술적 사상의 범주에 속함은 자명하다 할 것이다.

Claims (11)

  1. 산업용 보일러에서의 연소 과정에서 발생 되어 배출되는 연소가스내 포함되어 있는 이산화탄소(CO2)에 수산화칼슘(Ca(OH)2)을 혼합하여 생성된 반응생성물인 탄산칼슘(CaCO3)을 소성하여 산화칼슘(CaO)과 이산화탄소(CO2)로 분리한 후 분리된 상기 이산화탄소(CO2)를 압축하여 생성된 것을 포함하고,
    상기 탄산칼슘(CaCO3)은 이산화탄소(CO2)에 수산화칼슘(Ca(OH)2)을 혼합한 상태에서 반응지속제인 수산화나트륨과 반응지연제인 산화마그네슘을 혼합하여 흡수제를 생성하고 상기 흡수제에 아민계열의 증진제를 혼합하여 생성 분리토록 하는 것을 포함하는 폐가스로 부터 생성된 탄산칼슘을 이용한 드라이아이스 생성방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 탄산칼슘은 경질탄산칼슘으로 한정한 것을 포함하는 폐가스로 부터 생성된 탄산칼슘을 이용한 드라이아이스 생성방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    산업용 보일러에서의 연소 과정에서 발생 되어 배출되는 연소가스내 포함되어 있는 이산화탄소(CO2)에 수산화칼슘(Ca(OH)2), 산화마그네슘(MgO), 수산화나트륨(NaOH)을 혼합하여 된 조성물을 투입하여 반응생성물인 탄산칼슘을 생성하는 것을 포함하는 폐가스로 부터 생성된 탄산칼슘을 이용한 드라이아이스 생성방법.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 탄산칼슘(CaCO3)을 산화칼슘(CaO)과 이산화탄소(CO2)로 분리시 상기 탄산칼슘의 크기가 50mm인 경우에는 925℃에서 14시간 53분 또는 950℃에서 7시간 30분, 1000℃에서 3시간 55분 또는 1100℃에서 1시간 50분 또는 1200℃에서 1시간 13분중 어느 하나로 소성하는 것을 포함하는 폐가스로 부터 생성된 탄산칼슘을 이용한 드라이아이스 생성방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 탄산칼슘(CaCO3)을 산화칼슘(CaO)과 이산화탄소(CO2)로 분리시 상기 탄산칼슘의 크기가 30mm인 경우에는 925℃에서 7시간 52분 또는 950℃에서 3시간 30분, 1000℃에서 1시간 55분 또는 1100℃에서 1시간 또는 1200℃에서 38분중 어느 하나로 소성하는 것을 포함하는 폐가스로 부터 생성된 탄산칼슘을 이용한 드라이아이스 생성방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 탄산칼슘(CaCO3)을 산화칼슘(CaO)과 이산화탄소(CO2)로 분리시 상기 탄산칼슘의 크기가 20mm인 경우에는 925℃에서 4시간 53분 또는 950℃에서 2시간 05분, 1000℃에서 1시간 10분 또는 1100℃에서 40분 또는 1200℃에서 24분중 어느 하나로 소성하는 것을 포함하는 폐가스로 부터 생성된 탄산칼슘을 이용한 드라이아이스 생성방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 탄산칼슘(CaCO3)을 소성하여 산화칼슘(CaO)과 이산화탄소(CO2)로 분리한 후 분리된 상기 이산화탄소(CO2)는 영하 78℃ 이하에서 1atm 절대압력으로 압축하여 생성된 것을 포함하는 폐가스로 부터 생성된 탄산칼슘을 이용한 드라이아이스 생성방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 흡수제 100중량부 기준에 아민계열의 증진제는 1.5 내지 2.3중량부를 결합하여 된 것을 포함하는 폐가스로 부터 생성된 탄산칼슘을 이용한 드라이아이스 생성방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 흡수제 95~99.5 중량% 와 아민계열의 증진제 0.5~5%를 혼합한 것을 포함하는 폐가스로 부터 생성된 탄산칼슘을 이용한 드라이아이스 생성방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 아민계열의 증진제는 에탄올아민(ethanolamine), 트리에탄올아민 (Triethanolamine), 피페라진(piperazine), 트리에틸아민(triethylamine)중 어느 하나인 것을 포함하는 폐가스로 부터 생성된 탄산칼슘을 이용한 드라이아이스 생성방법.




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