(1) CO2 Removal from Air
아주 대용량의 공기를 사용하는 경우, CO2는 압축후 공기 냉동을 위해 팽창터빈에 들어가기 전 흡착해서 제거하지만 공기 사용양이 작을 경우에 사용되는 방법은 가성소다나 석회수를 사용해서 Scrubbing 해주는 방법이 사용됩니다.
(2) Chemistry of CO2 Removal
CO2 + H2O -->H2CO3.................CO2가 물에 흡수됨...................(1)
H2CO3 + 2NaOH-->Na2CO3 + H2O......H2CO3를 NaOH로 중화......(2a)....NaOH 사용시
H2CO3 + Ca(OH)2-->CaCO3 + 2H2O....H2CO3를 Ca(OH)2로 중화..(2b)....Ca(OH)2사용시
위의 (1)은 물에 흡수되는 과정이고 (2a)나 (2b)는 CO2가 물에 흡수되어 생성하는 탄산을 중화하는 과정입니다.
Na2CO3는 용해도가 비교적 크지만 CaCO3는 용해도가 낮아 고체입자상의 콜로이드가 되는데 이를 여과해서 제거해주면서 Ca(OH)2를 보충해 주면 됩니다. Na2CO3의 경우 이를 Ca(OH)2와 반응시켜 NaOH를 재생하기도 하지만 NaOH 재생장치가 추가로 필요합니다.
NaOH가 Ca(OH)2보다 가격이 높기 때문에 Ca(OH)2를 사용하는 것이 경제적이나 자칫 CaCO3가 덩어리로 뭉쳐 공정이 어려워지는 경우가 있으므로 주의해서 운전해 주어야 하고 덩어리가 생기지 않는 최적의 조건을 탐색해야합니다.
(3) NaOH 재생반응
Na2CO3 + Ca(OH)2-->CaCO3 + NaOH......NaOH 재생반응..............(3)
위의 (3)식은 CO2 제거를 위해 NaOH를 사용했을 때 생성되는 Na2CO3와 Ca(OH)2를 사용하여 가격이 높은 NaOH를 재샣하는 방법입니다. NaOH를 사용하는 경우가 장치운전에 트러블이 적고 반응성도 좋기 때문에 사용하는 것이지만 앞서 설명한 바와 같이 가격이 높아서 NaOH를 재생해서 사용하지요.
(4) Ca(OH)2 재생반응
작은 규모의 경우 직접 Ca(OH)2를 상용해서 CO2를 제거하고 생성되는 CaCO3는 분리해서 소각하면 CaO가 생성되고 이를 물에 용해시키면 Ca(OH)2가 다시 생성됩니다 . CaO 미세 분진이 많이 발생하기 때문에 분진제거시설이 잘되어 있는 공장에서 재생하는 것이 필요합니다.
CaCO3---> CaO + CO2..........................고온 소성반응..................(4)....생석회 제조반응 (흡열)
CaO + H2O---->Ca(OH)2........................소석회 제조반응...............(5)....소석회 제조반응 (발열)
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