KR100460382B1 - 이산화탄소의 회수를 증가시키는 방법 및 장치 - Google Patents

이산화탄소의 회수를 증가시키는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 대략 80 내지 95 부피%의 이산화탄소를 함유한 이산화탄소 공급물로부터 거의 순수한 이산화탄소를 생성하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

Description

이산화탄소의 회수를 증가시키는 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR ENHANCING CARBON DIOXIDE RECOVERY}
본 발명은 종래의 액화 및 증류 설비로부터 이산화탄소의 회수를 증가시키는 것에 관한 것이고, 보다 구체적으로, 본 발명은 응축 및 잔류 배기 팽창 단계 이전에 배기 압력을 증가시키기 위해 이산화탄소 배기 압축기를 이용함으로써 이산화탄소 액화 플랜트의 증류 칼럼으로부터 이산화탄소 회수를 증가시키는 것에 관한 것이다.
이산화탄소는 통상적으로 발효 플랜트 뿐만 아니라 암모니아 또는 수소 생성으로부터 가스상 부산물로 얻어진다. 가스상 부산물을 94 부피%를 초과하는 회수율로 증류에 의해 순수 액상 이산화탄소로 변환시키는 것이 공지되어 있다.
액상 이산화탄소를 생성하기 위해 사용되는 종래의 증류 칼럼은 일반적으로 약 260 psia의 압력과 약 ­25℉의 칼럼 응축기 온도에서 작동한다. 상기 조건하에서 탑위 스트림(overhead stream)으로서 칼럼의 상부로부터 제거된 폐가스는 약 75 부피%의 이산화탄소를 함유한다. 따라서, 폐가스로서 손실된 이산화탄소의 함량은 공급물 내 불순물 양의 약 3배이다. 따라서, 공급물 내의 이산화탄소의 농도가 감소함에 따라 이산화탄소의 회수율이 상당히 감소된다.
적절한 고순도(예를 들어, 건조상 기준으로 이산화탄소 95 부피%를 초과하는)의 이산화탄소 공급재료 이용도의 감소는 기술 개선 및 플랜트 변형으로 인해 실질적으로 고 수치의 비응축성 불순물을 함유한 스트림을 액화시키고 효과적으로 회수하도록 한다. 소량의 경량의 오염물이 이산화탄소 액화 플랜트로의 공급 스트림 내에 존재할 때, 효과적으로 응축되고 정화될 수 있는 이산화탄소의 양은 공급 및 배기 스트림의 이슬점 억제/감소로 인해 감소된다. 미국 특허 제 4,639,257호의 도 1 및 도 2는 이슬점 억제 효과를 나타내고 있는데, 가스 혼합물이 관련 혼합물의 빙점 온도에서 이산화탄소의 평형 농도보다 더 낮게 함유하고 있다면, 이때 이산화탄소는 냉각 및 부분 응축 또는 냉각 및 증류에 의해 분리될 수 없는데, 이는 이산화탄소가 소정의 액체가 형성되기 이전에 냉각되기 때문이다. 이러한 상황에서 이산화탄소 회수를 증가시키기 위해 (암모니아 등의)냉각제의 주 응축 온도의 감소는 때때로 바람직하지 못한 설비의 복잡함 및 열역학적 성능의 비효율성을 초래한다. 이러한 어려움과 결부하여, 이산화탄소 냉각 설비의 변형은 고압/잔류 이산화탄소 배기 스트림 내에 함유된 손실 작업량에 대해 여전히 대처하지 못한다.
전술한 문제점을 극복하기 위해 많은 시도가 있어 왔다. 이산화탄소 플랜트의 탑위 배기 스트림내에서 손실되는 이산화탄소를 감소시키기 위한 제 1 의 가장 직접적인 수단은 배기 스트림이 응축되는 온도를 간단히 낮추는 것이다. 배기 온도가 낮아짐에 따라, 응축되어 회수된 이산화탄소의 분율이 증가된다. 보다 낮은 배기 응축 온도를 발생하기 위해, 주위압보다 낮은 압력에서 이산화탄소 또는 암모니아 등의 냉각제가 냉각 응축 효율(cold condensing duty)을 흡수하기 위해 사용되어져야 한다. 그러나, 암모니아 포화 온도의 열역학적 한계치의 당연한 결과로 인해, 증가하는 칼럼 압력 수치는 때때로 전력 최대화를 위해 최대화될 수 있는 유일한 가변 공정 변수이다. 그러나, 증가되는 칼럼 압력은 공정 배기와 관련된 압력 에너지 손실의 실제적인 증가를 수반한다. 그러나 이러한 결점에도 불구하고, 이러한 선택사항은 상업적으로 이용되고 현존 플랜트로부터 이산화탄소 회수를 증가시키기 위한 산업상 기준이 된다.
멤브레인 및/또는 흡착 유닛을 이용함으로써 배기 스트림으로부터 이산화탄소 회수율을 증가시키기 위한 보다 최근의 공정이 제안되어졌다. 멤브레인 장치에서, 이산화탄소 배기 스트림은 이산화탄소를 우선적으로 확산시키는 멤브레인을 거친다. 침투된 스트림/이산화탄소 부화 스트림은 재순환된 이산화탄소가 응축되고 회수되는 공급 압축 트레인 내부로 다시 도입된다. 이러한 하이브리드 멤브레인 공정은 미국 특허 제 4,602,477호 및 제 4,936,887호 뿐만 아니라 제 4,639,257호에 기술되어져 있다. 유사하게, 흡착 시스템이 유사한 목적으로 제안되어졌다. 이러한 장치에서, 이산화탄소는 우선적으로 흡착제 상에 흡착한다. 흡착제 용기는 감압되고 또는 이산화탄소로 부화된 탈착 스트림이 배출되고 공급 압축 및 응축 트레인 내부로 다시 도입된다. 증류 칼럼으로부터 폐 스트림은 이산화탄소 공급물로 재순환된 보다 높게 응축된 이산화탄소 스트림을 발생시키기 위한 압력 변동 흡착(pressure swing adsorption) 장치 내에서 처리된다. 미국 특허 제 4,952,223호는 압력 변동 흡착(PSA) 배기 처리 장치의 한 예를 도시하고 있으며, 여기서 순수 액체 이산화탄소는 저 농도의 이산화탄소 공급물, 특히 약 35 내지 95 부피%의 이산화탄소 농도를 갖는 공급물로부터 생성된다.
지시한 바와 같이, 확산(멤브레인) 및/또는 흡착(PSA/VPSA)을 거쳐 배기 이산화탄소 회수율을 증가시키는 다수의 하이브리드 공정이 있다. 일반적으로, 이러한 공정들은 작동 및 필요 설비의 면에서 본 발명과 다르다. 본 발명과 이러한 하이브리드 공정의 성능을 비교해 보면 이러한 장치가 몇가지 관련 단점을 가진다. 배기 이산화탄소 함량을 증가시키기 위한 멤브레인 및 압력 변동 흡착 장치의 성능은 본 발명에서와 같이 부분 응축 및/또는 증류를 통해 달성되는 것보다는 열등하다. 보다 중요하게는, 멤브레인 및 압력 변동 흡착 유닛은 잔류 배기 스트림의 압력 에너지 손실을 완화시키지는 못한다. 또한, 멤브레인 및 압력 변동 흡착 유닛은 배기 압력 에너지를 희생시킨다. 사실상, 두가지 공정은 부화 상태의 재순환 이산화탄소 스트림(라피네이트/탈착된 물질)의 압력을 실질적으로 감소시킨다. 더욱이, 재순환 스트림이 저압 환경에 놓이게 됨으로 인해, 하이브리드 공정은 부가적인 재순환 압축기를 포함하거나 또는 증가하는 공급 압축기 크기의 증가를 초래한다.
배기 손실을 감소시키기 위해 제안된 또 다른 기술은 부가적인 이산화탄소의 회수에 초점을 맞추고 있다. 반대로, 이러한 공정은 이산화탄소 배기 스트림 내에 함유된 압력 에너지를 회수시킨다. 대부분의 이산화탄소 액화/증류 설비는 실질적으로 (예를 들어, 약 20atm을 초과하는) 초대기압에서 작동한다. 그 결과, 임의의 비응축성 및 비응축된 이산화탄소는 자연적으로 상기 압력에서 증류/응축 공정을 벗어난다. 일반적으로, 함유된 배기 압력 에너지를 회수하기 위한 어떠한 시도 및 가정은 제공되지 않는다. 그러나, 오염 정도가 증가됨에 따라, 배기 스트림의 유량 및 손실된 압력 에너지 또한 증가한다. 이러한 압력 에너지를 회수하기 위한 가장 직접적인 수단은 보조 터보팽창을 이용하는 것이다. 사실상, 배기 스트림은 온화되고 샤프트의 팽창 작동으로 동반되는 회수로 팽창된다. 이러한 선택 사항은 배기 스트림의 비효율적인 조절을 방지하고 실질적인 전력량을 절약할 수 있다. 미국 특허 제 4,977,745호는 이러한 설비를 기술하고 있다.
요약하면, 이산화탄소 배기 손실을 감소시키기 위한 과거의 시도는 이산화탄소 회수 또는 배기 압력 에너지 회수를 증가시키는데 촛점을 맞추고 있다.
본 발명은 이산화탄소 회수 및 배기 압력 회수 두가지 모두를 동시에 증가시키기 위한 것이다. 이러한 관점에서, 본 발명은 잔류 배기 스트림의 손실될 수도 있는 압력 에너지를 최대화시키는데 집중된다. 본 발명은 경량의 오염물질(예를 들어, N2, O2, Ar, CH4, H2, 및 CO) 5 부피%를 초과하여 함유한 이산화탄소 배기 스트림을 처리하는 액화 및 증류 플랜트에 특히 효과적이다.
도 1은 이산화탄소 액화 및 증류 플랜트에서 이산화탄소의 회수를 증가시키는 본 발명의 바람직한 실시예를 개략적으로 도시한 도면.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
5 : 공급 가스 10,40,210 : 압축기
20,180,220 : 열 교환기 30,230 : 상 분리기
40 : 압축기 90 : 재가열기
100 : 주 응축기 110, 190 : 밸브
120 : 증류 칼럼 160 : 애프터쿨러
300 : 냉각 시스템
감압 이산화탄소 또는 진공 암모니아를 이용한 종래의 강화된 냉각 응축 기술과는 상대적으로, 본 발명은 강화된 이산화탄소 회수에 대안을 제공한다. 전술한 공정들은 배기 스트림이 이러한 칼럼을 빠져나온 후(또는 예비 배기 응축화 단계 이후에) 직접 응축 단계에 놓이도록 한다. 사실상, 배기 압력은 칼럼의 압력으로 유지된다. 반대로, 본 발명은 배기 스트림의 압축이 칼럼 압력을 초과한 압력에서 수행되도록 제공된다. 배기 압력의 증가는 배기 스트림의 이슬점의 증가를 초래한다. 이는 배기구 내에 함유된 대용량의 이산화탄소가 임의의 주어진 온도 수치에서 응축되도록 한다. 그 결과, 본 발명의 생성물 회수율은 종래의 공정보다 더 높아질 것이다.
가장 중요한 배기 이후 팽창 공정은 배기 스트림의 압력 에너지를 효과적으로 회수한다. 그러나, 때때로 팽창 스트림 내에 함유된 이산화탄소의 수치는 낮은 압력 폐기물을 방출하기 보다는 보증 회수에 충분하다. 다시, 본 발명의 바람직한 실시예는 배기 압축에 의해 이산화탄소의 회수를 증가시켜, 잔류 배기 이후 팽창 이전에 추가 이산화탄소의 응축/회수를 허용한다. 본 발명과 '745 특허의 설비 사이의 주 차이점은 이미 기술되어진 바와 같이, 분리 공정으로부터 직접 팽창되었다기 보다는 팽창 및 응축되기 이전에 배기구가 먼저 압축된다.
일반적으로, 본 발명에 따르면 액화 공정에서 이산화탄소 증류 칼럼을 빠져나온 배기 스트림은 상승된 압력으로 먼저 압축된다. 가압된 배기 스트림은 비등 냉각제 액체에 대해 부분적으로 응축됨으로써 열 교환 단계에 놓이게 된다. 부분적으로 액화된 배기 스트림은 회수용 증류 칼럼에 반환된 액상 부분으로 상분리되며, 잔류 배기 스트림은 유용한 샤프트 작동의 생산으로 터보팽창의 적어도 한 단계에 놓이게 된다. 본 발명은 가스가 플랜트로 공급될 때 약 80 내지 95 부피%의 이산화탄소를 함유한 이산화탄소 공급물로부터 거의 순수한 이산화탄소를 생성하고, 가스가 배기구로 공급될 때 약 80 내지 50 부피%를 함유한 이산화탄소 공급물로부터 거의 순수한 이산화탄소를 생성하기 위한 방법 및 장치를 제공한다. 이산화탄소 공급물은 증류 칼럼에서 증류되어 거의 순수한 이산화탄소를 함유한 액상 생성물 및 이산화탄소를 함유한 탑위 증기 스트림을 형성한다. 탑위 증기 스트림은 압축 스트림을 형성하기 위해 압축 단계에서 압축되며, 탑위 증기 스트림은 탑위 증기 스트림내에 함유된 이산화탄소의 상당량이 응축되기에 충분한 압력에서 압축된다. 압축 스트림은 압축 스트림을 냉각시키고 부분적으로 응축시키기 위해 열 교환기 내에서 냉각된 스트림으로 냉각된다. 냉각된 스트림은 상 분리기 내에서 응축 액체 및 잔류 증기로 상 분리된다. 응축 액체는 차후의 증류를 위해 증류 칼럼으로 반환된다.
바람직한 실시예에서, 열 교환 단계는 응축 및 상 분리중 적어도 하나의 단계를 포함한다. 분리된 액체는 차후의 정화 및 회수를 위해 증류 칼럼으로 재순환되며, 배기 스트림의 잔류 가스 부분은 후속적으로 온화되고 터보팽창된다. 대안적으로, 열 교환 단계는 직접 터보 팽창 단계 이전에 적어도 하나의 온화 열 교환 단계를 포함할 수 있다. 또 다른 바람직한 실시예에서, 샤프트 팽창 작동은 배기 압축에 필요한 에너지를 제공한다.
탑위 증기 스트림은 약 350 psia 내지 약 900 psia의 압력으로 압축될 수 있다. 또한, 압축 스트림은 별도의 냉각 시스템으로부터 제공된 적정 압력 및 냉각제를 이용한 열 교환기 내에서 냉각될 수 있다. 압축 스트림의 냉각은 약 -25℉ 내지 약 -65℉의 온도에서 수행될 수 있다.
이산화탄소 공급물은 증류 칼럼 내에서 증류되기 이전에 압축되고 건조되며 냉각될 수 있다. 이러한 관점에서, 건조된 공급물은 칼럼 재가열기 내에서 이슬점 부근으로 냉각될 수 있다. 이 때, 냉각되고 건조된 공급물은 증류 칼럼 내에서 증류되기 이전에 응축기 내에서 저압의 냉각제에 대해 실질적으로 응축될 수 있다. 응축기 내의 저압의 냉각제는 별도의 냉각 시스템으로부터 제공될 수 있다.
증류 칼럼 내의 증류는 약 -10℉ 내지 약 -50℉의 온도 및 약 260 psia 내지 340 psia의 압력에서 수행될 수 있다.
일반적으로, 본 발명에 따른 개념을 이용함으로써, 이산화탄소가 95 부피%를 초과하는 생성물이 회수될 수 있음을 인지하게 되었다.
본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명의 바람직한 실시예를 개략적으로 도시하고 있다. 설명상 편의를 위해, 본 발명은 수반된 2단 냉동 유닛을 갖는 종래의 단일 칼럼 이산화탄소 증류 장치에 대해 도시하고 있다. 물론, 당업자들은 본 발명이 상기 특정 장치에 제한되지 않음을 인지할 수 있을 것이다.
도면에서, 약 80 부피% 내지 95 부피%의 이산화탄소, 저 끓는점을 갖는 소량의(약 5 부피% 이상) 오염물(N2, O2, Ar, H2, CO, 및 CH4등), 및 수분을 함유한 미정제 공급 가스(5)가 압축기(10) 내에서 대기압 부근의 압력에서 약 60 psia 내지 약 90 psia로 압축된다. 압축 스트림은 열교환기(20), 및 수냉식 교환기(21) 내에서 약 80℉ 내지 약 100℉의 온도로 연속적으로 냉각된다. 임의의 응축된 수분은 상 분리기/용기(30) 내에서 분리되어 제거된다. 건조된 공급 스트림은 일반적으로 압축기(40) 내에서 약 280 psia 내지 325 psia 이상의 상승된 압력으로 더 압축된다. 압축기(40) 내에서 압축된 후에, 공급 스트림은 열 교환기(50,60) 내에서 냉각수 및 냉각제에 의해 약 35℉ 내지 약 45℉의 온도로 더 냉각된다. 공급 스트림 내부의 수분은 분리기 용기(70) 내에서 응축되어 다시 제거된다. 건조된 스트림은 흡착제 시스템(80)에 의해 다시 건조된다. 실시예에 따라, 흡착제 시스템(80)은 알루미나 흡착제 베드일 것이다. 도시되지는 않았지만, 탄소 흡착 베드는 임의의 더 높은 끓는점을 갖는 탄화수소를 추출하기 위해 또한 이용될 수 있다.
청정하고 건조된 공급 스트림은 칼럼 재가열기(90) 내에서 공급 스트림의 이슬점 부근으로 더 냉각된다. 이러한 온도는 스트림의 조성에 따라 약 0℉ 내지 약 10℉이다. 공급 스트림은 주 응축기(100)내의 낮은 압력 냉각제에 대해 실질적으로 응축된다. 공급 스트림은 밸브(110)를 통해 주 공급측으로 제공되는 증류 칼럼(120)의 상부 부근의 지점으로 통과된다. 이산화탄소는 칼럼(120) 내의 액체로부터 빠져 나온다. 칼럼(120)은 약 -25℉ 내지 약 -5℉의 온도 및 약 270 psia 내지 320 psia의 압력에서 작동한다. 본질적으로 순수한, 액체 이산화탄소는 칼럼(120)의 기저부로부터 라인(121)에 수집되고, 그리고 라인(122) 내의 스트림의 일부분은 칼럼 재가열기(90)내에서 부분적으로 기화되어, 발생된 증기는 칼럼(120)용 스트리핑 증기로 제공된다. 라인(123) 내의 액체 이산화탄소의 잔여 부분은 저압 냉각제에 대해 열교환기(130) 내에서 약 -25℉ 내지 약 -15 ℉의 온도로 과냉각되며, 밸브(140)를 통해 저장소로 통과된다.
전체적으로 도면 부호 300으로 도시된 냉각 시스템을 참조하면, 전술한 냉각 및 응축 효율을 제공하기 위해 다수의 다른 냉각제가 이용될 수 있다. 사용가능한 냉각제로는 R22(클로로디플루오로-메탄), R717(암모니아), 및 R290(프로판)등이 있다. 또한 소정의 열역학적 특성을 갖는 다른 냉각제가 필요에 따라 이용할 수 있다. 냉각된 가스상 냉각제, 바람직하게 암모니아는 압축기(150) 내에서 저압으로부터 약 70 psia 내지 약 85 psia의 압력으로 압축되며, 직접 접촉 애프터쿨러(160)로 향한다.
가스상의 적절한 압력의 냉각제는 라인(161)에서 애프터쿨러(160)의 상부로부터 추출되며 압축기(170) 내에서 약 200 psia 내지 약 220 psia의 압력으로 더 압축된다. 고압 냉각제는 실질적으로 열 교환기(180) 내에서 응축되며, 물, 압축 공기 등에 의해 냉각된다. 액화된 냉각제는 밸브(190)를 통해 약 70 psia 내지 약 85 psia의 압력으로 감압되고 냉각 매체로서 직접 접촉 애프터쿨러(160) 내부로 도입된다.
약 70 내지 약 85 psia 의 압력에서 적정 압력의 냉각된 냉각제의 스트림은 애프터쿨러(160)의 바닥으로부터 라인(162) 내에서 추출된다. 라인(163) 내의 이러한 스트림의 일부분은 열교환기(60) 내에서 공급 스트림을 냉각시키는데 이용된다. 이러한 스트림의 추가 부분은 라인(164) 내에서 분리되며, 밸브(200)를 통해 약 14 내지 약 20 psia의 압력으로 더 감압된다. 라인(166) 내의 압축 스트림의 일부분은 주 공급 응축기(100) 내의 응축열, 및 라인(168) 내의 열교환기(130)의 생성물 과냉각 효율을 흡수한다. 추가 부분은 라인(165) 내에서 증류 칼럼(120)으로부터 탑위 배기 스트림의 일부분을 응축하기 위해 제공되며, 이후 보다 상세히 설명되어질 것이다. 기화된 저압의 스트림은 전술한 바와 같이 냉각 시스템(300)의 압축기(150) 내에서 재결합되고 압축된다.
칼럼(120)을 벗어난 탑위 증기(124)는 함유된 이산화탄소의 일부분이 열교환기(220) 내에서 응축되도록 하는 충분한 압력으로 압축기(210) 내에서 압축된다. 칼럼 압력을 초과한 압력은 약 350 내지 약 900 psia 정도이다. 라인(125) 내의 압축 스트림은 열교환기(220) 내에서 부분적으로 응축된다. 라인(126) 내의 부분적으로 응축된 스트림은 용기(230) 내에서 상 분리된다. 라인(231) 내의 응축 액체는 밸브(240)를 통해 통과되며 칼럼(120)의 상부 내부로 반환된다. 라인(232) 내의 상 분리기(230)를 벗어난 잔류 증기는 열교환기(20), 및 필요에 따라, 폐열 교환기(250)를 통과함으로써 터보 팽창기(260) 내에서 팽창에 적합한 상승된 온도로 온화된다. 이러한 온도는 약 160 내지 약 350℉이다. 터보 팽창기(260)에 의해 전개된 샤프트 작동은 샤프트/스핀들(270)을 거쳐 압축기(210) 내의 압축 단으로 직접적으로 전달된다.
본 발명은 일반적인 이산화탄소 플랜트 배기 스트림으로부터 이산화탄소 생성을 증가시키기 위한 방법을 제공한다. 본 발명은 도면에 도시된 특정 배열로 제한되는 것은 아니다.
전술한 바와 같이, 압축기(210) 내의 배기 압축 단계 이후에, 응축 단계는 배기 스트림으로부터 이산화탄소를 더 응축시키는데 이용될 수 있다. 이러한 기본 단계에 대한 선택 사항은 다수의 냉각제(예를 들어, 암모니아 및 이산화탄소)의 사용뿐만 아니라 다수의 냉각 수치의 이용을 포함한다. 응축 단계가 발생하는(또는 이들 응축 단계들이 발생하는) 압력은 임의적이며 터보 팽창기(260)로부터 얻어질 수 있는 샤프트 작동에 의해 제한될 필요는 없다.
또한, 압축기(210)내의 별도의 외부에서 동력이 가해진 압축 단이 이산화탄소의 차후 응축을 허용하도록 부가될 수 있다. 필요하다면, 압축열은 냉각제 상의 응축 부하를 감소시키기 위해 (열 교환기(220)앞에) 부가 열 교환기 내부로 거부될 수 있다.
차후의 대안으로서, 액체 공급 스트림이 각각 다른 온도를 취하고 있다면, 칼럼(120)(즉, 각각 밸브(110,240)를 통과한다)으로의 액체 공급 스트림은 동일한 칼럼 위치에 공급될 필요는 없다. 이러한 배열에서, 실시예에 따라, 분리된 칼럼 섹션은 두개의 공급 위치 사이에 위치될 수 있다.
도면에 도시되어 있지 않더라도, 다수의 플랜트는 칼럼(120)의 상부에 부착된 일체식 환류 응축기를 갖는다는 것에 주목해야 한다. 사실상, (칼럼 압력에서) 직접 배기 응축이 이미 수행되어졌다. 본 발명은 칼럼(120) 또는 기존의 배기 응축기를 벗어난 배기 스트림에 적용됨으로 인해, 이러한 형태의 배열에 적용가능하다. 본 발명은 배열과는 관계없이 보다 많은 이산화탄소 생성 흐름을 유도해 낼 것이다.
잔류 배기 터보 팽창기(260)로부터 샤프트 작동은 (도면에 도시되어진 바와 같이)압축 단(210)과, 전기 생성을 위한 발전기에 직접적으로 결합될 수 있으며, 제동유체 내에서 간단히 소진될 수 있다. 팽창기 공급 스트림의 온화는 도면에 도시되어진 대로 수행될 필요는 없다. 오히려, 임의의 이용가능한 압축 또는 공정 가열 매체/스트림은 입구 팽창 온도를 증가시킴으로써 최종적인 샤프트 작동을 증가시키는데 이용될 수 있다.
전력 팽창 샤프트 작동의 직접적인 이용과 결부된 실질적으로 높은 헤드 압력의 시너지 효과는 매우 낮은 전력 공정을 산출한다. 전력 감소 이외에도, 본 발명은 응축기/분리기의 포함으로 인해 이산화탄소 생성물의 실제적인 증가를 가능하게 한다. 사실상, 복합 공정은 두 구성공정의 효율을 개선시킨다.
도면은 임의의 폐 열교환기(250)를 도시하고 있다. 이는 물론 외부 폐열이 이용가능함을 추정할 수 있다. 이는 본 발명에 적용할 필요는 없다. 또한, 터보 팽창기(260)는 스트림의 외부로 최대 전위 에너지를 추출하기 위해 연속적인 팽창 단을 포함할 수 있다. 이러한 배열에서, 배기 스트림은 수차례 재가열되어 팽창될 것이다.
전술한 목적에 따라, 도면은 피스톤/왕복 형태의 압축기 및 대응 흐름 열교환기를 도시하고 있다. 이러한 부재는 이러한 특정 형태로 제한되는 것은 아니다. 더욱이, 도시된 압축기는 건식/오일 스크류 압축기 또는 원심 터보기 등의 다른 형태에 의해 교체될 수 있다. 유사하게, 열 교환기는 셀 및 튜브, 튜브 내의 튜브, 플레이트 및 프레임, 또는 플레이트 및 핀 형태의 열교환기일 수 있다.
도면에 밑줄 또는 블록 형상으로 도시된 다양한 부재는 각각 공지되어 있으며 부재의 내부 구성 및 작동은 본 발명을 이용하거나 또는 본 발명을 최상으로 기술하는데 결정적인 것은 아니다.
상기 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하였지만, 본 발명은 개시된 실시예에 제한되지 않는다. 반대로, 본 발명은 청구범위의 취지 및 범위 내에 포함되는 다양한 수정예 및 균등 배열을 포함하도록 의도된다. 다음 청구범위의 범위는 이러한 모든 수정예와 동등 구조 및 작동을 포함하도록 가장 넓게 이해된다.
본 발명으로 인해, 이산화탄소 액화 플랜트의 증류 칼럼으로부터 이산화탄소 회수를 증가시킬 수 있다.

Claims (10)

  1. 80 내지 95 부피%의 이산화탄소를 함유한 이산화탄소 공급물로부터 거의 순수한 이산화탄소를 생성하기 위한 방법으로서,
    a) 거의 순수한 이산화탄소를 함유한 액상 생성물 및 이산화탄소를 함유한 탑위 증기 스트림을 형성하도록, 증류 칼럼 내에서 상기 이산화탄소 공급물을 증류하는 단계와,
    b) 압축 스트림을 형성하도록 압축 단 내에서 상기 탑위 증기 스트림을 압축시키는 단계로서, 상기 탑위 증기 스트림이 상기 탑위 증기 스트림 내에 함유된 이산화탄소의 상당 부분이 응축되기에 충분한 압력에서 압축되는, 상기 탑위 증기 스트림을 압축시키는 단계와,
    c) 상기 압축 스트림을 냉각시키고 부분 응축시키도록 상기 압축 스트림을 열 교환기 내에서 냉각 스트림으로 냉각시키는 단계와,
    d) 상 분리기 내의 상기 냉각 스트림을 응축 액체 및 잔류 증기로 상 분리시키는 단계, 및
    e) 상기 응축 액체를 상기 증류 단계에서 더 증류시키도록 상기 증류 칼럼으로 반환시키는 단계를 포함하는,
    순수 이산화탄소 생성 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 상 분리기에서 벗어난 상기 잔류 증기를 하나 이상의 열 교환기 내에서 온화시키는 단계를 더 포함하는,
    순수 이산화탄소 생성 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 온화 단계에서 온화된 상기 잔류 증기를 터보 팽창기에 공급하고, 그리고 샤프트 작동을 발생시키기 위해 상기 터보 팽창기 내의 상기 온화된 잔류 증기를 팽창시키는 단계를 더 포함하는,
    순수 이산화탄소 생성 방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 탑위 증기 스트림을 상기 압축 단계에서 압축시키도록 상기 터보팽창기에 의해 발생된 상기 샤프트 작동을 상기 압축 단에 전달하는 단계를 더 포함하는,
    순수 이산화탄소 생성 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 냉각 단계는 별도의 냉각 시스템으로부터 제공된 적정 압력 및 냉각된 냉각제를 이용하는 상기 열 교환기 내에서 상기 압축 스트림을 냉각시키는 단계를 포함하는,
    순수 이산화탄소 생성 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 이산화탄소 공급물이 증류되기 이전에 상기 이산화탄소 공급물을 압축시키고, 상기 압축된 공급물을 건조시키고, 그리고 상기 건조된 공급물을 냉각시키는 단계를 더 포함하는,
    순수 이산화탄소 생성 방법.
  7. 80 내지 95 부피%의 이산화탄소를 함유한 이산화탄소 공급물로부터 거의 순수한 이산화탄소를 생성하기 위한 장치로서,
    a) 거의 순수한 이산화탄소를 함유한 액상 생성물 및 이산화탄소를 함유한 탑위 증기 스트림을 형성하도록, 상기 이산화탄소 공급물을 증류하기 위한 증류 칼럼,
    b) 압축 스트림을 형성하기 위해 상기 탑위 증기 스트림을 압축하는 압축 단으로서, 상기 탑위 증기 스트림은 상기 탑위 증기 스트림 내에 함유된 이산화탄소 상당 부분이 응축되기에 충분한 압력에서 압축되는 압축 단,
    c) 상기 압축 스트림을 냉각 스트림으로 냉각시키고 부분 응축시키도록 상기 압축 스트림을 냉각시키기 위한 열 교환기,
    d) 상기 냉각 스트림을 응축 액체 및 잔류 증기로 상 분리시키기 위한 상 분리기, 및
    e) 추가 증류를 위해 상기 응축 액체를 상기 증류 칼럼에 반환시키기 위한 반환 라인을 포함하는,
    순수 이산화탄소 생성 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 상 분리기를 벗어난 상기 잔류 증기를 온화시키기 위한 하나 이상의 열 교환기를 더 포함하는,
    순수 이산화탄소 생성 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 온화된 잔류 증기를 수용하고 샤프트 작동을 생성하기 위해 상기 온화된 잔류 증기를 팽창시키는 터보 팽창기를 더 포함하는,
    순수 이산화탄소 생성 장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 탑위 증기 스트림을 압축시키기 위해 상기 터보 팽창기에 의해 발생된 상기 샤프트 작동을 상기 압축 단에 전달하도록 상기 터보팽창기를 상기 압축 단에 연결시키는 샤프트를 더 포함하는,
    순수 이산화탄소 생성 장치.
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Families Citing this family (55)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6966780B2 (en) * 2002-04-01 2005-11-22 Yes, !Nc. Method and apparatus for creating a lesson plan complying with academic standards
US20050287056A1 (en) * 2004-06-29 2005-12-29 Dakota Gasification Company Removal of methyl mercaptan from gas streams
GB2416389B (en) * 2004-07-16 2007-01-10 Statoil Asa LCD liquefaction process
US7201019B2 (en) * 2004-11-19 2007-04-10 Praxair Technology, Inc. Light gas component separation from a carbon dioxide mixture
FR2884305A1 (fr) * 2005-04-08 2006-10-13 Air Liquide Procede de recuperation et liquefaction du co2 contenu dans un gaz pauvre en co2
US7666251B2 (en) * 2006-04-03 2010-02-23 Praxair Technology, Inc. Carbon dioxide purification method
US7856829B2 (en) 2006-12-15 2010-12-28 Praxair Technology, Inc. Electrical power generation method
US8088196B2 (en) * 2007-01-23 2012-01-03 Air Products And Chemicals, Inc. Purification of carbon dioxide
US7819951B2 (en) * 2007-01-23 2010-10-26 Air Products And Chemicals, Inc. Purification of carbon dioxide
US7850763B2 (en) * 2007-01-23 2010-12-14 Air Products And Chemicals, Inc. Purification of carbon dioxide
US8268050B2 (en) * 2007-02-16 2012-09-18 Air Liquide Process & Construction, Inc. CO2 separation apparatus and process for oxy-combustion coal power plants
US8080090B2 (en) * 2007-02-16 2011-12-20 Air Liquide Process & Construction, Inc. Process for feed gas cooling in reboiler during CO2 separation
US20090013868A1 (en) * 2007-07-11 2009-01-15 Arthur Darde Process and apparatus for the separation of a gaseous mixture
US9109831B2 (en) * 2007-07-11 2015-08-18 AIR LIQUIDE GLOBAL E&C SOLUTIONS US Inc. Process and apparatus for the separation of a gaseous mixture
US20090288447A1 (en) * 2008-05-22 2009-11-26 Alstom Technology Ltd Operation of a frosting vessel of an anti-sublimation system
US20090301108A1 (en) * 2008-06-05 2009-12-10 Alstom Technology Ltd Multi-refrigerant cooling system with provisions for adjustment of refrigerant composition
US8163070B2 (en) * 2008-08-01 2012-04-24 Wolfgang Georg Hees Method and system for extracting carbon dioxide by anti-sublimation at raised pressure
US20100050687A1 (en) * 2008-09-04 2010-03-04 Alstom Technology Ltd Liquefaction of gaseous carbon-dioxide remainders during anti-sublimation process
US20120027627A1 (en) * 2009-04-01 2012-02-02 David Getze Compressor system for a process gas plant having heat return, and the process gas plant for carbon dioxide gas separation
US20120174622A1 (en) * 2009-07-13 2012-07-12 Alstom Technology Ltd System for gas processing
DE102009039898A1 (de) * 2009-09-03 2011-03-10 Linde-Kca-Dresden Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Behandlung eines kohlendioxidhaltigen Gasstroms
CN101858685A (zh) * 2010-05-26 2010-10-13 华北电力大学 Co2分离-液化-提纯系统及方法
KR101106195B1 (ko) * 2010-06-07 2012-01-20 대성산업가스 주식회사 이산화탄소 정제 및 액화 장치 및 그 방법
US9561476B2 (en) 2010-12-15 2017-02-07 Praxair Technology, Inc. Catalyst containing oxygen transport membrane
FR2969746B1 (fr) 2010-12-23 2014-12-05 Air Liquide Condensation d'un premier fluide a l'aide d'un deuxieme fluide
US20120174621A1 (en) * 2011-01-06 2012-07-12 General Electric Company Carbon dioxide liquefaction system
EP2505948B1 (en) * 2011-03-30 2018-10-10 General Electric Technology GmbH Cryogenic CO2 separation using a refrigeration system
CN102229427B (zh) * 2011-06-29 2015-07-22 苏州市兴鲁空分设备科技发展有限公司 二氧化碳提纯装置
CN102351178B (zh) * 2011-06-29 2013-08-28 苏州市兴鲁空分设备科技发展有限公司 一种二氧化碳提纯装置
US20130081409A1 (en) * 2011-09-30 2013-04-04 General Electric Company Methods and systems for co2 condensation
FR2982168B1 (fr) 2011-11-04 2015-05-01 Air Liquide Procede et appareil de separation d'un gaz riche en dioxyde de carbone par distillation
US9486735B2 (en) 2011-12-15 2016-11-08 Praxair Technology, Inc. Composite oxygen transport membrane
WO2013089895A1 (en) 2011-12-15 2013-06-20 Praxair Technology, Inc. Composite oxygen transport membrane
FR2988167B1 (fr) * 2012-03-13 2018-06-15 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Procede et appareil de separation d'un melange contenant du dioxyde de carbone par distillation
WO2014100376A1 (en) 2012-12-19 2014-06-26 Praxair Technology, Inc. Method for sealing an oxygen transport membrane assembly
US9453644B2 (en) 2012-12-28 2016-09-27 Praxair Technology, Inc. Oxygen transport membrane based advanced power cycle with low pressure synthesis gas slip stream
US9296671B2 (en) 2013-04-26 2016-03-29 Praxair Technology, Inc. Method and system for producing methanol using an integrated oxygen transport membrane based reforming system
US9611144B2 (en) 2013-04-26 2017-04-04 Praxair Technology, Inc. Method and system for producing a synthesis gas in an oxygen transport membrane based reforming system that is free of metal dusting corrosion
US9938145B2 (en) 2013-04-26 2018-04-10 Praxair Technology, Inc. Method and system for adjusting synthesis gas module in an oxygen transport membrane based reforming system
US9212113B2 (en) 2013-04-26 2015-12-15 Praxair Technology, Inc. Method and system for producing a synthesis gas using an oxygen transport membrane based reforming system with secondary reforming and auxiliary heat source
RU2680048C2 (ru) 2013-10-07 2019-02-14 Праксайр Текнолоджи, Инк. Реактор с комплектом керамических транспортирующих кислород мембран и способ риформинга
WO2015054363A2 (en) 2013-10-08 2015-04-16 Praxair Technology, Inc. System method for temperature control in an oxygen transport membrane based reactor
CA2926757C (en) 2013-12-02 2020-02-25 Praxair Technology, Inc. Method and system for producing hydrogen using an oxygen transport membrane based reforming system with secondary reforming
WO2015123246A2 (en) 2014-02-12 2015-08-20 Praxair Technology, Inc. Oxygen transport membrane reactor based method and system for generating electric power
WO2015160609A1 (en) 2014-04-16 2015-10-22 Praxair Technology, Inc. Method and system for oxygen transport membrane enhanced integrated gasifier combined cycle (igcc)
US9789445B2 (en) 2014-10-07 2017-10-17 Praxair Technology, Inc. Composite oxygen ion transport membrane
US10441922B2 (en) 2015-06-29 2019-10-15 Praxair Technology, Inc. Dual function composite oxygen transport membrane
US10118823B2 (en) 2015-12-15 2018-11-06 Praxair Technology, Inc. Method of thermally-stabilizing an oxygen transport membrane-based reforming system
US9938146B2 (en) 2015-12-28 2018-04-10 Praxair Technology, Inc. High aspect ratio catalytic reactor and catalyst inserts therefor
CN109070014A (zh) 2016-04-01 2018-12-21 普莱克斯技术有限公司 含催化剂的氧气传送膜
US11136238B2 (en) 2018-05-21 2021-10-05 Praxair Technology, Inc. OTM syngas panel with gas heated reformer
CN108870868B (zh) * 2018-09-10 2023-08-22 江苏华扬液碳有限责任公司 一种撬装移动式二氧化碳驱油产出气回收系统
US11353261B2 (en) 2019-10-31 2022-06-07 Air Products And Chemicals, Inc. Lights removal from carbon dioxide
CN114963691B (zh) * 2022-05-31 2023-12-26 山东石油化工学院 低压co2气体低温分离方法及装置
CN115790076B (zh) * 2023-02-08 2023-05-23 杭氧集团股份有限公司 一种回收烟道气中二氧化碳和氮气的装置及方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2912761A1 (de) * 1979-03-30 1980-10-09 Linde Ag Verfahren zum zerlegen eines gasgemisches
FR2479021A1 (fr) * 1980-03-31 1981-10-02 Elf Aquitaine Procede pour regenerer une solution absorbante chargee d'un ou plusieurs composes gazeux susceptibles d'etre liberes par chauffage et/ou entraines par stripage, et installation pour sa mise en oeuvre
US4977745A (en) * 1983-07-06 1990-12-18 Heichberger Albert N Method for the recovery of low purity carbon dioxide
US4639257A (en) * 1983-12-16 1987-01-27 Costain Petrocarbon Limited Recovery of carbon dioxide from gas mixture
GB8411686D0 (en) * 1984-05-08 1984-06-13 Stothers W R Recovery of ethane and natural gas liquids
US4602477A (en) * 1985-06-05 1986-07-29 Air Products And Chemicals, Inc. Membrane-aided distillation for carbon dioxide and hydrocarbon separation
US4704146A (en) * 1986-07-31 1987-11-03 Kryos Energy Inc. Liquid carbon dioxide recovery from gas mixtures with methane
US4952223A (en) * 1989-08-21 1990-08-28 The Boc Group, Inc. Method and apparatus of producing carbon dioxide in high yields from low concentration carbon dioxide feeds
US4936887A (en) * 1989-11-02 1990-06-26 Phillips Petroleum Company Distillation plus membrane processing of gas streams
TW366409B (en) * 1997-07-01 1999-08-11 Exxon Production Research Co Process for liquefying a natural gas stream containing at least one freezable component
US5927103A (en) * 1998-06-17 1999-07-27 Praxair Technology, Inc. Carbon dioxide production system with integral vent gas condenser

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