KR100610337B1

KR100610337B1 - 건식 재생용 ｃｏ₂분리회수장치를 위한 두 반응기 사이의고체이송순환장치

Info

Publication number: KR100610337B1
Application number: KR1020040079764A
Authority: KR
Inventors: 이창근; 진경태; 선도원; 한근희; 배달희; 박재현; 조성호; 유호정; 이승용; 문길호; 유정석; 우광제; 박상도
Original assignee: 한국에너지기술연구원
Priority date: 2004-10-07
Filing date: 2004-10-07
Publication date: 2006-08-10
Also published as: KR20060030929A

Abstract

본 발명은 건식 재생용 CO₂분리회수장치를 위한 두 반응기 사이의 고체이송순환장치에 관한 것으로, 그 목적은 비기계적 밸브인 고체이송순환장치에 채워진 고체입자가 기체의 역류를 방지하며 그 고체 입자속으로 기체를 주입하여 입자의 흐름을 원활히 하고 두 반응기 사이의 흡수제로 사용되는 입자의 순환량도 조절 할 수 있고, 또한 두 반응기 사이에 잘 설계된 고체이송순환장치를 설치하여 반응기 사이의 압력차이로 가스의 역류와 고체의 역류를 방지하면서 흡수반응과, 재생반응이 연속적으로 이루어지며 흡수반응의 효율을 높이기 위하여 반응기내 고체밀도의 조절도 가능토록 하여 이산화탄소 회수시 그 처리비용과 에너지소비를 낮춘 고체이송순환장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 구성은 건식 재생용 CO₂분리회수장치에 있어서, 고체흡수제를 이송하는 고체이송관을 비기계적밸브인, 고체흡수제를 유동화시켜 유동층을 형성시킨 고체이송순환장치(6)로 구성하여 각 반응기로부터의 기체 역류를 방지함과 동시에 고체흡수제의 흐름을 조절토록 장치구성한 것을 특징으로 한다.

고체이송순환장치, 건식재생용 CO₂분리회수장치, 유동층반응기, 비기계적밸브

Description

건식 재생용 ＣＯ₂분리회수장치를 위한 두 반응기 사이의 고체이송순환장치 {Solid transfer circulation apparatus between two reactors for dry regenerable CO2 capture processes}

도 1a는 종래 건식 재생용 CO₂분리회수장치에서 CO₂ 회수를 위한 회수반응기와 재생반응기 사이를 연결하는 고체이송관의 위치를 표시한 개략도이고,

도 1b는 본 발명 건식 재생용 CO₂분리회수장치에서 CO₂ 회수를 위한 회수반응기와 재생반응기 사이를 연결하는 비기계적 밸브인 고체이송순환장치의 위치를 표시한 개략도이고,

도 2는 본 발명 고체이송순환장치의 상세 구성도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

(1) : 회수반응기 (2) : 사이클론

(3) : 고체이송관(I) (4) : 재생반응기

(5) : 고체이송관(II) (6) : 고체이송순환장치

(61) : 기체주입부 (62, 63) : 기체상자

(64) : 하류고체이송관 (65) : 익류고체이송관

(66) : 가스분산판

본 발명은 건식 재생용 CO₂분리회수장치를 위한 두 반응기 사이의 고체이송순환장치에 관한 것으로, 자세하게는 환경기술분야로서 2탑반응기를 사용하여 CO₂ 회수를 위한 건식재생 이산화탄소 회수분리장치의 한 부분인 고체이송순환 장치에 관한 것이다.

종래 이분야 기존 특허(CO2 capturing process, 한국출원 2003-45260호, July, 4, 2003)는 본 출원인의 기출원한 것으로 CO₂ 회수하는 공정의 3가지 형태에 대한 출원이 있다.

또 다른 기존 특허(Carbon dioxide capture process with regenerable sorbents, US 6,387,337, May 14, 2002)로는 두 반응기 사이에 고체이송 방식에 대해서는 어떠한 언급도 없으며 두 반응기 사이를 단지 선으로 연결시켜 놓은 구성을 가진 출원이다.

하지만 상기와 같은 종래의 장치 및 방법은 회수반응기의 기체가 재생반응기 로 유입될 수도 있으며, 재생반응기의 주입기체 및 발생기체가 회수반응기로 역류되어 혼합하여 공정의 효율을 상당히 떨어뜨릴 수 있다는 문제점이 있다.

이를 방지하기 위해서는 기계식 밸브를 부착할 수 있는데, 이와 같은 구성은 그 장치 구성 및 공정이 복잡하다는 문제점이 있다.

도면을 참조하여 설명하자면 도 1a는 종래 건식 재생용 CO₂분리회수장치에서 CO₂ 회수를 위한 회수반응기와 재생반응기 사이를 연결하는 고체이송관의 위치를 표시한 개략도인데, 회수반응기와 재생반응기 사이에 고체흡수제가 순환되면서 흡수반응과 재생반응이 연속적으로 이루어지는데 이 반응기 사이의 연결을 일반적인 파이프(관)로 할 경우 가스의 역류등이 발생한다. 즉, 회수반응기의 기체(배가스)가 재생반응기로 유입될 수 있으며, 재생반응기의 주입기체 및 발생기체가 회수반응기로 역류되어 혼합될 수 있기 때문에 공정의 효율을 떨어뜨릴 수 있다.

또한 이와 같은 기존의 고정층 swing 방식(Pressure Swing Adsorption)을 사용하면 간단하기는 하지만 온도 또는 압력에 있어서 주기적인 변화가 필요하고 이는 연속적인 공정운전에 한계로 작용하여 처리비용저감에 부담이 된다는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 종래의 기계적 밸브 나 다른 복잡한 장치를 사용하지 않고 비기계적 밸브인 고체이송순환장치에 채워진 고체입자가 역류방지를 하며 그 고체 입자속으로 기체를 주입하여 입자의 흐름을 원활히 하고 두 반응기 사이의 흡수제로 사용되는 입자의 순환량도 조절 할 수 있고,

또한 두 반응기 사이에 잘 설계된 고체이송순환장치를 설치하여 반응기 사이의 압력차이로 가스의 역류와 고체의 역류를 방지하면서 흡수반응과, 재생반응이 연속적으로 이루어지며 흡수반응의 효율을 높이기 위하여 반응기내 고체밀도의 조절도 가능토록 하여 이산화탄소 회수시 그 처리비용과 에너지소비를 낮춘 고체이송순환장치를 제공하는데 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명의 구성은 회수반응기에서 사이클론을 거친 후 고체이송관을 통해 재생반응기로 고체흡수제가 순환공급되고, 이후 재생반응기 하부에서 또 다른 고체이송관을 통해 다시 회수반응기로 고체흡수제가 공급되는 순환 경로를 가지도록 구성된 건식 재생용 CO₂분리회수장치에 있어서, 상기 각각의 고체이송관을 비기계적밸브인, 고체흡수제를 유동화시켜 유동층을 형성시키는 고체이송순환장치로 구성하여 각 반응기로부터의 기체 역류를 방지함과 동시에 고체흡수제의 흐름을 조절토록 장치구성한 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 실시예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1b는 본 발명 건식 재생용 CO₂분리회수장치에서 CO₂ 회수를 위한 회수반응기와 재생반응기 사이를 연결하는 비기계적 밸브인 고체이송순환장치의 위치를 표시한 개략도인데, 본 발명의 구성은 회수반응기(1)에서 사이클론(2)을 거친 후 비기계적밸브인 고체이송순환장치(6)를 통해 재생반응기(4)로 고체흡수제가 순환공급되고, 이후 재생반응기(4) 하부에서 또 다른 고체이송순환장치(6)를 통해 다시 회수반응기(1)로 고체흡수제가 공급되는 순환 경로를 가지도록 구성된다.

상기 구성중 배가스는 회수반응기(1)로 공급된다.

도 2는 본 발명 고체이송순환장치의 상세 구성도인데, 본 발명의 고체이송순환장치(6)는 유동층을 이용한 두개의 고체이송관으로 구성된다. 보다 상세히 설명하자면 회수반응기 및 싸이클론을 거쳐 하부로 입자가 이동하는 하류고체이송관(64)과; 이 하류고체이송관과 하부에서 연결됨과 동시에 공급순환경로가 바뀌어 상부로 입자가 이동하는 익류고체이송관(65)과; 상기 하류고체이송관(64) 및 익류고체이송관(65)의 하부에 장치되어 양 고체이송관 내부의 유동층에 기체를 분산시키는 가스분산판(66)과; 이 가스분산판(66) 하부에 장치되어 가스가 공급되도록 기체가 충전된 기체상자(62, 63)와; 이 기체상자(62, 63)와 하류고체이송관(64)의 일측 옆면에 기체를 공급하도록 구성한 기체주입부(61)로 구성된다.

상기 익류고체이송관(65)은 상부에서 하부방향으로 일정각도를 가지고 절곡되게 구성된다. 이때 각도는 하부 방향으로 중력을 가지고 흘러내릴 수 있을 정도의 각도이면 충분하다.

상기 기체상자(62, 63)는 각각의 고체이송관에 대응하게 공간부가 두 부분으로 나뉘어져 균일하게 기체가 공급되도록 구성된다.

상기에서 기체주입부(61)로 부터 공급되는 기체는 유동화기체로 유동층을 형성할 수 있는 기체이면 충분하다.

상기와 같은 구성에 따라 본 발명의 공정 동작을 설명하면 다음과 같다.

본 공정의 도 2의 동작원리는 일측 반응기로부터 공급되는 고체이송순환장치(6)내의 고체 입자가 원활히 흐르도록 기체주입부(61)를 통해 기체를 공급한다. 이때 기체상자(62, 63)는 상부의 유동층에 대응하여 분리가 되어 있어야 하며 하류고체이송관(64)과 익류고체이송관(65)으로 균일하게 나뉘어져 주입되고, 하류고체이송관(64)의 옆면에서도 약간의 기체가 주입된다.

이후 하류고체이송관(64)의 유동층으로 계속해서 내려오는 유동입자는 익류고체이송관(65)의 유동층으로 흘러들어가고 익류에 의해서 넘쳐서 전체공정의 다른 반응기로 넘어가는 순환공정을 가지게 된다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통 상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

상기와 같은 본 발명은 두 반응기 사이의 고체이송순환장치에 의해 입자의 고체순환은 중력에 의해서 이루어지고 기체가 고체입자층에 의해서 방해를 받아 역흐름이 최소화된다는 장점과, 고체의 흐름이 정체되는 부분이 생기지 않는다는 장점과, 복잡한 기계적 밸브를 사용하지 않고 간단하게 구성되어 있다는 장점과, 공정이 간단하다는 장점을 가진 유용한 발명으로 산업상 그 이용이 크게 기대되는 발명인 것이다.

Claims

삭제
회수반응기(1)에서 사이클론(2)을 거친 후 고체이송관을 통해 재생반응기(4)로 고체흡수제가 순환공급되고, 이후 재생반응기(4) 하부에서 또 다른 고체이송관을 통해 다시 회수반응기(1)로 고체흡수제가 공급되는 순환 경로를 가지도록 구성된 건식 재생용 CO₂분리회수장치에 있어서,

상기 각각의 고체이송관을 비기계적밸브인, 고체흡수제를 유동화시켜 유동층을 형성시키는 고체이송순환장치(6)로 구성하여 각 반응기로부터의 기체 역류를 방지함과 동시에 고체흡수제의 흐름을 조절토록 장치구성하되,

상기 고체이송순환장치(6)는 회수반응기 및 싸이클론을 거쳐 하부로 입자가 이동하는 하류고체이송관(64)과; 이 하류고체이송관과 하부에서 연결됨과 동시에 공급순환경로가 바뀌어 상부로 입자가 이동하는 익류고체이송관(65)과; 상기 하류고체이송관(64) 및 익류고체이송관(65)의 하부에 장치되어 양 고체이송관 내부의 유동층에 기체를 분산시키는 가스분산판(66)과; 이 가스분산판(66) 하부에 장치되어 가스가 공급되도록 기체가 충전된 기체상자(62, 63)와; 이 기체상자(62, 63)와 하류고체이송관(64)의 일측 옆면에 기체를 공급하도록 구성한 기체주입부(61)로 구성된 것을 특징으로 하는 건식 재생용 CO₂분리회수장치를 위한 두 반응기 사이의 고체이송순환장치.
제 2항에 있어서,

상기 익류고체이송관(65)은 상부에서 하부방향으로 일정 각도를 가지고 절곡되게 구성된 것을 특징으로 하는 건식 재생용 CO₂분리회수장치를 위한 두 반응기 사이의 고체이송순환장치.
제 2항에 있어서,

상기 기체상자(62, 63)는 각각의 고체이송관에 대응하게 공간부가 두 부분으로 나뉘어져 균일하게 기체가 공급되도록 구성한 것을 특징으로 하는 건식 재생용 CO₂분리회수장치를 위한 두 반응기 사이의 고체이송순환장치.