KR100703999B1 - 암모니아수를 이용한 혼합가스에서 이산화탄소 회수 방법및 장치 - Google Patents

암모니아수를 이용한 혼합가스에서 이산화탄소 회수 방법및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 5-15 wt%의 암모니아가 포함된 저농도의 암모니아 수용액 (암모니아수)을 이용하여 이산화탄소가 포함된 혼합가스에서 고순도의 이산화탄소를 회수하는 방법과 회수 장치에 대한 것이다. 본 장치는 암모니아수를 이용하여 이산화탄소를 선택적으로 흡수하기 위한 제 1 흡수탑, 이산화탄소가 제거된 배가스에 포함된 암모니아 가스를 물에 용해시켜 제거하는 제 2 흡수탑, 이산화탄소가 흡수된 흡수액에서 이산화탄소를 탈기시키기 위한 탈거탑, 탈거된 이산화탄소에 미량 함유되는 암모니아를 물로 흡수하기 위한 제 3 흡수탑, 그리고 암모니아 가스를 흡수하기 위하여 사용된 물을 제거하고 암모니아수의 농도를 높이는 농축탑과 흡수액 순환펌프, 열교환기 등으로 구성되어 있다. 암모니아수를 이용하여 이산화탄소를 회수하는 방법은 전술한 장치를 이용하는 것으로 다음과 같다. 첫째, 이산화탄소가 함유된 혼합가스를 제 1 흡수탑 하부로 공급하고 제 1 흡수탑의 상부로 20-40oC의 암모니아수를 공급한다, 이 경우 제 1 흡수탑 상부로 이산화탄소가 제거된 배가스가 배출되고 하부로 이산화탄소가 흡수된 암모니아수가 배출된다. 제 1 흡수탑 하부로 배출되는 이산화탄소가 흡수된 암모나아수는 탈거탑의 상부로 공급되는데, 공급되는데, 탈거탑에서는 이산화탄소 함유 암모니아수를 70-88oC로 가열하여 고순도 이산화탄소를 가스로 배출한다. 탈거탑은 일종의 증류탑으로 상부로 미량의 암모니아를 포함하는 이산화탄소가 배출되고 하부로 이산화탄소가 탈거된 암모니아수가 배출된 다. 이 암모니아수는 열교환기를 거쳐 냉각되어 제 1 흡수탑의 상부로 재순환된다. 한편 제 1 흡수탑의 상부로 배출되는 이산화탄소가 제거된 배가스는 물을 흡수액으로 사용하는 제 2 흡수탑으로 보내져서 함께 들어 있던 미량의 암모니아를 제거하고 배출된다. 제 2 흡수탑의 하부로 나오는 미량 암모니아 함유 물은 제 3 흡수탑의 상부로 공급된다. 그리고 탈거탑 상부로 배출되는 미량의 암모니아를 함유하는 이산화탄소는 물을 흡수액으로 사용하는 제 3 흡수탑으로 보내져서 암모니아가 제거되어 고순도의 이산화탄소로 배출된다. 이 때 제 3 흡수탑의 하부에서 배출되는 미량의 암모니아를 함유하는 물이 탈거탑의 상부로 공급된다. 즉, 탈거탑의 상부로는 제 1 흡수탑에서 배출되는 이산화탄소를 함유하는 암모니아수와 제 3 흡수탑에서 나오는 미량의 암모니아를 함유한 물이 동시에 공급된다. 전술한 바와 같이 탈거탑 하부로 배출되는 이산화탄소가 탈거된 암모니아수는 열교환기에서 냉각된 다음에 제 1 흡수탑으로 재순환되고 일부는 일종의 증류탑인 암모니아 농축탑의 상부로 공급된다. 암모니아 농축탑의 하부로는 암모니아 제 2 흡수탑의 상부로 공급된 물의 양에 해당하는 양을 제거하게 된다. 이와 같은 방식으로 혼합가스에 함유된 이산화탄소를 회수하여 고순도의 이산화탄소를 연속적으로 생산한다.
이산화탄소, 흡수, 암모니아수

Description

암모니아수를 이용한 혼합가스에서 이산화탄소 회수 방법 및 장치 {METHOD OF RECOVERING CARBON DIOXIDE FROM MIXED GAS USING AQUEOUS AMMONIA AND THE APPARATUS THEREOF}
도 1은 본 발명에 의한 암모니아수를 이용한 혼합가스에서 이산화탄소를 회수하는 공정을 보여주는 개략도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: 혼합가스에서 이산화탄소를 암모니아수로 회수하는 제 1 흡수탑.
2: 열교환기.
3: 이산화탄소를 흡수한 암모니아수에서 이산화탄소를 탈거시키기 위한 탈거탑.
4: 상기 탈거탑(3)의 부속품인 재비기.
5: 이산화탄소가 제거된 배출가스에 미량 함유된 암모니아를 물로 흡수하기 위한 제 2 흡수탑.
6: 탈거된 이산화탄소에 미량 함유된 암모니아를 물로 흡수하기 위한 제 3 흡수탑.
7: 상기 제 2 흡수탑(5)과 제 3 흡수탑(6)에서 사용된 물을 제거하고 암모 니아수 농도를 높이는 농축탑.
8. 상기 농축탑(7)의 부속품인 재비기.
9. 이산화탄소가 탈거된 암모니아수를 흡수탑으로 재순환시키기 위한 재순환펌프.
10. 제 1 흡수탑(1)에 공급되는 이산화탄소가 함유된 혼합가스.
11. 재순환펌프(9)로부터 공급되고 제 1 흡수탑의 하부 유출물과 열교환된 암모니아흡수액.
12. 제 1 흡수탑(1)에서 이산화탄소가 제거된 후 제 2 흡수탑(5)의 하부로 공급되는 미량의 암모니아가 함유된 배가스.
13. 제 1 흡수탑(1)의 하부로 배출되어 열교환기(2)를 거친 이산화탄소 함유 흡수액.
14. 이산화탄소가 제거된 배가스(12)와 탈거된 이산화탄소에 함유되는 미량의 암모니아를 흡수하기 위하여 공급하는 물.
15. 탈거탑(3)에서 배출된 이산화탄소에서 미량의 암모니아가 제거된 고순도 이산화탄소 제품.
16. 이산화탄소가 함유된 혼합가스에서 이산화탄소가 제거되고 제 1 흡수탑(1)을 거치면서 미량 함유되는 암모니아가 제거된 청정한 배가스.
17. 암모니아수 농도를 높이기 위한 농축탑(6) 하부로 배출되는 물.
본 발명은 연소 배가스와 같이 이산화탄소가 함유된 혼합가스에서 이산화탄소를 암모니아수로 흡수하고 이를 가열하여 흡수된 이산화탄소를 탈거시켜 고순도의 이산화탄소를 생산하는데 있어서, 흡수액으로 암모니아수를 사용함으로써 기존의 방식(예: 아민계 흡수액을 사용하는 이산화탄소 흡수방식)에 비하여 단위 흡수액 부피당 이산화탄소 흡수량을 증대시키고 이산화탄소 흡수열 (탈거열)을 줄여 장치의 규모를 줄이고 운전에너지를 절감하기 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 암모니아수를 이용하여 이산화탄소를 선택적으로 흡수하기 위한 제 1 흡수탑, 이산화탄소가 제거된 배가스에 포함된 암모니아 가스를 물에 용해시켜 제거하는 제 2 흡수탑, 이산화탄소가 흡수된 이산화탄소 함유 암모니아수에서 이산화탄소를 탈기시키기 위한 탈거탑, 탈거된 이산화탄소에 미량 함유되는 암모니아를 물로 흡수하기 위한 제 3 흡수탑, 암모니아 가스를 흡수하기 위하여 사용된 물을 제거하고 암모니아수의 농도를 높이는 농축탑, 암모니아수 재순환펌프, 그리고 열교환기 등으로 구성되어 고순도 이산화탄소를 생산하는 장치에 관한 것이다.
혼합가스로부터 이산화탄소를 흡수하기 위한 방식으로 가장 많이 알려진 것으로는 아민 수용액을 흡수액으로 사용하는 것이다. 암모니아수는 모노 에탄올 아민(MEA) 수용액에 비하여 이산화탄소 흡수량은 약 3배이며 흡수열은 약 1/3이다. 따라서 암모니아수를 이산화탄소 흡수제로 사용할 경우 장치의 규모가 작아지고 에너지 사용량이 감소할 수 있다. 암모니아수를 흡수제로 사용하는 종래의 기술로는 코크스 가스(COG) 에 포함되는 황화수소를 제거하기 위한 기술(한국공개특허공보 특2002-0051014)이 있으며, 관련기술로 암모니아, 물, 그리고 이산화탄소 혼합물로부터 암모늄 카보네이트(Ammonium carbonate)를 제조하는 기술에 대한 특허(US 2004/0199013 A1), 암모니아와 요소 생산공정에서 이산화탄소를 제거하는 기술(a: US 4456635 Jun. 26, 1984, b: US 3649052, Feb. 8, 1972), 이산화탄소와 암모니아를 포함하는 수용액에서 암모니아 가스를 회수하는 방법(US 3594987, July 20, 1971), 연소 배가스를 처리하는 방법(US 5378442, Jan. 3, 1995) 등이 있으나 본 발명에서와 같이 이산화탄소를 함유하는 혼합가스에서 고순도의 이산화탄소를 회수하기 위한 기술은 없다.
본 발명은 온실가스인 이산화탄소가 포함된 혼합가스에서 95 vol% 이상의 고순도 이산화탄소를 저에너지, 저비용으로 회수하여 제품으로 생산하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에서 이룩한 기술은 암모니아수를 이용하여 혼합가스에 함유된 이산화탄소를 흡수하고 이산화탄소가 흡수된 흡수액을 효과적으로 재생하며, 이산화탄소가 제거된 배가스와 재생시 제품(이산화탄소)에 미량 함유되는 암모니아 가스를 물로 흡수하고 동시에 사용된 물을 증류로 제거하여, 전체공정이 연속적으로 운전이 가능하며 환경 유해물질인 암모니아를 배출하지 않는 것이다.
또한 본 발명에서는 암모니아수를 이산화탄소 흡수액으로 사용할 경우 암모니아수와 이산화탄소의 반응으로 생성될 수 있는 암모늄 카보네이트, 암모늄 바이 카보네이트, 그리고 암모니아 가스와 이산화탄소의 반응으로 생성될 수 있는 암모늄 카바마이트 등의 염이 석출되지 않는 운전조건을 제시하였다.
따라서 본 발명의 목적은 이와 같이 혼합가스에 함유된 이산화탄소를, 암모니아수를 흡수액으로 사용하여, 연속적으로 회수하여 고순도의 이산화탄소를 생산하는 방법과 그 장치를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 암모니아수를 이용하여 이산화탄소를 선택적으로 흡수하기 위한 제 1 흡수탑, 이산화탄소가 제거된 배가스에 포함된 암모니아 가스를 물에 용해시켜 제거하는 제 2 흡수탑, 이산화탄소가 흡수된 이산화탄소 함유 암모니아수에서 이산화탄소를 탈기시키기 위한 탈거탑, 탈거된 이산화탄소에 미량 함유되는 암모니아를 물로 흡수하기 위한 제 3 흡수탑, 암모니아 가스를 흡수하기 위하여 사용된 물을 제거하고 암모니아수의 농도를 높이기 위한 농축탑, 암모니아수 재순환펌프, 그리고 열교환기 등으로 구성되어 고순도 이산화탄소를 생산하는 장치를 제공한다. 본 발명은 또한 이와 같은 장치를 이용하여 혼합가스에 함유된 이산화탄소를 효율적으로 회수하는 방법을 제공한다.
바람직하게는, 본 발명은 이산화탄소가 함유된 혼합가스로부터 고순도 이산화탄소를 생산하는 방법으로서, 5 - 15 wt%의 암모니아수용액을 20-40oC 온도로 제 1 흡수탑(1)의 상부로 공급하고, 제 1 흡수탑(1)의 하부로 이산화탄소가 함유된 혼 합가스를 도입하여 혼합가스에 함유된 이산화탄소를 암모니아수에 흡수시키고, 이산화탄소가 흡수된 이산화탄소 함유 암모니아수를 탈거탑(3)으로 보내어 70-88oC로 가열하여 이산화탄소를 탈거시키고, 이산화탄소가 탈거된 암모니아수를 열교환기로 냉각하여 다시 제 1 흡수탑(1)으로 재순환시키면서 탈거된 이산화탄소를 제 3 흡수탑(6)으로 보내어 이산화탄소에 함유된 미량의 암모니아를 물로 제거하여, 고순도 이산화탄소를 생산하는 방법을 제공한다.
본 발명의 상기된 방법은 제 1 흡수탑(1)의 상부로 배출되는 이산화탄소가 제거된 배출가스를 물을 흡수액으로 사용하는 제 2 흡수탑(5)으로 보내어 함유된 미량의 암모니아 가스를 제거하고, 제 2 흡수탑(5)의 하부로 배출되는 미량의 암모니아 함유 물을 제 3 흡수탑(6)의 상부로 공급하며, 제 3 흡수탑(6)의 하부로 배출되는 미량 암모니아 함유 물을 탈거탑(3)의 상부로 공급하고, 탈거탑(3)의 하부에서 배출되는 암모니아수의 일부를 농축탑(7)으로 보내어 제 2 흡수탑(5)에 공급된 물(14)의 양에 해당하는 양의 물을 제거하여 암모니아수의 농도를 높임을 추가로 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 이산화탄소가 함유된 혼합가스로부터 고순도 이산화탄소를 생산하는 장치로서, 암모니아수를 이용하여 배가스로부터 이산화탄소를 선택적으로 흡수하기 위한 제 1 흡수탑(1), 이산화탄소가 흡수된 이산화탄소 함유 암모니아수에서 이산화탄소를 탈기시키기 위한 탈거탑(3), 탈거된 이산화탄소에 미량 함유되는 암모니아 가스를 물로 흡수하기 위한 제 3 흡수탑(6), 탈거탑으로부터의 암모니 아수를 재순환시키는 암모니아수 재순환펌프(9), 및 제 1 흡수탑으로부터의 이산화탄소 함유 암모니아수와 탈거탑으로부터의 재순환 암모니아수 사이에서 열을 교환시키는 열교환기(2)를 포함하여, 제 1항에 따른 방법으로 고순도의 이산화탄소를 연속적으로 생산하는 장치를 제공한다.
본 발명의 상기된 장치는 제 1 흡수탑의 상부로부터의 배가스(12)에 미량 함유될 수 있는 암모니아를 물로 제거하고 암모니아 함유 물을 제 3 흡수탑으로 보내는 제 2 흡수탑(5), 및 암모니아 가스를 흡수하기 위하여 사용된 물을 제거하고 암모니아수의 농도를 높이도록 탈거탑의 하부로부터의 일부의 암모니아수를 농축시켜 탈거탑으로 재순환시키면서 제 2 흡수탑에 공급된 양과 동일한 양의 물을 배출시키는 농축탑(7)을 추가로 포함할 수 있다.
도 1에 나타낸 공정 개략도를 이용하여 본 발명의 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 이산화탄소를 함유하는 혼합가스(10)가 제 1 흡수탑(1)의 하부로 공급되고 제 1 흡수탑(1)의 상부로 흡수액(11)이 공급된다. 제 1 흡수탑(1)의 상부로 이산화탄소가 제거된 배가스(12)가 배출되고 하부로 이산화탄소가 흡수된 암모니아수가 열교환기(2)를 거쳐 가열된 후 탈거탑(3)의 상부로 공급된다. 제 1 흡수탑(1)의 상부로 배출된 배가스(12)는 이에 미량 함유될 수 있는 암모니아 가스를 제거하기 위해 제 2 흡수탑(5)의 하부로 공급된다. 제 2 흡수탑(5)의 상부로 물(14)을 공급하여 암모니아 가스를 흡수시켜 청정한 배가스(16)를 배출시킨다. 한편, 탈거탑(3)은 일종의 증류탑으로 암모니아수에 함유된 이산화탄소를 탈기시켜 암모니아수를 재생시키는 역할을 한다. 탈거탑(3)의 부속품인 재비기(4)에 열을 공 급하면 흡수액에 함유된 이산화탄소가 탈기되어 탈거탑의 상부로 배출되어 제 3 흡수탑(6)의 하부로 공급된다. 제 3 흡수탑(6)의 상부로 제 2 흡수탑(5)의 하부에서 배출되는 물을 공급하여 탈거탑(3)의 상부로 배출되는 이산화탄소에 함유되는 미량의 암모니아 가스를 제거하면 고순도(95 vol% 이상)의 이산화탄소(15)가 얻어진다. 또한 탈거탑(3)의 하부로 배출되는 재생된 암모니아수의 일부는 펌프(9)와 열교환기(2)를 거치면서 냉각되어 제 1 흡수탑(1)의 상부로 재순환되고 일부는 암모니아 농축탑(7)의 상부로 공급된다. 암모니아 농축탑(7)의 부속품인 재비기(8)에 열을 공급하면 암모니아수에 함유된 암모니아는 기화되고 물(17)이 배출된다. 이 때, 배출되는 물(17)의 유량은 배가스(12)와 탈거탑(3)에서 탈기된 이산화탄소에 함유된 암모니아를 회수하기 위하여 공급되는 물(14)의 유량과 동일한 양이다. 이와 같은 방법으로 배가스에 함유된 이산화탄소를 연속적인 방법으로 효과적으로 회수할 수 있다.
이산화탄소 흡수탑(제 1 흡수탑(1))에 공급되는 공급되는 암모니아수의 온도는 20 - 40℃가 적절하다. 이보다 낮은 온도에서도 많은 양의 이산화탄소가 흡수되지만 상온 이하로 암모니아수를 냉각시키기 위하여 추가적인 에너지가 소비되며, 상기 온도 범위보다 암모니아수의 온도가 높을 경우 암모니아수의 이산화탄소 흡수량이 감소하여 동일한 양의 이산화탄소를 흡수시키기 위하여 낮은 온도일 때보다 많은 양의 암모니아수를 순환시켜야 하는 문제점이 있다. 또한, 암모니아수의 암모니아 농도 범위는 5 - 15 wt%의 농도 범위의 수용액을 사용하여야 한다. 암모니아 농도가 낮은 암모니아수를 사용할 경우 암모니아수의 이산화탄소 흡수량이 적은 문 제점이 있으며 너무 높을 경우 암모니아의 분압이 증가하여 배가스(12)에 함유되는 암모니아 가스의 농도가 증가하고 탈거탑(3)의 상부로 배출되는 이산화탄소에 함유되는 암모니아 가스의 농도가 증가하는 문제점이 있다. 탈거탑(3)의 재비기(4) 내의 온도범위는 70 - 88℃가 적절하다. 상기 범위의 온도보다 낮게 유지하면 이산화탄소의 탈기량이 적어서 암모니아수의 재생이 적게 되고 상기 범위의 온도보다 높게 유지할 경우 암모니아수에 용해되어 있는 암모니아 가스가 과도하게 탈기되어 이를 회수하기 위한 제 3 흡수탑(6)에 공급하여야 하는 물(제 2 흡수탑(5)의 상부로 공급되어 하부로 배출되는 물)의 유량이 증가하게 되고 이어서 암모니아 농축탑(7)의 하부로 배출시켜야 하는 물(17)의 양이 증가하므로 공정의 효율이 저하된다.
이하, 실시예를 들어 본 발명을 보다 자세하게 설명한다. 이러한 실시 예는 본 발명을 구체적으로 설명하려는 것이지, 이로 인하여 본 발명의 권리범위가 제한되는 것은 아니다.
<실시예>
도 1에서 제 1 흡수탑(1)의 직경은 30mm이고 길이는 360mm이며 내부는 3mm 래싱 링(Rashig ring)이 충전된 것이며 탈거탑(3), 배가스에 함유될 수 있는 암모니아를 제거하기 위한 제 2 흡수탑(5), 제품에 함유될 수 있는 암모니아를 제거하기 위한 제 3 흡수탑(6), 그리고 암모니아 농축탑(7)의 직경과 길이는 각각 30mm 및 200mm이다. 또한 이들 탑의 내부에는 제 1 흡수탑(1)에 충전된 것과 유사한 효과가 있는 물질을 충전하였다. 이와 같은 장치를 이용하여 아래의 <표 1>에 나타낸 것과 같은 조건으로 운전하였을 때 제품인 이산화탄소의 순도는 99.5 vol% 였고 암모니아수 순환유량 대비 이산화탄소 제품 생산성은 0.83 (단위부피 이산화탄소 생산유량/단위부피 암모니아수 순환유량) 이었다. 모사 혼합가스인 12.02 vol%인 원료로부터 99 vol% 이상의 이산화탄소를 회수하는데 있어서 이산화탄소 회수율은 약 97% 였다.
<표 1> 실시예의 운전 조건
조건 값 조건 값
초기 암모니아수의 암모니아 농도 (wt%) 13.25 모사 배가스 CO2: 12.02vol% N2:밸런스(Balance)
암모니아수의 순환유량(11) (cc/min) 35.3 모사 배가스(10) 공급유량(cc/min) 250
신선한 물(14) 공급유량 (cc/min) 4.5 제 1 흡수탑에서 CO2 제거율(%) 97.3
제 1 흡수탑 상부 배가스의 CO2 농도(vol%) 0.3 제품(15) CO2농도 (vol%) 99.5
암모니아 농축탑 재비기(8) 온도(℃) 101.3 탈거탑 재비기(4) 온도(℃) 80.0
암모니아 흡수탑(6) 하부 온도(℃) 25 암모니아 흡수탑(6) 상부 온도(℃) 21
이산화탄소 함유 암모니아수 (13) 온도(℃) 35 제 1 흡수탑(1) 상부로 공급되는 암모니아수(11)온도(℃) 26
상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 혼합가스에 함유된 저농도의 이산화탄소를 암모니아수를 이용하여 흡수시킨 후 탈거하여 95 vol% 이상의 고순도 이산화탄소를 연속적으로 생산하는 방법을 제시하였다. 본 발명에서와 같이 저농도의 암모나아수를 흡수액으로 사용할 경우 흡수열이 기존의 모노 에탄올 아민에 비하여 월등히 적으므로 공정의 운전 에너지가 적게 소비되며 단위 흡수액 부피당 이산화탄소 흡수량이 많아서 장치의 규모가 작게 된다.

Claims (7)

  1. 이산화탄소가 함유된 혼합가스로부터 고순도 이산화탄소를 생산하는 방법으로서, 5 - 15 wt%의 암모니아수 용액을 20-40oC 온도로 제 1 흡수탑(1)의 상부로 공급하고, 제 1 흡수탑(1)의 하부로 이산화탄소가 함유된 혼합가스를 도입하여 혼합가스에 함유된 이산화탄소를 암모니아수에 흡수시키고, 이산화탄소가 흡수된 이산화탄소 함유 암모니아수를 탈거탑(3)으로 보내어 70-88oC로 가열하여 이산화탄소를 탈거시키고, 이산화탄소가 탈거된 암모니아수를 열교환기로 냉각하여 다시 제 1 흡수탑(1)으로 재순환시키면서 탈거된 이산화탄소를 제 3 흡수탑(6)으로 보내어 이산화탄소에 함유된 미량의 암모니아를 물로 제거하여, 고순도 이산화탄소를 생산하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 제 1 흡수탑(1)의 상부로 배출되는 이산화탄소가 제거된 배출가스를 물을 흡수액으로 사용하는 제 2 흡수탑(5)으로 보내어 함유된 미량의 암모니아 가스를 제거하고, 제 2 흡수탑(5)의 하부로 배출되는 미량의 암모니아 함유 물을 제 3 흡수탑(6)의 상부로 공급하며, 제 3 흡수탑(6)의 하부로 배출되는 미량 암모니아 함유 물을 탈거탑(3)의 상부로 공급하고, 탈거탑(3)의 하부에서 배출되는 암모니아수의 일부를 농축탑(7)으로 보내어 제 2 흡수탑(5)에 공급된 물(14) 의 양에 해당하는 양의 물을 제거하여 암모니아수의 농도를 높임을 포함하는 방법.
  3. 제 2항에 있어서, 암모니아 농축탑(7)의 하부로 배출되는 물에는 100ppm 이하의 암모니아가 함유되고, 이로 인하여 손실되는 암모니아의 양에 해당하는 암모니아수를 탈거탑(3)에 공급함을 추가로 포함하는 방법.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 생성되는 이산화탄소의 순도가 95vol% 이상임을 특징으로 하는 방법.
  5. 이산화탄소가 함유된 혼합가스로부터 고순도 이산화탄소를 생산하는 장치로서, 암모니아수를 이용하여 배가스로부터 이산화탄소를 선택적으로 흡수하기 위한 제 1 흡수탑(1), 이산화탄소가 흡수된 이산화탄소 함유 암모니아수에서 이산화탄소를 탈기시키기 위한 탈거탑(3), 탈거된 이산화탄소에 미량 함유되는 암모니아 가스를 물로 흡수하기 위한 제 3 흡수탑(6), 탈거탑으로부터의 암모니아수를 재순환시키는 암모니아수 재순환펌프(9), 및 제 1 흡수탑으로부터의 이산화탄소 함유 암모니아수와 탈거탑으로부터의 재순환 암모니아수 사이에서 열을 교환시키는 열교환기(2)를 포함하여, 제 1항에 따른 방법으로 고순도의 이산화탄소를 연속적으로 생산 하는 장치.
  6. 제 5항에 있어서, 제 1 흡수탑의 상부로부터의 배가스(12)에 미량 함유될 수 있는 암모니아를 물로 제거하고 암모니아 함유 물을 제 3 흡수탑으로 보내는 제 2 흡수탑(5), 및 암모니아 가스를 흡수하기 위하여 사용된 물을 제거하고 암모니아수의 농도를 높이도록 탈거탑의 하부로부터의 일부의 암모니아수를 농축시켜 탈거탑으로 재순환시키면서 제 2 흡수탑에 공급된 양과 동일한 양의 물을 배출시키는 농축탑(7)을 추가로 포함하는 장치.
  7. 제 5항 또는 제 6항에 있어서, 탈거탑의 하부에 재비기(4)가 장착됨을 포함하는 장치.
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Cited By (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100791091B1 (ko) 2007-02-07 2008-01-03 한국에너지기술연구원 수증기 응축과 암모니아 제거가 동시에 가능한 응축 병합흡수탑
KR100851493B1 (ko) 2007-06-04 2008-08-08 주식회사 포스코 암모니아수를 이용한 이산화탄소 흡수 방법
GB2449165A (en) * 2007-05-08 2008-11-12 Gen Electric Methods and systems for reducing carbon dioxide in combustion flue gases
KR100923557B1 (ko) * 2007-10-16 2009-10-27 주식회사 포스코 암모니아수를 이용한 이산화탄소 회수장치 및 이를 이용한이산화탄소 회수방법
WO2010053683A1 (en) * 2008-11-04 2010-05-14 Alstom Technology Ltd Reabsorber for ammonia stripper offgas
WO2010110939A1 (en) * 2009-03-27 2010-09-30 Alstom Technology Ltd Gas stream processing
KR100993689B1 (ko) 2008-08-08 2010-11-10 기아자동차주식회사 이산화탄소의 분리 회수 방법
KR101022617B1 (ko) 2008-08-12 2011-03-16 한국전력공사 흡수제를 이용한 산성가스 분리방법
KR101038764B1 (ko) * 2008-09-26 2011-06-03 한국전력공사 이산화탄소 분리 회수 장치 및 그의 공정 방법
US7981196B2 (en) 2007-06-04 2011-07-19 Posco Apparatus and method for recovering carbon dioxide from flue gas using ammonia water
US8168149B2 (en) 2007-12-05 2012-05-01 Alstom Technology Ltd Promoter enhanced chilled ammonia based system and method for removal of CO2 from flue gas stream
US8182577B2 (en) 2007-10-22 2012-05-22 Alstom Technology Ltd Multi-stage CO2 removal system and method for processing a flue gas stream
US8292989B2 (en) 2009-10-30 2012-10-23 Alstom Technology Ltd Gas stream processing
US8293200B2 (en) 2009-12-17 2012-10-23 Alstom Technology Ltd Desulfurization of, and removal of carbon dioxide from, gas mixtures
US8329128B2 (en) 2011-02-01 2012-12-11 Alstom Technology Ltd Gas treatment process and system
KR101297210B1 (ko) 2011-10-31 2013-08-16 한국에너지기술연구원 암모니아수 흡수용액을 사용하는 개선된 이산화탄소 포집 방법 및 이를 구현하는 장치
US8518156B2 (en) 2009-09-21 2013-08-27 Alstom Technology Ltd Method and system for regenerating a solution used in a wash vessel
US8623307B2 (en) 2010-09-14 2014-01-07 Alstom Technology Ltd. Process gas treatment system
US8673227B2 (en) 2009-09-15 2014-03-18 Alstom Technology Ltd System for removal of carbon dioxide from a process gas
US8728209B2 (en) 2010-09-13 2014-05-20 Alstom Technology Ltd Method and system for reducing energy requirements of a CO2 capture system
KR101406711B1 (ko) 2013-03-26 2014-06-16 한국에너지기술연구원 혼합용매를 이용하여 이산화탄소를 분리하는 방법
US8758493B2 (en) 2008-10-02 2014-06-24 Alstom Technology Ltd Chilled ammonia based CO2 capture system with water wash system
US8864879B2 (en) 2012-03-30 2014-10-21 Jalal Askander System for recovery of ammonia from lean solution in a chilled ammonia process utilizing residual flue gas
US8986640B1 (en) 2014-01-07 2015-03-24 Alstom Technology Ltd System and method for recovering ammonia from a chilled ammonia process
US9028784B2 (en) 2011-02-15 2015-05-12 Alstom Technology Ltd Process and system for cleaning a gas stream
WO2015102136A1 (ko) * 2014-01-06 2015-07-09 (주)에이엠티퍼시픽 암모니아수에 의한 전처리를 통한 에너지 절감형 산성가스 제거 방법
US9162177B2 (en) 2012-01-25 2015-10-20 Alstom Technology Ltd Ammonia capturing by CO2 product liquid in water wash liquid
US9174168B2 (en) 2009-11-12 2015-11-03 Alstom Technology Ltd Flue gas treatment system
US9447996B2 (en) 2013-01-15 2016-09-20 General Electric Technology Gmbh Carbon dioxide removal system using absorption refrigeration
KR101812576B1 (ko) 2016-09-26 2018-01-30 한국에너지기술연구원 흡수제 실험용 연속 흡수분리장치를 이용한 흡수성능 분석 시스템, 및 분석방법

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR880013815A (ko) * 1987-05-27 1988-12-22 칼 에이치.크나프,클라우스 베이에르 아질산암모늄의 제조시에 생성되는 폐기가스로부터 no를 회수하는 방법
US5100635A (en) 1990-07-31 1992-03-31 The Boc Group, Inc. Carbon dioxide production from combustion exhaust gases with nitrogen and argon by-product recovery

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR880013815A (ko) * 1987-05-27 1988-12-22 칼 에이치.크나프,클라우스 베이에르 아질산암모늄의 제조시에 생성되는 폐기가스로부터 no를 회수하는 방법
US5100635A (en) 1990-07-31 1992-03-31 The Boc Group, Inc. Carbon dioxide production from combustion exhaust gases with nitrogen and argon by-product recovery

Cited By (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100791091B1 (ko) 2007-02-07 2008-01-03 한국에너지기술연구원 수증기 응축과 암모니아 제거가 동시에 가능한 응축 병합흡수탑
GB2449165B (en) * 2007-05-08 2012-04-25 Gen Electric Methods and systems for reducing carbon dioxide in combustion flue gases
GB2449165A (en) * 2007-05-08 2008-11-12 Gen Electric Methods and systems for reducing carbon dioxide in combustion flue gases
KR100851493B1 (ko) 2007-06-04 2008-08-08 주식회사 포스코 암모니아수를 이용한 이산화탄소 흡수 방법
US7981196B2 (en) 2007-06-04 2011-07-19 Posco Apparatus and method for recovering carbon dioxide from flue gas using ammonia water
KR100923557B1 (ko) * 2007-10-16 2009-10-27 주식회사 포스코 암모니아수를 이용한 이산화탄소 회수장치 및 이를 이용한이산화탄소 회수방법
US8182577B2 (en) 2007-10-22 2012-05-22 Alstom Technology Ltd Multi-stage CO2 removal system and method for processing a flue gas stream
US8168149B2 (en) 2007-12-05 2012-05-01 Alstom Technology Ltd Promoter enhanced chilled ammonia based system and method for removal of CO2 from flue gas stream
KR100993689B1 (ko) 2008-08-08 2010-11-10 기아자동차주식회사 이산화탄소의 분리 회수 방법
KR101022617B1 (ko) 2008-08-12 2011-03-16 한국전력공사 흡수제를 이용한 산성가스 분리방법
KR101038764B1 (ko) * 2008-09-26 2011-06-03 한국전력공사 이산화탄소 분리 회수 장치 및 그의 공정 방법
US8758493B2 (en) 2008-10-02 2014-06-24 Alstom Technology Ltd Chilled ammonia based CO2 capture system with water wash system
CN102202763B (zh) * 2008-11-04 2013-10-23 阿尔斯托姆科技有限公司 氨汽提塔废气的再吸收
AU2009311516B2 (en) * 2008-11-04 2016-04-28 General Electric Technology Gmbh Reabsorber for ammonia stripper offgas
US8764892B2 (en) 2008-11-04 2014-07-01 Alstom Technology Ltd Reabsorber for ammonia stripper offgas
US8404027B2 (en) 2008-11-04 2013-03-26 Alstom Technology Ltd Reabsorber for ammonia stripper offgas
WO2010053683A1 (en) * 2008-11-04 2010-05-14 Alstom Technology Ltd Reabsorber for ammonia stripper offgas
WO2010110939A1 (en) * 2009-03-27 2010-09-30 Alstom Technology Ltd Gas stream processing
US8673227B2 (en) 2009-09-15 2014-03-18 Alstom Technology Ltd System for removal of carbon dioxide from a process gas
US8518156B2 (en) 2009-09-21 2013-08-27 Alstom Technology Ltd Method and system for regenerating a solution used in a wash vessel
US8292989B2 (en) 2009-10-30 2012-10-23 Alstom Technology Ltd Gas stream processing
US9174168B2 (en) 2009-11-12 2015-11-03 Alstom Technology Ltd Flue gas treatment system
US8293200B2 (en) 2009-12-17 2012-10-23 Alstom Technology Ltd Desulfurization of, and removal of carbon dioxide from, gas mixtures
US8728209B2 (en) 2010-09-13 2014-05-20 Alstom Technology Ltd Method and system for reducing energy requirements of a CO2 capture system
US8623307B2 (en) 2010-09-14 2014-01-07 Alstom Technology Ltd. Process gas treatment system
US8329128B2 (en) 2011-02-01 2012-12-11 Alstom Technology Ltd Gas treatment process and system
US9028784B2 (en) 2011-02-15 2015-05-12 Alstom Technology Ltd Process and system for cleaning a gas stream
KR101297210B1 (ko) 2011-10-31 2013-08-16 한국에너지기술연구원 암모니아수 흡수용액을 사용하는 개선된 이산화탄소 포집 방법 및 이를 구현하는 장치
US9162177B2 (en) 2012-01-25 2015-10-20 Alstom Technology Ltd Ammonia capturing by CO2 product liquid in water wash liquid
US9687774B2 (en) 2012-01-25 2017-06-27 General Electric Technology Gmbh Ammonia capturing by CO2 product liquid in water wash liquid
US8864879B2 (en) 2012-03-30 2014-10-21 Jalal Askander System for recovery of ammonia from lean solution in a chilled ammonia process utilizing residual flue gas
US9447996B2 (en) 2013-01-15 2016-09-20 General Electric Technology Gmbh Carbon dioxide removal system using absorption refrigeration
KR101406711B1 (ko) 2013-03-26 2014-06-16 한국에너지기술연구원 혼합용매를 이용하여 이산화탄소를 분리하는 방법
WO2015102136A1 (ko) * 2014-01-06 2015-07-09 (주)에이엠티퍼시픽 암모니아수에 의한 전처리를 통한 에너지 절감형 산성가스 제거 방법
US8986640B1 (en) 2014-01-07 2015-03-24 Alstom Technology Ltd System and method for recovering ammonia from a chilled ammonia process
KR101812576B1 (ko) 2016-09-26 2018-01-30 한국에너지기술연구원 흡수제 실험용 연속 흡수분리장치를 이용한 흡수성능 분석 시스템, 및 분석방법

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