KR100712585B1 - Method and apparatus for separating and recovering carbon dioxide - Google Patents
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Abstract
제철소에서 발생되는 부생 가스 등으로부터 화학 흡수법으로 이산화탄소를 분리 회수하는 방법이며, 상기 가스로부터 화학 흡수액으로 이산화탄소를 흡수한 후, 화학 흡수액을 가열하여 이산화탄소를 분리시키는 프로세스에, 제철소에서 발생되는 저품위 배열을 이용 또는 활용하는 것을 특징으로 한다. A method of separating and recovering carbon dioxide from a by-product gas generated in a steel mill by a chemical absorption method, and absorbing carbon dioxide from the gas into the chemical absorbent liquid, and then heating the chemical absorbent liquid to separate carbon dioxide. It is characterized by using or utilizing.
이산화탄소, 부생 가스, 흡수탑, 송출 배관, 재생 열원 CO2, By-Product Gas, Absorption Tower, Transmission Pipe, Regeneration Heat Source
Description
본 발명은 이산화탄소(이하, 단순히 CO2라고도 약기함)를 분리 회수하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 상세하게는, 화학 흡수법을 이용하여 CO2를 분리 회수할 때 복수의 CO2 (발생)원으로부터 공급되는 CO2 함유 가스로부터 CO2의 흡수를 끝낸 흡수 매체를 통합하여 1 부위에서 재생하여 설비 효율을 높이거나, CO2 (발생)원과 다른 장소에 있는 배열(排熱)을 이용하는 것을 가능하게 하는 CO2의 분리 회수 방법 및 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a method and apparatus for separating and recovering carbon dioxide (hereinafter, simply abbreviated as CO 2 ). In detail, when the CO 2 is separated and recovered using the chemical absorption method, the absorption medium which has completed the absorption of CO 2 from the CO 2 containing gas supplied from a plurality of CO 2 (generating) sources is integrated and regenerated at one site. The present invention relates to a method and apparatus for separating and recovering CO 2 that makes it possible to increase the efficiency or to use an arrangement located at a different location from the CO 2 (generating) source.
또는 대규모 CO2 발생원을 갖는 제철소에 있어서, 배열로서 열회수해도 이용이 어려워지는 저품위(저온)의 배열을 이용 또는 활용하는, 부생 가스(미연 가스), 그 연소 배기 가스 또는 그 개질 프로세스 가스 등의 CO2 함유 가스로부터의 CO2의 분리 회수 방법에 관한 것이다. Alternatively, in a steel mill having a large CO 2 generation source, CO, such as by-product gas (unburned gas), its combustion exhaust gas, or its reforming process gas, which utilizes or utilizes a low-grade (low temperature) array that is difficult to use even when heat recovery as an array. It relates to a method for separating and recovering CO 2 from 2- containing gas.
최근, 지구 온난화 문제에 대한 대책이 제조 단계나 이용 단계에 있어서의 에너지 절약의 추진, 태양광, 풍력, 바이오매스 등의 신에너지의 활용, 천연 가스 등의 저환경 부하 연료로의 전환을 중심으로 하여 강력하게 추진되고 있다.In recent years, measures against global warming have been focused on the promotion of energy saving in the manufacturing and use stages, the utilization of new energy such as solar light, wind power, and biomass, and the transition to low environmental load fuels such as natural gas. It is strongly promoted.
한편, 발생되어 버린 지구 온난화 가스(이산화탄소)를 분리 회수하여 격리 및 고정화하고자 하는 연구도 예의 추진되고 있다. 예를 들어, 화력 발전소의 연소 폐가스로부터 화학 흡수법을 이용하여 이산화탄소를 분리 회수하는 방법이 제안되어 있다(예를 들어, 기요하라 마사타까,「발전용 보일러 배기 가스로부터의 CO2 회수 시험」, 에너지·자원, 에너지·자원 학회, 1993년, 제14권, 제1호, p.91-97, 참조). 이 제안에 따르면, 조건에도 의하지만 이산화탄소의 분리 회수율 90 %를 달성할 수 있다고 하고 있다.On the other hand, researches to separate and recover the generated global warming gas (carbon dioxide) have been carried out. For example, a method of recovering, using the chemical absorption process from a combustion waste gas of thermal power plant to remove the carbon dioxide has been proposed (for example, a bulletin let Masai takka, "CO 2 recovery test from the power generation boiler exhaust gas", Energy and Resources, Energy and Resources Society, 1993, Vol. 14, No. 1, pp.91-97). According to this proposal, 90% of the separated recovery rate of carbon dioxide can be achieved depending on the conditions.
그러나, 이러한 화력 발전소의 연소 배기 가스(발전용 보일러 배기 가스)로부터 화학 흡수법으로 이산화탄소를 분리 회수하는 경우, 화력 발전소의 연소 배기 가스 중에 포함되어 있는 이산화탄소 농도가 수 내지 10 수 체적 %로 낮고, 화학 흡수법에 이용하는 설비가 대규모인 것으로 되어 있었다. 또한, 화학 흡수법으로 이산화탄소를 분리 회수할 때, 열에너지가 운전 비용의 지배 요인으로 되어 있다. However, when carbon dioxide is separated and recovered from the combustion exhaust gas of the thermal power plant (boiler exhaust gas for power generation) by chemical absorption method, the carbon dioxide concentration contained in the combustion exhaust gas of the thermal power plant is low, ranging from several to tens of volume percent, The equipment used for the chemical absorption method was supposed to be large scale. In addition, when separating and recovering carbon dioxide by a chemical absorption method, thermal energy is a dominant factor in operating costs.
그러나, 발전이라는 단일 프로세스를 위해 최적화된 화력 발전소에서는, 화학 흡수법에 활용할 수 있는 배열은 없고, 새롭게 열에너지 발생 설비를 설치하거나 또는 발전용으로 이용하고 있는 증기를 활용함으로써 발전 효율을 낮추는 방법을 취해야만 했었다. However, in a thermal power plant optimized for a single process called power generation, there are no arrangements available for chemical absorption methods, and there must be a way to reduce power generation efficiency by installing new thermal energy generation facilities or by utilizing steam used for power generation. Only did.
한편, 분리 회수된 이산화탄소를 땅 속이나 해양 속에 격리하는 경우 경제상의 장점은 없으며(단순한 비용 증가), 화학 원료 등으로 유효 활용하고자 해도 국 내 시장은 작고 또한 수요를 대개 충족시키고 있어, 경제면에서의 견인력이 작용하지 않는 등 구조상의 문제가 있다. On the other hand, there is no economic advantage in segregating recovered carbon dioxide in the ground or in the ocean (simple cost increase), and the domestic market is small and usually meets demand even if it is effectively utilized as chemical raw materials. There are structural problems, such as no traction.
그래서, 본 발명의 목적은 대규모의 이산화탄소 발생원 중 하나인 제철소로부터 배출되는 이산화탄소를, 화력 발전소와 비교하여 소규모의 설비로 효율적이고 또한 저렴하게 분리 회수하는 기술을 제공하는 것이다. Therefore, it is an object of the present invention to provide a technique for efficiently and inexpensively separating and recovering carbon dioxide emitted from an ironworks, one of the large-scale carbon dioxide generators, in a small-scale facility compared to a thermal power plant.
또한, 본 발명의 다른 목적은 다른 장소에 있는 이산화탄소 발생원과 흡수액 재생 열원을 조합함으로써, 효율적이고 또한 저렴하게 이산화탄소 발생원으로부터 이산화탄소를 분리 회수하는 기술을 제공하는 것이다. In addition, another object of the present invention is to provide a technique for separating and recovering carbon dioxide from a carbon dioxide generating source efficiently and inexpensively by combining a carbon dioxide generating source and an absorbent liquid regeneration heat source at another location.
그래서 본 발명자들은, 상기 목적을 달성하기 위해 대규모의 이산화탄소 발생원으로부터 배출되는 이산화탄소를 분리 회수하는 기술에 대해 예의 검토한 결과, 대규모의 이산화탄소 발생원인 제철소로부터 발생되는 고로 가스 등의 부생 가스(미연 가스)는, 화석 연료를 공기 연소시킨 연소 배기 가스와 달리 이산화탄소의 비율(농도)이 20 수 % 내지 30 수 %로 높은 것이 판명되었다. Therefore, the present inventors have earnestly examined a technique for separating and recovering carbon dioxide discharged from a large-scale carbon dioxide generator in order to achieve the above object, and as a result, by-product gas such as blast furnace gas generated from a steel mill that is a large-scale carbon dioxide generator (unburned gas) It was found that the ratio (concentration) of carbon dioxide was as high as 20 to 30% by number, unlike the combustion exhaust gas in which the fossil fuel was air-fired.
그 결과, 화학 흡수법을 이용하여 이산화탄소를 분리 회수하는 경우, 화력 발전소와 비교하여 같은 양의 이산화탄소를 분리 회수하기 위한 설비를 매우 소형화할 수 있는 것을 깨달았다. As a result, in the case of separating and recovering carbon dioxide by using a chemical absorption method, it was realized that a facility for separating and recovering the same amount of carbon dioxide compared to a thermal power plant can be miniaturized.
또한, 제철소는 고로, 전로, 소결, 코크스로, 가열로, 주조, 압연 등 수 많은 프로세스로 성립되어 있고, 이미 에너지 절약을 위한 다양한 개선이 진행되어, 제철 프로세스에는 활용의 여지가 없는 저품위 열에너지밖에 남겨져 있지 않다고 생각되고 있었다. In addition, steel mills consist of numerous processes such as blast furnaces, converters, sintering, coke furnaces, heating furnaces, castings, and rolling mills, and various improvements have already been made to save energy. It was thought that it was not left.
그러나, 이 에너지를 운전 비용에 있어서의 지배적 요인으로 되어 있는 화학 흡수액의 가열에 이용 또는 활용하면, 화학 흡수법의 운전 비용을 대폭 저감시킬 수 있는 것도 깨달았다. However, it has also been realized that the use of this energy for heating or heating the chemical absorption liquid, which is the dominant factor in operating costs, can significantly reduce the operating costs of the chemical absorption method.
또한, 상기 부생 가스는 제철 프로세스 중에서 연료 가스로서 사용되고 있지만, 그 도중에서 이산화탄소를 추출함으로써 상기 가스의 에너지 밀도를 높여 후방단의 프로세스의 열 효율을 개선할 수 있는 것도 깨달았다. In addition, although the by-product gas is used as a fuel gas in the steelmaking process, it has been realized that by extracting carbon dioxide in the middle, the energy density of the gas can be increased to improve the thermal efficiency of the process at the rear end.
또한, 전로 가스 등의 부생 가스를 제철소 내에서 연소 이용한 후의 연소 배기 가스에는, 30 수 %에 미치는 높은 비율로 CO2가 포함되어 있어, 이산화탄소를 분리 회수하기 위한 설비를 더욱 소형화할 수 있는 것도 깨달았다. Further, the combustion exhaust gas after the by-product gas in the converter gas, by combustion in the steel mill, because it contains CO 2 at a high rate on the 30 number%, I found that we can further reduce the size of the equipment for separating and recovering carbon dioxide .
이들의 지견을 기초로 하여, 본 발명을 완성하는 데 이른 것이다. Based on these findings, the present invention has been completed.
또한 본 발명자들이, 화학 흡수법에 의한 이산화탄소 분리 회수 비용을 분석해 보면, 가장 큰 비용 요인이 되고 있는 것은 이산화탄소 흡수 매체의 재생 열원이며, 이 효율화가 이산화탄소를 효율적이고 또한 저렴하게 분리 회수한다고 하는 목적을 달성하는 데 있어서 유효하다는 결론에 이르렀다. In addition, when the inventors analyze the cost of carbon dioxide separation recovery by chemical absorption method, the biggest cost factor is the regenerative heat source of the carbon dioxide absorption medium, and the purpose of this efficiency is to separate and recover carbon dioxide efficiently and inexpensively. The conclusion was valid in achieving.
즉, 본 발명은 하기 (1) 내지 (22)에 기재된 이산화탄소의 분리 회수 방법 및 장치에 의해 달성할 수 있다. That is, the present invention can be achieved by a method for recovering and separating carbon dioxide described in (1) to (22) below.
(1) 제철소에서 발생되는 부생 가스로부터, 화학 흡수법으로 이산화탄소를 분리 회수하는 방법이며, (1) a method of separating and recovering carbon dioxide from a by-product gas generated in a steel mill by a chemical absorption method,
상기 가스로부터 화학 흡수액으로 이산화탄소를 흡수한 후, 화학 흡수액을 가열하여 이산화탄소를 분리시키는 프로세스에, 제철소에서 발생되는 500 ℃ 이하의 저품위 배열을 이용 또는 활용하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소의 분리 회수 방법. And absorbing carbon dioxide from the gas into the chemical absorption liquid, and then heating or using the chemical absorption liquid to separate the carbon dioxide, using or utilizing a low-grade array of 500 ° C. or less generated in a steel mill.
(2) 제철소에서 발생되는 부생 가스의 연소 배기 가스로부터, 화학 흡수법으로 이산화탄소를 분리 회수하는 방법이며, (2) a method of separating and recovering carbon dioxide from a combustion exhaust gas of by-product gas generated in a steel mill by a chemical absorption method,
상기 가스로부터 화학 흡수액으로 이산화탄소를 흡수한 후, 화학 흡수액을 가열하여 이산화탄소를 분리시키는 프로세스에, 제철소에서 발생되는 500 ℃ 이하의 저품위 배열을 이용 또는 활용하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소의 분리 회수 방법. And absorbing carbon dioxide from the gas into the chemical absorption liquid, and then heating or using the chemical absorption liquid to separate the carbon dioxide, using or utilizing a low-grade array of 500 ° C. or less generated in a steel mill.
(3) 제철소에서 발생되는 부생 가스로부터 수소를 제조하기 위한 개질 프로세스 중에서 산생되는 프로세스 가스로부터, 화학 흡수법으로 이산화탄소를 분리 회수하는 방법이며, (3) a method of separating and recovering carbon dioxide from a process gas produced in a reforming process for producing hydrogen from a by-product gas generated in a steel mill by a chemical absorption method,
상기 가스로부터 화학 흡수액으로 이산화탄소를 흡수한 후, 화학 흡수액을 가열하여 이산화탄소를 분리시키는 프로세스에 제철소에서 발생되는 500 ℃ 이하의 저품위 배열을 이용 또는 활용하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소의 분리 회수 방법. After absorbing carbon dioxide from the gas into the chemical absorbing liquid, the method for separating and recovering carbon dioxide by heating the chemical absorbing liquid using or utilizing a low-grade array of 500 ℃ or less generated in the steel mill.
(4) 상기 화학 흡수법에 제공하는 상기 부생 가스, 연소 배기 가스 내지 프로세스 가스 중의 이산화탄소 농도가, 15 체적 % 이상인 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 이산화탄소의 분리 회수 방법. (4) The carbon dioxide concentration in the by-product gas, combustion exhaust gas, and process gas provided to the chemical absorption method is 15 vol% or more, and the separated and recovered carbon dioxide according to any one of (1) to (3) above. Way.
(5) 상기 부생 가스가, 고로 가스, 코크스로 가스 및 전로 가스 중 적어도 1 종류인 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재된 이산화탄소의 분리 회수 방법. (5) The separation and recovery method of carbon dioxide according to any one of (1) to (4), wherein the byproduct gas is at least one kind of blast furnace gas, coke oven gas, and converter gas.
(6) 상기 화학 흡수액의 재생에 필요한 열량의 전량 또는 일부로서, 제철소에서 발생되는 배열을 이용하는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 기재된 이산화탄소의 분리 회수 방법. (6) The separation and recovery method of carbon dioxide according to any one of (1) to (5), wherein an arrangement generated in a steel mill is used as the total amount or part of the heat amount required for regeneration of the chemical absorption liquid.
(7) 상기 화학 흡수액의 특성에 따라서, 화학 흡수액의 재생을 위해 제철소에서 발생되는 적당한 배열을 다단계로 활용하는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (6) 중 어느 하나에 기재된 이산화탄소의 분리 회수 방법. (7) The method for separating and recovering carbon dioxide according to any one of the above (1) to (6), wherein the appropriate arrangement generated in the steel mill is used for regeneration of the chemical absorption liquid in accordance with the characteristics of the chemical absorption liquid. .
(8) 상기 화학 흡수액의 재생을 위해, 가능한 한 제철소에서 발생되는 배열을 이용 또는 활용하는 동시에, 공장용 증기를 사용하는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (7) 중 어느 하나에 기재된 이산화탄소의 분리 회수 방법. (8) In order to regenerate the chemical absorption liquid, the carbon dioxide produced in any one of the above (1) to (7), which uses or utilizes an arrangement generated in a steel mill as much as possible, and uses steam for the factory. Separation Recovery Method.
(9) 이산화탄소 발생원으로부터 이산화탄소를 분리 회수하는 장치이며, (9) an apparatus for separating and recovering carbon dioxide from a carbon dioxide generating source,
이산화탄소 발생원으로부터 공급되는 이산화탄소 함유 가스로부터 이산화탄소 흡수 매체로 이산화탄소를 흡수하기 위한 이산화탄소 흡수 설비와, A carbon dioxide absorption facility for absorbing carbon dioxide into a carbon dioxide absorption medium from a carbon dioxide containing gas supplied from a carbon dioxide generating source,
이산화탄소를 흡수한 흡수 매체로부터 흡수 매체 재생용 열원을 이용하여 이산화탄소를 분리하여 흡수 매체를 재생하기 위한 흡수 매체 재생 설비와, An absorption medium regeneration facility for regenerating the absorption medium by separating carbon dioxide from the absorption medium absorbing carbon dioxide using a heat source for regenerating the absorption medium;
이산화탄소의 수송 매체로서 양 설비간을 순환하는 이산화탄소 흡수 매체와, A carbon dioxide absorption medium circulating between the two facilities as a transportation medium of carbon dioxide,
이산화탄소 흡수 매체의 수송을 위한 송출 배관과 복귀 배관을 구비하여 구성되어 있고, It is provided with a delivery pipe and a return pipe for transporting a carbon dioxide absorption medium,
상기 이산화탄소 흡수 설비가 이산화탄소 발생원에 근접하여 설치되어 있고, 상기 흡수 매체 재생 설비가 이산화탄소 발생원과 다른 장소에 설치되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 이산화탄소의 분리 회수 장치. And the carbon dioxide absorption facility is provided in close proximity to the carbon dioxide generating source, and the absorption medium regeneration facility is installed at a different place from the carbon dioxide generating source.
(10) 상기 이산화탄소 발생원과 이산화탄소 흡수 설비와의 거리(A) 및 흡수 매체 재생 설비와 흡수 매체 재생용 열원과의 거리(B)와, 이산화탄소 흡수 설비와 흡수 매체 재생 설비와의 거리(C)가, A < C 또한 B < C의 관계식을 만족하는 것을 특징으로 하는 상기 (9)에 기재된 이산화탄소의 분리 회수 장치. (10) The distance (A) between the carbon dioxide generating source and the carbon dioxide absorbing facility and the distance (B) between the absorbing medium regeneration facility and the heat source for regenerating the absorption medium, and the distance (C) between the carbon dioxide absorbing facility and the absorption medium regeneration facility, , A <C and B <C satisfy the relational formula, characterized in that the separation and recovery of carbon dioxide according to (9).
(11) 상기 이산화탄소 발생원으로부터 이산화탄소 흡수 설비에 이산화탄소 함유 가스를 공급하기 위한 배관 거리(X)와, 상기 이산화탄소 흡수 매체의 송출 배관 거리(Y)와 복귀 배관 거리(Z)와, 흡수 매체 재생용 열원으로부터 흡수 매체 재생 설비에 열을 공급하기 위한 배관 거리(W)가, 2X < (Y + Z)의 관계식 및 (X + W) < (Y + Z)의 관계식 중 적어도 한 쪽의 관계식을 만족하는 것을 특징으로 하는 상기 (9) 또는 (10)에 기재된 이산화탄소의 분리 회수 장치. (11) a piping distance (X) for supplying carbon dioxide-containing gas from the carbon dioxide generating source to the carbon dioxide absorbing facility, a delivery piping distance (Y) and a return piping distance (Z) of the carbon dioxide absorbing medium, and a heat source for regenerating the absorption medium; The piping distance (W) for supplying heat to the absorption medium regeneration equipment from the satisfies at least one of 2X <(Y + Z) and (X + W) <(Y + Z). Separation and recovery apparatus of carbon dioxide as described in said (9) or (10) characterized by the above-mentioned.
(12) 상기 흡수 매체 재생 설비가 흡수 매체 재생용 열원에 이용되는 프로세스 배열원에 근접하여 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 (9) 내지 (12) 중 어느 하나에 기재된 이산화탄소의 분리 회수 장치. (12) The separation and recovery apparatus for carbon dioxide according to any one of (9) to (12), wherein the absorption medium regeneration facility is provided in proximity to a process arrangement source used for the heat source for absorption medium regeneration.
(13) 상기 흡수액 재생용 열원의 일부 또는 전부로서, 프로세스 배열을 이용하는 것을 특징으로 하는 상기 (9) 내지 (12) 중 어느 하나에 기재된 이산화탄소의 분리 회수 장치. (13) A separation and recovery apparatus for carbon dioxide according to any one of (9) to (12), wherein a process arrangement is used as part or all of the heat source for regeneration of the absorbent liquid.
(14) 상기 1개 또는 복수의 이산화탄소 흡수 설비와, 1개 또는 복수의 흡수액 재생 설비를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 상기 (9) 내지 (13) 중 어느 하나에 기재된 이산화탄소의 분리 회수 장치. (14) The separation and recovery apparatus for carbon dioxide according to any one of (9) to (13), comprising one or a plurality of carbon dioxide absorption facilities and one or a plurality of absorption liquid regeneration facilities.
(15) 상기 흡수액 재생용 열원의 일부 또는 전부로서, 다른 온도 레벨의 프로세스 배열을 다단계로 이용하는 것을 특징으로 하는 상기 (9) 내지 (14) 중 어느 하나에 기재된 이산화탄소의 분리 회수 장치. (15) The separation and recovery apparatus for carbon dioxide according to any one of (9) to (14), wherein a part of or all of the heat source for regeneration of the absorbent liquid is used in a multistage process arrangement.
(16) 이산화탄소 발생원으로부터 이산화탄소를 분리 회수하는 방법이며, (16) a method for separating and recovering carbon dioxide from a carbon dioxide source,
이산화탄소 발생원에 근접한 이산화탄소 흡수 설비로, 상기 이산화탄소 발생원으로부터 공급되는 이산화탄소 함유 가스로부터 이산화탄소 흡수 매체를 이용하여 이산화탄소를 흡수한 후,A carbon dioxide absorption facility close to a carbon dioxide generating source, and after absorbing carbon dioxide from a carbon dioxide-containing gas supplied from the carbon dioxide generating source using a carbon dioxide absorption medium,
흡수액 재생용의 열원을 이용하여 상기 이산화탄소 흡수 매체를 가열하고, 이산화탄소 발생원과는 다른 장소의 흡수액 재생 설비로 이산화탄소를 분리시키는 것을 특징으로 하는 이산화탄소의 분리 회수 방법. The carbon dioxide absorption medium is heated using a heat source for regeneration of absorbent liquid, and the carbon dioxide is separated and recovered by an absorption liquid regeneration facility at a different location from the carbon dioxide generating source.
(17) 상기 이산화탄소 발생원과 이산화탄소 흡수 설비와의 거리(A) 및 흡수 매체 재생 설비와 흡수 매체 재생용 열원과의 거리(B)와, 이산화탄소 흡수 설비와 흡수 매체 재생 설비와의 거리(C)가, A < C 또한 B < C의 관계식을 만족하는 것을 특징으로 하는 상기 (16)에 기재된 이산화탄소의 분리 회수 방법. (17) The distance (A) between the carbon dioxide generating source and the carbon dioxide absorbing facility and the distance (B) between the absorbing medium regeneration facility and the heat source for regenerating the absorption medium, and the distance (C) between the carbon dioxide absorption facility and the absorption medium regeneration facility , A <C and B <C satisfy the relational formula, characterized in that the separation and recovery method of carbon dioxide according to (16).
(18) 상기 이산화탄소 발생원으로부터 이산화탄소 흡수 설비에 이산화탄소 함유 가스를 공급하기 위한 배관 거리(X)와, 상기 이산화탄소 흡수 매체의 송출 배관 거리(Y)와 복귀 배관 거리(Z)와, 흡수 매체 재생용 열원으로부터 흡수 매체 재생 설비에 열을 공급하기 위한 배관 거리(W)가, 2X < (Y + Z)의 관계식 및 (X + W) < (Y + Z)의 관계식 중 적어도 한 쪽의 관계식을 만족하는 것을 특징으로 하는 상기 (16) 또는 (17)에 기재된 이산화탄소의 분리 회수 방법. (18) a piping distance (X) for supplying a carbon dioxide-containing gas from the carbon dioxide generating source to the carbon dioxide absorbing facility, a delivery piping distance (Y) and a return piping distance (Z) of the carbon dioxide absorbing medium, and a heat source for absorbing medium regeneration. The piping distance (W) for supplying heat to the absorption medium regeneration equipment from the satisfies at least one of 2X <(Y + Z) and (X + W) <(Y + Z). Separation and recovery method of carbon dioxide as described in said (16) or (17) characterized by the above-mentioned.
(19) 상기 흡수 매체 재생 설비가, 흡수 매체 재생용 열원에 이용되는 프로세스 배열원에 근접하여 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 (16) 내지 (18) 중 어느 하나에 기재된 이산화탄소의 분리 회수 방법. (19) The method for separating and recovering carbon dioxide according to any one of (16) to (18), wherein the absorbent medium regeneration equipment is provided in proximity to a process heat source used for the heat source for regenerating the absorbent medium.
(20) 상기 흡수액 재생용 열원의 일부 또는 전부로서, 프로세스 배열을 이용하는 것을 특징으로 하는 상기 (16) 내지 (19) 중 어느 하나에 기재된 이산화탄소의 분리 회수 방법. (20) The method for separating and recovering carbon dioxide according to any one of (16) to (19), wherein a process arrangement is used as part or all of the heat source for regeneration of the absorbent liquid.
(21) 상기 1개 또는 복수의 이산화탄소 흡수 설비와, 1개 또는 복수의 흡수액 재생 설비를 이용하는 것을 특징으로 하는 상기 (16) 내지 (20) 중 어느 하나에 기재된 이산화탄소의 분리 회수 방법.(21) The method for separating and recovering carbon dioxide according to any one of (16) to (20), wherein the one or a plurality of carbon dioxide absorption facilities and one or a plurality of absorption liquid regeneration facilities are used.
(22) 상기 흡수액 재생용 열원의 일부 또는 전부로서, 다른 온도 레벨의 프로세스 배열을 다단계로 이용하는 것을 특징으로 하는 상기 (16) 내지 (21) 중 어느 하나에 기재된 이산화탄소의 분리 회수 방법.(22) The method for separating and recovering carbon dioxide according to any one of (16) to (21), wherein a part of or all of the heat source for regeneration of the absorbent liquid is used in a multi-stage process arrangement.
도1은 이산화탄소를 포함하는 원료 가스로부터, 화학 흡수법으로 이산화탄소를 분리 회수하기 위한 프로세스 원리를 도시한 도면이다. 1 is a view showing a process principle for separating and recovering carbon dioxide from a raw material gas containing carbon dioxide by chemical absorption method.
도2는 화학 흡수액의 재생에 필요한 열량의 전량으로서, 제철소에서 발생되는 배열을 이용하여, 제철소에서 발생되는 원료 가스로부터 화학 흡수법으로 이산화탄소를 분리 회수하기 위한 프로세스를 모식적으로 도시한 도면이다. FIG. 2 is a diagram schematically showing a process for separating and recovering carbon dioxide from a source gas generated in a steel mill by a chemical absorption method, using an arrangement generated in a steel mill as the total amount of heat required for regeneration of the chemical absorption liquid.
도3은 화학 흡수액의 특성에 따라서, 화학 흡수액의 재생을 위해 제철소에서 발생되는 적당한 배열을 다단계로 활용하여 제철소에서 발생되는 원료 가스로부터 화학 흡수법으로 이산화탄소를 분리 회수하기 위한 프로세스를 모식적으로 도시한 도면이다. FIG. 3 schematically shows a process for separating and recovering carbon dioxide from a source gas generated in a steel mill by chemical absorption method by utilizing a suitable arrangement generated in a steel mill for regeneration of the chemical absorbent liquid according to the characteristics of the chemical absorbent liquid. One drawing.
도4는 화학 흡수액의 재생을 위해 제철소에서 발생되는 배열을 활용하는 동시에, 공장용 증기를 활용하여 제철소에서 발생되는 원료 가스로부터 화학 흡수법으로 이산화탄소를 분리 회수하기 위한 프로세스를 모식적으로 도시한 도면이다. 4 is a diagram schematically illustrating a process for separating and recovering carbon dioxide by chemical absorption method from raw material gas generated in a steel mill utilizing steam produced at a steel mill while utilizing an arrangement generated in a steel mill for regeneration of a chemical absorbent liquid. to be.
도5는 본 발명의 제2 실시 형태의 대표적인 장치를 모식적으로 도시한 도면이며, 다른 장소에 있는 이산화탄소 발생원과 흡수액 재생 열원을 조합함으로써 이산화탄소를 분리 회수하기 위한 장치(프로세스)를 도시한 도면이다. FIG. 5 is a diagram schematically showing a representative device of a second embodiment of the present invention, showing a device (process) for separating and recovering carbon dioxide by combining a carbon dioxide generating source and an absorbent liquid regeneration heat source at another location. .
도6은 본 발명의 제2 실시 형태의 다른 대표적인 장치를 모식적으로 도시한 도면이며, 다른 장소에 있는 이산화탄소 발생원과 흡수액 재생 열원을 조합함으로써 이산화탄소를 분리 회수하기 위한 장치(프로세스)를 도시한 도면이다. FIG. 6 is a diagram schematically showing another representative device of the second embodiment of the present invention, showing a device (process) for separating and recovering carbon dioxide by combining a carbon dioxide generating source and an absorbent liquid regeneration heat source at another location. to be.
도7은 본 발명의 제2 실시 형태의 또 다른 대표적인 장치를 모식적으로 도시한 도면이며, 다른 장소에 있는 이산화탄소 발생원과 흡수액 재생 열원을 조합함으로써 이산화탄소를 분리 회수하기 위한 장치(프로세스)를 도시한 도면이다. FIG. 7 is a diagram schematically showing still another representative apparatus of the second embodiment of the present invention, showing an apparatus (process) for separating and recovering carbon dioxide by combining a carbon dioxide generating source and an absorbent liquid regeneration heat source at another location. Drawing.
도8은 본 발명의 제2 실시 형태의 또 다른 대표적인 장치를 모식적으로 도시한 도면이며, 다른 장소에 있는 이산화탄소 발생원과 흡수액 재생 열원을 조합함으로써 이산화탄소를 분리 회수하기 위한 장치(프로세스)를 도시한 도면이다. FIG. 8 is a diagram schematically showing still another representative apparatus of the second embodiment of the present invention, showing an apparatus (process) for separating and recovering carbon dioxide by combining a carbon dioxide generating source and an absorbent liquid regeneration heat source at another location. Drawing.
도9는 본 발명의 제2 실시 형태의 다른 대표적인 장치를 모식적으로 도시한 도면이며, 다른 장소에 있는 이산화탄소 발생원과 흡수액 재생 열원을 조합함으로써 이산화탄소를 분리 회수하기 위한 장치(프로세스)를 도시한 도면이다. FIG. 9 is a diagram schematically showing another representative device of the second embodiment of the present invention, showing a device (process) for separating and recovering carbon dioxide by combining a carbon dioxide generating source and an absorbent liquid regeneration heat source at another location. to be.
도10은 본 발명의 제2 실시 형태의 제1 구체예에 이용한 장치를 모식적으로 도시한 도면이며, 다른 장소에 있는 이산화탄소 발생원과 흡수액 재생 열원을 조합함으로써 이산화탄소를 분리 회수하기 위한 장치(프로세스)를 도시한 도면이다. Fig. 10 is a view schematically showing the apparatus used in the first embodiment of the second embodiment of the present invention, and an apparatus (process) for separating and recovering carbon dioxide by combining a carbon dioxide generating source and an absorbent liquid regeneration heat source in another place. It is a figure which shows.
도11은 본 발명의 제2 실시 형태의 제2 구체예에 이용한 장치를 모식적으로 도시한 도면이며, 다른 장소에 있는 이산화탄소 발생원과 흡수액 재생 열원을 조합함으로써 이산화탄소를 분리 회수하기 위한 장치(프로세스)를 도시한 도면이다. FIG. 11 is a diagram schematically showing a device used in a second embodiment of the second embodiment of the present invention, wherein a device (process) for separating and recovering carbon dioxide by combining a carbon dioxide generating source and an absorbent liquid regeneration heat source at another location. It is a figure which shows.
도12는 본 발명의 제2 실시 형태의 제3 구체예에 이용한 장치를 모식적으로 도시한 도면이며, 다른 장소에 있는 이산화탄소 발생원과 흡수액 재생 열원을 조합함으로써 이산화탄소를 분리 회수하기 위한 장치(프로세스)를 도시한 도면이다. FIG. 12 is a diagram schematically showing a device used in a third embodiment of the second embodiment of the present invention, wherein a device (process) for separating and recovering carbon dioxide by combining a carbon dioxide generating source and an absorbent liquid regeneration heat source at another location. Figure is a diagram.
도13은 본 발명의 제2 실시 형태의 제4 구체예에 이용한 장치를 모식적으로 도시한 도면이며, 다른 장소에 있는 이산화탄소 발생원과 흡수액 재생 열원을 조합함으로써 이산화탄소를 분리 회수하기 위한 장치(프로세스)를 도시한 도면이다. FIG. 13 is a diagram schematically showing a device used in a fourth embodiment of the second embodiment of the present invention, wherein a device (process) for separating and recovering carbon dioxide by combining a carbon dioxide generating source and an absorbent liquid regeneration heat source at another location. It is a figure which shows.
도14는 본 발명의 제2 실시 형태의 제5 구체예에 이용한 장치를 모식적으로 도시한 도면이며, 다른 장소에 있는 이산화탄소 발생원과 흡수액 재생 열원을 조합함으로써 이산화탄소를 분리 회수하기 위한 장치(프로세스)를 도시한 도면이다. 14 is a diagram schematically showing a device used in a fifth embodiment of the second embodiment of the present invention, wherein a device (process) for separating and recovering carbon dioxide by combining a carbon dioxide generating source and an absorbent liquid regeneration heat source at another location. It is a figure which shows.
이하, 본 발명에 대해 구체적인 실시 형태(내지 실시예)를 예로 들어 각 요건마다 설명하지만, 본 발명이 이들 실시 형태에 제한되어야 하는 것은 아닌 것은 물론이다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, although this invention is demonstrated for each requirement by taking specific embodiment (an Example) as an example, it cannot be overemphasized that this invention should not be limited to these embodiment.
본 발명의 제1 실시 형태는, 제철소에서 발생되는 원료 가스로부터 화학 흡수법으로 이산화탄소를 분리 회수하는 방법에 있어서,A first embodiment of the present invention is a method for separating and recovering carbon dioxide from a raw material gas generated in a steel mill by a chemical absorption method,
원료 가스로서, 제철소에서 발생되는 부생 가스, 상기 부생 가스의 연소 배기 가스 및 상기 부생 가스로부터 수소를 제조하기 위한 개질 프로세스 중에서 발생되는 프로세스 가스로부터 선택되는 적어도 1 종류의 가스를 이용하고, 상기 원료 가스로부터 화학 흡수액으로 이산화탄소를 흡수한 후, 화학 흡수액을 가열하여 이산화탄소를 분리시키는 프로세스에, 제철소에서 발생되는 500 ℃ 이하의 저품위 배열을 이용 또는 활용하는 것을 특징으로 하는 것이다.As the source gas, at least one kind of gas selected from a by-product gas generated in a steel mill, a combustion exhaust gas of the by-product gas, and a process gas generated from a reforming process for producing hydrogen from the by-product gas is used, and the source gas is used. After absorbing carbon dioxide from the chemical absorption liquid, the chemical absorption liquid is heated to separate the carbon dioxide, characterized by using or utilizing a low-grade arrangement of 500 ° C. or lower generated in the steel mill.
(본 실시 형태의 분리 회수 방법이 적용 가능한 플랜트)(Plant to which the separation collection method of the present embodiment is applicable)
본 실시 형태의 분리 회수 방법이 적용 가능한 플랜트는, 예를 들어 고로, 전로, 코크스로 등으로부터 부생 가스가 발생되고, 또한 500 ℃ 이하의 저품위 배열이 공급 가능한 제철소이면 좋으며, 특별히 제한되어야 하는 것은 아니다. The plant to which the separation and recovery method of the present embodiment is applicable may be an ironworks in which by-product gas is generated, for example, from a blast furnace, a converter, a coke oven, or the like, and a low-quality array of 500 ° C. or lower can be supplied. .
(원료 가스)(Raw gas)
본 실시 형태의 분리 회수 방법에 이용되는 원료 가스는, 제철소에서 발생되는 부생 가스(미연 가스)이면 좋다. 제철소의 구성에 따라서도 다르지만, 고로 일관 제철소를 예로 취하면, 원료 가스로서 고로 가스(BFG), 코크스로 가스(COG), 전로 가스(LDG)를 들 수 있지만, 그 밖에 COG나 LDG 등의 부생 가스를 수소 제조 목적으로 개질하는 과정(프로세스) 중에서 산생되는 가스(프로세스 가스)도 포함된다. The raw material gas used for the separation collection | recovery method of this embodiment should just be a by-product gas (unburned gas) generate | occur | produced in a steel mill. Although it depends also on the structure of a steel mill, when a blast furnace integrated steel mill is taken as an example, blast furnace gas (BFG), coke oven gas (COG), converter gas (LDG) can be mentioned as a raw material gas, In addition, by-products, such as COG and LDG, are mentioned Also included are gases produced during the process (process) of reforming the gas for hydrogen production purposes (process gas).
이들의 부생 가스는 1 종류 단독으로 이용해도 좋고, 2 종류 이상을 혼합하여 믹스 상태에서 이용해도 좋다. 또한, 본 실시 형태의 분리 회수 방법에서는 상기 부생 가스의 연소 배기 가스를 원료 가스로 하여 이산화탄소의 분리 회수에 제공해도 좋다.These by-product gases may be used individually by 1 type, and may mix and use two or more types in a mixed state. In the separation and recovery method of the present embodiment, the combustion exhaust gas of the by-product gas may be used as the source gas for separation and recovery of carbon dioxide.
이들 원료 가스(제철소에서 발생되는 부생 가스 내지 그 연소 배기 가스)는, 고품위의 배열로서 이용 가능한 경우에는 그 이용 후인 것을 사용한다. 화학 흡수법에 의한 이산화탄소 흡수시의 온도는 상온 부근의 온도이면 되기 때문이다. These raw material gases (by-product gas generated from a steel mill to the combustion exhaust gas) are used after the use when they are available as a high quality array. It is because the temperature at the time of carbon dioxide absorption by a chemical absorption method should just be a temperature near normal temperature.
이들 원료 가스는, 각각 1 종류 단독으로 이산화탄소의 분리 회수에 제공해도 좋고, 2 종류 이상을 혼합하여 이산화탄소의 분리 회수에 제공해도 좋다. 2 종류 이상의 혼합 형태에는, 부생 가스끼리의 혼합 형태, 부생 가스의 연소 배기 가스끼리의 혼합 형태 외에, 부생 가스의 연소 배기 가스와 부생 가스와의 혼합 형태도 포함된다. Each of these source gases may be used alone or in combination to separate and recover carbon dioxide, or two or more thereof may be mixed and used to separate and recover carbon dioxide. The two or more types of mixed forms include not only mixed forms of by-product gases and mixed forms of combustion exhaust gases of by-product gases, but also mixed forms of combustion exhaust gases of by-product gases and by-product gases.
이들 원료 가스 중 BFG는, 이산화탄소 비율이 20 수 %로 높고, 그 외에 연료 성분인 수소가 수 %, 일산화탄소가 20 수 % 포함되어 있다. COG는, 연료 가스로서 적합한 수소와 메탄을 풍부하게 포함하고 있고, 연소 후의 배기 가스(연소 배기 가스라고도 함)에 있어서의 이산화탄소 농도는 20 수 %가 된다. BFG has a high carbon dioxide ratio of 20% by weight in these source gases, and in addition, contains several% of hydrogen, which is a fuel component, and 20% of carbon monoxide. COG contains abundant hydrogen and methane which are suitable as fuel gas, and the carbon dioxide concentration in the exhaust gas after combustion (also referred to as combustion exhaust gas) is 20%.
한편, LDG는 10 수 %의 이산화탄소와 함께 70 % 전후의 일산화탄소를 포함하고 있고, 연소 후의 배기 가스(연소 배기 가스)의 이산화탄소 농도는 30 수 %로 매우 높다. On the other hand, LDG contains carbon monoxide at 70% and around with 10% carbon dioxide, and the carbon dioxide concentration of the exhaust gas (combustion exhaust gas) after combustion is very high at 30%.
따라서, 원료 가스로서 화력 발전소의 이산화탄소보다도 이산화탄소 비율이 높은, BFG, BFG의 연소 배기 가스, COG의 연소 배기 가스, LDG의 연소 배기 가스 및 이들 가스와 다른 가스와의 혼합 가스를 이용하는 것이 바람직하다. Therefore, it is preferable to use BFG, the combustion exhaust gas of BFG, the combustion exhaust gas of COG, the combustion exhaust gas of LDG, and the mixed gas of these gases and other gas which have a carbon dioxide ratio higher than carbon dioxide of a thermal power plant as source gas.
또한, 후술하는 COG나 LDG를 개질하여 수소 제조를 행하는 과정에서 산생되는 가스도 적합하다. Moreover, the gas produced | generated in the process of reforming COG and LDG mentioned later and producing hydrogen is also suitable.
구체적으로는, 이들 제철소로부터 발생되는 원료 가스 중 이산화탄소 비율(농도)은 15 체적 % 이상, 바람직하게는 18 체적 % 이상, 보다 바람직하게는 20 체적 % 이상, 더욱 바람직하게는 22 체적 % 이상, 특히 바람직하게는 25 체적 % 이상이다. Specifically, the carbon dioxide ratio (concentration) in the source gas generated from these steel mills is 15 volume% or more, preferably 18 volume% or more, more preferably 20 volume% or more, even more preferably 22 volume% or more, particularly Preferably it is 25 volume% or more.
이들 이산화탄소 비율이 높은 가스로부터, 화학 흡수법 등의 수단으로 이산화탄소를 분리 회수하는 경우에는 화력 발전소의 이산화탄소 농도가 낮은 연소 배기 가스(천연 가스 화력 발전소에서 약 8 %, 석탄 화력 발전소에서 약 12 %)를 원료 가스로서 사용하는 경우에 비해, 설비의 규모를 대폭 작게 하는 것이 가능하다(예를 들어, 석탄 화력 발전소의 이산화탄소 농도가 낮은 연소 배기 가스로부터 이산화탄소를 분리 회수하는 경우에 비해, 제철소의 BFG를 원료 가스에 사용하는 경우에는 설비비를 3할 정도 삭감하는 것이 가능함). When the carbon dioxide is separated and recovered from the gas having a high carbon dioxide ratio by means of a chemical absorption method or the like, combustion exhaust gas having a low carbon dioxide concentration in a thermal power plant (about 8% in a natural gas thermal power plant and about 12% in a coal thermal power plant) Compared to the case of using as a raw material gas, it is possible to significantly reduce the size of the equipment (for example, compared to the case of separating and recovering carbon dioxide from combustion exhaust gas having a low carbon dioxide concentration in a coal-fired power plant, When used for raw material gas, it is possible to reduce the equipment cost by about 30%).
(이산화탄소의 분리 회수 프로세스)(Separation Recovery Process of Carbon Dioxide)
본 실시 형태의 분리 회수 방법에서는, 원료 가스로부터 화학 흡수법으로 이산화탄소를 분리 회수한다. 그리고, 지구 온난화 대책으로서 대규모의 이산화탄소 배출원인 제철소로부터 이산화탄소를 분리 회수하는 경우, 분리 회수량이 100만 t/년이라는 대규모의 설비 능력이 필요해진다. 이 경우, 현재 가장 개발 및 보급이 진행되고 있는 이산화탄소의 분리 회수 방법이 화학 흡수법이며, 본 발명도 이 화학 흡수법에 따른다. In the separation recovery method of the present embodiment, carbon dioxide is separated and recovered from the source gas by a chemical absorption method. As a global warming countermeasure, when carbon dioxide is separated and recovered from a steel mill that is a large-scale carbon dioxide emission source, a large-scale facility capacity of 1 million t / year is required for separation recovery. In this case, the separation and recovery method of carbon dioxide, which is currently being developed and spread most, is a chemical absorption method, and the present invention also conforms to this chemical absorption method.
이하, 도면을 이용하여 화학 흡수법의 프로세스 원리를 나타낸다. 도1은 이산화탄소를 포함하는 원료 가스로부터, 화학 흡수법으로 이산화탄소를 분리 회수하기 위한 프로세스 원리를 도시한 도면이다. Hereinafter, the process principle of the chemical absorption method is shown using drawing. 1 is a view showing a process principle for separating and recovering carbon dioxide from a raw material gas containing carbon dioxide by chemical absorption method.
도1에 도시한 바와 같이 화학 흡수법은, 아민류 등의 화학 흡수액을 이용하여 이산화탄소 흡수 설비인 흡수탑(1)이라 불리워지는 반응탑에서 이산화탄소를 포함하는 원료 가스(3)와 이산화탄소 흡수 매체인 화학 흡수액(5)을 50 ℃ 전후로 접촉시키고, 화학 흡수액에 이산화탄소를 흡수시킨 후 상기 액을 흡수액 재생 설비인 재생탑(7)에 배관(6)을 통과시켜 송출하고, 흡수액 재생용 열원인 가열 매체(9)를 이용하여 120 ℃ 전후로 가열하여 재생탑(7)에서 화학 흡수액으로부터 이산화탄소를 분리 회수하여, 재생된 화학 흡수액을 복귀 배관(8)을 통해 흡수탑(1)으로 복귀시킴으로써 화학 흡수액을 흡수탑(1)과 재생탑(7) 사이를 순환시켜 이용하는 방법이다. As shown in Fig. 1, the chemical absorption method uses a chemical absorption liquid, such as amines, in a reaction column called an absorption tower (1), which is a carbon dioxide absorption facility, and a chemical material that contains carbon dioxide and a carbon dioxide absorption medium. After absorbing the
상기 화학 흡수액에는, 아민류 등을 함유하는 수용액 등 종래 공지된 것을 적절하게 이용할 수 있으며, 특별히 특정한 것에 제한되지 않는다. A conventionally well-known thing, such as aqueous solution containing amines etc., can be used suitably for the said chemical absorption liquid, It does not specifically limit to a specific thing.
본 실시 형태의 분리 회수 방법에서는, 상기 재생탑에서의 가열에 필요로 하는 열에너지가 본 분리 회수 방법에 있어서의 운전 비용의 지배적 요인으로 되어 있다. 따라서, 본 실시 형태의 분리 회수 방법에서는 흡수액 재생용 열원으로서, 제철소에서 발생되는 500 ℃ 이하, 바람직하게는 400 ℃ 이하의 저품위 배열을 이 용 또는 활용한다. In the separation recovery method of the present embodiment, the thermal energy required for heating in the regeneration tower is the dominant factor of the operating cost in the separation recovery method. Therefore, in the separation and recovery method of the present embodiment, as a heat source for regenerating the absorbent liquid, a low-grade arrangement of 500 ° C. or lower, preferably 400 ° C. or lower, generated in the steel mill is used or utilized.
즉, 본 실시 형태의 분리 회수 방법에서는 제철 프로세스에는 이용이 곤란한 저품위의 열에너지(저품위의 열에너지 중에서도, 가능한 한 고온의 것을 이용 또는 활용하는 것이 바람직함)를 사용 또는 활용하기 때문에, 화력 발전소와 같이 열에너지 발생 설비를 설치하여 가열 증기[가열 매체(9)]를 발생시키거나, 발전용으로 이용하고 있는 증기를 사용하지 않아도 된다. That is, in the separation and recovery method of the present embodiment, low-grade heat energy (preferably among the low-grade heat energy, which is preferably used or utilized as high as possible) is used or utilized in the steelmaking process, and therefore, thermal energy like a thermal power plant is used. It is not necessary to provide a generation facility to generate heating steam (heating medium 9) or to use steam used for power generation.
그로 인해, 화학 흡수법에 의한 이산화탄소 분리 회수 비용을 대폭 저감시킬 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이 원료 가스의 이산화탄소 농도가 높으므로, 설비를 콤팩트하게 할 수 있을 뿐만 아니라, 설비에 필요한 유틸리티(전력이나 용수)의 사용량도 삭감할 수 있어 운전 비용을 더욱 저감할 수 있다. Therefore, the carbon dioxide separation recovery cost by the chemical absorption method can be greatly reduced. In addition, as described above, since the carbon dioxide concentration of the source gas is high, not only can the facility be compact, but also the amount of utility (electric power or water) required for the facility can be reduced, and the operating cost can be further reduced.
여기서, 이산화탄소를 분리하는 프로세스에 이용 또는 활용하는 제철소에서 발생되는 저품위 배열을 500 ℃ 이하로 한 것은 다음의 이유에 의한다. Here, the reason why the low quality arrangement generated in the steel mill used or utilized in the process of separating carbon dioxide is 500 ° C. or lower is due to the following reasons.
즉, 500 ℃를 넘은 배열은 현재의 제철소에서는 고품위 배열로서 사용되고 있고, 이를 이용하는 경우에는 화력 발전소에서의 발전용 증기를 이용[전용(轉用)]하는 것과 마찬가지로 생산 효율의 저하를 초래하거나, 전용분을 보충하기 위한 새로운 열에너지 발생 설비를 설치할 필요가 있으므로, 저렴하게 이산화탄소를 분리 회수한다고 하는 목적을 달성하는 것이 곤란해지기 때문이다. In other words, an array above 500 ° C is used as a high-quality array in current steel mills, and when it is used, it causes a decrease in the production efficiency or uses the same as using the steam for power generation in a thermal power plant. This is because it is necessary to install a new heat energy generating facility for replenishing the powder, and it becomes difficult to achieve the purpose of separating and recovering carbon dioxide at low cost.
단, 이산화탄소를 분리하는 프로세스에 제철소로부터 발생되는 500 ℃ 이하의 저품위 배열을 이용 또는 활용하는 경우에, 예를 들어 제철 프로세스측에 영향을 미치지 않을 정도로 500 ℃를 약간 초과하는 고품위 배열이나 연료의 연소열을 일부 병용하는 경우에는 본 발명의 기술 범위에 포함된다. However, in the case of using or utilizing a low grade array of 500 ° C. or lower generated from a steel mill in the process of separating carbon dioxide, for example, a high grade array or heat of combustion of fuel that is slightly above 500 ° C. so as not to affect the steel production process side. In the case of using some together, it is included in the technical scope of this invention.
즉, 본 실시 형태의 분리 회수 방법은 이산화탄소를 분리하는 프로세스에, 제철소에서 발생되는 500 ℃ 이하의 저품위 배열밖에 이용 또는 활용할 수 없는 것이라 좁은 의미로 해석되어야 하는 것은 아니다. In other words, the separation and recovery method of the present embodiment should not be interpreted in a narrow sense because only a low-quality arrangement of 500 ° C. or lower generated in a steel mill can be used or utilized in the process of separating carbon dioxide.
상기 분리 회수 방법은, 본 발명의 목적의 범위를 일탈하지 않는 범위에 있어서 500 ℃를 초과하는 고품위 배열이나 연료의 연소열의 이용도 할 수 있는 것이다. The separation and recovery method can also utilize a high-quality arrangement exceeding 500 ° C and the heat of combustion of fuel in a range not departing from the scope of the object of the present invention.
제철소에서 발생되는 500 ℃ 이하의 저품위 배열로서는, 예를 들어 소결 성품 쿨러로부터의 배열(약 350 ℃), 소결 주배기 가스(약 280 ℃), 열풍로 배기 가스(약 230 ℃), 소결 주배기 가스(약 180 ℃), 고로 슬래그 수쇄에 이용한 배수(약 90 ℃) 등의 제철 프로세스에는 이용이 곤란한 저품위의 열에너지를 예로 들 수 있지만, 이들에 제한되어야 하는 것은 아니다. Examples of low-grade arrays of 500 ° C. or lower generated in steel mills include, for example, arrays from a sintered product cooler (about 350 ° C.), sintered exhaust gas (about 280 ° C.), hot stove exhaust gas (about 230 ° C.), and sintered main exhaust. Although low grade heat energy which is difficult to use can be mentioned in steelmaking processes, such as gas (about 180 degreeC) and wastewater used for blast furnace slag crushing (about 90 degreeC), It is not necessarily limited to these.
현재의 제철소(제철 플랜트)에서는, 부생 가스인 COG나 LDG로부터 수소 리치 가스에 수증기를 개질하기 위한 산소 연소 병용의 수증기 개질 장치 등을 이용하여 고순도의 수소를 회수하는 동시에, 수소 회수 후의 배기 가스를 제철 플랜트 내의 전로 등에 이용하는 등 가스의 이용 태양이 보다 고도화·복잡화되고 있다. In current steel mills (steel plants), high-purity hydrogen is recovered using a steam reforming unit for combined use of oxygen combustion to reform steam from hydrogen by-product gas from COG or LDG, which is a by-product gas, and exhaust gas after hydrogen recovery. The use of gas is becoming more advanced and complex, such as for use in converters in steel plants.
따라서, 제철소(제철 플랜트 내지 프로세스)에 조립된 설비를 거쳐서 발생하는 저품위 배열도, 본 실시 형태의 분리 회수 방법의 저품위 배열에 포함된다. 예를 들어, 소결 성품 쿨러로부터의 배열 온도 이하의 저품위 배열을 이용 또는 활용하는 것이 바람직하다. 소결 성품 쿨러로부터의 배열(약 350 ℃) 온도를 초과하는 것은, 제철소의 구성에도 의하지만 현재의 에너지 회수 기술이 매우 진행된 제철 플랜트에 있어서 이미 고품위 열원으로서 유효 이용되고 있다. Therefore, the low quality arrangement | sequence which generate | occur | produces through the facilities assembled in a steelworks (steel plant to process) is also included in the low quality arrangement | sequence of the separation collection method of this embodiment. For example, it is preferable to use or utilize a low quality array below the array temperature from the sintered product cooler. Exceeding the array (about 350 ° C.) temperature from the sintered component cooler is already used effectively as a high-quality heat source in the steel plant, where the current energy recovery technology has been advanced even though it is based on the construction of the steel mill.
또한, 배열 온도에 대해 구체적인 온도(수치)를 규정하지 않은 것은, 소결 성품 쿨러에서의 설정 조건이나 소결 성품 쿨러로부터의 배열을 화학 흡수법으로 이산화탄소를 분리 회수하는 프로세스(내지 설비)까지 운반하는 거리나 외기온 등의 변화에 의해, 화학 흡수법으로 이산화탄소를 분리 회수하는 프로세스에 있어서의 이용 또는 활용에 제공될 때의 온도가 약간 변동하기 때문이다. In addition, the specific temperature (value) is not prescribed | regulated with respect to an arrangement | sequence temperature, The distance which carries the setting conditions in a sintering component cooler, or the process from an sintering component cooler to the process (to facility) which separates and collects carbon dioxide by chemical absorption method. This is because the temperature at the time of use for use or utilization in the process of separating and recovering carbon dioxide by the chemical absorption method fluctuates slightly due to changes in outside air temperature.
보다 바람직하게는, 재생탑에서의 화학 흡수액의 가열 온도(120 ℃ 전후)로 이루어지도록 높은 온도의 배열을 이용 또는 활용하여 증기 가열한다. 이는, 화학 흡수액과 배열의 온도차가 클수록 열 교환에 필요한 설비를 작게 하는 것이 가능하고, 나아가서는 CO2의 분리 회수 비용을 저감할 수 있기 때문이다. More preferably, steam heating is carried out using or utilizing a high temperature arrangement so that the heating temperature of the chemical absorption liquid in the regeneration tower is about 120 ° C. This is because the larger the temperature difference between the chemical absorbing liquid and the array, the smaller the equipment required for heat exchange can be, and further, the cost of separating and recovering CO 2 can be reduced.
또한, 이러한 저품위 배열을「이용 또는 활용한다」라 한 것은, 저품위 배열을 재생탑의 가열에 사용하는 가열 매체(열에너지)로서 직접 이용해도 좋고, 가열 매체(예를 들어, 증기 등)를 소정의 온도로 가열 유지하는 데 활용해도 좋기 때문이다. In addition, the use or utilization of such a low quality array may be directly used as a heating medium (heat energy) for using the low quality array for heating of a regeneration tower, and a heating medium (for example, steam) may be used. This is because it may be used to maintain the heating at a temperature.
장치 구성이 간편하고 또한 열 손실이 적은 점에서는 전자(직접 이용)가 바람직하고, 재생탑의 화학 흡수액을 일정 온도로 유지하는 제어 용이성의 점에서는 후자(활용)가 바람직하다.The former (directly used) is preferable at the point of a simple device structure and low heat loss, and the latter (utilization) is preferable at the point of the controllability which keeps the chemical absorption liquid of a regeneration tower at a constant temperature.
가열 매체에 저품위 배열을 통과시키는 경우에는, 저품위 배열(배수나 배기 가스) 중에 포함되는 부식 성분이나 불순물에 의한 배관 내의 부식이나 불순물 퇴적에 의해, 열 전달율이 저하하지 않도록 이들 부식 성분이나 불순물을 제거해 두는 것이 바람직하다. When passing low-grade arrays through a heating medium, these corrosion-related components and impurities are removed so that the heat transfer rate does not decrease by corrosion or impurity deposition in the piping due to corrosion components or impurities contained in the low-level array (drainage or exhaust gas). It is desirable to put it.
또한, 본 실시 형태의 분리 회수 방법에서는 상기 저품위의 배열(열에너지)을 (단순 배열로서) 단독으로 사용 또는 활용해도 좋고, 2 종류 이상의 저품위 배열을 병용하여 사용 또는 활용해도 좋다. 2 종류 이상의 저품위 배열을 병용하여 가열 매체를 소정 온도까지 가열하는 경우, 2 종류 이상의 저품위 배열을 온도가 낮은 것으로부터 부스트업해 가도 좋다. 이 때, 마지막에 열에너지가 부족하면 연료를 이용하여 연소해도 된다. In the separation and recovery method of the present embodiment, the low quality array (heat energy) may be used or utilized alone (as a simple array), or two or more types of low quality arrays may be used or used in combination. When heating a heating medium to predetermined temperature using two or more types of low quality arrangements together, you may boost up two or more types of low quality arrangements from low temperature. At this time, if thermal energy is insufficient at the end, the fuel may be burned.
즉, 본 실시 형태의 분리 회수 방법에서는 반드시 저품위 배열만을, 화학 흡수법으로 이산화탄소를 분리 회수하는 프로세스에 이용 또는 활용하는 경우에 제한되는 것은 아니며, 제철 플랜트 내에서 자가 소비되는 것 이외에 도시 가스용 등으로서 판매되고 있는 연료 가스의 일부를 보조 연료로서 이용하는 것도 가능하다. That is, the separation recovery method of the present embodiment is not necessarily limited to the case of using or utilizing only a low quality array in the process of separating and recovering carbon dioxide by chemical absorption method, and for self-consumption in city steel, etc. It is also possible to use a part of the fuel gas sold as an auxiliary fuel.
이러한 실시 형태를 도면을 이용하여 간단히 설명한다. 또한, 이하에 나타내는 도2 내지 도4에서는, 도1, 또는 도2 내지 도3과 동일한 장치 등에 관해서는 동일한 부호를 붙였다. This embodiment is briefly described with reference to the drawings. In addition, in FIGS. 2-4 shown below, the same code | symbol is attached | subjected about the apparatus similar to FIG. 1 or FIG.
도2는 화학 흡수액의 재생에 필요한 열량의 전량(또는 일부)으로서, 제철소에서 발생되는 배열을 이용하여, 제철소에서 발생되는 원료 가스(도2에서는 부생 가스의 예를 나타냄)로부터 화학 흡수법으로 이산화탄소를 분리 회수하는 프로세스를 모식적으로 도시한 도면이다. FIG. 2 is the total amount (or part) of the heat required for the regeneration of the chemical absorbing liquid, using the arrangement generated in the steel mill, and the carbon dioxide produced by the chemical absorption method from the source gas generated in the steel mill (in FIG. 2, an example of by-product gas). Is a diagram schematically illustrating a process of separating and recovering a.
도2에 도시한 실시 형태에서는, 아민류 등의 화학 흡수액(5)을 이용하여 흡수탑(1)에서 이산화탄소를 포함하는 원료 가스의 부생 가스(3)와 화학 흡수액(5)을 상온 부근(예를 들어, 50 ℃ 전후)에서 접촉시키고, 화학 흡수액(5)에 이산화탄소를 흡수시킨 후 상기 액을 재생탑(7)으로 이송하여 소정의 재생 온도(예를 들어, 120 ℃ 전후)로 가열 매체(9)를 이용하여 가열할 때에, 화학 흡수액(5)의 재생에 필요한 열량의 전량으로서, 제철소에서 발생되는 500 ℃ 이하의 저품위 배열(예를 들어, 소결 성품 쿨러로부터의 배열 등)을 이용 또는 활용하여, 화학 흡수액으로부터 이산화탄소(11)를 분리 회수한다. In the embodiment shown in Fig. 2, the by-
상기 저품위 배열은, 전술한 바와 같이 가열 증기 등의 가열 매체(9)를 가열하는 데 활용해도 좋고, 직접 가열 매체(9)로서 이용해도 좋으며, 그 이용 또는 활용 형태는 특별히 제한되지 않는다. The low quality arrangement may be used to heat a
흡수탑(1)에서 화학 흡수액(5)에 이산화탄소를 흡수시킨 후의 부생 가스(13)는, 부생 가스 배관(15)으로 복귀되어 후방단의 프로세스에 연료 가스 등으로서 이용된다. 또한, 재생탑(7)에서 가열되어 이산화탄소가 추출된 화학 흡수액은 재생 흡수액(5')으로서 흡수탑(1)으로 복귀된다. The by-
또한, 본 실시 형태에서는 화학 흡수액의 재생에 필요한 열량의 전량으로서, 제철소에서 발생되는 500 ℃ 이하의 저품위 배열을 이용 또는 활용하는 예를 나타냈지만, 화학 흡수액의 재생에 필요한 열량의 일부를 이용하는 예에 대해서는 도4에서 설명한다. In addition, in this embodiment, although the example which utilizes or utilizes the low grade array below 500 degreeC produced by a steel mill as the total amount of heat required for the regeneration of a chemical absorption liquid was shown, This will be described with reference to FIG. 4.
다음에, 도3에 도시한 실시 형태에서는 아민류 등의 화학 흡수액(5)을 이용 하여, 흡수탑(1)에서 이산화탄소를 포함하는 원료 가스의 부생 가스(3)와 화학 흡수액(5)을 상온 부근(예를 들어, 50 ℃ 전후)에서 접촉시키고, 화학 흡수액에 이산화탄소를 흡수시킨 후 상기 액을 재생탑(7)으로 이송하여 소정의 재생 온도(예를 들어, 120 ℃ 전후)로 가열 매체(9)를 이용하여 가열할 때에, 화학 흡수액의 특성에 따라서 화학 흡수액의 재생을 위해 제철소에서 발생되는 500 ℃ 이하의 적당한 저품위 배열을 다단계로(도3에서는, 3 단계로) 온도가 낮은 배열로부터 부스트업해 간다. Next, in the embodiment shown in FIG. 3, the by-
즉, 도3에 도시한 실시 형태에서는 가장 온도가 낮은 저품위인 배열[예를 들어, 고로 슬래그의 수쇄에 이용한 배수(약 90 ℃) 등], 다음에 온도가 낮은 저품위인 배열[예를 들어, 소결 주배기 가스(약 280 ℃) 등], 가장 온도가 높은 저품위인 배열[예를 들어, 소결 성품 쿨러로부터의 배열(약 350 ℃) 등]을 이용 또는 활용하여, 화학 흡수액으로부터 이산화탄소(11)를 분리 회수한다. That is, in the embodiment shown in Fig. 3, the lowest-quality array (for example, waste water used for crushing blast furnace slag (about 90 DEG C) or the like), and then the low-quality array (for example, Sintered main exhaust gas (approximately 280 ° C.), and the highest temperature low quality array (e.g., heat from sintered product cooler (approximately 350 ° C.), etc.) to utilize or utilize carbon dioxide (11) from the chemical absorption liquid. Separately recover.
상기 3 종류의 저품위 배열은, 상술한 바와 같이 가열 증기 등의 가열 매체(9)를 가열하기 위해 순차적으로 활용해도 좋고, 직접 가열 매체(9)로서 순차적으로 이용해도 좋으며, 그 이용 또는 활용 형태는 특별히 제한되지 않는다. The three kinds of low-definition arrangements may be used in order to heat the
흡수탑(1)에서 화학 흡수액(5)에 이산화탄소를 흡수시킨 후의 부생 가스(13)는, 부생 가스 배관(15)으로 복귀되어 후방단의 프로세스에 연료 가스 등으로서 이용된다. 또한, 재생탑(7)에서 가열되어 이산화탄소가 추출된 화학 흡수액은, 재생 흡수액(5')으로서 흡수탑(1)으로 복귀된다. The by-
본 실시 형태에서,「화학 흡수액의 특성에 따라」라 한 것은 사용하는 화학 흡수액의 특성에 따라 화학 흡수액의 재생에 필요한 열량 등이 크게 다르고, 사용 온도 범위가 제약되는 화학 흡수액도 있어, 배열을 조합할 때에 이 점을 충분히 고려할 필요가 있기 때문이다. 또한, 이 점은 다른 실시 형태에서도 마찬가지로 고려하는 것이 바람직하다. In the present embodiment, the term "according to the characteristics of the chemical absorbent liquid" varies depending on the characteristics of the chemical absorbent liquid to be used, and the amount of heat required for regeneration of the chemical absorbent liquid varies greatly. This is because it is necessary to fully consider this point. In addition, it is preferable to consider this point similarly in other embodiment.
또한, 도4는 화학 흡수액의 재생을 위해 제철소에서 발생되는 배열을 활용하는 동시에, 공장용 증기를 활용하여 제철소에서 발생되는 원료 가스로부터 화학 흡수법으로 이산화탄소를 분리 회수하기 위한 프로세스를 모식적으로 도시한 도면이다. In addition, FIG. 4 schematically shows a process for separating and recovering carbon dioxide from a source gas generated in a steel mill by chemical absorption method while utilizing an arrangement generated in a steel mill for regeneration of a chemical absorbent liquid. One drawing.
도4에 도시한 실시 형태에서는, 아민류 등의 화학 흡수액(5)을 이용하여 흡수탑(1)에서 이산화탄소를 포함하는 원료 가스의 부생 가스(3)와 화학 흡수액(5)을 상온 부근(예를 들어, 50 ℃ 전후)에서 접촉시키고, 화학 흡수액에 이산화탄소를 흡수시킨 후 상기 액을 재생탑(7)으로 이송하여, 소정의 재생 온도(예를 들어, 120 ℃ 전후)로 가열 매체(9)를 이용하여 가열할 때에, 화학 흡수액의 재생을 위해 가능한 한 제철소에서 발생되는 500 ℃ 이하의 저품위 배열(예를 들어, 소결 성품 쿨러로부터의 배열 등)을 이용 또는 활용하는 동시에, 부족분은 공장용 증기 등을 사용하여 화학 흡수액으로부터 이산화탄소(11)를 분리 회수한다. In the embodiment shown in Fig. 4, the by-
본 실시 형태에서는, 가능한 한 제철소에서 발생되는 500 ℃ 이하의 저품위 배열을 사용함으로써, 공장용 증기의 필요량의 저감을 도모할 수 있다. 또한, 도4에서는 편의적으로 제철소에서 발생되는 500 ℃ 이하의 저품위 배열에 소결 성품 쿨러로부터의 배열 등을 1 단계에서 이용하는 예를 나타냈지만, 도3에 도시한 바와 같이 다단계로 이용 또는 활용해도 되는 것은 물론이다. In this embodiment, as much as possible, by using the low grade arrangement of 500 degrees C or less produced in a steel mill, the required amount of factory steam can be reduced. In addition, although FIG. 4 shows an example in which a low-quality array of 500 ° C. or lower generated in a steel mill is conveniently used in one step, an arrangement from the sintered product cooler is shown in one step. However, as shown in FIG. Of course.
상기 저품위 배열은, 상술한 바와 같이 가열 증기 등의 가열 매체(9)를 가열하는 데 활용해도 좋고, 직접 가열 매체(9)로서 이용해도 좋으며, 그 이용 또는 활용 형태는 특별히 제한되지 않는다. The low quality arrangement may be used to heat a
또한, 공장용 증기 등은 직접 가열 증기[가열 매체(9)]로서 활용해도 좋고, 가열 매체(9)를 가열하는 데 활용해도 좋다. In addition, factory steam etc. may be utilized as a direct heating steam (heating medium 9), and may be utilized for heating the
흡수탑(1)에서 화학 흡수액(5)에 이산화탄소를 흡수시킨 후의 부생 가스(13)는, 부생 가스 배관(15)으로 복귀되어 후방단의 프로세스에 연료 가스등으로서 이용된다. 또한, 재생탑(7)에서 가열되어 이산화탄소가 추출된 화학 흡수액은 재생 흡수액(5')으로서 흡수탑(1)에 복귀된다. The by-
본 실시 태양에서,「가능한 한」이라 한 것은 도3에 도시된 바와 같이 이용 또는 활용이 가능한 제철소에서 발생되는 500 ℃ 이하의 저품위 배열을 모두 이용 또는 활용한 후에, 또한 화학 흡수액의 재생에 필요한 열량이 일부 부족한 경우도 발생하기 때문이다. In this embodiment, "as much as possible" means the amount of heat required for regeneration of the chemical absorbent liquid after use or utilization of all low-grade arrays of 500 ° C or lower generated in steel mills that can be used or utilized as shown in FIG. This is because some shortages occur.
그러한 경우에, 공장용 증기를 이용한다고 한 것은 제철소 내에서 실제로 많이 이용되고 있는 공장용 증기의 사용(전용)이, 가장 간편하고 또한 저렴하기 때문이다. In such a case, the use of factory steam is because use (exclusive) of factory steam, which is actually used a lot in steel mills, is the most simple and inexpensive.
단, 본 발명에서는 공장용 증기 이외의 다른 배열 등의 열원 이용을 배제하는 것은 아니며, 다른 배열 등도 본 발명의 목적을 손상시키지 않는 범위이면 충분히 사용할 수 있다. However, the present invention does not exclude the use of a heat source such as an arrangement other than factory steam, and other arrangements can be used as long as it does not impair the object of the present invention.
또한, 본 발명에서는 화학 흡수법으로 이산화탄소를 분리 회수하는 프로세스에, 제철소에서 발생되는 500 ℃ 이하의 저품위 배열을 이용 또는 활용하는 것이면 좋고, 본 발명은 상술한 재생탑에서의 가열에 필요로 하는 열에너지에 이용 또는 활용하는 것에만 제한되어야 하는 것은 아니다. In addition, in the present invention, it is sufficient to use or utilize a low-grade arrangement of 500 ° C. or lower generated in a steel mill in the process of separating and recovering carbon dioxide by a chemical absorption method, and the present invention provides the heat energy required for heating in the regeneration tower described above. It should not be limited to only use or use in
즉, 상기 저품위 배열을 운전 비용의 지배적 요인으로 되어 있는 재생탑에서의 가열에 필요로 하는 열에너지로서 이용 또는 활용하는 것이 바람직하지만, 현재가장 개발 및 보급이 진행되고 있는 이산화탄소의 분리 회수 방법인 화학 흡수법은, 도1에 도시한 프로세스 원리(장치 구성)에 제약되는 것은 아니다. In other words, although it is preferable to use or utilize the low-grade arrangement as the heat energy required for heating in a regeneration tower which is the dominant factor of operating cost, the chemical absorption, which is the separation and recovery method of carbon dioxide, which is currently being developed and spread most The law is not limited to the process principle (device configuration) shown in FIG.
실제로 사용하는 프로세스에서는, 재생탑에서의 가열만큼은 아니지만 그 외에도 열 교환이나 가열을 필요로 하는 경우도 있어, 이러한 부분에 제철소에서 발생되는 500 ℃ 이하의 저품위 배열을 이용 또는 활용해도 좋다. In the process actually used, not only heating in a regeneration tower but also heat exchange and heating may be required, and a low quality arrangement of 500 degrees C or less generated in a steel mill may be used or utilized for such a part.
본 실시 형태의 분리 회수 방법으로 적용할 수 있는 화학 흡수법을 이용한 이산화탄소의 분리 회수 프로세스는,「제철소에서 발생되는 500 ℃ 이하의 저품위 배열을 이용 또는 활용한다」라는 요건을 만족하는 것이면 좋고, 특별히 어떠한 프로세스에 제한되어야 하는 것은 아니다. The separation and recovery process of carbon dioxide using the chemical absorption method applicable to the separation and recovery method of the present embodiment may satisfy the requirement of "Use or utilize a low-grade array below 500 ° C generated in steel mills", and in particular, It should not be limited to any process.
따라서, 이산화탄소를 포함하는 원료 가스(제철소에서 발생되는 부생 가스나 그 연소 배기 가스)로부터 화학 흡수액으로 이산화탄소를 흡수한 후, 화학 흡수액을 가열하여 이산화탄소를 분리하는 프로세스에 이용되는 화학 흡수액의 종류나, 그 농도 및 액량, 상기 프로세스의 장치 구성, 상기 프로세스에서의 온도나 압력 등의 조건이나 각종 제어 방법 등은, 화학 흡수법을 이용한 이산화탄소의 분리 회 수 기술로서 이미 공지되어 있으며, 또한 수많은 개량이 이루어져 있지만 본 실시 형태의 분리 회수 방법은 이러한 개량 기술도 포함하여 적용할 수 있는 것이다. Therefore, after absorbing carbon dioxide into a chemical absorption liquid from a source gas containing carbon dioxide (by-product gas generated from a steel mill or its combustion exhaust gas), the type of chemical absorption liquid used in the process of heating the chemical absorption liquid to separate carbon dioxide, The concentration and liquid amount, the device configuration of the process, the conditions such as temperature and pressure in the process, various control methods, etc. are already known as separation recovery techniques of carbon dioxide using a chemical absorption method, and many improvements have been made. However, the separation recovery method of the present embodiment can be applied to include such an improved technique.
또한, 이들 기술은 많은 공지 문헌이나 특허 공보에 게재되어 있으므로, 여기서의 상세한 설명은 생략한다. In addition, since these techniques are published in many well-known documents and patent publications, detailed description here is abbreviate | omitted.
(이산화탄소 추출 후의 부생 가스의 이용 방법)(Use method of by-product gas after carbon dioxide extraction)
전술한 제철소 부생 가스는, 열량에 차이가 있지만 이미 모두 연료로서 소내에서 열 이용되고 있다. 이 중에서, BFG로부터 우선 이산화탄소를 추출하여 프로세스 가스로서 재이용하는 경우, 1) 가스 터빈의 연료, 2) 고로로의 재주입, 3) 반환원강 제조 프로세스로의 활용 등의 이용 방법이 있다. Although the above-mentioned ironworks by-product gas differs in calorie value, all of the iron-based by-product gas is already used as heat as fuel in the plant. Among these, when carbon dioxide is first extracted from BFG and reused as a process gas, there are a method of using 1) fuel of a gas turbine, 2) reinjection into a blast furnace, and 3) utilization as a return steel manufacturing process.
상기 1)의 이용 방법에서는, BFG의 열량이 750 → 1000 kcal/N㎥로 높아져, 경유 등의 보조 연료를 첨가할 필요가 없어진다. 또한, 상기 2)의 이용 방법에서는 고로에 다시 주입함으로써 이산화탄소가 없어진 만큼 화학적으로 평형에 도달하는 철의 환원 반응에 기여할 수 있어, 환원제인 코크스의 사용량을 저감시킬 수도 있다. In the use method of 1) above, the calorific value of BFG is increased from 750 to 1000 kcal /
또한, 상기 3)의 이용 방법에서는 종래 천연 가스나 석탄을 이용하여 고로의 전방단에서 철광석의 예비 환원을 행하고 있는 프로세스에, 상기 환원성 가스를 이용함으로써 천연 가스나 석탄의 사용량을 삭감할 수 있다. In addition, in the use method of 3), the use amount of natural gas or coal can be reduced by using the reducing gas in the process of preliminarily reducing iron ore at the front end of the blast furnace using natural gas or coal.
이와 같이, 이산화탄소를 추출하여 프로세스 가스로서 재이용하는 경우에는, 현재의 소내에서의 열 이용에 비해 유용한 작용 효과를 발현할 수 있는 것이다. 이들 작용 효과는, 종래의 화석 연료를 공기 연소한 연소 배기 가스로부터 이산화 탄소를 추출하여 대기 방산되어 있던 배기 가스에서는 얻어지지 않는 유용한 이용이 가능한 점에서 우수하다. As described above, when carbon dioxide is extracted and reused as a process gas, a useful effect can be expressed as compared with the current use of heat in a cow. These effects are excellent in that they can be used usefully, which are not obtained from exhaust gases that have been dissipated in the atmosphere by extracting carbon dioxide from combustion exhaust gases in which conventional fossil fuels are air-fired.
또한, COG나 LDG를 개질하여 수소 제조를 행하는 경우, 그 도중에서 불필요해지는 이산화탄소를 추출하면, 수소 제조 비용을 저감하는 것이 가능해진다. 또한, COG나 LDG를 연료로서 소내에서 열 이용하는 경우에는, 상기 BFG로부터 이산화탄소를 추출하여 프로세스 가스로서 재이용하는 경우와 동일한 작용 효과를 얻을 수 있다. In addition, when hydrogen is produced by reforming COG or LDG, it is possible to reduce the hydrogen production cost by extracting carbon dioxide which is unnecessary in the meantime. In addition, when COG or LDG is used as a fuel in a furnace, the same effect as that obtained when carbon dioxide is extracted from the BFG and reused as a process gas can be obtained.
(분리 회수한 이산화탄소의 사용 방법) (How to Use Separated and Recovered Carbon Dioxide)
분리 회수한 이산화탄소에 대해서는, 대량 고정화를 목적으로 하여 대수층(帶水層)이나 고갈 천연 가스전 등의 땅 속 혹은 해양 속에 저류하는 것이 지구 환경 산업 기술 연구 기구를 중심으로서 검토되어 있다. 이 외에, 해외를 중심으로 하여 EOR(석유 강제 회수법)이나 ECBM(석탄 매장 메탄 가스의 강제 회수법)으로의 이용도 진행되기 시작하고 있다. 또한, 수용성 천연 가스전에서도 천연 가스의 강제 회수용으로서 이산화탄소를 주입, 고정화하는 것도 가능하다. For the purpose of mass immobilization, the carbon dioxide separated and recovered is considered to be stored in the ground or in the ocean, such as aquifers or depleted natural gas fields, mainly in the global environment industrial technology research organization. In addition, the use of EOR (petroleum forced recovery method) and ECBM (forced recovery of coal-stored methane gas) has also begun to be carried out overseas. In addition, even in a water-soluble natural gas field, carbon dioxide can be injected and immobilized for forced recovery of natural gas.
이 중, 대량 고정화를 목적으로 하여 대수층이나 고갈 천연 가스전 등의 땅 속 혹은 해양 속에 저류하는 경우에는, 이산화탄소는 가치가 없으며 회수 비용은 가능한 한 저렴한 쪽이 바람직하다. 이 점에 있어서, 종래의 전력 발전소의 연소 배기 가스로부터 분리 회수한 이산화탄소보다도 저렴하게 이산화탄소를 분리 회수할 수 있다. Among them, in the case of storage in the ground or the ocean such as aquifers or depleted natural gas fields for the purpose of mass immobilization, carbon dioxide is not valuable and the recovery cost is preferably as low as possible. In this regard, carbon dioxide can be separated and recovered at a lower cost than carbon dioxide separated and recovered from the combustion exhaust gas of a conventional power plant.
한편, 1 제철소당 1만 t/년 정도의 양이기는 하지만, 제철소의 전로에서 바 닥 송풍 날개구용으로서 이산화탄소가 사용되어 있고, 현재 시장에서 구입하고 있는 것 대신에, 분리 회수한 이산화탄소를 소내 순환 이용함으로써 이산화탄소의 배출량을 삭감할 수 있다. On the other hand, although it is about 10,000 t / year per steel mill, carbon dioxide is used as a floor blower for steel mill converters, and the carbon dioxide separated and recovered is used instead of currently purchased on the market. By doing so, carbon dioxide emissions can be reduced.
다음에, 본 발명의 제2 실시 형태는 이산화탄소원으로부터 이산화탄소를 분리 회수하는 방법 및 장치에 관한 것이다. Next, a second embodiment of the present invention relates to a method and apparatus for separating and recovering carbon dioxide from a carbon dioxide source.
이산화탄소의 분리 회수 장치는 이산화탄소 발생원으로부터 이산화탄소를 분리 회수하는 장치이며, 이산화탄소 발생원의 이산화탄소 함유 가스로부터 이산화탄소를 흡수하기 위한 이산화탄소 흡수 설비와, 이산화탄소를 흡수한 흡수 매체로부터 흡수 매체 재생용 열원을 이용하여 이산화탄소를 분리하여 흡수 매체를 재생하기 위한 흡수 매체 재생 설비와, 이산화탄소의 수송 매체로서 양 설비간을 순환하는 이산화탄소 흡수 매체와, 이산화탄소 흡수 매체의 수송을 위한 송출 배관과 복귀 배관을 구비하여 구성되어 있고, 또한 상기 이산화탄소 흡수 설비가 이산화탄소 발생원에 근접하여 설치되고, 상기 흡수 매체 재생 설비가 이산화탄소 발생원과 다른 장소에 설치되어 이루어지는 것을 특징으로 한다. Separation and recovery of carbon dioxide is a device for separating and recovering carbon dioxide from a carbon dioxide generating source, using a carbon dioxide absorption facility for absorbing carbon dioxide from a carbon dioxide-containing gas of the carbon dioxide generating source, and a heat source for regenerating the absorption medium from the absorption medium absorbing carbon dioxide. Is provided with an absorption medium regeneration facility for regenerating the absorption medium by separating the gas, a carbon dioxide absorption medium circulating between the two facilities as a transport medium of carbon dioxide, a delivery pipe and a return pipe for the transportation of the carbon dioxide absorption medium, In addition, the carbon dioxide absorbing equipment is installed in close proximity to the carbon dioxide generating source, characterized in that the absorption medium regeneration equipment is installed in a different place than the carbon dioxide generating source.
또한, 이산화탄소의 분리 회수 방법은 이산화탄소원으로부터 이산화탄소를 분리 회수하는 방법이며, 이산화탄소 발생원에 근접한 이산화탄소 흡수 설비로 이산화탄소 발생원으로부터 공급되는 이산화탄소 함유 가스로부터 이산화탄소 흡수 매체를 이용하여 이산화탄소를 흡수한 후, 흡수액 재생용 열원을 이용하여 이산화탄소 흡수 매체를 가열하고, 이산화탄소 흡수 설비와는 다른 장소의 흡수액 재생 설비로 이산화탄소를 분리시키는 것을 특징으로 한다.In addition, the separation and recovery method of carbon dioxide is a method of separating and recovering carbon dioxide from a carbon dioxide source, and absorbing carbon dioxide from a carbon dioxide-containing gas supplied from the carbon dioxide source using a carbon dioxide absorption medium to a carbon dioxide absorption facility close to the carbon dioxide source, and then regenerating the absorbent liquid. The carbon dioxide absorbing medium is heated using a heat source for heat, and the carbon dioxide is separated into an absorption liquid regeneration facility at a different place from the carbon dioxide absorption facility.
이 분리 회수 방법 및 장치의 실시 형태에서는, 다른 장소에 있는 이산화탄소 발생원과 흡수액 재생 열원을 조합함으로써 효율적이고 또한 저렴하게 이산화탄소를 분리 회수할 수 있다. In the embodiment of this separation recovery method and apparatus, the carbon dioxide can be separated and recovered efficiently and inexpensively by combining the carbon dioxide generating source and the absorbent liquid regeneration heat source at different locations.
예를 들어, 인접하는 화력 발전소(이산화탄소 발생원)와 제철소 내의 배열원(흡수액 재생 열원)을 조합함으로써, 종래보다 저렴하게 이산화탄소의 분리를 가능하게 할 수 있다. For example, by combining adjacent thermal power plants (carbon dioxide generators) and heat sources (absorbent liquid regeneration heat sources) in steel mills, it is possible to make the separation of carbon dioxide cheaper than in the prior art.
본 실시 형태에서는, 제1 실시 형태와 마찬가지로 화학 흡수법을 이용할 수 있지만 이들에 어떠한 제한이 되는 것은 아니며, 다른 열을 필요로 하는 이산화탄소의 분리 회수 방법을 이용해도 된다. 분리 회수 방법으로서는, 화학 흡수법이 바람직하므로 이하 화학 흡수법에 따라 설명한다. 또한, 도면을 이용하여 본 실시 형태를 상세하게 설명하지만, 본 실시 형태는 도시한 것에 제한되는 것은 아니다. In this embodiment, although the chemical absorption method can be used similarly to 1st embodiment, it does not restrict | limit to these, You may use the separation-recovery method of carbon dioxide which requires another heat | fever. As the separation recovery method, since the chemical absorption method is preferable, the chemical absorption method will be described below. In addition, although this embodiment is described in detail using drawing, this embodiment is not restrict | limited to what was shown.
도5 내지 도9는, 다른 장소에 있는 이산화탄소 발생원과 흡수액 재생 열원을 조합함으로써 이산화탄소를 분리 회수하는 장치(프로세스)를 도시한 도면이다. 또한, 이들의 도면에 있어서 동일한 장치 등의 구성 요건에 관해서는 동일한 부호를 붙이고, 도6 이후에서는 중복을 피하기 위해 그 설명을 생략하고 있는 경우도 있다. 5 to 9 show an apparatus (process) for separating and recovering carbon dioxide by combining a carbon dioxide generating source and an absorbent liquid regeneration heat source at different locations. In these drawings, like reference numerals denote like elements for the same apparatus, and the description thereof may be omitted in FIG. 6 and later to avoid duplication.
도5에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 CO2 발생원으로부터 CO2를 분리 회수하는 장치(50)는 CO2 발생원(53)으로부터 배관을 통해 공급되는 CO2 함유 가스로부터 CO2 흡수 매체(57)에 의해 CO2를 흡수하기 위한 CO2 흡수 설비(53)와, CO2를 흡 수한 CO2 흡수 매체(55)로부터 흡수 매체 재생용 열원(63)을 이용하여 CO2를 분리하여 CO2 흡수 매체를 재생하기 위한 흡수 매체 재생 설비(61)와, CO2의 수송 매체로서 CO2 흡수 설비(53) 및 CO2 흡수 설비(53)간을 순환하는 CO2 흡수 매체(57)와, CO2 흡수 매체(57)의 수송을 위한 송출 배관(59)과 복귀 배관(65)을 구비하여 구성되고, 또한 상기 CO2 흡수 설비(55)가 CO2 발생원(53)에 근접하여 설치되고, 상기 흡수 매체 재생 설비(61)가 CO2 발생원(53)과 다른 장소에 설치되어 있다. As shown in Fig. 5, the
따라서, 상기 장치(51)를 이용한 본 실시 형태의 CO2 발생원으로부터 CO2를 분리 회수하는 방법은, CO2 발생원에 근접한 CO2 흡수 설비(55)로 상기 CO2 발생원(53)으로부터 공급되는 CO2 함유 가스로부터, CO2의 수송 매체(57)로서 CO2 흡수 설비(55)와 흡수액 재생 설비(61) 사이를 순환하는 CO2 흡수 매체(57)를 이용하여 CO2를 흡수한 후, CO2 흡수 매체(57)의 수송을 위한 송출 배관(59)으로 흡수액 재생 설비(61)로 송출하여 흡수액 재생용 열원(63)을 이용하여 상기 CO2 흡수 매체(57)를 가열하고, CO2 발생원과는 다른 장소의 흡수액 재생 설비(61)로 CO2를 분리시키고 CO2 흡수 매체(57)의 수송을 위한 복귀 배관(65)으로 CO2 흡수 설비(55)로 복귀시킴으로써 순환시키는 것이다. Therefore, the method for separation and recovery of CO 2 from the CO 2 source of the present embodiment using the above apparatus 51, CO as close to CO 2 absorption equipment 55 to the CO 2 source to be supplied from the CO 2 source (53) 2 from containing gas, after absorption of CO 2 by the CO 2 absorption medium (57) to cycle through the CO 2 absorption equipment 55 and the absorbing solution regeneration plant (61) as the transport medium (57) of CO 2, CO 2 is sent to the absorbent
(본 실시 형태의 분리 회수 방법 및 장치가 적용 가능한 플랜트)(Plant to which the separation collection method and apparatus of the present embodiment are applicable)
본 실시 형태의 분리 회수 방법 및 장치를 적용할 수 있는 플랜트로서는, 대규모 CO2 발생원을 갖는 제철소, 화력 발전소, 시멘트 제조소 등을 예로 들 수 있지만, 이들에 제한되어야 하는 것은 아니다. Examples of the plant to which the separation recovery method and apparatus of the present embodiment can be applied include, but are not limited to, a steel mill, a thermal power plant, a cement mill, and the like having a large CO 2 generation source.
본 실시 형태는, 제1 실시 형태에서 설명한 제철소 이외의 대규모 CO2 발생원을 갖는 플랜트에도 적용할 수 있는 것이다. This embodiment is also applicable to a plant having a large-scale CO 2 generation source other than the steel mill described in the first embodiment.
예를 들어, 다른 장소에 있는 이산화탄소 발생원(예를 들어, 화력 발전소의)과 흡수액 재생 열원(화력 발전소에 인접하는 것 외의 플랜트에서 발생되는 배열)을 조합함으로써 효율적이고 또한 저렴하게 제공할 수 있는 것이다. For example, a combination of carbon dioxide sources (eg, from a thermal power plant) and absorbent regeneration heat sources (arrangements from plants other than those adjacent to a thermal power plant) can be provided efficiently and inexpensively. .
(이산화탄소 발생원)(CO2 generation source)
본 실시 형태에서 말하는 이산화탄소 발생원으로서는, 제1 실시 형태와 마찬가지로 상기 플랜트 내에서 이산화탄소를 발생하는 설비 및 상기 설비로부터 다음 공정으로 이산화탄소 함유 가스를 수송하는 배관 등이 해당된다. As the carbon dioxide generating source in the present embodiment, similarly to the first embodiment, a facility for generating carbon dioxide in the plant and a pipe for transporting the carbon dioxide-containing gas from the facility to the next step are applicable.
또한, 다음 공정으로 수송하는 일 없이 배출하는 경우에는, 배출 설비(굴뚝 등)도 이산화탄소 발생원에 포함되는 것으로 한다. 상기 이산화탄소를 발생하는 설비로서는, 고로 일관 제철소를 예로 취하면, 고로, 코크스로, 전로 등이 해당되고, 시멘트 제조소에서는 예를 들어 시멘트 킬른 등이 해당되지만 이들에 아무런 제한이 되지 않는 것이다. In addition, when discharging without transporting to the next process, discharge equipment (chimney etc.) shall also be included in a carbon dioxide generating source. As a facility for generating carbon dioxide, a blast furnace integrated steelworks is taken as an example, blast furnaces, coke furnaces, converters, and the like, and cement kilns, for example, cement kilns, etc., but is not limited to these.
또한, 배관으로서는 고로 일관 제철소를 예로 취하면, 고로 가스(BFG) 배관, 코크스로 가스(COG) 배관, 전로 가스(LDG) 배관 등이 해당되지만, 이들에 어떠한 제한이 되어야 하는 것은 아니다. In addition, when the blast furnace integrated steelworks are taken as an example, although blast furnace gas (BFG) piping, coke oven gas (COG) piping, converter gas (LDG) piping, etc. are applicable, it does not have to restrict to these in any way.
[이산화탄소 함유 가스(원료 가스)][CO2-containing gas (raw material gas)]
본 실시 형태에서 말하는 이산화탄소 함유 가스는, 이산화탄소 발생원에서 발생되는 이산화탄소 함유 가스이면 좋고, 예를 들어 상기 제철소의 경우 그 구성에 따라서도 다르지만, 고로 일관 제철소를 예로 취하면 고로 가스(BFG), 코크스로 가스(COG), 전로 가스(LDG) 등의 부생 가스(미연 가스)이지만, 그 외에 COG나 LDG 등의 상기 부생 가스를 수소 제조 목적으로 개질하는 과정(프로세스) 중에서 산생되는 가스(프로세스 가스)도 포함된다. The carbon dioxide-containing gas referred to in the present embodiment may be a carbon dioxide-containing gas generated from a carbon dioxide generating source. For example, in the case of the steel mill, the carbon dioxide-containing gas may also vary depending on the configuration thereof. By-product gas (unburned gas) such as gas (COG) and converter gas (LDG), but also gas (process gas) produced during the process (process) of reforming the by-product gas such as COG or LDG for hydrogen production purposes. Included.
본 실시 형태에서는, 상기 부생 가스의 연소 배기 가스를 이산화탄소 함유 가스(원료 가스)로 해도 좋다. 또한, 시멘트 제조소에서는 예를 들어 서스펜션 프리 히터 출구 가스, 전기 집진기 출구 가스 등이 해당되고, 화력 발전소에서는 연소 배기 가스 등이 해당되지만 이들에 어떠한 제한이 되어야 하는 것은 아니다. In this embodiment, the combustion exhaust gas of the by-product gas may be a carbon dioxide-containing gas (raw material gas). In addition, in cement plants, for example, suspension-free heater outlet gas, electrostatic precipitator outlet gas, and the like correspond to combustion exhaust gas and the like in a thermal power plant, but the present invention is not limited to these.
원료 가스(이산화탄소 발생원에서 발생되는 부생 가스나 연소 배기 가스)는, 고품위의 배열로서 이용 가능한 경우에는 그 이용 후인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이산화탄소 흡수시의 온도가 상온 부근의 온도이면 되기 때문이다. When source gas (by-product gas and combustion exhaust gas which generate | occur | produce from a carbon dioxide generation source) is available as a high quality array, it is preferable to use what is after use. It is because the temperature at the time of carbon dioxide absorption should just be a temperature near normal temperature.
원료 가스는, 각각 1 종류 단독으로 이산화탄소의 분리 회수에 제공해도 좋고, 2 종류 이상을 혼합해도 좋다. 2 종류 이상의 혼합 형태에는, 부생 가스끼리의 혼합 형태, 부생 가스의 연소 배기 가스끼리의 혼합 형태 외에 부생 가스의 연소 배기 가스와 부생 가스와의 혼합 형태도 포함된다. Each of the source gases may be used alone or in combination with each other to separate and recover carbon dioxide. The two or more types of mixed forms include not only mixed forms of by-product gases and mixed forms of combustion exhaust gases of by-product gases, but also mixed forms of combustion exhaust gases of by-product gases and by-product gases.
즉, 본 실시 형태에서는 복수의 이산화탄소 발생원에 근접하여 복수의 이산 화탄소 흡수 설비를 설치하고 복수의 원료 가스를 취급할 수 있다. In other words, in the present embodiment, a plurality of carbon dioxide absorption facilities can be provided in proximity to a plurality of carbon dioxide generating sources to handle a plurality of source gases.
원료 가스 중 BFG, COG, LDG의 CO2 농도 등에 관해서는, 제1 실시 형태에서 설명한 바와 같으므로 여기서의 설명은 생략한다. The concentrations of CO 2 of BFG, COG, LDG, and the like in the source gas are the same as those described in the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.
시멘트 제조소에서 발생되는 서스펜션 프리 히터 출구 가스의 CO2 농도는 약 14 체적 %이고, 전기 집진기 출구 가스의 CO2 농도는 약 9 체적 %이다. 또한, 화력 발전소에서 발생되는 연소 배기 가스의 CO2 농도는 수 내지 10 수 체적 %이다. The CO 2 concentration of the suspension free heater outlet gas generated in the cement mill is about 14 volume%, and the CO 2 concentration of the electrostatic precipitator outlet gas is about 9 volume%. In addition, the CO 2 concentration of the combustion exhaust gas generated in the thermal power plant is from several to tens of volume percent.
본 실시 형태는 이들 중 어떠한 원료 가스도 적합하게 이용할 수 있다. 원료 가스로서는 이산화탄소 농도가 높은 원료 가스가 바람직하고, BFG, BFG의 연소 배기 가스, COG의 연소 배기 가스, LDG의 연소 배기 가스 및 이들 가스와 다른 가스와의 혼합 가스를 이용하는 것이 좋다고 할 수 있다. In this embodiment, any source gas among them can be suitably used. As the source gas, a source gas having a high carbon dioxide concentration is preferable, and it is preferable to use a combustion exhaust gas of BFG, BFG, a combustion exhaust gas of COG, a combustion exhaust gas of LDG, and a mixed gas of these gases with other gases.
또한, 후술하는 COG나 LDG를 개질하여 수소 제조를 행하는 과정에서 산생되는 가스도 적합하게 이용할 수 있다. 이들 이산화탄소 농도가 높은 원료 가스로부터 화학 흡수법 등의 수단으로 이산화탄소를 분리 회수하는 경우에는, 제1 실시 형태에서 설명한 바와 동일한 작용 효과를 얻을 수 있다. Moreover, the gas produced | generated in the process of producing hydrogen by reforming COG and LDG mentioned later can also be used suitably. In the case where carbon dioxide is separated and recovered from the source gas having a high carbon dioxide concentration by means such as a chemical absorption method, the same effects as described in the first embodiment can be obtained.
CO2 흡수 매체는 제1 실시 형태에서 설명한 화학 흡수액과 동일한 것을 이용할 수 있으며, 특별히 제한되어야 하는 것은 아니다. As the CO 2 absorption medium, the same chemical absorbing liquid as that described in the first embodiment can be used, and it is not particularly limited.
이산화탄소를 흡수하기 위한 이산화탄소 흡수 설비로서는, 제1 실시 형태에서 설명한 흡수탑과 동일한 것을 이용할 수 있지만, 이들에 특별히 제한되어야 하 는 것은 아니다. As a carbon dioxide absorption facility for absorbing carbon dioxide, although the same thing as the absorption tower demonstrated in 1st Embodiment can be used, it does not need to restrict especially to these.
이산화탄소를 흡수한 흡수 매체로부터 흡수 매체 재생용 열원을 이용하여 이산화탄소를 분리하여 흡수 매체를 재생하기 위한 흡수 매체 재생 설비로서는, 제1 실시 형태에서 설명한 재생탑과 동일한 것을 이용할 수 있지만 이들에 특별히 제한되어야 하는 것은 아니다. As the absorption medium regeneration equipment for regenerating the absorption medium by separating carbon dioxide from the absorption medium absorbing the carbon dioxide by using the heat source for regenerating the absorption medium, the same regeneration tower as that described in the first embodiment can be used, but it should be particularly limited thereto. It is not.
송출 배관 및 복귀 배관은, 이산화탄소 흡수 설비와 흡수 매체 재생 설비 사이를 순환하는 이산화탄소 흡수 매체의 수송을 위해 양 설비간에 설치되어 있는 것이다. The delivery pipe and the return pipe are provided between the facilities for transporting the carbon dioxide absorption medium circulating between the carbon dioxide absorption facility and the absorption medium regeneration facility.
흡수 매체 재생용 열원으로서는, 프로세스 배열을 이용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 제철 프로세스에서 발생되는 배열이나 시멘트 제조 프로세스에서 발생되는 배열이며, 바람직하게는 500 ℃ 이하, 보다 바람직하게는 400 ℃ 이하의 저품위 배열이지만, 이들에 제한되어야 하는 것은 아니다. 이 중, 제철 프로세스에서 발생되는 배열에 관해서는 제1 실시 형태에서 설명한 것과 동일하므로 여기서의 설명은 생략한다. It is preferable to use a process arrangement as a heat source for regenerating the absorption medium. Specifically, it is an arrangement generated in a steelmaking process or an arrangement generated in a cement manufacturing process, and preferably a low-quality arrangement of 500 ° C. or lower, more preferably 400 ° C. or lower, but is not limited thereto. Among these, the arrangement generated in the steelmaking process is the same as that described in the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.
시멘트 제조 프로세스에서 발생되는 배열로서는, 예를 들어 서스펜션 프리 히터의 배기 가스(약 380 ℃), 쿨링커 쿨러 배기 가스(약 350 ℃), 전기 집진기 출구 배기 가스(약 200 ℃)를 들 수 있지만, 이들에 제한되어야 하는 것은 아니다. Examples of the arrangement generated in the cement manufacturing process include the exhaust gas of the suspension free heater (about 380 ° C.), the cooler cooler exhaust gas (about 350 ° C.), and the electrostatic precipitator outlet exhaust gas (about 200 ° C.). It should not be limited to these.
본 실시 형태에 있어서, 흡수 매체 재생용 열원으로서 연료의 연소 열을 일부에 이용 또는 활용하는 경우도, 본 발명의 기술 범위에 포함된다. In this embodiment, the case where the combustion heat of fuel is utilized or utilized in part as a heat source for regeneration of an absorption medium is also included in the technical scope of the present invention.
흡수 매체 재생용 열원으로서, 제철 프로세스에서는 예를 들어 소결 성품 쿨 러, 열풍로, 고로 수쇄 슬래그 냉각 장치, 소결로 등을 들 수 있고(후술하는 제1 내지 제5 구체예 참조), 또한 시멘트 제조 프로세스에서는 서스펜션 프리 히터, 쿨링커 쿨러, 전기 집진기 등을 들 수 있지만, 이들에 어떠한 제한이 되어야 하는 것은 아니다. As the heat source for the absorption medium regeneration, the steelmaking process may include, for example, a sintered feature cooler, a hot blast furnace, a blast furnace slag cooling device, a sintering furnace, and the like (see the first to fifth embodiments described later), and also cement production. The process may include a suspension free heater, a cooler cooler, an electrostatic precipitator and the like, but it should not be limited to these.
즉, 본 실시 형태에서는 도6에 도시한 바와 같이 흡수액 재생용 열원(의 일부 또는 전부)으로서 프로세스 배열(63a)을 이용하는 것이 바람직하다. That is, in this embodiment, as shown in FIG. 6, it is preferable to use the
이는, 제1 실시 형태에서 설명한 바와 같이 제철소나 시멘트 제조소에서 이용이 곤란한 저품위의 열에너지(저품위의 열에너지 중에서는, 가능한 한 고온인 것을 이용 또는 활용하는 것이 바람직함)를 이용 또는 활용함으로써, 이산화탄소의 분리 회수 비용을 대폭 저감할 수 있기 때문이다. As described in the first embodiment, carbon dioxide is separated by using or utilizing low-grade heat energy (which is preferably used or utilized as high as possible in low-grade heat energy) that is difficult to use in steel mills or cement mills. This is because the recovery cost can be greatly reduced.
또한, 흡수액 재생용 열원으로서 500 ℃ 이하의 저품위 배열이 바람직한 것은, 제1 실시 형태에서 설명한 것과 동일한 이유에 의한다. In addition, the low quality arrangement of 500 degrees C or less is preferable as the heat source for absorption liquid regeneration for the same reason as described in 1st Embodiment.
본 실시 형태에서는, 흡수 매체 재생용 열원으로서 하나의 열원을 단독으로 이용 또는 활용해도 좋고, 2 종류 이상의 열원을 병용하여 이용 또는 활용해도 좋다. 병용하여, 가열 매체를 소정 온도까지 가열할 때에는 예를 들어 2 종류 이상의 배열을 온도가 낮은 것으로부터 부스트업해 가도 좋다. 이 때, 마지막에 열에너지가 부족하면 연료를 이용하여 연소해도 좋다. In this embodiment, one heat source may be used alone or utilized as the heat source for regenerating the absorption medium, or two or more types of heat sources may be used or used in combination. When using together and heating a heating medium to predetermined temperature, you may boost up two or more types of arrangement from low temperature, for example. At this time, if thermal energy is insufficient at the end, the fuel may be burned.
즉, 본 실시 형태는 반드시 프로세스 배열만을 화학 흡수법으로 이산화탄소를 분리 회수하는 프로세스에 이용 또는 활용하는 경우에 제한되는 것은 아니다. 본 실시 형태에서는, 예를 들어 제철 플랜트 내에서 자가 소비되는 것 이외에 도시 가스용 등으로서 판매되고 있는 연료 가스의 일부를 보조 연료로서 이용하는 것 등도 가능하다. 이러한 예는, 제1 실시 형태의 도2 내지 도4에서 설명한 바와 같으므로 여기서의 설명은 생략한다. That is, this embodiment is not necessarily limited to the case where it uses or utilizes only a process arrangement for the process of isolate | separating and recovering carbon dioxide by a chemical absorption method. In this embodiment, in addition to self-consumption in an iron making plant, it is also possible to use a part of fuel gas sold for city gas etc. as an auxiliary fuel. Such an example is the same as that described with reference to Figs. 2 to 4 in the first embodiment, and the description thereof is omitted here.
다음에, 본 실시 형태에서는 상기 이산화탄소 흡수 설비가 상기 이산화탄소 발생원에 근접하여 설치되어 있고, 상기 흡수 매체 재생 설비가 상기 이산화탄소 발생원과 다른 장소에 설치되어 이루어지는 것을 특징으로 한다. Next, in the present embodiment, the carbon dioxide absorption facility is provided in close proximity to the carbon dioxide generating source, and the absorption medium regeneration facility is provided at a different location from the carbon dioxide generating source.
본 발명에서는, 흡수 매체로서 화학 흡수액을 이용하기 때문에 배관 거리가 길어져도 상기 매체를 이송하는 동력은 원료 가스(기체)에 비해 압도적으로 적어도 된다. 한편, 이산화탄소 발생원과 이산화탄소 흡수 설비를 근접시키는 일 없이 다른 장소에 설치한 경우(떨어뜨린 경우)에는, 원료 가스를 CO2 흡수 설비에 공급하기 위한 원료 가스 공급 배관 거리가 길어져, 상기 수송 매체인 가스를 이송하는 동력은 액체를 이송하는 경우에 비해 압도적으로 커진다. In the present invention, since the chemical absorption liquid is used as the absorption medium, the power for transferring the medium is overwhelmingly reduced compared to the source gas (gas) even when the piping distance is increased. On the other hand, when the carbon dioxide generating source and the carbon dioxide absorbing equipment are installed in another place without dropping (dropping), the raw material gas supply piping distance for supplying the raw material gas to the CO 2 absorption equipment becomes long, so that the gas serving as the transport medium. The power for conveying is overwhelmingly large compared to the case for conveying liquid.
이산화탄소 발생원의 설치 장소와 다른 흡수 매체 재생 설비의 설치 장소로서는, 구체적으로는 흡수 매체 재생용 열원의 근방인 것이 바람직하다. 이는, 흡수 매체 재생용 열원으로부터 흡수 매체 재생 설비에 가열 매체(프로세스 폐가스나 연소 가스 등)를 배열(配列)하는 배관 거리가 길어짐으로써, 가열 매체 수송 중에 온도가 저하되어 열 효율이 저하되는 것을 방지하기 위함이다. As an installation place of an absorption medium regeneration facility different from the installation place of a carbon dioxide generation source, it is preferable that it is specifically the vicinity of the heat source for absorption medium regeneration. This increases the piping distance for arranging the heating medium (process waste gas, combustion gas, etc.) from the heat source for absorbing medium regeneration to the absorption medium regeneration facility, thereby preventing the temperature from being lowered and the thermal efficiency during the transportation of the heating medium. To do this.
즉, 다른 장소에 있는 이산화탄소 발생원과 흡수 매체 재생 열원을 조합할 때에, 이산화탄소 발생원에 이산화탄소 흡수 설비를 근접시킴으로써 흡수 매체(흡 수액)에 비해 큰 수송 동력을 필요로 하는 원료 가스의 배관의 배열 거리를 짧게 하고, 흡수 매체(흡수액)를 다른 장소의 이산화탄소 흡수 설비와 흡수 매체 재생 설비 사이에서 배열(配列)하는 쪽이 효율적이고 또한 저렴하게 이산화탄소를 분리 회수할 수 있다. That is, when combining a carbon dioxide generating source and an absorption medium regeneration heat source in another place, the carbon dioxide absorption facility is brought close to the carbon dioxide generating source so that the arrangement distance of the piping of the raw material gas which requires a larger transportation power than the absorption medium (absorption liquid) is required. It is possible to shorten and arrange the absorption medium (absorption liquid) between the carbon dioxide absorption facility and the absorption medium regeneration facility in another place, so that the carbon dioxide can be separated and recovered efficiently and inexpensively.
또한, 다른 장소에 있는 흡수 매체 재생 열원에 흡수 매체 재생 설비를 근접시키는 쪽이 이산화탄소 발생원에 흡수 매체 재생 설비를 근접하고, 다른 장소에 있는 흡수 매체 재생용의 열원으로부터 가열 매체를 수송하는 것보다도 재생용 열원의 가열 매체를 배관을 통해 배열(配列)하는 거리를 대폭 짧게 할 수 있고, 열원의 온도가 내려가는 것을 억제할 수 있어 효율적이고 또한 저렴하게 이산화탄소를 분리 회수할 수 있다. Also, the proximity of the absorption medium regeneration facility to an absorption medium regeneration heat source at another location is closer to the absorption medium regeneration facility closer to the carbon dioxide generating source, and the regeneration of the heating medium from the heat source for regeneration of the absorption medium at another location. The distance for arranging the heating medium of the molten heat source through the pipe can be shortened significantly, and the temperature of the heat source can be suppressed from being lowered, so that carbon dioxide can be separated and recovered efficiently and inexpensively.
구체적으로는, 상기 이산화탄소 발생원과 이산화탄소 흡수 설비와의 거리(A) 및 흡수 매체 재생 설비와 흡수 매체 재생용 열원과의 거리(B)와, 이산화탄소 흡수 설비와 흡수 매체 재생 설비와의 거리(C)가, A < C 또한 B < C의 관계식을 만족하는 것이 바람직하다(예를 들어, 도10 내지 도14 참조). Specifically, the distance (A) between the carbon dioxide generating source and the carbon dioxide absorption facility, the distance (B) between the absorption medium regeneration facility and the heat source for regenerating the absorption medium, and the distance (C) between the carbon dioxide absorption facility and the absorption medium regeneration facility. It is preferable that A < C and B < C satisfy the relational expression (see, for example, FIGS. 10 to 14).
여기서, 이산화탄소 흡수 설비와 흡수 매체 재생 설비가 1 : 1의 관계에 있는 경우에는 상기와 같지만, 1 : 다, 다 : 1, 다 : 다인 경우에는 개개의 이산화탄소 흡수 설비와 흡수 매체 재생 설비 사이에서 상기 관계를 모두 만족하는 것이 바람직하다. In the case where the carbon dioxide absorption facility and the absorption medium regeneration facility are in a 1: 1 relationship, the above is the same as above. It is desirable to satisfy all of the relationships.
또한, 흡수 매체 재생용의 열원으로서 다른 온도 레벨의 프로세스 배열을 다단계로 설치하고 있는 경우에는, 흡수 매체 재생 설비와 온도 레벨의 가장 높은 열 원과의 거리를 B로 한다(예를 들어, 도12와 도14 참조). In addition, when the process array of a different temperature level is provided in multiple stages as a heat source for absorption medium regeneration, let B be the distance between an absorption medium regeneration facility and the highest heat source of a temperature level (for example, FIG. 12). And FIG. 14).
보다 구체적으로는, 상기 이산화탄소 발생원으로부터 이산화탄소 흡수 설비에 이산화탄소 함유 가스를 공급하기 위한 배관 거리(X)와, 상기 이산화탄소 흡수 매체의 송출 배관 거리(Y)와 복귀 배관 거리(Z)가, 2X < (Y + Z)의 관계식을 만족하는 것이 바람직하고, 또는 흡수 매체 재생용 열원으로부터 흡수 매체 재생 설비까지 열(예를 들어, 프로세스 배기 가스나 연료의 연소 배기 가스)을 공급하기 위한 배관 거리(W)로 하면, (X + W) < (Y + Z)의 관계식을 만족하는 것이 보다 바람직하다. More specifically, the piping distance X for supplying the carbon dioxide-containing gas from the carbon dioxide generating source to the carbon dioxide absorption facility, the delivery piping distance Y and the return piping distance Z of the carbon dioxide absorbing medium is 2X <( It is preferable to satisfy the relation of Y + Z, or the piping distance W for supplying heat (for example, process exhaust gas or combustion exhaust gas of fuel) from the heat source for absorbing medium regeneration to the absorption medium regeneration facility. More preferably, the relationship of (X + W) <(Y + Z) is satisfied.
이 경우에도, 흡수 매체 재생용 열원으로서 다른 온도 레벨의 프로세스 배열을 다단계로 설치하고 있는 경우에는, 흡수 매체 재생 설비와 온도 레벨이 가장 높은 열원 사이의 배관 거리를 W로 한다(예를 들어, 도12와 도14 참조). Also in this case, when a process array of different temperature levels is provided in multiple stages as the heat source for absorbing medium regeneration, the piping distance between the absorbing medium regeneration facility and the heat source having the highest temperature level is W (for example, FIG. 12 and FIG. 14).
본 실시 형태에서는, 1개 또는 복수의 이산화탄소 흡수 설비와, 1개 또는 복수의 흡수액 재생 설비를 구비해도 좋다. 예를 들어, 이산화탄소 발생원이 복수인 경우, 이들에 근접하여 각각 이산화탄소 흡수 설비를 설치해도 좋다. 마찬가지로, 흡수 매체 재생용 열원으로서 이용 가능한 프로세스 배열이 복수 부위로 분리되어 있는 경우에는, 이들에 근접하여 각각 흡수 매체 재생 설비를 설치해도 좋다. In this embodiment, one or more carbon dioxide absorption facilities and one or more absorption liquid regeneration facilities may be provided. For example, in the case where there are a plurality of carbon dioxide generating sources, the carbon dioxide absorption facilities may be provided in proximity to these. Similarly, when the process arrangement which can be used as the heat source for absorbing medium regeneration is divided into plural parts, the absorbing medium regeneration equipment may be provided in proximity to these.
즉, 이산화탄소 흡수 설비와 흡수액 재생 설비라 함은 1 : 1, 다 : 1, 1 : 다, 다 : 다의 관계 중 어느 하나를 취할 수 있지만, 흡수액 재생 설비에 대해서는 흡수 매체 재생용 열원의 열량에 더불어 집약하는 것이, 설비비나 운전 비용의 점에서 바람직하다. In other words, the carbon dioxide absorbing equipment and the absorbent liquid regeneration equipment may have any one of the relations of 1: 1, Da: 1, 1 :: 1, Da: C. In addition, it is preferable to aggregate in terms of equipment cost and operating cost.
예를 들어, 다 : 1의 예로서 도7에 도시한 바와 같이 2개의 이산화탄소 발생원(53a, 53b)의 각각에 근접하여, 2개의 이산화탄소 흡수 설비(55a, 55b)가 설치되고, 각각 독립된 송출 배관(59a)과 복귀 배관(65a) 및 송출 배관(59b)과 복귀 배관(65b)이 이들과는 다른 장소, 구체적으로는 재생 열원(63)에 근접하여 설치된 1개의 흡수액 재생 설비(63) 사이에 설치되어 있다. For example, as shown in Fig. 7, as shown in Fig. 7, two carbon
도7에서는, 송출 배관과 복귀 배관을 2계통 독립하여 형성한 예를 나타내고 있지만, 2계통의 배관을 도중에서 1계통으로 통합하여 1개의 흡수액 재생 설비(63)에 흡수 매체(57)를 수송하고, 2개의 이산화탄소 흡수 설비(55a, 55b)로 복귀시킬 때에 다시 2계통으로 분배하도록 해도 좋다. 7 shows an example in which the delivery pipe and the return pipe are independently formed in two systems, the two medium pipes are integrated into one system in the middle, and the
또한, 이산화탄소 흡수 설비와 흡수액 재생 설비 중 어느 하나가 복수 설치되어 있는 경우에 대해서는, 예를 들어 다 : 다의 예로서 도8에 도시한 바와 같이 3개의 이산화탄소 발생원(53a 내지 53c) 각각에 근접하여 이산화탄소 흡수 설비(55a 내지 55c)가 이와는 다른 장소, 구체적으로는 재생 열원(63a, 63b)의 각각에 근접하여 흡수 매체 재생 설비(61a, 61b)가 설치되어 있다. In addition, the case where a plurality of carbon dioxide absorption facilities and absorbent liquid regeneration facilities are provided is, for example: As shown in FIG. 8 as an example, the three carbon
이 경우의 양 설비간에 설치되는 송출 배관 및 복귀 배관으로서는, 3개의 이산화탄소 흡수 설비(55a 내지 55c)측에 연결된 3개의 송출 배관(59a 내지 59c)끼리 및 복귀 배관(65a 내지 65c)끼리를 도중에서 통합시켜 재분배함으로써, 2개의 송출 배관(59d 내지 59e) 및 복귀 배관(65d 내지 65e)으로서 각 흡수 매체 재생 설비(61a 내지 61b)에 연결하도록 해도 된다. In this case, as the discharge pipe and the return pipe which are installed between both facilities, the three
이러한 경우, 3개의 이산화탄소 흡수 설비에 요구되는 CO2 흡수 능력, 예를 들어 각 이산화탄소 흡수 설비로 취급하는 원료 가스량이나 상기 가스 중의 CO2 농도가 각각 다른 경우에는, 대응하는 흡수 매체량을 공급할 수 있도록 송출 배관(59a 내지 59c) 및 복귀 배관(65a 내지 65c)의 배관 직경(면적)이나, 수송 펌프 등의 수송 능력을 조정하면 된다. In such a case, when the CO 2 absorption capacity required for the three carbon dioxide absorption facilities, for example, the amount of source gas handled by each carbon dioxide absorption facility or the concentration of CO 2 in the gas is different, the corresponding absorption medium amount can be supplied. What is necessary is just to adjust the piping diameter (area) of the delivery piping 59a-59c and the return piping 65a-65c, and the transport capacity of a transport pump.
구체적으로는, 각 이산화탄소 흡수 설비(55a : 55b : 55c)의 이산화탄소 흡수량이 5 : 3 : 2가 되는 경우에는, 예를 들어 송출 배관{59a : 59b : 59c[복귀 배관(65a : 65b : 65c)]}의 배관 면적 내지 수송 능력도 5 : 3 : 2가 되도록 하면 된다. Specifically, when the carbon dioxide absorption amount of each of the carbon
마찬가지로, 2개의 흡수 매체 재생 설비에서의 재생 능력, 예를 들어 각 흡수 매체 재생 설비로 이용되는 흡수 매체 재생용 열원 등이 다른 경우에는, 대응하는 흡수 매체량을 공급할 수 있도록 배관 직경(면적)이나 수송 능력을 조정하면 된다. Similarly, when the regeneration capacity of the two absorption medium regeneration facilities, for example, the heat source for regenerating the absorption medium used in each of the absorption medium regeneration facilities, is different, the pipe diameter (area) and the size of the corresponding absorption medium can be supplied. You can adjust the transport capacity.
구체적으로는, 각 흡수 매체 재생 설비(61a : 61)에 공급되는 흡수 매체 재생용 열원량이 6 : 4가 되는 경우에는, 예를 들어 송출 배관{59d : 59e[복귀 배관(65d : 65e)]}의 배관 면적 내지 수송 능력도 6 : 4가 되도록 하면 된다. Specifically, in the case where the heat source amount for absorption medium regeneration supplied to each of the absorption
또한 본 실시 형태에서는, 흡수액 재생용 열원(의 일부 또는 전부)으로서 다른 온도 레벨의 프로세스 배열을 다단계로 설치해도 좋다. 이는 제1 실시 형태에서 설명한 것과 동일하다(도3 참조). In addition, in this embodiment, you may provide the process arrangement | sequence of a different temperature level in multiple stages as a heat source (part or all) for absorption liquid regeneration. This is the same as described in the first embodiment (see Fig. 3).
또한, 제1 실시 형태 및 본 실시 형태 중 어느 하나에 있어서도 흡수액 재생용 열원을 이용하여 흡수 매체를 가열하는 가열은, 직접 흡수 매체 재생 설비 내의 흡수 매체를 가열하는 가열이 제한되는 것은 아니며, 송출 배관 및 흡수 매체 재생 설비에 다른 온도 레벨의 프로세스 배열을 다단계로 설치함으로써 흡수 매체를 가열할 수 있도록 해도 좋다. Moreover, also in any of 1st Embodiment and this embodiment, the heating which heats an absorption medium using the heat source for absorption liquid regeneration is not restrict | limited the heating which heats the absorption medium in a direct absorption medium regeneration facility, And the absorption medium may be heated in a multistage process array of different temperature levels in the absorption medium regeneration facility.
이 때에는, 도9에 도시한 바와 같이 온도가 낮은 프로세스 배열로부터 부스트업해 가는 것이 바람직하다. 환언하면, 이들 재생용 열원으로서 이용 가능한 열원이 복수 부위에 점재하는 경우에는, 도9에 도시한 바와 같이 송출 배관을 이들 열원의 근방을 통과하도록 배열(配列)하여 재생용 열원으로서 이용하면 된다. At this time, as shown in Fig. 9, it is preferable to boost up from a low temperature process arrangement. In other words, when the heat source which can be used as these regeneration heat sources is scattered in multiple site | parts, as shown in FIG. 9, a delivery piping may be arrange | positioned so that it may pass in the vicinity of these heat sources, and may be used as a regeneration heat source.
이 때에, 온도가 낮은 프로세스 배열로부터 부스트업해 가면 좋고, 온도가 낮은 열원인 프로세스 배열(63a)[열원 온도(T1)]로부터, 보다 높은 온도의 열원인 프로세스 배열(63b)[열원 온도(T2)]의 순으로 그 근방을 송출 배관이 통과하도록 배치한다. At this time, may go to temperatures up boost from low process arrangement, the temperature is low, heat source process array (63a) [ten won temperature (T 1)] from the look-process array (63b) of the high temperature ten won [ten won temperature ( T 2 )] in that order so that the delivery pipe passes.
또한, 가장 온도가 높은 열원인 프로세스 배열(63c)[열원 온도(T3)]의 근방에 흡수 매체 재생 설비(61)를 설치한다. 여기서, T1 < T2 < T3이다. 이에 의해, 송출 배관(59) 내를 흡수액이 통과하는 과정에서 상기 흡수 매체가 서서히 고온으로 예열되어 흡수 매체 재생 설비(61)로 이송되고, 여기서 재생에 필요한 열량이 공급되어 이산화탄소의 분리가 이루어진다. In addition, the absorption
송출 배관 내를 통과하는 흡수 매체는 통상적으로 액체이지만, 상기한 바와 같이 송출 배관을 열원을 이용하여 가열하는 경우에는, 일부 기화하거나 흡수 매체로부터 이산화탄소 가스가 분리한 기체를 포함하는 상태에서 수송될 수 있는 경우도 있지만, 수송 동력의 저감의 관점으로부터는 송출 배관의 가열에 이용하는 열원으로서는 흡수 매체가 기화하거나 이산화탄소가 분리하지 않을 정도의 온도를 갖는 것이 바람직하다. The absorption medium passing through the delivery pipe is usually a liquid, but when the delivery pipe is heated using a heat source as described above, it can be transported in a state of partially vaporizing or containing gas separated from carbon dioxide gas from the absorption medium. In some cases, from the viewpoint of reducing the transportation power, it is preferable that the heat source used for heating the delivery pipe has a temperature such that the absorption medium does not vaporize or the carbon dioxide separates.
환언하면, 흡수 매체로서는 기체 단독보다도 밀도가 높은 것이 바람직하며, 특히 액체가 바람직하다. 수송 동력에 중대한 영향을 부여하지 않는 범위 내이면, 액체의 일부에 고체나 기체를 가스를 갖는 것이라도 좋다. In other words, as an absorption medium, it is preferable that density is higher than gas alone, and especially a liquid is preferable. As long as it is in the range which does not give a significant influence to a transportation power, it may be what has a solid and a gas in a part of liquid.
또한, 제1 실시 형태 및 본 실시 형태 중 어느 하나에 있어서도, 복귀 배관에 냉열원을 이용하여 복귀 배관 내의 흡수 매체를 냉각해도 좋다. 즉, 복귀 배관 내의 흡수 매체는 이산화탄소 흡수 설비에 복귀되기까지보다 저온으로 냉각되어 있는 것이, 이산화탄소의 흡수 효율의 점에서 바람직하다. Moreover, also in any of 1st Embodiment and this embodiment, you may cool the absorption medium in a return piping using a cold heat source for a return piping. That is, it is preferable that the absorption medium in a return piping is cooled at low temperature rather than returning to a carbon dioxide absorption facility from the point of absorption efficiency of carbon dioxide.
통상은, 제1 실시 형태의 도1 내지 도4에 도시한 바와 같이 송출 배관 내의 흡수 매체 사이에서 열 교환을 행하여 냉각하지만, 또한 제철소 등의 대규모 플랜트에서는 냉열원이 풍부하게 사용되어 있는 경우도 있고 일부를 이용 가능한 경우도 있다. Normally, as shown in Figs. 1 to 4 of the first embodiment, heat is exchanged and cooled between the absorption mediums in the delivery pipe. However, in a large-scale plant such as a steel mill, a cold heat source may be used in abundance. Some may be available.
단, 본 발명에서는 이산화탄소 흡수 설비와 흡수 매체 재생 설비가 다른 장소(떨어진 장소)에 있으므로, 자연 방냉에 의해 외기온 부근까지 냉각되어 있다. 따라서, 여름철 등 외기온이 높은 경우에 상기 냉열원을 이용하는 것이 특히 유효하다. However, in the present invention, since the carbon dioxide absorption facility and the absorption medium regeneration facility are located at different locations (distant locations), they are cooled to near the outside air temperature by natural cooling. Therefore, it is particularly effective to use the cold heat source when the outside air temperature is high, such as summer.
이상이 본 실시 형태의 설명이다. 이하에, 구체예를 도면을 이용하여 간단하게 설명하지만, 본 발명은 이들에 어떠한 제한이 되어야 하는 것은 아니다. The above is description of this embodiment. Specific examples will be briefly described below with reference to the drawings, but the present invention should not be limited to these.
도10 내지 도13은 다른 장소에 있는 이산화탄소 발생원과 흡수액 재생 열원을 조합함으로써 이산화탄소를 분리 회수하는 구체예를 모식적으로 도시한 도면이다. 10 to 13 schematically show specific examples of separating and recovering carbon dioxide by combining a carbon dioxide generating source and an absorbent liquid regeneration heat source at different places.
또한, 이들 도면에 있어서는 동일한 장치 등의 구성 요건에 관해서는, 동일한 부호를 붙이고 있고, 도11 이후에서는 중복을 피하기 위해 그 설명을 생략하고 있는 경우도 있다. In addition, in these figures, the same code | symbol is attached | subjected about the component requirements of the same apparatus, etc., and the description may be abbreviate | omitted after FIG. 11 in order to avoid duplication.
(제1 구체예) (1st specific example)
도10에 도시한 CO2 분리 회수 장치(100)는, The CO 2
CO2 발생원인 BFG 본관(93)으로부터 배관(94)을 통해 공급되는 CO2 함유 가스인 BFG(CO2 농도 20 내지 25 체적 %)로부터 CO2 흡수 매체(97)에 의해 CO2를 흡수하기 위한 CO2 흡수 설비(단순히 흡수탑이라고도 함)(95)와, CO 2 causes BFG main 93 from for absorbing CO 2 by the CO 2 absorption medium (97) from the BFG (CO 2 concentration of 20 to 25% by volume) of CO 2 containing gas supplied through the
CO2를 흡수한 흡수 매체(97)로부터 흡수 매체 재생용 열원인 소결 쿨러 배열(250 ℃ 내지 350 ℃)을 이용하여 CO2를 분리하여 흡수 매체(97)를 재생하기 위한 흡수 매체 재생 설비(재생탑)(101)와, Absorption medium regeneration plant (playback using the sinter cooler arrangement (250 ℃ to 350 ℃), a heat source-absorbing medium playback by separating the CO 2 from the absorbing medium (97) that has absorbed the CO 2 to reproduce the absorption medium (97) Top) 101,
CO2의 수송 매체로서 흡수탑(95) 및 재생탑(101) 사이를 순환하는 흡수 매체(97)와, An
흡수 매체(97)의 수송을 위한 송출 배관(99)과 복귀 배관(105)을 구비하여 구성되고, 또한 A
상기 흡수탑(95)이 BFG 본관(93)에 근접하여 설치되고, 상기 재생탑(101)이 BFG 본관(93)과 다른 장소, 상세하게는 흡수 매체 재생용 열원인 소결 쿨러(103a)에 근접하여 설치되어 있다. The
따라서, 상기 장치(100)를 이용한 CO2 분리 회수 방법은 BFG 본관(93)에 근접한 흡수탑(95)에서 BFG 본관(93)으로부터 공급되는 BFG로부터, CO2의 수송 매체로서 흡수탑(95)과 재생탑(101) 사이를 순환하는 흡수 매체(97)를 이용하여 CO2를 흡수한 후, 상기 흡수 매체(97)를 흡수 매체(97)의 수송을 위한 송출 배관(99)에서 재생탑(101)으로 송출하고, 소결 쿨러 배열을 이용하여 상기 흡수 매체(97)를 가열하고, BFG 본관(93)과는 다른 장소의 재생탑(101)에서 CO2를 분리시켜 흡수 매체(97)의 수송을 위한 복귀 배관(105)에서 흡수탑(95)으로 복귀하여 순환 이용한다. Therefore, the CO 2 separation and recovery method using the
여기서, BFG 본관(93)으로부터 흡수탑(95)에 BFG를 공급하기 위한 배관(94)의 거리(X) = BFG 본관(93)과 흡수탑(95)과의 거리(A)이고, 소결 쿨러(103a)로부터 재생탑(101)까지 소결 쿨러 배열을 공급하기 위한 배관(96)의 거리(W) = 소결 쿨러(103a)와 흡수탑(95)과의 거리(B)이고, 송출 배관(99)의 거리(Y) = 복귀 배관(105)의 거리(Z) = 흡수탑(95)과 재생탑(101)과의 거리(C)로 되어 있고, 이들의 관계는 2X < (Y + Z), (X + W) < (Y + Z) 및 A < C 또한 B < C 모두 만족하도록 구성되어 있다. Here, the distance X of the
고로에서 발생한 BFG는, BFG 본관을 통해 제철소 내의 자가 발전소나 인접하는 화력 발전소에 연료 가스로서 공급되는 것으로, 여기서는 BFG 본관에 밸브를 설치하여 BFG의 일부 또는 전부를, CO2 분리 회수 장치(100)를 통해 이산화탄소를 제거하여 연소 효율이 높은 연료로서 자가 발전소나 화력 발전소에 공급할 수 있는 점에서 유리하다(이 점은 제1 실시 형태에서 설명한 것과 동일한 효과를 얻을 수 있다). The BFG generated in the blast furnace is supplied as fuel gas to the self-powered power plant in the steel mill or the adjacent thermal power plant through the BFG main building, and here, a valve is installed in the BFG main building, and part or all of the BFG is separated from the CO 2 separation and
(제2 구체예) (2nd specific example)
도11에 도시하는 CO2 분리 회수 장치(110)는 흡수 매체 재생용 열원으로서 열풍로 배기 가스(150 ℃ 내지 300 ℃)(의 일부 또는 전부)를 이용하는 것으로, 재생탑(101)이 흡수 매체 재생용 열원인 열풍로(103b)에 근접하여 설치되어 있는 점을 제외하고, 도10에 도시한 CO2 분리 회수 장치(100)와 동일한 구성이다. The CO 2
따라서, 상기 장치(110)를 이용한 CO2 분리 회수 방법에서는 열풍로 배기 가스를 이용하여 흡수 매체(97)를 가열하는 점을 제외하고, 도10에 도시한 CO2 분리 회수 장치(100)를 이용한 CO2 분리 회수 방법과 동일하다.Therefore, in the CO 2 separation recovery method using the
여기서, 배관(94)의 거리(X) = BFG 본관(93)과 흡수탑(95)과의 거리(A)이고, 열풍로(103b)로부터 재생탑(101)까지 열풍로 배기 가스를 공급하기 위한 배관(96)의 거리(W) = 열풍화로(103b)와 흡수탑(95)과의 거리(B)이고, 송출 배관(99)의 거리(Y) = 복귀 배관(105)의 거리(Z) = 흡수탑(95)과 재생탑(101)과의 거리(C)로 되 어 있고, 이들의 관계는 2X < (Y + Z), (X + W) < (Y + Z) 및 A < C 또한 B < C 모두 만족하도록 구성되어 있다. Here, the distance X of the
(제3 구체예)(3rd specific example)
도12에 도시한 CO2 분리 회수 장치(120)는, 흡수액 재생용 열원의 일부 또는 전부로서 다른 온도 레벨의 프로세스 배열을 다단계(2 단계)로 설치하고 있는 예이다. The CO 2
흡수 매체 재생용 열원 중, 온도 레벨이 높은 열원으로서 열풍로 배기 가스(150 ℃ 내지 300 ℃)(의 일부 또는 전부)를, 또한 온도 레벨이 낮은 열원으로서 고온 수쇄 슬래그 배수(60 ℃ 내지 90 ℃)를 이용하고, 재생탑(101)이 흡수 매체 재생용 열원인 열풍로(103b)에 근접하여 설치되어 있고, 송출 배관(99)이 고로 수쇄 슬래그 냉각 장치(103c)에 근접하는 위치를 통과하도록 배치되어 있는 점을 제외하고, 도10에 도시한 CO2 분리 회수 장치(100)와 동일한 구성이다. Among the heat sources for absorbing medium regeneration, hot blast exhaust gas (150 ° C to 300 ° C) (part or all) as a heat source having a high temperature level, and high temperature chain slag drainage (60 ° C to 90 ° C) as a heat source having a low temperature level Is arranged so that the
따라서, 상기 장치(120)를 이용한 CO2 분리 회수 방법은 우선 고로 수쇄 슬래그 배수를 이용하여 송출 배관(99) 내의 흡수 매체(97)를 가열(예열)한 후, 열풍로 배기 가스를 이용하여 흡수 매체(97)를 가열하는 점을 제외하고, 도10에 도시한 CO2 분리 회수 장치(100)를 이용한 CO2 분리 회수 방법과 동일하다. Therefore, the CO 2 separation and recovery method using the
여기서, 배관(94)의 거리(X) = BFG 본관(93)과 흡수탑(95)과의 거리(A)이고, 열풍로(103b)로부터 재생탑(101)까지 열풍로 배기 가스를 공급하기 위한 배관(96)의 거리(W) = 열풍로(103b)와 흡수탑(95)과의 거리(B)이고, 송출 배관(99)의 거리 (Y) = 복귀 배관(105)의 거리(Z) = 흡수탑(95)과 재생탑(101)과의 거리(C)로 되어 있고, 이들의 관계는 2X < (Y + Z), (X + W) < (Y + Z) 및 A < C 또한 B < C 모두 만족하도록 구성되어 있다. Here, the distance X of the
(제4 구체예)(4th specific example)
도13에 도시한 CO2 분리 회수 장치(130)는, CO2 발생원인 제철소 내의 자가 발전소(공동 화력 발전소)(93a)로부터 배관(94a)을 통해 CO2 함유 가스인 연소 배기 가스(CO2 농도 8 내지 2O 체적 %)가 흡수탑(95)에 공급되는 구성인 점을 제외하고, 도10에 도시한 CO2 분리 회수 장치(100)와 동일한 구성이다. The CO 2 separation and
따라서, 상기 장치(130)를 이용한 CO2 분리 회수 방법은, 제철소 내의 자가 발전소(93a)에 근접한 흡수탑(95)에서 상기 자가 발전소(93a)로부터 공급되는 연소 배기 가스로부터 흡수 매체(97)를 이용하여 CO2를 흡수하는 점을 제외하고, 도10에 도시한 CO2 분리 회수 장치(100)를 이용한 CO2 분리 회수 방법과 동일하다. Thus, the CO 2 separation and recovery method using the
여기서, 배관(94a)의 거리(X) = 자가 발전소(93a)와 흡수탑(95)과의 거리(A)이고, 소결 쿨러(103a)로부터 재생탑(101)까지 소결 쿨러 배열을 공급하기 위한 배관(96)의 거리(W) = 소결 쿨러(103a)와 흡수탑(95)과의 거리(B)이고, 송출 배관(99)의 거리(Y) = 복귀 배관(105)의 거리(Z) = 흡수탑(95)과 재생탑(101)과의 거리(C)로 되어 있고, 이들의 관계는 2X < (Y + Z), (X + W) < (Y + Z) 및 A < C 또한 B < C 모두 만족하도록 구성되어 있다. Here, the distance X of the
또한, 제철소 내의 자가 발전소에서는 BFG 또는 도10 내지 도12의 CO2 분리 회수 장치를 이용하여 이산화탄소가 제거된 BFG와 중유를 연료로 하여 화력 발전을 행할 수 있다. 상기 연소 배기 가스의 CO2 농도 8 내지 20 체적 %는 통상의 BFG와 중유를 이용하였을 때의 예이다. In a power plant in a steelworks, thermal power generation can be performed using BFG or CO 2 separated recovery apparatus of FIGS. 10 to 12 as fuel as BFG and heavy oil from which carbon dioxide has been removed. The CO 2 concentration of 8 to 20% by volume of the combustion exhaust gas is an example of using ordinary BFG and heavy oil.
(제5 구체예)(5th specific example)
도14에 도시한 CO2 분리 회수 장치(140)는, CO2 발생원인(제철소에 인접함)화력 발전소(93b)로부터 배관(94b)을 통해 CO2 함유 가스인 연소 배기 가스(CO2 농도 8 내지 15 체적 %)가 흡수탑(95)에 공급되는 구성이고, 또한 흡수액 재생용 열원으로서 다른 온도 레벨의 제철소의 프로세스 배열을 다단계(3 단계)로 설치하고 있는 예이다. The CO 2 separation and
흡수 매체 재생용 열원 중 온도 레벨이 가장 높은 열원으로서 소결 쿨러 배열(250 ℃ 내지 350 ℃)을, 다음으로 온도 레벨이 높은 열원으로서 열풍로 배기 가스(150 ℃ 내지 300 ℃)(의 일부 또는 전부)를, 또한 온도 레벨의 보다 낮은 열원으로서 고로 수쇄 슬래그 냉각수(60 ℃ 내지 90 ℃)를 이용하여, 재생탑(101)이 화력 발전소(93b)와 다른 장소, 상세하게는 흡수 매체 재생용 열원인 소결 쿨러(103a)에 근접하여 설치되어 있고, 송출 배관(99)이 고로 수쇄 슬래그 냉각 장치(103c) 및 열풍로(103b)에 근접하는 위치를 통과하도록 배치되어 있는 점을 제외하고, 도10에 도시한 CO2 분리 회수 장치(100)와 동일한 구성이다. Sintered cooler array (250 ° C to 350 ° C) as the heat source having the highest temperature level among heat sources for regeneration of the absorption medium, and hot stove exhaust gas (150 ° C to 300 ° C) (part or all) as the heat source having the highest temperature level. Also, using the blast-furnace slag cooling water (60 ° C. to 90 ° C.) as a lower heat source of the temperature level, the
따라서, 상기 장치(140)를 이용한 CO2 분리 회수 방법은, 제철소에 인접하는 화력 발전소(93b)에 근접한 흡수탑(95)에서, 상기 화력 발전소(93b)에서 공급되는 연소 배기 가스로부터 흡수 매체(97)를 이용하여 CO2를 흡수하고, 또한 온도가 낮은 프로세스 배열로부터 부스트업하여 이용하기 위해 고로 수쇄 슬래그 배수, 계속해서 열풍로 배기 가스를 이용하여 송출 배관(99) 내의 흡수 매체(97)를 가열(예열)한 후, 소결 쿨러 배열을 이용하여 흡수 매체(97)를 가열하는 점을 제외하고, 도10에 도시한 CO2 분리 회수 장치(100)를 이용한 CO2 분리 회수 방법과 동일하다. Therefore, in the CO 2 separation and recovery method using the
여기서, 배관(94b)의 거리(X) = 화력 발전소(93b)와 흡수탑(95)과의 거리(A)이고, 소결 쿨러(103a)로부터 재생탑(101)까지 소결 쿨러 배열을 공급하기 위한 배관(96)의 거리(W) = 소결 쿨러(103a)와 흡수탑(95)과의 거리(B)이고, 송출 배관(99)의 거리(Y) = 복귀 배관(105)의 거리(Z) = 흡수탑(95)과 재생탑(101)과의 거리(C)로 되어 있고, 이들의 관계는 2X < (Y + Z), (X + W) < (Y + Z) 및 A < C 또한 B < C 모두 만족하도록 구성되어 있다. Here, the distance X of the
또한, 본 실시 형태에서 적용할 수 있는, 화학 흡수법을 이용한 이산화탄소의 분리 회수 프로세스(장치 및 방법)으로서는 상술한「이산화탄소 흡수 설비가 이산화탄소 발생원에 근접하여 설치되어 있고, 상기 흡수 매체 재생 설비가 이산화탄소 발생원과 다른 장소에 설치되어 이루어진다」라는 요건을 만족하는 것이면, 특별히 제한되어야 하는 것은 아니다. As the separation and recovery process (apparatus and method) of carbon dioxide using the chemical absorption method, which can be applied in the present embodiment, the above-described "carbon dioxide absorption facility is provided in proximity to the carbon dioxide generating source, and the absorption medium regeneration facility is carbon dioxide. It is not particularly limited as long as it satisfies the requirement that it is installed at a place different from the source ”.
따라서, 이산화탄소를 포함하는 원료 가스(제철소에서 발생되는 부생 가스나 그 연소 배기 가스)로부터 화학 흡수액으로 이산화탄소를 흡수 후, 화학 흡수액을 가열하여 이산화탄소를 분리시키는 프로세스에 이용되는 화학 흡수액의 종류나, 그 농도나 액량, 상기 프로세스의 장치 구성, 상기 프로세스에서의 온도나 압력 등의 조건이나 각종 제어 방법 등은 화학 흡수법을 이용한 이산화탄소의 분리 회수 기술로서 이미 공지되어 있고, 또한 수많은 개량이 이루어져 있는 것이다. Therefore, after absorbing carbon dioxide from a source gas containing carbon dioxide (by-product gas generated in a steel mill or its combustion exhaust gas) into a chemical absorption liquid, the type of chemical absorption liquid used in the process of heating the chemical absorption liquid to separate carbon dioxide, and the The concentration, liquid amount, device configuration of the process, conditions such as temperature and pressure in the process, various control methods, and the like are already known as separation and recovery techniques of carbon dioxide using a chemical absorption method, and numerous improvements have been made.
본 실시 형태는 이러한 개량 기술도 포함하여 분리 회수 프로세스로서 적용할 수 있는 것은 물론이지만, 이들 기술은 많은 공지 문헌이나 특허 공보에 게재되어 있으므로 여기서의 상세한 설명은 생략한다. This embodiment can of course be applied as a separate recovery process including such an improved technique, but these techniques have been published in many known documents and patent publications, and thus detailed description thereof will be omitted.
(이산화탄소 추출 후의 부생 가스의 이용 방법)(Use method of by-product gas after carbon dioxide extraction)
이에 관해서는, 제1 실시 형태에서 설명한 것과 동일하므로, 여기서의 설명은 생략한다. Since this is the same as that described in the first embodiment, the description thereof will be omitted.
(이산화탄소 추출 후의 원료 가스의 이용 방법)(Utilization method of raw material gas after carbon dioxide extraction)
이산화탄소 추출 후의 원료 가스에 대해서는, 제철소 이외의 시멘트 제조소나 화력 발전소에서는 제철소에서의 부생 가스와 마찬가지로 이용할 수 있는 것에 대해서는 이용하면 되고, 이용할 수 없으면 이용하지 않고 배기한다(도13과 도14 참조). The raw material gas after the carbon dioxide extraction may be used in a cement factory or a thermal power plant other than an ironworks, in the same way as the by-product gas in an ironworks. If it is not available, it is exhausted without using it (see Figs. 13 and 14).
(분리 회수한 이산화탄소의 사용 방법)(How to Use Separated and Recovered Carbon Dioxide)
이에 관해서는, 제1 실시 형태에서 설명한 것과 동일하므로, 여기서의 설명은 생략한다. Since this is the same as that described in the first embodiment, the description thereof will be omitted.
이상, 본 발명의 제1 실시 형태에 의해 다음의 효과를 얻을 수 있다. As described above, the following effects can be obtained by the first embodiment of the present invention.
1) 화력 발전소의 연소 배기 가스에 비해 이산화탄소 비율이 높은 제철소의 부생 가스(미연 가스)로부터 이산화탄소를 화학 흡수법으로 분리 회수함으로써, 분리 회수 설비를 콤팩트하게 할 수 있다. 사용하는 원료 가스에도 의하지만, 예를 들어 석탄 화력 발전소의 이산화탄소 저농도 연소 배기 가스 대신에, 제철소의 BFG를 원료 가스에 사용하면 설비비를 3할 이상 삭감하는 것이 가능하다. 1) By separating and recovering carbon dioxide from the by-product gas (unburned gas) of a steel mill with a high carbon dioxide ratio compared with the combustion exhaust gas of a thermal power plant, a separation recovery facility can be made compact. Depending on the raw material gas to be used, for example, it is possible to reduce the equipment cost by 30% or more by using BFG of the steel mill as the raw material gas instead of the carbon dioxide low concentration combustion exhaust gas of a coal-fired power plant.
2) 제철소에 있는 0 ℃ 내지 500 ℃, 바람직하게는 350 ℃ 이하의 저품위 에너지를 이용 또는 활용함으로써, 화학 흡수법에 의한 이산화탄소 분리 회수의 운전 비용을 저감할 수 있다. 구체적으로는, 화학 흡수법에 이용하는 재생탑에서의 화학 흡수액의 가열에 필요로 하는 열에너지가, 본법의 운전 비용의 지배적 요인(5 내지 8할 정도)으로 되어 있고, 이것에 제철소 내의 저품위 배열을 이용 또는 활용할 수 있으므로 전체 운전 비용을 대폭 저감할 수 있다. 2) By using or utilizing low grade energy of 0 to 500 degreeC, preferably 350 degrees C or less in a steel mill, the operating cost of carbon dioxide separation | recovery collection by a chemical absorption method can be reduced. Specifically, the thermal energy required for heating the chemical absorption liquid in the regeneration tower used for the chemical absorption method is the dominant factor (about 5 to 80%) of the operating cost of the present method. Alternatively, it can be used to significantly reduce the overall operating cost.
3) 상기 부생 가스나 그 연소 배기 가스로부터 이산화탄소를 분리 회수함으로써, 후방단에서 부생 가스를 연료로서 사용할 때의 열 효율을 개선할 수 있다. 사용하는 원료 가스에도 의하지만, 예를 들어 제철소의 BFG를 원료 가스로 사용한 경우, 2 내지 3할 정도 개선할 수 있다. 3) By separating and recovering carbon dioxide from the by-product gas and its combustion exhaust gas, the thermal efficiency when using the by-product gas as a fuel at the rear end can be improved. Although based also on the raw material gas to be used, when BFG of a steel mill is used as raw material gas, for example, it can improve about 2 to 30%.
4) 또한, 상기 부생 가스(미연 가스)를 연료 가스로서 사용한 후의 연소 배기 가스는 이산화탄소 비율이 더욱 높으므로, 이산화탄소의 분리 회수 설비를 한층 더 소형화할 수 있어, 제철소로부터의 이산화탄소의 배출 삭감량(분리 회수량)을 높일 수 있다. 4) Furthermore, since the combustion exhaust gas after using the by-product gas (unburned gas) as a fuel gas has a higher carbon dioxide ratio, it is possible to further reduce the separation and recovery facilities of carbon dioxide, thereby reducing the amount of emission reduction of carbon dioxide from the steel mill (separation). Recovery amount) can be increased.
본 발명의 제2 실시 형태에 의해, 다른 장소에 있는 이산화탄소 발생원과 흡 수액 재생 열원을 조합함으로써, 효율적이고 또한 저렴하게 이산화탄소 발생원으로부터 이산화탄소를 분리 회수할 수 있다.According to the second embodiment of the present invention, carbon dioxide can be separated and recovered from the carbon dioxide generating source efficiently and inexpensively by combining the carbon dioxide generating source and the absorbent liquid regeneration heat source located in another place.
본 발명에 따르면, 상기 효과를 한 번에 향수(享受)할 수 있으므로, 매우 저렴하게 이산화탄소를 분리 회수할 수 있다. 그로 인해, 본 발명은 비용 경쟁이 엄격한 제철 플랜트에 있어서도 산업상 이용 가능해질 수 있는 유효하고 또한 유용한 기술이다. According to the present invention, since the effect can be perfumed at once, carbon dioxide can be separated and recovered at a very low cost. Therefore, the present invention is an effective and useful technique that can be used industrially even in a steelmaking plant with high cost competition.
또한, 본 발명에 따르면 회수한 이산화탄소를 제철소 내, 예를 들어 고로의 톱 가스 리사이클에 환원 가스로서 이용하는 것도 가능하다. 그 결과, 환원제를 줄일 수 있고, 또한 고로에서의 코크스 사용량 및 CO2 발생량도 줄일 수 있는 등, 제철소에서의 전체 비용의 상승을 현격하게 억제할 수 있다(경우에 따라서는, 비용을 삭감함). In addition, according to the present invention, it is also possible to use the recovered carbon dioxide as a reducing gas in top gas recycling in an ironworks, for example, a blast furnace. As a result, it is possible to reduce the reducing agent and also to significantly reduce the overall cost in the steel mill, such as reducing the amount of coke used and the amount of CO 2 generated in the blast furnace (in some cases, reducing the cost). .
또한, 회수한 이산화탄소를 유가치 제품화할 수 있는 기술도, 상술한 바와 같이 수많이 제안되어 있고(본 발명자들이 새롭게 발견한 기술을 포함함), 본 발명은 이러한 기술과의 조합에 의해 제품 비용의 상승을 억제하고(이산화탄소의 상품 가치에 의해서는, 전체 비용의 삭감도 가능함), 또한 지구 온난화 방지에 유효하게 기여할 수 있는 매우 유용한 기술을 제공하는 것이다. In addition, many techniques have been proposed as described above (including those newly discovered by the present inventors), and the present invention provides a combination of these techniques to reduce product cost. It is to provide a very useful technology that can restrain the rise (depending on the commodity value of carbon dioxide, the overall cost can be reduced) and contribute effectively to the prevention of global warming.
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