KR100985911B1 - System for preprocessing of bio-gas - Google Patents

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KR100985911B1
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김낙주
박성범
성현제
심동민
이영민
조의종
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한솔이엠이(주)
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Abstract

PURPOSE: A bio gas preprocessing system is provided to solidify the bio gas with methane of 95% by removing impurities like hydrogen sulfide, moisture, carbon dioxide, volatile organic compound, and siloxane. CONSTITUTION: A desulfurizing unit(10) removes hydrogen sulfide. A compressing unit(20) compresses bio gas. A dehumidifying unit is comprised of a cooling dehumidifying unit(30) and an adsorption dehumidifying unit(40). An activated carbon absorbing unit(60) absorbs the remaining hydrogen sulfide, the volatile organic compound and siloxane.

Description

바이오가스 전처리 시스템 {SYSTEM FOR PREPROCESSING OF BIO-GAS}Biogas Pretreatment System {SYSTEM FOR PREPROCESSING OF BIO-GAS}
본 발명의 예시적인 실시예는 바이오가스 전처리 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 바이오가스 중에 포함되어 있는 황화수소, 수분, 휘발성유기화합물(VOCs), 실록산 등의 불순 물질을 제거하고, 이산화탄소를 분리하는 바이오가스 전처리 시스템에 관한 것이다.Exemplary embodiments of the present invention relates to a biogas pretreatment system, to remove the impurity substances, such as more particularly, to hydrogen sulfide, water and volatile organic compounds contained in the biogas (VOC s), siloxanes, and separating carbon dioxide It relates to a biogas pretreatment system.
일반적으로, 가축분뇨, 음식물 쓰레기, 하수 슬러지 등의 고농도 유기성 폐기물을 처리하는 혐기성 소화조와 매립지에서는 유기 물질이 혐기성 상태에서 분해되면서 바이오가스가 발생된다.In general, anaerobic digesters and landfills that treat high concentrations of organic waste, such as livestock manure, food waste, sewage sludge, and biogas are generated as organic matter is decomposed in an anaerobic state.
이러한 바이오 가스의 주성분은 메탄(50~70%)과 이산화탄소(30~50%)이며, 황화수소를 비롯한 암모니아, 수소, 질소, 휘발성유기화합물, 및 실록산 등의 불순 물질이 미량 포함되어 있다.The main components of such biogas are methane (50 to 70%) and carbon dioxide (30 to 50%), and trace amounts of impurities such as ammonia, hydrogen, nitrogen, volatile organic compounds, and siloxanes, including hydrogen sulfide, are contained.
여기서, 상기 바이오가스는 메탄이 주성분이기 때문에, 가연성 물질로서 에너지원으로 사용이 가능하다. 이러한 이유로 인하여 바이오가스는 신재생 에너지원으로서 보일러, 열병합 발전 등 전기나 열을 생산하는 공정의 연료로서 사용되고 있다.Here, since the methane is the main component, the biogas can be used as an energy source as a combustible material. For this reason, biogas is used as a fuel for a process of producing electricity or heat such as a boiler and cogeneration as a renewable energy source.
종래 기술에서 대부분의 바이오가스 처리 시설에서는 바이오가스 중에 포함된 메탄 이외의 불순 물질을 제거하기 위한 전처리 설비를 구비하고 있는데, 그 전처리 설비에서는 바이오가스를 크게, 저질(low quality) 가스, 중질(medium quality) 가스, 및 고질(high quality) 가스로서 전처리 한다.In the prior art, most biogas treatment facilities have a pretreatment facility for removing impurity substances other than methane contained in the biogas. The pretreatment facilities have a large amount of biogas, low quality gas and medium. pretreatment as a quality gas and a high quality gas.
종래 대부분의 바이오가스 처리 시설에서는 바이오가스를 저질 가스 또는 중질 가스의 형태로 전처리 하는데, 저질 가스는 바이오가스 중의 수분 정도 만을 제거한 상태로 보일러 등의 연료로서 사용하는 것이며, 중질 가스는 바이오가스 중의 수분, 황화수소, 실록산 물질 등을 제거한 상태로 전기와 열을 생산하는 열병합 발전기의 연료로서 사용하는 것이다.Conventionally, most biogas treatment facilities pre-treat biogas in the form of low quality gas or heavy gas, which is used as fuel such as a boiler with only water in biogas removed, and heavy gas is water in biogas. It is used as a fuel for cogeneration generators that produce electricity and heat without removing hydrogen sulfide and siloxane materials.
그런데, 상기한 저질 가스 및 중질 가스는 에너지 효율이 낮고, 에너지 이용의 한계가 있으므로, 종래 기술에서는 에너지의 활용성 및 효율성을 높이기 위해 바이오가스 중에 포함되어 있는 불순 물질을 제거하고, 이산화탄소를 분리하여 바이오가스의 고질화를 도모하고, 고질화된 바이오가스를 압축바이오메탄(Compressed Biomethane: CBM) 또는 액화바이오메탄(Liquefied Biomethane: LBM)으로 생산하기 위한 전처리 설비의 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.However, since the low quality gas and the heavy gas have low energy efficiency and limited energy use, the prior art removes impurity substances contained in the biogas and separates carbon dioxide to increase energy utilization and efficiency. There is an urgent need for development of a pretreatment facility to promote biogas nitrification, and to produce biogas nitrified as compressed biomethane (CBM) or liquefied biomethane (LBM).
상기 고질화된 바이오가스는 메탄의 농도가 95% 이상의 농도를 함유하는 가스로서 바이오메탄으로 명명할 수 있으며, 그 바이오메탄을 압축하여 수요처에서 사용을 하면 압축바이오메탄이라고 명명하고, 액화시켜 사용하면 액화바이오메탄이라고 명시한다.The solidified biogas can be named biomethane as a gas containing a concentration of 95% or more of methane, and if the biomethane is compressed and used in demand, the compressed biomethane can be named and liquefied. Specify liquefied biomethane.
따라서 본 발명의 예시적인 실시예는 상기에서와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로서, 혐기성 소화조 및 매립지에서 발생하는 바이오가스를 압축바이오메탄 또는 액화바이오메탄으로 생산하기 위해 바이오가스 중의 불순 물질을 제거하고, 이산화탄소를 분리하여 바이오가스의 메탄 농도를 95% 이상으로 고질화시킬 수 있도록 한 바이오가스 전처리 시스템을 제공한다.Accordingly, an exemplary embodiment of the present invention has been created to improve the above problems, and removes impurities in biogas to produce compressed biomethane or liquefied biomethane from the anaerobic digester and landfill. In addition, the present invention provides a biogas pretreatment system in which carbon dioxide is separated and nitrified to 95% or more of biogas.
이를 위해 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 바이오가스 전처리 시스템은, 바이오가스의 고질화를 위하여 상기 바이오가스에 포함된 불순 물질과 이산화탄소를 제거 및 분리하기 위한 것으로서, ⅰ)상기 바이오가스 중의 황화수소를 제거하기 위한 탈황유닛과, ⅱ)상기 바이오가스를 일정 압력으로 압축하기 위한 압축유닛과, ⅲ)상기 바이오가스 중의 수분을 제거하기 위한 수분 제거장치와, ⅳ)상기 바이오가스 중의 잔여 황화수소, 휘발성유기화합물, 및 실록산을 활성탄을 통해 흡착하기 위한 활성탄 흡착유닛과, ⅴ)상기 바이오가스 중의 이산화탄소를 분리하는 이산화탄소 분리장치를 포함한다.To this end, the biogas pretreatment system according to an exemplary embodiment of the present invention is to remove and separate impurities and carbon dioxide contained in the biogas for high quality of the biogas, iii) hydrogen sulfide in the biogas. A desulfurization unit for removal, ii) a compression unit for compressing the biogas at a constant pressure, iii) a water removal device for removing water in the biogas, and iii) residual hydrogen sulfide and volatile organics in the biogas. Activated carbon adsorption unit for adsorbing the compound and siloxane through activated carbon, and iii) a carbon dioxide separation device for separating carbon dioxide in the biogas.
상기 바이오가스 전처리 시스템에 있어서, 상기 수분 제거장치는 상기 바이오가스를 냉각시켜 수분을 제거하는 냉각 제습유닛과, 상기 바이오가스 중의 수분을 흡착제를 통해 흡착하는 흡착 제습유닛으로 구성될 수 있다.In the biogas pretreatment system, the water removal device may be configured of a cooling dehumidification unit for cooling the biogas to remove water, and an adsorption dehumidification unit for adsorbing moisture in the biogas through an adsorbent.
상기 바이오가스 전처리 시스템에 있어서, 상기 흡착 제습유닛은 흡착제가 충진되어 있는 한 쌍의 제1 흡착탑을 포함하며, 상기 한 쌍의 제1 흡착탑을 통해 상기 바이오가스 중의 수분 흡착, 및 상기 흡착제의 재생이 상호 교대로 이루어질 수 있다.In the biogas pretreatment system, the adsorption dehumidification unit includes a pair of first adsorption towers filled with an adsorbent, and the adsorption of moisture in the biogas through the pair of first adsorption towers, and regeneration of the adsorbent, is performed. It can be done alternately.
상기 바이오가스 전처리 시스템은, 상기 탈황유닛, 압축유닛, 냉각 제습유닛, 활성탄 흡착유닛, 흡착 제습유닛, 및 이산화탄소 분리장치가 순차적으로 연결되게 구성될 수 있다.The biogas pretreatment system may be configured such that the desulfurization unit, the compression unit, the cooling dehumidification unit, the activated carbon adsorption unit, the adsorption dehumidification unit, and the carbon dioxide separation unit are sequentially connected.
상기 바이오가스 전처리 시스템에 있어서, 상기 이산화탄소 분리장치는 상기 바이오가스 중의 이산화탄소를 흡착제를 통해 분리할 수 있다.In the biogas pretreatment system, the carbon dioxide separation unit may separate carbon dioxide in the biogas through an adsorbent.
상기 바이오가스 전처리 시스템에 있어서, 상기 이산화탄소 분리장치는 상기 흡착제가 충진된 제2 흡착탑이 구비되는 제1 흡착유닛을 포함할 수 있다.In the biogas pretreatment system, the carbon dioxide separation apparatus may include a first adsorption unit having a second adsorption tower filled with the adsorbent.
상기 바이오가스 전처리 시스템에 있어서, 상기 제2 흡착탑은 적어도 두 개 이상으로 구성될 수 있다.In the biogas pretreatment system, the second adsorption tower may be composed of at least two.
상기 바이오가스 전처리 시스템에 있어서, 상기 이산화탄소 분리장치는 메탄 회수율을 높이기 위해, 상기 제1 흡착유닛과 연결되게 구성되어 상기 제2 흡착탑 내부의 흡착제에 흡착되어 있는 이산화탄소를 탈착시키는 제1 이산화탄소 탈착유닛과, 상기 제1 이산화탄소 탈착유닛과 연결되게 구성되고 상기 흡착제가 충진된 제3 흡착탑이 구비되며 상기 제1 이산화탄소 탈착유닛에 의해 발생되는 탈착가스 중의 이산화탄소를 상기 흡착제를 통해 분리하는 제2 흡착유닛과, 상기 제2 흡착유닛과 연결되게 구성되어 상기 제3 흡착탑 내부의 흡착제에 흡착되어 있는 이산화탄소를 탈착시키는 제2 이산화탄소 탈착유닛을 더 포함할 수 있다.In the biogas pretreatment system, the carbon dioxide separation unit and the first carbon dioxide desorption unit is configured to be connected to the first adsorption unit, to desorb the carbon dioxide adsorbed on the adsorbent in the second adsorption tower to increase the methane recovery rate; A second adsorption unit configured to be connected to the first carbon dioxide desorption unit and provided with a third adsorption tower filled with the adsorbent and separating carbon dioxide in the desorption gas generated by the first carbon dioxide desorption unit through the adsorbent; A second carbon dioxide desorption unit configured to be connected to the second adsorption unit to desorb carbon dioxide adsorbed on the adsorbent in the third adsorption tower may be further included.
상기 바이오가스 전처리 시스템에 있어서, 상기 제1 및 제2 이산화탄소 탈착유닛은 펌프로서 구성될 수 있다.In the biogas pretreatment system, the first and second carbon dioxide desorption units may be configured as a pump.
상기 바이오가스 전처리 시스템에 있어서, 상기 이산화탄소 분리장치의 후단에는 상기 바이오가스 중의 황화수소, 수분, 메탄 및 이산화탄소의 농도를 측정하는 측정유닛과, 상기 측정유닛의 측정값에 따라 상기 바이오가스를 상기 탈황유닛의 전단으로 재순환시키는 재순환 라인이 구비될 수 있다.In the biogas pretreatment system, a rear end of the carbon dioxide separation unit, a measurement unit for measuring the concentration of hydrogen sulfide, water, methane and carbon dioxide in the biogas, and the desulfurization unit according to the measured value of the measurement unit A recirculation line may be provided to recirculate to the front end of.
상기 바이오가스 전처리 시스템은, 상기 탈황유닛, 압축유닛, 이산화탄소 분리장치, 냉각 제습유닛, 활성탄 흡착유닛, 흡착 제습유닛이 순차적으로 연결되게 구성될 수 있다.The biogas pretreatment system may be configured such that the desulfurization unit, the compression unit, the carbon dioxide separation unit, the cooling dehumidification unit, the activated carbon adsorption unit, and the adsorption dehumidification unit are sequentially connected.
상기 바이오가스 전처리 시스템에 있어서, 상기 이산화탄소 분리장치는 고압의 바이오가스를 수용액과 접촉시켜 상기 이산화탄소를 분리할 수 있다.In the biogas pretreatment system, the carbon dioxide separation unit may separate the carbon dioxide by contacting the high pressure biogas with an aqueous solution.
상기 바이오가스 전처리 시스템에 있어서, 상기 이산화탄소 분리장치는 상기 이산화탄소가 용해된 수용액으로부터 이산화탄소를 분리하기 위한 제1 재생 스트리퍼와 연결될 수 있다.In the biogas pretreatment system, the carbon dioxide separator may be connected to a first regeneration stripper for separating carbon dioxide from the aqueous solution in which the carbon dioxide is dissolved.
상기 바이오가스 전처리 시스템은, 상기 탈황유닛, 활성탄 흡착유닛, 이산화탄소 분리장치, 압축유닛, 냉각 제습유닛, 및 흡착 제습유닛이 순차적으로 연결되게 구성될 수 있다.The biogas pretreatment system may be configured such that the desulfurization unit, activated carbon adsorption unit, carbon dioxide separation unit, compression unit, cooling dehumidification unit, and adsorption dehumidification unit are sequentially connected.
상기 바이오가스 전처리 시스템에 있어서, 상기 이산화탄소 분리장치는 아민계 화합물로 이루어진 흡수제와 이산화탄소의 화학 반응을 통해 상기 바이오가스 중의 이산화탄소를 분리할 수 있다.In the biogas pretreatment system, the carbon dioxide separation apparatus may separate carbon dioxide in the biogas through a chemical reaction between carbon dioxide and an absorbent made of an amine compound.
상기 바이오가스 전처리 시스템에 있어서, 상기 이산화탄소 분리장치는 상기 흡수제에 흡수된 이산화탄소를 열로서 제거하여 상기 흡수제를 재생시키는 제2 재생 스트리퍼와 연결될 수 있다.In the biogas pretreatment system, the carbon dioxide separation device may be connected to a second regeneration stripper for regenerating the absorbent by removing carbon dioxide absorbed by the absorbent as heat.
상기 바이오가스 전처리 시스템에 있어서, 상기 흡착 제습유닛의 후단에는 상기 바이오가스 중의 황화수소, 수분, 메탄 및 이산화탄소의 농도를 측정하는 측정유닛과, 상기 측정유닛의 측정값에 따라 상기 바이오가스를 상기 탈황유닛의 전단으로 재순환시키는 재순환 라인이 구비될 수 있다.In the biogas pretreatment system, a rear end of the adsorption dehumidification unit, a measurement unit for measuring the concentration of hydrogen sulfide, water, methane and carbon dioxide in the biogas, and the desulfurization unit according to the measured value of the measurement unit A recirculation line may be provided to recirculate to the front end of.
상술한 바와 같은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 바이오가스 전처리 시스템에 의하면, 바이오가스 중에 포함되어 있는 황화수소, 수분, 이산화탄소, 휘발성유기화합물(VOCs), 실록산 등의 불순 물질을 제거하고 이산화탄소를 분리하므로, 메탄의 농도가 95% 이상인 바이오가스의 고질화가 가능하다.Removing impure substance, such as according to the bio-gas pre-treatment system according to an exemplary embodiment of the invention, hydrogen sulfide contained in the biogas, water, carbon dioxide, volatile organic compounds (VOC s), siloxane as described above and the carbon dioxide As a result, the nitrification of biogas with a concentration of 95% or higher is possible.
따라서, 본 실시예에서는 고질의 바이오가스를 압축바이오메탄 또는 액화바이오메탄 형태로 사용할 수 있으므로, 결과적으로는 바이오가스의 에너지 활용성 및 효율성을 향상시킬 수 있다.Therefore, in this embodiment, high quality biogas can be used in the form of compressed biomethane or liquefied biomethane, resulting in improved energy utilization and efficiency of the biogas.
이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 예시적인 제1 실시예에 따른 바이오가스 전처리 시스템을 개략적으로 도시한 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 예시적인 제1 실시예에 따른 바이오가스 전처리 시스템을 이용한 바이오가스의 전처리 공정을 도시한 블록 구성도이다.
도 3은 본 발명의 예시적인 제2 실시예에 따른 바이오가스 전처리 시스템을 개략적으로 도시한 블록 구성도이다.
도 4는 본 발명의 예시적인 제2 실시예에 따른 바이오가스 전처리 시스템을 이용한 바이오가스의 전처리 공정을 도시한 블록 구성도이다.
도 5는 본 발명의 예시적인 제3 실시예에 따른 바이오가스 전처리 시스템을 개략적으로 도시한 블록 구성도이다.
도 6은 본 발명의 예시적인 제3 실시예에 따른 바이오가스 전처리 시스템을 이용한 바이오가스의 전처리 공정을 도시한 블록 구성도이다.
도 7은 본 발명의 예시적인 제4 실시예에 따른 바이오가스 전처리 시스템을 개략적으로 도시한 블록 구성도이다.
도 8은 본 발명의 예시적인 제4 실시예에 따른 바이오가스 전처리 시스템을 이용한 바이오가스의 전처리 공정을 도시한 블록 구성도이다.
Since these drawings are for reference in describing exemplary embodiments of the present invention, the technical idea of the present invention should not be construed as being limited to the accompanying drawings.
1 is a block diagram schematically illustrating a biogas pretreatment system according to a first exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a biogas pretreatment process using a biogas pretreatment system according to a first exemplary embodiment of the present invention.
3 is a block diagram schematically illustrating a biogas pretreatment system according to a second exemplary embodiment of the present invention.
4 is a block diagram illustrating a biogas pretreatment process using a biogas pretreatment system according to a second exemplary embodiment of the present invention.
5 is a block diagram schematically illustrating a biogas pretreatment system according to a third exemplary embodiment of the present invention.
6 is a block diagram illustrating a biogas pretreatment process using a biogas pretreatment system according to a third exemplary embodiment of the present invention.
7 is a block diagram schematically illustrating a biogas pretreatment system according to a fourth exemplary embodiment of the present invention.
Fig. 8 is a block diagram showing a biogas pretreatment process using a biogas pretreatment system according to a fourth exemplary embodiment of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In order to clearly describe the present invention, parts irrelevant to the description are omitted, and like reference numerals designate like elements throughout the specification.
하기의 상세한 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성의 명칭이 동일한 관계로 이를 구분하기 위한 것으로, 하기의 설명에서 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.In the following detailed description, the names of the components are divided into first, second, and the like in order to distinguish the names of the components in the same relationship, and the descriptions of the components are not necessarily limited to the order in the following description.
도 1은 본 발명의 예시적인 제1 실시예에 따른 바이오가스 전처리 시스템을 개략적으로 도시한 블록 구성도이다.1 is a block diagram schematically illustrating a biogas pretreatment system according to a first exemplary embodiment of the present invention.
도면을 참조하면, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 바이오가스 전처리 시스템(100)은 바이오가스를 전처리하여 압축바이오메탄(CBM) 또는 액화바이오메탄(LBM)을 생산하기 위한 공정에 적용된다.Referring to the drawings, the biogas pretreatment system 100 according to an exemplary embodiment of the present invention is applied to a process for pretreating biogas to produce compressed biomethane (CBM) or liquefied biomethane (LBM).
여기서, 상기 바이오가스라 함은 하수 처리장, 음식물 처리장, 축산폐수 처리장, 주정 공장 등에서 고농도 유기성 폐기물을 처리하는 혐기성 소화조에서 발생하는 소화가스와, 매립지에서 유기물질이 혐기성 상태에서 분해되며 발생하는 매립가스를 의미한다.Here, the biogas is a digestive gas generated in an anaerobic digester treating high concentration organic waste in a sewage treatment plant, a food processing plant, a livestock wastewater treatment plant, a alcohol factory, and a landfill gas generated by decomposing organic matter in an anaerobic state at a landfill site. Means.
이와 같은 상기 바이오가스 전처리 시스템(100)은 바이오가스 중에 포함되어 있는 황화수소, 수분, 이산화탄소, 휘발성유기화합물(VOCs), 실록산 등의 불순 물질을 제거하고, 이산화탄소를 분리하여 바이오가스의 주성분인 메탄의 농도를 95% 이상으로 전처리하기 위한 것이다.Such a bio-gas pre-treatment system 100 is the main component of the hydrogen sulphide contained in biogas, water, carbon dioxide, volatile organic compounds biogas by removing impurity substances such as (VOC s), siloxanes, and separating carbon dioxide methane This is to pretreat the concentration of 95% or more.
즉, 본 실시예에 의한 상기 바이오가스 전처리 시스템(100)은 바이오가스 중의 불순 물질을 제거하여 바이오가스의 메탄 농도를 95% 이상으로 정제하며, 그 정제된 바이오가스를 압축바이오메탄 또는 액화바이오메탄 생산 공정으로 공급할 수 있는 구성으로 이루어진다.That is, the biogas pretreatment system 100 according to the present embodiment removes impurities in the biogas to purify the methane concentration of the biogas to 95% or more, and compresses the purified biogas to compressed biomethane or liquefied biomethane. It consists of a configuration that can be supplied to the production process.
이를 위해 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 상기 바이오가스 전처리 시스템(100)은 기본적으로, 탈황유닛(10)과, 압축유닛(20)과, 냉각 제습유닛(30) 및 흡착 제습유닛(40)으로 구성되는 수분 제거장치(50)와, 활성탄 흡착유닛(60)과, 이산화탄소 분리장치(70)을 포함하며, 이를 구성 별로 설명하면 다음과 같다.To this end, the biogas pretreatment system 100 according to an exemplary embodiment of the present invention basically includes a desulfurization unit 10, a compression unit 20, a cooling dehumidification unit 30, and an adsorption dehumidification unit 40. It comprises a water removing device 50, the activated carbon adsorption unit 60, and the carbon dioxide separation device 70, which will be described by the configuration as follows.
본 실시예에서, 상기 바이오가스 전처리 시스템(100)은 탈황유닛(10), 압축유닛(20), 냉각 제습유닛(30), 활성탄 흡착유닛(60), 흡착 제습유닛(40), 및 이산화탄소 분리장치(70)가 순차적으로 연결되게 구성되며, 이를 구성 별로 설명하면 다음과 같다.In this embodiment, the biogas pretreatment system 100 is desulfurization unit 10, compression unit 20, cooling dehumidification unit 30, activated carbon adsorption unit 60, adsorption dehumidification unit 40, and carbon dioxide separation The device 70 is configured to be sequentially connected, which will be described by configuration as follows.
상기에서, 탈황유닛(10)은 바이오가스 중에 포함된 황화수소를 제거하기 위한 것이다. 이 경우 상기 황화수소는 부식성이 강한 물질로서 제거되지 않고 후공정의 압축유닛(20)으로 인입되는 때, 배관의 부식 및 설비의 손상을 일으키는 요인으로서 작용하게 된다.In the above, the desulfurization unit 10 is for removing hydrogen sulfide contained in the biogas. In this case, when the hydrogen sulfide is not removed as a highly corrosive substance and is introduced into the compression unit 20 in a later process, the hydrogen sulfide acts as a factor causing corrosion of the pipe and damage to the equipment.
상기 탈황유닛(10)은 가성소다 세정법, 활성탄 제거법, 수산화철 제거법, 및 액상 촉매법의 공정을 통해 바이오가스 중에 포함된 황화수소를 95% 이상 제거하고, 황화수소의 농도를 200ppm 이하로 낮출 수 있는 구조로 이루어진다.The desulfurization unit 10 has a structure capable of removing 95% or more of hydrogen sulfide contained in biogas through a process of caustic soda cleaning method, activated carbon removal method, iron hydroxide removal method, and liquid phase catalyst method, and lowering the concentration of hydrogen sulfide to 200 ppm or less. Is done.
이러한 탈황유닛(10)은 당 업계에서 널리 알려진 공지 기술의 황화수소 제거장치로서 이루어지며, 본 명세서에서 그 구성의 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.The desulfurization unit 10 is made as a hydrogen sulfide removal device of a known technique well known in the art, and a detailed description thereof will be omitted.
상기에서, 압축유닛(20)은 탈황유닛(10)에 의해 황화수소가 제거된 바이오가스를 일정한 압력(대략 8.5bar)으로 압축하기 위한 것으로서, 탈황유닛(10)과 연결되게 구성되며 바이오가스를 압축하는 압축기(21)를 포함하고 있다.In the above, the compression unit 20 is for compressing the biosulfide from which hydrogen sulfide is removed by the desulfurization unit 10 at a constant pressure (approximately 8.5 bar), and is configured to be connected to the desulfurization unit 10 and compresses the biogas. Compressor 21 is included.
본 발명에서는 상기 압축유닛(20)이 바이오가스를 8.5bar로 압축하는 것으로 예시하였으나, 반드시 이에 한정되지 않고, 압축유닛(20)의 후공정에서 요구하는 운전 압력에 따라 압축기(21)를 통해 바이오가스의 압력을 다양하게 변경할 수 있다.In the present invention, the compression unit 20 is illustrated as compressing the biogas to 8.5 bar, but is not necessarily limited to this, through the compressor 21 according to the operating pressure required in the post-process of the compression unit 20 bio The pressure of the gas can be varied.
이 경우, 상기 압축기(21)는 통상적인 공지 기술의 왕복동 타입 또는 스크류 타입의 압축기로서 이루어지며, 오일리스(oilless) 형태의 압축기인 것이 바람직하다.In this case, the compressor 21 is made of a conventional reciprocating type or screw type compressor, and is preferably an oilless type compressor.
그리고, 상기 압축기(21)는 바이오가스의 토출 압력을 일정하게 유지시키기 위해 토출 배관 상에 바이패스(bypass) 배관을 설치하여 바이오가스의 압력을 안정적으로 유지시킬 수 있다.In addition, the compressor 21 may stably maintain the pressure of the biogas by installing a bypass pipe on the discharge pipe in order to maintain a constant discharge pressure of the biogas.
또한, 상기 압축기(21)는 바이오가스를 압축하는 과정에서 바이오가스의 온도가 상승하게 되므로, 바이오가스의 온도를 낮추기 위한 수냉식 또는 공랭식 냉각장치를 구비할 수 있다.In addition, since the temperature of the biogas is increased in the process of compressing the biogas, the compressor 21 may include a water-cooled or air-cooled cooling apparatus for lowering the temperature of the biogas.
상기에서, 냉각 제습유닛(30)은 압축유닛(20)에 의해 압축된 바이오가스 중의 수분을 1차적으로 제거하기 위한 것으로서, 압축유닛(20)과 상호 연결되게 구성된다.In the above, the cooling dehumidification unit 30 is to remove moisture in the biogas compressed by the compression unit 20 primarily, and is configured to be interconnected with the compression unit 20.
이러한 냉각 제습유닛(30)은 고온의 열원을 저온으로 전달하기 위한 통상적인 공지 기술의 열교환기 및 흡수식 냉동기(당 업계에서는 "칠러(chiller)" 라고도 한다)를 포함하여 구성된다.The cooling dehumidification unit 30 is configured to include a heat exchanger and an absorption chiller (also referred to in the art as a "chiller") of a conventionally known technique for transferring a high temperature heat source to a low temperature.
여기서, 상기 냉각 제습유닛(30)은 열교환기와 흡수식 냉동기를 통해 바이오가스의 온도를 냉각시킴으로써 바이오가스 중의 수분을 제거한다.Here, the cooling dehumidification unit 30 removes water in the biogas by cooling the temperature of the biogas through a heat exchanger and an absorption type refrigerator.
상기에서, 활성탄 흡착유닛(60)은 냉각 제습유닛(30)에 의해 수분이 제거된 바이오가스를 제공받아 그 바이오가스 중에 포함된 잔여 황화수소, 휘발성유기화합물(VOCs), 및 실록산 등과 같은 불순 물질을 제거하기 위한 것으로서, 냉각 제습유닛(30)과 상호 연결되게 구성된다.Impure substance, such as in the above, an activated carbon absorption unit 60 has accepted offer biogas moisture is removed by the cooling dehumidifying unit 30, the bio residual hydrogen sulfide, volatile organic compounds (VOC s) contained in the gas, and siloxane To remove the, it is configured to be interconnected with the cooling dehumidification unit (30).
상기 활성탄 흡착유닛(60)은 탱크(도면에 도시되지 않음)의 내부에 활성탄(도면에 도시되지 않음)이 충진되어 있는 것으로, 그 활성탄을 통해 바이오가스 중의 상기한 불순 물질을 흡착하는 기능을 하게 된다.The activated carbon adsorption unit 60 is filled with activated carbon (not shown in the figure) inside the tank (not shown), and serves to adsorb the impurities in the biogas through the activated carbon. do.
본 실시예에서, 상기 흡착 제습유닛(40)은 잔여 황화수소, 휘발성유기화합물, 및 실록산 등과 같은 불순 물질이 제거된 바이오가스 중의 수분을 2차적으로 제거하기 위한 것이다.In this embodiment, the adsorption dehumidification unit 40 is for secondary removal of moisture in the biogas from which impurities such as residual hydrogen sulfide, volatile organic compounds, and siloxane are removed.
상기 흡착 제습유닛(40)은 바이오가스 중의 수분을 흡착제(41)를 통해 흡착하는 것으로서, 활성탄 흡착유닛(60)과 연결되게 구성된다. 이 경우, 상기 흡착제(41)는 활성 알루미나, 제올라이트 및 실리카겔로서 이루어지는 것이 바람직하다.The adsorption dehumidifying unit 40 is to adsorb moisture in the biogas through the adsorbent 41 and is configured to be connected to the activated carbon adsorption unit 60. In this case, the adsorbent 41 is preferably made of activated alumina, zeolite and silica gel.
이러한 흡착 제습유닛(40)은 흡착제(41)가 충진되어 있는 한 쌍의 제1 흡착탑(43)을 포함하는 바, 한 쌍의 제1 흡착탑(43)을 통해 바이오가스 중의 수분 흡착 공정, 및 흡착제(41)의 재생 공정이 상호 교대로 이루어진다.The adsorption dehumidifying unit 40 includes a pair of first adsorption towers 43 in which the adsorbent 41 is filled, and a process of adsorbing moisture in biogas through the pair of first adsorption towers 43, and the adsorbents. The regeneration process of (41) takes place alternately.
상기 한 쌍의 제1 흡착탑(43) 중 어느 하나의 제1 흡착탑(43)에서는 활성탄 흡착유닛(60)으로부터 제공되는 바이오가스 중의 수분을 흡착제(41)를 통해 흡착하는데, 바이오가스 중의 수분을 노점(dew point) -40℃ 이하로서 제거한다.The first adsorption tower 43 of any one of the pair of first adsorption towers 43 adsorbs moisture in the biogas provided from the activated carbon adsorption unit 60 through the adsorbent 41, and dewes the moisture in the biogas. (dew point) Remove below -40 ℃.
그리고, 상기 다른 하나의 제1 흡착탑(43)에서는 흡착제(41)에 흡착되어 있는 수분을 제거하여 그 흡착제(41)를 재생시킨다.The other first adsorption tower 43 removes moisture adsorbed to the adsorbent 41 and regenerates the adsorbent 41.
여기서, 상기와 같은 흡착제(41)의 재생은 열을 이용하여 그 흡착제(41)에 흡착되어 있는 수분을 제거함으로써 이루어지는데, 어느 하나의 제1 흡착탑(43)으로부터 배출되는 건조 바이오가스의 일부를 가온부(45)를 통해 가온하고, 그 가온된 바이오가스를 다른 하나의 제1 흡착탑(43)으로 공급하여 흡착제(41)에 흡착되어 있는 수분을 제거한다.Here, the regeneration of the adsorbent 41 is performed by removing moisture adsorbed to the adsorbent 41 using heat, and a part of the dry biogas discharged from any one of the first adsorption towers 43 is removed. It warms up through the heating part 45, and supplies the warmed biogas to another 1st adsorption tower 43, and removes the water adsorbed by the adsorbent 41.
상기 가온부는 전기히터, 열병합발전, 및 보일러에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 결합으로 이루어질 수 있다.The heating unit may be made of any one or two or more combinations selected from an electric heater, cogeneration, and a boiler.
즉, 이 경우는 어느 하나의 제1 흡착탑(43)에서 흡착제(41)를 통해 수분이 제거된 상태로 배출되는 건조 바이오가스의 일부를 가온부(45)를 통해 150~350℃로 가열하고, 이렇게 가온된 건조 바이오가스를 다른 하나의 제1 흡착탑(43)으로 공급하여 그 흡착탑(43)을 150~350℃까지 가온함으로써 흡착제(41)에 흡착되어 있는 수분을 제거한다.That is, in this case, a portion of the dry biogas discharged in a state where water is removed through the adsorbent 41 from any one of the first adsorption towers 43 is heated to 150 to 350 ° C. through the heating unit 45, The warmed dry biogas is supplied to the other first adsorption tower 43 and the adsorption tower 43 is heated to 150 to 350 ° C. to remove moisture adsorbed to the adsorbent 41.
그리고, 상기 다른 하나의 제1 흡착탑(43)에서 흡착제(41)에 흡착되어 있는 수분을 제거한 바이오가스는 별도의 재생라인(47)을 통해 탈황유닛(10)의 후단으로 재순환된다.In addition, the biogas from which the moisture adsorbed to the adsorbent 41 is removed from the other first adsorption tower 43 is recycled to the rear end of the desulfurization unit 10 through a separate regeneration line 47.
본 실시예에서, 상기 이산화탄소 분리장치(70)는 흡착 제습유닛(40)을 통해 노점(dew point) -40℃ 이하로서 수분이 제거된 바이오가스 중의 메탄과 이산화탄소를 분리하기 위한 것이다.In the present embodiment, the carbon dioxide separation device 70 is for separating methane and carbon dioxide in the biogas from which water is removed at a dew point of −40 ° C. or lower through the adsorption dehumidification unit 40.
즉, 본 실시예에서 상기 바이오가스를 압축바이오메탄 또는 액화바이오메탄으로 생산하기 위해서는 그 바이오가스 중의 메탄 농도가 95% 이상이어야 하므로, 이산화탄소 분리장치(70)를 통해 바이오가스 중에 포함되어 있는 메탄과 이산화탄소의 분리가 이루어진다.That is, in this embodiment, in order to produce the biogas as compressed biomethane or liquefied biomethane, the concentration of methane in the biogas should be 95% or more, so that the methane contained in the biogas through the carbon dioxide separation device 70 and Carbon dioxide is separated.
상기 이산화탄소 분리장치(70)는 흡착 제습유닛(40)과 연결되게 구성되는 제1 흡착유닛(75)을 포함하는 바, 제1 흡착유닛(75)은 바이오가스 중의 이산화탄소를 흡착제(71)로 흡착하여 분리하는 기능을 하게 된다.The carbon dioxide separation unit 70 includes a first adsorption unit 75 configured to be connected to the adsorption dehumidification unit 40, and the first adsorption unit 75 adsorbs carbon dioxide in the biogas to the adsorbent 71. Function to separate.
이러한 제1 흡착유닛(75)은 흡착제(71)가 충진된 적어도 두 개 이상의 제2 흡착탑(73)을 포함하며, 이들 제2 흡착탑(73)은 뒤에서 더욱 설명될 제1 이산화탄소 탈착유닛(181: 도 3 참조)을 통해 이산화탄소의 흡착과 탈착 공정이 교대로 이루어진다.The first adsorption unit 75 includes at least two or more second adsorption towers 73 filled with an adsorbent 71, and the second adsorption tower 73 includes a first carbon dioxide desorption unit 181 which will be described later. 3), the adsorption and desorption process of carbon dioxide is alternately performed.
이러한 제1 흡착유닛(75)은 흡착제(71)가 바이오가스 중에서 이산화탄소 만을 흡착하고 메탄을 흡착하지 않는 흡착 물질로서 이루어진다.The first adsorption unit 75 is made of an adsorption material in which the adsorbent 71 adsorbs only carbon dioxide in biogas and does not adsorb methane.
따라서, 상기 흡착 제습유닛(40)으로부터 배출되는 바이오가스는 제2 흡착탑(73)의 내부로 공급되는데, 바이오가스 중의 이산화탄소는 흡착제(71)에 흡착되고, 나머지의 메탄은 흡착제(71)에 흡착되지 않고 배출라인(75)을 통해 배출되며, 압축바이오메탄 또는 액화바이오메탄 생산 공정으로 공급된다.Therefore, the biogas discharged from the adsorption dehumidification unit 40 is supplied into the second adsorption tower 73, and carbon dioxide in the biogas is adsorbed by the adsorbent 71, and the remaining methane is adsorbed by the adsorbent 71. Instead, it is discharged through the discharge line 75 and is supplied to the compressed biomethane or liquefied biomethane production process.
상기와 같은 흡착제(71)를 통한 이산화탄소의 흡착은 바이오가스의 압력에 비례하여 그 흡착량이 결정되므로, 바이오가스를 제2 흡착탑(73)에 고압으로 공급함으로써 이루어진다.Since the adsorption amount of carbon dioxide through the adsorbent 71 is determined in proportion to the pressure of the biogas, the biogas is supplied to the second adsorption tower 73 at a high pressure.
이로써, 본 실시예에서는 제2 흡착탑(73)에서 흡착제(71)를 통해 바이오가스 중의 이산화탄소를 분리함으로써, 메탄의 농도가 95% 이상인 바이오가스를 압축바이오메탄 또는 액화바이오메탄 생산 공정으로 공급할 수 있게 된다.Thus, in the present embodiment, by separating the carbon dioxide in the biogas through the adsorbent 71 in the second adsorption tower 73, the biogas having a concentration of methane of 95% or more can be supplied to the compressed biomethane or liquefied biomethane production process. do.
한편, 본 실시예에서는 이산화탄소 분리장치(70)를 통해 바이오가스 중의 이산화탄소가 최종적으로 분리되면서 메탄이 95% 이상의 농도로 정제된 상태에서, 바이오가스 중의 황화수소, 수분, 메탄, 및 이산화탄소의 농도를 측정하기 위한 측정유닛(80)을 더 포함하고 있다.Meanwhile, in the present embodiment, the concentration of hydrogen sulfide, water, methane, and carbon dioxide in the biogas is measured while the carbon dioxide in the biogas is finally separated through the carbon dioxide separator 70 and methane is purified to a concentration of 95% or more. It further comprises a measuring unit 80 for.
상기 측정유닛(80)은 이산화탄소 분리장치(70)의 후단에서 바이오가스 중의 황화수소, 수분, 메탄, 및 이산화탄소의 농도를 각각 측정하고, 그 측정값을 제어기(90)로 출력하는 센서로서 구비된다. 이 때, 상기 센서는 언급한 바 있는 배출라인(75)에 설치된다.The measuring unit 80 is provided as a sensor for measuring the concentration of hydrogen sulfide, water, methane, and carbon dioxide in the biogas at the rear end of the carbon dioxide separation unit 70 and output the measured value to the controller 90. At this time, the sensor is installed in the discharge line 75 as mentioned.
그리고, 본 실시예에서는 제어기(90)가 측정유닛(80)에 의해 측정된 측정값을 제공받아 기설정된 기준값을 만족하지 않는 경우, 바이오가스를 이산화탄소 분리장치(70)의 후단에서 탈황유닛(10)의 전단으로 재순환시키기 위한 재순환 라인(91)을 포함하고 있다.In the present embodiment, when the controller 90 receives the measured value measured by the measuring unit 80 and does not satisfy the preset reference value, the biogas is desulfurized at the rear end of the carbon dioxide separation unit 70. Recycling line 91 for recycling to the front end of
여기서, 상기 재순환 라인(91)은 이산화탄소 분리장치(70)의 후단과 탈황유닛(10)의 전단을 연결하는 관로로서, 배출라인(75)의 연결 부분에 설치된 방향전환 밸브(도면에 도시되지 않음)를 통해 선택적으로 개폐된다. 상기 방향전환 밸브의 작동은 측정유닛(80)의 측정값에 따라 제어기(90)에 의해 제어된다.Here, the recirculation line 91 is a pipe connecting the rear end of the carbon dioxide separation unit 70 and the front end of the desulfurization unit 10, the direction switching valve installed in the connection portion of the discharge line 75 (not shown in the figure) It is selectively opened and closed through). The operation of the diverter valve is controlled by the controller 90 according to the measured value of the measuring unit 80.
이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 예시적인 제1 실시예에 따른 바이오가스 전처리 시스템(100)을 이용한 전처리 공정을 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a pretreatment process using the biogas pretreatment system 100 according to the first exemplary embodiment of the present invention configured as described above will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 예시적인 제1 실시예에 따른 바이오가스 전처리 시스템을 이용한 바이오가스의 전처리 공정을 도시한 블록 구성도이다.FIG. 2 is a block diagram illustrating a biogas pretreatment process using a biogas pretreatment system according to a first exemplary embodiment of the present invention.
도면을 참조하면, 우선 본 실시예에서는 하수 처리장, 음식물 처리장, 축산폐수 처리장, 주정 공장 등에서 배출되는 고농도 유기성 폐기물을 처리하는 혐기성 소화조 또는 매립지에서 유기물질이 혐기성 상태에서 분해되며 발생하는 바이오가스를 탈황유닛(10)으로 공급한다.Referring to the drawings, firstly, in the present embodiment, organic gases are desulfurized in an anaerobic digestion tank or landfill which treats high concentration organic waste discharged from a sewage treatment plant, a food treatment plant, a livestock wastewater treatment plant, a drinking plant, and the like. Supply to the unit (10).
그러면, 상기 탈황유닛(10)에서는 가성소다 세정법, 활성탄 제거법, 수산화철 제거법, 및 액상 촉매법의 공정을 통해 바이오가스 중에 포함된 황화수소를 95% 이상 제거하고, 황화수소의 농도를 200ppm 이하로 낮춘다.Then, the desulfurization unit 10 removes 95% or more of hydrogen sulfide contained in the biogas through a caustic soda washing method, activated carbon removal method, iron hydroxide removal method, and liquid phase catalyst method, and lowers the concentration of hydrogen sulfide to 200 ppm or less.
다음, 상기 탈황유닛(10)에 의해 황화수소가 제거된 바이오가스를 압축유닛(20)으로 공급한다. 이에, 바이오가스는 압축유닛(20)의 압축기(21)를 통해 대략 8.5bar의 압력으로 압축된다. Next, the biosulfide from which hydrogen sulfide is removed by the desulfurization unit 10 is supplied to the compression unit 20. Thus, the biogas is compressed to a pressure of approximately 8.5 bar through the compressor 21 of the compression unit 20.
이어서, 상기 압축유닛(20)에 의해 일정한 압력으로 압축된 바이오가스를 냉각 제습유닛(30)으로 공급한다. 그러면, 상기 냉각 제습유닛(30)에서는 열교환기와 흡수식 냉동기를 통해 바이오가스의 온도를 냉각시킴으로써 그 바이오가스 중의 수분을 1차적으로 제거한다.Subsequently, the biogas compressed at a constant pressure by the compression unit 20 is supplied to the cooling dehumidification unit 30. Then, the cooling dehumidifying unit 30 primarily removes the moisture in the biogas by cooling the temperature of the biogas through a heat exchanger and an absorption chiller.
다음, 상기 냉각 제습유닛(30)에 의해 수분이 1차적으로 제거된 바이오가스를 활성탄 흡착유닛(60)으로 공급한다.Next, the biogas from which moisture is first removed by the cooling dehumidification unit 30 is supplied to the activated carbon adsorption unit 60.
이에, 상기 활성탄 흡착유닛(60)에서는 바이오가스 중에 포함된 잔여 황화수소, 휘발성유기화합물(VOCs), 및 실록산 등과 같은 불순 물질을 활성탄을 통해 흡착 제거한다.Therefore, the activated carbon absorption unit 60 removes adsorbed by the activated carbon to impure substances such as the residual hydrogen sulfide, volatile organic compounds (VOC s), and siloxane contained in the biogas.
이어서, 상기와 같이 잔여 황화수소, 휘발성유기화합물, 및 실록산 등과 같은 불순 물질이 제거된 바이오가스를 흡착 제습유닛(40)으로 공급한다.Subsequently, biogas from which impurities such as residual hydrogen sulfide, volatile organic compounds, and siloxanes are removed is supplied to the adsorption dehumidifying unit 40 as described above.
그러면, 상기 흡착 제습유닛(40)에서는 한 쌍의 제1 흡착탑(43)을 통해 바이오가스 중의 수분 흡착 공정, 및 흡착제(41)의 재생 공정이 상호 교대로 이루어지는데, 이를 보다 구체적으로 설명하면, 활성탄 흡착유닛(60)으로부터 공급되는 바이오가스는 한 쌍의 제1 흡착탑(43) 중 어느 하나의 제1 흡착탑(43)으로 공급된다.Then, in the adsorption dehumidification unit 40, the water adsorption process in the biogas and the regeneration process of the adsorbent 41 are alternately performed through a pair of first adsorption towers 43, which will be described in more detail. The biogas supplied from the activated carbon adsorption unit 60 is supplied to any one first adsorption tower 43 of the pair of first adsorption towers 43.
이에, 상기 어느 하나의 제1 흡착탑(43)에서는 바이오가스 중의 수분을 흡착제(41)를 통해 흡착하며, 그 바이오가스 중의 수분을 노점(dew point) -40℃ 이하로서 2차 제거한다.Thus, in any one of the first adsorption towers 43, water in the biogas is adsorbed through the adsorbent 41, and the water in the biogas is secondarily removed at a dew point of −40 ° C. or less.
그리고, 본 실시예에서는 상기 어느 하나의 제1 흡착탑(43)에서 배출되는 건조 바이오가스의 일부를 가온부(45)를 통해 150~350℃로 가열하고, 이렇게 가온된 건조 바이오가스를 다른 하나의 제1 흡착탑(43)으로 공급한다.In the present embodiment, a part of the dry biogas discharged from the first adsorption tower 43 is heated to 150 to 350 ° C. through the heating unit 45, and the heated dry biogas is heated to another one. Supply to the first adsorption tower (43).
이와 같이 150~350℃로 가온된 건조 바이오가스가 다른 하나의 제1 흡착탑(43)의 내부로 공급됨에 따라, 그 흡착탑(43)의 내부 온도가 점차 상승하기 시작하여 대략 150~350℃까지 가온되면서 흡착제(41)에 흡착되어 있는 수분이 제거된다.As the dry biogas heated to 150 to 350 ° C. is supplied into the other first adsorption tower 43, the internal temperature of the adsorption tower 43 starts to gradually increase, and is heated to approximately 150 to 350 ° C. The moisture adsorbed on the adsorbent 41 is removed.
따라서, 본 실시예에서는 가온부(45)에 의해 가온된 건조 바이오가스가 흡착제(41)에 흡착되어 있는 수분을 제거하면서 제1 흡착탑(43)에 대한 흡착제(41)의 재생이 이루어진다.Therefore, in the present embodiment, the dry biogas heated by the heating unit 45 is regenerated from the adsorbent 41 to the first adsorption tower 43 while removing the moisture adsorbed on the adsorbent 41.
여기서, 상기 다른 하나의 제1 흡착탑(43)에서 흡착제(41)에 흡착되어 있는 수분을 제거한 바이오가스는 재생라인(47)을 통해 배출되면서 탈황유닛(10)의 후단으로 재순환된다.Here, the biogas from which the moisture adsorbed to the adsorbent 41 is removed from the other first adsorption tower 43 is discharged through the regeneration line 47 and recycled to the rear end of the desulfurization unit 10.
다음, 본 실시예에서는 상기 흡착 제습유닛(40)을 통해 노점(dew point) -40℃ 이하로서 수분이 제거된 바이오가스를 이산화탄소 분리장치(70)의 제2 흡착탑(73)으로 공급한다.Next, in the present embodiment, the biogas from which water is removed at a dew point of −40 ° C. or lower is supplied to the second adsorption tower 73 of the carbon dioxide separation unit 70 through the adsorption dehumidification unit 40.
따라서, 상기 고압의 바이오가스는 제2 흡착탑(73)의 내부에서 이산화탄소가 흡착제(71)에 흡착되고, 메탄가스는 배출라인(76)을 통해 배출된다.Therefore, the high pressure biogas is carbon dioxide adsorbed to the adsorbent 71 in the second adsorption tower 73, and methane gas is discharged through the discharge line 76.
그러면, 상기 바이오가스는 제2 흡착탑(73) 내부의 흡착제(71)에 의해 이산화탄소가 흡착되면서 압축바이오메탄 또는 액화바이오메탄 생산 공정으로 공급된다.Then, the biogas is supplied to the compressed biomethane or liquefied biomethane production process while carbon dioxide is adsorbed by the adsorbent 71 inside the second adsorption tower 73.
이로써, 본 실시예에서는 상기 제2 흡착탑(73)에서 흡착제(71)를 통해 바이오가스 중의 이산화탄소를 분리함으로써, 메탄의 농도가 95% 이상인 바이오가스를 압축바이오메탄 또는 액화바이오메탄 생산 공정으로 공급할 수 있게 된다.Thus, in the present embodiment, by separating the carbon dioxide in the biogas through the adsorbent 71 in the second adsorption tower 73, biogas having a concentration of methane of 95% or more can be supplied to the compressed biomethane or liquefied biomethane production process. Will be.
한편, 본 실시예에서는 이산화탄소 분리장치(70)의 후단에서 측정유닛(80)이 바이오가스 중의 황화수소, 수분, 메탄, 및 이산화탄소의 농도를 각각 측정하고, 그 측정값을 제어기(90)로 출력한다.In the present embodiment, the measurement unit 80 measures the concentration of hydrogen sulfide, water, methane, and carbon dioxide in the biogas at the rear end of the carbon dioxide separation device 70, and outputs the measured value to the controller 90. .
그러면, 상기 제어기(90)는 측정유닛(80)에 의해 측정된 측정값을 제공받아 기설정된 기준값을 만족하지 않는 경우, 바이오가스를 이산화탄소 분리장치(70)의 후단에서 재순환 라인(91)을 통해 탈황유닛(10)의 전단으로 재순환시킨다.Then, when the controller 90 is provided with the measured value measured by the measuring unit 80 and does not satisfy the preset reference value, the biogas is passed through the recycle line 91 at the rear end of the carbon dioxide separation device 70. Recycled to the front end of the desulfurization unit (10).
지금까지 설명한 바와 같이 본 발명의 예시적인 제1 실시예에 따른 바이오가스 전처리 시스템(100)에 의하면, 바이오가스 중에 포함되어 있는 황화수소, 수분, 이산화탄소, 휘발성유기화합물(VOCs), 실록산 등의 불순 물질을 제거하여, 메탄의 농도가 95% 이상으로 전처리함으로써 바이오가스의 고질화가 가능하다.As it described so far, according to the bio-gas pre-treatment system 100 according to the first exemplary embodiment of the present invention, hydrogen sulfide contained in the biogas, water, carbon dioxide, volatile organic compounds (VOC s), impurities such as siloxanes By removing the material and pretreating the concentration of methane to 95% or more, biogas nitriding is possible.
따라서, 본 실시예에서는 고질의 바이오가스를 압축바이오메탄 또는 액화바이오메탄 형태로 사용할 수 있으므로, 결과적으로는 바이오가스의 에너지 활용성 및 효율성을 향상시킬 수 있다.Therefore, in this embodiment, high quality biogas can be used in the form of compressed biomethane or liquefied biomethane, resulting in improved energy utilization and efficiency of the biogas.
도 3은 본 발명의 예시적인 제2 실시예에 따른 바이오가스 전처리 시스템을 개략적으로 도시한 블록 구성도이다.3 is a block diagram schematically illustrating a biogas pretreatment system according to a second exemplary embodiment of the present invention.
도면을 참조하면, 본 발명의 예시적인 제2 실시예에 따른 바이오가스 전처리 시스템(200)은 전기 실시예의 구성을 기본으로 하면서, 다단의 흡착 공정을 통해 바이오가스 중의 메탄과 이산화탄소를 분리하여 메탄 회수율을 높일 수 있는 이산화탄소 분리장치(170)를 구성할 수 있다.Referring to the drawings, the biogas pretreatment system 200 according to the second exemplary embodiment of the present invention is based on the configuration of the above embodiment, the methane recovery rate by separating the methane and carbon dioxide in the biogas through a multi-stage adsorption process It is possible to configure the carbon dioxide separation unit 170 to increase the.
상기한 바이오가스 전처리 시스템(200)에 있어, 탈황유닛(10), 압축유닛(20), 냉각 제습유닛(30), 활성탄 흡착유닛(60), 흡착 제습유닛(40), 및 측정유닛(80)의 구성, 이들과 이산화탄소 분리장치(170)의 유기적인 연결 구조는 전기 실시예에서와 같으므로, 이하에서 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.In the biogas pretreatment system 200, the desulfurization unit 10, the compression unit 20, the cooling dehumidification unit 30, the activated carbon adsorption unit 60, the adsorption dehumidification unit 40, and the measurement unit 80. ) And the organic connection structure of these and the carbon dioxide separation unit 170 is the same as in the above embodiment, a more detailed description will be omitted below.
본 실시예에서, 상기 이산화탄소 분리장치(170)는 전기 실시예의 제1 흡착유닛(175)을 기본적으로 구비하면서, 제1 이산화탄소 탈착유닛(181), 제2 흡착유닛(184), 및 제2 이산화탄소 탈착유닛(187)을 더욱 포함하고 있다.In the present embodiment, the carbon dioxide separation unit 170 is basically provided with the first adsorption unit 175 of the above embodiment, the first carbon dioxide desorption unit 181, the second adsorption unit 184, and the second carbon dioxide The desorption unit 187 is further included.
상기 제1 이산화탄소 탈착유닛(181)은 제1 흡착유닛(175)의 제2 흡착탑(173)과 연결되게 구성되는 바, 제2 흡착탑(173) 내부의 흡착제(171)에 흡착되어 있는 이산화탄소를 탈착시키는 흡착제 재생유닛으로서 구비된다.The first carbon dioxide desorption unit 181 is configured to be connected to the second adsorption tower 173 of the first adsorption unit 175 to desorb carbon dioxide adsorbed on the adsorbent 171 inside the second adsorption tower 173. As an adsorbent regeneration unit.
이러한 제1 이산화탄소 탈착유닛(181)은 제2 흡착탑(173) 내부의 압력을 감압시켜 흡착제(171)에 흡착되어 있는 이산화탄소를 탈착시킬 수 있는 펌프(182)를 포함한다.The first carbon dioxide desorption unit 181 includes a pump 182 capable of desorbing the carbon dioxide adsorbed on the adsorbent 171 by reducing the pressure inside the second adsorption tower 173.
여기서, 상기 제1 이산화탄소 탈착유닛(181)은 제2 흡착탑(173) 내부의 압력을 감압시키므로, 흡착제(171)로부터 탈착된 이산화탄소를 탈착 가스로서 배출하는데, 이 탈착 가스에는 메탄이 일부 포함되어 있다.Here, the first carbon dioxide desorption unit 181 depressurizes the pressure inside the second adsorption tower 173, thereby discharging carbon dioxide desorbed from the adsorbent 171 as desorption gas, and the desorption gas includes some methane. .
상기 제2 흡착유닛(184)은 제1 이산화탄소 탈착유닛(181)에 의해 발생되는 탈착 가스 중의 이산화탄소를 흡착제(185)를 통해 분리하고, 이산화탄소가 분리되어 고농도의 메탄을 함유하는 바이오가스를 압축바이오메탄 또는 액화바이오메탄 생산 공정으로 공급하는 기능을 하게 된다.The second adsorption unit 184 separates the carbon dioxide in the desorption gas generated by the first carbon dioxide desorption unit 181 through the adsorbent 185 and compresses the biogas containing the high concentration of methane by carbon dioxide separation. It will serve to supply methane or liquefied biomethane production processes.
이러한 제2 흡착유닛(184)은 제1 이산화탄소 탈착유닛(181)과 연결되게 구성되는 바, 흡착제(185)가 충진된 제3 흡착탑(186)을 포함하고 있다. 여기서도 상기 흡착제(185)는 바이오가스 중에서 이산화탄소를 흡착하고 메탄을 흡착하지 않는 흡착 물질로서 이루어진다.The second adsorption unit 184 is configured to be connected to the first carbon dioxide desorption unit 181, and includes a third adsorption tower 186 filled with the adsorbent 185. Here, the adsorbent 185 is made of an adsorbent material that adsorbs carbon dioxide in biogas and does not adsorb methane.
그리고, 상기 제2 이산화탄소 탈착유닛(187)은 제2 흡착유닛(184)의 제3 흡착탑(186)과 연결되게 구성되는 바, 제3 흡착탑(186) 내부의 흡착제(185)에 흡착되어 있는 이산화탄소를 탈착시키는 흡착제 재생유닛으로서 구비된다.And, the second carbon dioxide desorption unit 187 is configured to be connected to the third adsorption tower 186 of the second adsorption unit 184, carbon dioxide adsorbed by the adsorbent 185 inside the third adsorption tower 186. It is provided as an adsorbent regeneration unit for desorbing.
이러한 제2 이산화탄소 탈착유닛(187)은 제3 흡착탑(186) 내부의 압력을 감압시켜 흡착제(185)에 흡착되어 있는 이산화탄소를 탈착시킬 수 있는 펌프(188)를 포함한다.The second carbon dioxide desorption unit 187 may include a pump 188 capable of desorbing carbon dioxide adsorbed on the adsorbent 185 by reducing the pressure inside the third adsorption tower 186.
여기서도 상기 제2 이산화탄소 탈착유닛(187)은 제3 흡착탑(186) 내부의 압력을 감압시키므로, 흡착제(185)로부터 탈착된 이산화탄소를 탈착 가스로서 배출한다.Here, the second carbon dioxide desorption unit 187 reduces the pressure inside the third adsorption tower 186, thereby discharging the carbon dioxide desorbed from the adsorbent 185 as desorption gas.
이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 예시적인 제2 실시예에 따른 바이오가스 전처리 시스템(200)을 이용한 바이오가스의 전처리 공정을 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a biogas pretreatment process using the biogas pretreatment system 200 according to the second exemplary embodiment of the present invention configured as described above will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 4는 본 발명의 예시적인 제2 실시예에 따른 바이오가스 전처리 시스템을 이용한 바이오가스의 전처리 공정을 도시한 블록 구성도이다.4 is a block diagram illustrating a biogas pretreatment process using a biogas pretreatment system according to a second exemplary embodiment of the present invention.
도면을 참조하면, 우선 본 실시예는 전기 실시예에서와 같이 흡착 제습유닛(40)을 통해 노점(dew point) -40℃ 이하로서 수분이 제거된 바이오가스를 제1 흡착유닛(175)의 제2 흡착탑(173)으로 공급한다.Referring to the drawings, firstly, the present embodiment uses the first adsorption unit 175 to remove biogas from which moisture is removed at a dew point of −40 ° C. or lower through the adsorption dehumidification unit 40 as in the above embodiment. 2 is supplied to the adsorption tower (173).
그러면, 상기 바이오가스는 제2 흡착탑(173) 내부의 흡착제(171)에 이산화탄소가 흡착되면서 압축바이오메탄 또는 액화바이오메탄 생산 공정으로 공급된다.Then, the biogas is supplied to the compressed biomethane or liquefied biomethane production process while carbon dioxide is adsorbed to the adsorbent 171 inside the second adsorption tower 173.
한편, 본 실시예에서는 두 개 이상의 제2 흡착탑(173)과 제1 이산화탄소 탈착유닛(181)을 통해 이산화탄소의 흡착과 탈착 공정이 교대로 운전되면서 이산화탄소를 분리하는 바, 제2 흡착탑(173) 내부의 흡착제(171)에 흡착된 이산화탄소를 제1 이산화탄소 탈착유닛(181)을 통해 탈착시킴으로써 상기한 흡착제(171)를 재생시킬 수 있다.Meanwhile, in the present embodiment, the carbon dioxide is separated while the adsorption and desorption processes of carbon dioxide are alternately operated through two or more second adsorption towers 173 and the first carbon dioxide desorption unit 181, and thus, inside the second adsorption tower 173. The adsorbent 171 may be regenerated by desorbing carbon dioxide adsorbed to the adsorbent 171 through the first carbon dioxide desorption unit 181.
이 경우, 상기 제1 이산화탄소 탈착유닛(181)은 펌프(182)를 통해 제2 흡착탑(173) 내부의 압력을 감압시킴으로써 흡착제(171)에 흡착되어 있는 이산화탄소를 탈착시키게 된다.In this case, the first carbon dioxide desorption unit 181 desorbs the carbon dioxide adsorbed to the adsorbent 171 by reducing the pressure inside the second adsorption tower 173 through the pump 182.
여기서, 상기 제1 이산화탄소 탈착유닛(181)은 흡착제(171)로부터 탈착된 이산화탄소를 탈착 가스로서 배출하는데, 그 탈착 가스에는 메탄이 일부 포함되어 있다. Here, the first carbon dioxide desorption unit 181 discharges carbon dioxide desorbed from the adsorbent 171 as desorption gas, and the desorption gas includes some methane.
본 실시예에서는 상기한 탈착 가스를 제2 흡착유닛(184)의 제3 흡착탑(186)으로 공급한다. 그러면, 상기 제3 흡착탑(186)에서는 탈착 가스 중의 이산화탄소를 흡착제(185)에 흡착시키고, 메탄가스는 배출되면서 분리된다.In this embodiment, the desorption gas is supplied to the third adsorption tower 186 of the second adsorption unit 184. Then, in the third adsorption tower 186, carbon dioxide in the desorption gas is adsorbed to the adsorbent 185, and methane gas is separated while being discharged.
이렇게 제3 흡착탑(186)에서 흡착제(185)를 통해 이산화탄소가 분리된 바이오가스는 압축바이오메탄 또는 액화바이오메탄 생산 공정으로 공급된다.Thus, the biogas from which carbon dioxide is separated through the adsorbent 185 in the third adsorption tower 186 is supplied to a compressed biomethane or liquefied biomethane production process.
다른 한편으로, 본 실시예에서는 제3 흡착탑(186) 내부의 흡착제(185)에 흡착된 이산화탄소를 제2 이산화탄소 탈착유닛(187)을 통해 탈착시킴으로써 상기한 흡착제(185)를 재생시킬 수 있다.On the other hand, in the present embodiment, the adsorbent 185 may be regenerated by desorbing carbon dioxide adsorbed on the adsorbent 185 inside the third adsorption tower 186 through the second carbon dioxide desorption unit 187.
이 경우, 상기 제2 이산화탄소 탈착유닛(187)은 펌프(188)를 통해 제3 흡착탑(186) 내부의 압력을 감압시킴으로써 흡착제(185)에 흡착되어 있는 이산화탄소를 탈착시키고, 그 이산화탄소를 탈착 가스로서 배출시킨다.In this case, the second carbon dioxide desorption unit 187 depressurizes the pressure inside the third adsorption tower 186 through the pump 188 to desorb the carbon dioxide adsorbed on the adsorbent 185 and use the carbon dioxide as the desorption gas. Drain it.
여기서, 상기 제2 이산화탄소 탈착유닛(187)으로부터 배출되는 탈착 가스는 고농도의 이산화탄소이며, 별도로 구비된 탱크(도면에 도시되지 않음)로 회수된다.Here, the desorption gas discharged from the second carbon dioxide desorption unit 187 is a high concentration of carbon dioxide, and is recovered to a tank (not shown) provided separately.
또 다른 한편으로, 본 실시예에서는 제1 및 제2 흡착유닛(175, 184)의 후단에서 측정유닛(80)이 압축바이오메탄 또는 액화바이오메탄 생산 공정으로 공급되는 바이오가스 중의 황화수소, 수분, 메탄, 및 이산화탄소의 농도를 각각 측정하고, 그 측정값을 제어기(90)로 출력한다.On the other hand, in the present embodiment, hydrogen sulfide, water, and methane in the biogas supplied to the compressed biomethane or liquefied biomethane production process at the rear end of the first and second adsorption units 175 and 184. , And the concentrations of carbon dioxide are respectively measured, and the measured values are output to the controller 90.
그러면, 상기 제어기(90)는 측정유닛(80)에 의해 측정된 측정값을 제공받아 기설정된 기준값을 만족하지 않는 경우, 바이오가스를 제1 및 제2 흡착유닛(175, 184)의 후단에서 재순환 라인(91)을 통해 탈황유닛(10)의 전단으로 재순환시킨다.Then, when the controller 90 receives the measured value measured by the measuring unit 80 and does not satisfy the preset reference value, the controller 90 recycles the biogas at the rear end of the first and second adsorption units 175 and 184. The line 91 is recycled to the front end of the desulfurization unit 10.
따라서, 본 실시예에서는 지금까지 설명한 바와 같은 일련의 전처리 공정을 통해 메탄의 농도가 95% 이상이고 메탄 회수율이 95% 이상인 정제된 바이오가스를 압축바이오메탄 또는 액화바이오메탄 생산 공정으로 공급할 수 있게 된다.Therefore, in this embodiment, through a series of pretreatment processes described above, purified biogas having a methane concentration of 95% or more and a methane recovery rate of 95% or more can be supplied to a compressed biomethane or liquefied biomethane production process. .
그리고, 본 실시예에서는 제1 및 제2 이산화탄소 탈착유닛(181, 187)을 통해 이산화탄소의 농도가 95% 이상인 탈착 가스를 회수할 수 있으므로, 이산화탄소의 재사용이 가능해진다.In this embodiment, since the desorption gas having a concentration of 95% or more of carbon dioxide can be recovered through the first and second carbon dioxide desorption units 181 and 187, the carbon dioxide can be reused.
도 5는 본 발명의 예시적인 제3 실시예에 따른 바이오가스 전처리 시스템을 개략적으로 도시한 블록 구성도이다.5 is a block diagram schematically illustrating a biogas pretreatment system according to a third exemplary embodiment of the present invention.
도면을 참조하면, 본 발명의 예시적인 제3 실시예에 따른 바이오가스 전처리 시스템(300)은 전기 실시예들과 달리, 탈황유닛(210), 압축유닛(220), 이산화탄소 분리장치(270), 냉각 제습유닛(230), 활성탄 흡착유닛(260), 및 흡착 제습유닛(240)이 순차적으로 연결되게 구성될 수 있다.Referring to the drawings, the biogas pretreatment system 300 according to the third exemplary embodiment of the present invention, unlike the previous embodiments, desulfurization unit 210, compression unit 220, carbon dioxide separation unit 270, The cooling dehumidification unit 230, the activated carbon adsorption unit 260, and the adsorption dehumidification unit 240 may be configured to be sequentially connected.
그리고, 본 실시예에서 상기 이산화탄소 분리장치(270)는 세정공정(water scrubbing)을 통해 바이오가스 중의 이산화탄소를 분리해 낼 수 있는 구조로서 이루어진다.In the present embodiment, the carbon dioxide separation device 270 is configured as a structure capable of separating carbon dioxide in biogas through a water scrubbing process.
여기서, 상기한 탈황유닛(210), 압축유닛(220), 냉각 제습유닛(230), 활성탄 흡착유닛(260), 및 흡착 제습유닛(240)의 구성은 전기 실시예들에서와 같으므로, 본 명세서에서 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.Here, the configuration of the desulfurization unit 210, the compression unit 220, the cooling dehumidification unit 230, the activated carbon adsorption unit 260, and the adsorption dehumidification unit 240 is the same as in the above embodiments, More detailed description will be omitted in the specification.
본 실시예에서, 상기 이산화탄소 분리장치(270)는 압축유닛(220)을 통해 고압으로 압축된 바이오가스를 수용액과 접촉시킴으로써 바이오가스 중의 이산화탄소가 수용액에 용해되는 원리를 이용하여 바이오가스로부터 이산화탄소와 메탄을 분리할 수 있는 구성으로 이루어진다.In this embodiment, the carbon dioxide separation device 270 is a carbon dioxide and methane from the biogas using the principle that the carbon dioxide in the biogas is dissolved in the aqueous solution by contacting the biogas compressed at high pressure through the compression unit 220 with an aqueous solution. It consists of a configuration that can be separated.
즉, 상기 이산화탄소 분리장치(270)는 메탄과 이산화탄소의 용해도 차이를 이용하여 분리하게 되는데, 이산화탄소가 메탄보다 수용액에 용해되는 양이 매우 크므로, 수용액에 이산화탄소가 용해되며 메탄은 용해되지 않고 배출되는 원리가 적용된다.That is, the carbon dioxide separator 270 is separated by using the difference in solubility between methane and carbon dioxide. Since the amount of carbon dioxide is dissolved in an aqueous solution is much greater than that of methane, carbon dioxide is dissolved in the aqueous solution and the methane is discharged without being dissolved. The principle applies.
그리고 이산화탄소의 용해도는 압력에 비례하여 증가하므로, 바이오가스의 압력이 높을수록 많은 양의 이산화탄소를 수용액에 용해시켜 바이오가스 중의 이산화탄소와 메탄을 효과적으로 분리해 낼 수 있다.And since the solubility of carbon dioxide increases in proportion to the pressure, the higher the pressure of the biogas can dissolve a large amount of carbon dioxide in an aqueous solution to effectively separate the carbon dioxide and methane in the biogas.
이러한 이산화탄소 분리장치(270)는 수용액을 수용할 수 있는 탱크 형태로서 이루어지는 바, 고압으로 압축된 바이오가스를 유입시키고, 수용액을 유입시키기 위한 유입부(도면에 도시되지 않음)를 각각 형성하고 있다.The carbon dioxide separation device 270 is formed as a tank that can accommodate an aqueous solution, and forms an inlet (not shown) for introducing the biogas compressed at high pressure and introducing the aqueous solution.
그리고, 상기 이산화탄소 분리장치(270)는 이산화탄소가 제거된 바이오가스, 및 이산화탄소가 용해된 수용액을 배출하기 위한 유출부(도면에 도시되지 않음)를 각각 형성하고 있다.In addition, the carbon dioxide separator 270 forms an outlet portion (not shown) for discharging the biogas from which carbon dioxide is removed and an aqueous solution in which carbon dioxide is dissolved.
한편, 본 실시예에 의한 상기 이산화탄소 분리장치(270)에는 이산화탄소가 용해된 수용액으로부터 이산화탄소를 분리할 수 있는 제1 재생 스트리퍼(stripper)(281)가 연결된다.Meanwhile, a first regeneration stripper 281 capable of separating carbon dioxide from an aqueous solution in which carbon dioxide is dissolved is connected to the carbon dioxide separator 270 according to the present embodiment.
본 실시예에서, 제1 재생 스트리퍼(281)는 이산화탄소 분리장치(270)에 있어 수용액이 배출되는 유출부(도면에 도시되지 않음)에 연결되게 구성되는 바, 상기한 수용액에 용해되어 있는 이산화탄소를 기체화하여 제거할 수 있는 구조로서 이루어진다.In the present embodiment, the first regeneration stripper 281 is configured to be connected to an outlet portion (not shown) in which the aqueous solution is discharged in the carbon dioxide separator 270, and thus the carbon dioxide dissolved in the aqueous solution is It is made as a structure that can be removed by gasification.
즉, 상기 제1 재생 스트리퍼(281)에서는 이산화탄소 분리장치(270)로부터 배출되면서 압력이 낮아지는 수용액을 수용하며 그 수용액에 용해되어 있는 이산화탄소를 기체화시킴으로써 수용액과 이산화탄소를 분리할 수 있다.That is, the first regeneration stripper 281 may receive an aqueous solution having a reduced pressure as it is discharged from the carbon dioxide separator 270, and may separate the aqueous solution and carbon dioxide by gasifying the carbon dioxide dissolved in the aqueous solution.
그리고, 상기 제1 재생 스트리퍼(281)는 이산화탄소가 분리된 수용액을 배출시킬 수 있는 유출부를 구비하는 바, 그 유출부를 통해 배출되는 수용액을 이산화탄소 분리장치(270)로 재순환시킬 수 있는 구조로서 이루어진다.In addition, the first regeneration stripper 281 includes an outlet for discharging the aqueous solution from which carbon dioxide is separated, and has a structure capable of recycling the aqueous solution discharged through the outlet to the carbon dioxide separator 270.
상기한 제1 재생 스트리퍼(281)는 당 업계에서 널리 사용되는 공지 기술의 세정공정용 재생 스트리퍼로서 이루어지므로, 본 명세서에서 그 구성의 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.Since the first regeneration stripper 281 is formed as a regeneration stripper for a cleaning process of a well-known technique widely used in the art, a detailed description thereof will be omitted herein.
다른 한편으로, 본 실시예에서는 흡착 제습유닛(240)의 후단에서 바이오가스 중의 황화수소, 수분, 메탄, 및 이산화탄소의 농도를 측정하기 위한 측정유닛(280)을 더 포함하고 있다.On the other hand, the present embodiment further includes a measuring unit 280 for measuring the concentration of hydrogen sulfide, water, methane, and carbon dioxide in the biogas at the rear end of the adsorption dehumidifying unit 240.
상기 측정유닛(280)은 흡착 제습유닛(240)의 후단에서 바이오가스 중의 황화수소, 수분, 메탄, 및 이산화탄소의 농도를 각각 측정하고, 그 측정값을 제어기(290)로 출력하는 센서로서 구비된다.The measurement unit 280 is provided as a sensor for measuring the concentration of hydrogen sulfide, water, methane, and carbon dioxide in the biogas at the rear end of the adsorption dehumidification unit 240, respectively, and outputs the measured value to the controller 290.
그리고, 본 실시예에서는 제어기(290)가 측정유닛(280)에 의해 측정된 측정값을 제공받아 기설정된 기준값을 만족하지 않는 경우, 흡착 제습유닛(240)의 후단에서 탈황유닛(210)의 전단으로 재순환시키기 위한 재순환 라인(291)을 포함하고 있다.In the present embodiment, when the controller 290 is provided with the measured value measured by the measuring unit 280 and does not satisfy the preset reference value, the front end of the desulfurization unit 210 at the rear end of the adsorption dehumidifying unit 240. A recirculation line 291 for recirculation.
이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 예시적인 제3 실시예에 따른 바이오가스 전처리 시스템(300)을 이용한 바이오가스의 전처리 공정을 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, a biogas pretreatment process using the biogas pretreatment system 300 according to the third exemplary embodiment of the present invention configured as described above will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 6은 본 발명의 예시적인 제3 실시예에 따른 바이오가스 전처리 시스템을 이용한 바이오가스의 전처리 공정을 도시한 블록 구성도이다.6 is a block diagram illustrating a biogas pretreatment process using a biogas pretreatment system according to a third exemplary embodiment of the present invention.
도면을 참조하면, 우선 본 실시예에서는 바이오가스를 탈황유닛(210)으로 공급하여 그 탈황유닛(210)을 통해 바이오가스 중의 황화수소를 제거하고, 황화수소가 제거된 바이오가스를 압축유닛(220)으로 공급하여 그 압축유닛(220)을 통해 바이오가스를 일정한 압력으로 압축한다.Referring to the drawings, first, in the present embodiment, the biogas is supplied to the desulfurization unit 210 to remove hydrogen sulfide in the biogas through the desulfurization unit 210, and the biosulfide from which the hydrogen sulfide is removed is compressed into the compression unit 220. It supplies and compresses the biogas to a constant pressure through the compression unit 220.
이어서, 상기와 같이 압축유닛(220)을 통해 일정한 압력으로 압축된 바이오가스를 이산화탄소 분리장치(270)로 공급한다.Subsequently, the biogas compressed at a constant pressure is supplied to the carbon dioxide separator 270 through the compression unit 220 as described above.
그러면, 이산화탄소 분리장치(270)에서는 고압의 바이오가스가 수용액에 접촉되며 그 바이오가스 중의 이산화탄소가 수용액에 용해됨으로써 바이오가스 중의 이산화탄소를 분리하게 된다.Then, in the carbon dioxide separator 270, the high pressure biogas is in contact with the aqueous solution, and the carbon dioxide in the biogas is dissolved in the aqueous solution to separate the carbon dioxide in the biogas.
즉, 상기 이산화탄소 분리장치(270)는 이산화탄소의 압력이 높을수록 수용액에 용해되는 양이 증가하므로, 바이오가스의 압력이 높을수록 많은 양의 이산화탄소를 수용액에 용해시켜 바이오가스 중의 이산화탄소와 메탄을 분리해 낼 수 있게 되는 것이다.That is, the carbon dioxide separator 270 increases the amount of carbon dioxide dissolved in the aqueous solution as the pressure of carbon dioxide increases, so that the higher the pressure of the biogas, the larger amount of carbon dioxide is dissolved in the aqueous solution to separate carbon dioxide and methane from the biogas. You will be able to make it.
여기서, 상기와 같이 이산화탄소가 분리된 바이오가스는 후공정인 냉각 제습유닛(230)으로 공급되고, 수용액은 이산화탄소 분리장치(270)를 통해 배출되며 압력이 낮아지면서 제1 재생 스트리퍼(281)로 공급된다.Here, as described above, the biogas separated from carbon dioxide is supplied to the cooling dehumidification unit 230, which is a post-process, and the aqueous solution is discharged through the carbon dioxide separation unit 270 and supplied to the first regeneration stripper 281 while the pressure is lowered. do.
이에, 상기 제1 재생 스트리퍼(281)에서는 수용액의 압력이 낮아지므로 수용액에 용해되어 있는 이산화탄소가 기체화되면서 제거되고, 이산화탄소가 제거된 수용액은 제1 재생 스트리퍼(281)로부터 배출되며 이산화탄소 분리장치(270)로 재순환된다. Accordingly, in the first regeneration stripper 281, since the pressure of the aqueous solution is lowered, the carbon dioxide dissolved in the aqueous solution is removed while gasifying, and the aqueous solution in which the carbon dioxide is removed is discharged from the first regeneration stripper 281, and the carbon dioxide separator ( 270).
한편, 상기 냉각 제습유닛(230)에서는 이산화탄소 분리장치(270)로부터 공급되는 바이오가스를 냉각시켜 바이오가스 중의 수분을 1차적으로 제거한다.Meanwhile, the cooling dehumidification unit 230 cools the biogas supplied from the carbon dioxide separator 270 to remove moisture in the biogas primarily.
다음, 상기 냉각 제습유닛(230)에 의해 수분이 1차적으로 제거된 바이오가스를 활성탄 흡착유닛(260)으로 공급하면, 그 활성탄 흡착유닛(260)에서는 바이오가스 중에 포함된 잔여 황화수소, 휘발성유기화합물(VOCS), 및 실록산 등과 같은 불순 물질을 활성탄을 통해 흡착 제거한다.Next, when the biogas from which moisture is first removed by the cooling dehumidification unit 230 is supplied to the activated carbon adsorption unit 260, the activated carbon adsorption unit 260 includes residual hydrogen sulfide and volatile organic compounds contained in the biogas. Impurities such as (VOC S ), and siloxanes are adsorbed and removed through activated carbon.
이어서, 상기와 같이 잔여 황화수소, 휘발성유기화합물, 및 실록산 등과 같은 불순 물질이 제거된 바이오가스를 흡착 제습유닛(240)으로 공급하면, 바이오가스는 그 흡착 제습유닛(240)에서 전기 제1 실시예에서와 같은 작용을 통해 바이오가스 중의 수분이 2차적으로 제거되고, 압축바이오메탄 또는 액화바이오메탄 생산 공정으로 공급된다.Subsequently, when biogas from which impurities such as residual hydrogen sulfide, volatile organic compounds, and siloxanes are removed is supplied to the adsorption dehumidification unit 240 as described above, the biogas is first supplied from the adsorption dehumidification unit 240. Through the same action as in the second step, water in the biogas is removed and fed to the compressed biomethane or liquefied biomethane production process.
다른 한편으로, 본 실시예에서는 흡착 제습유닛(240)의 후단에서 측정유닛(280)이 바이오가스 중의 황화수소, 수분, 메탄, 및 이산화탄소의 농도를 각각 측정하고, 그 측정값을 제어기(290)로 출력한다.On the other hand, in the present embodiment, at the rear end of the adsorption dehumidification unit 240, the measurement unit 280 measures the concentrations of hydrogen sulfide, water, methane, and carbon dioxide in the biogas, respectively, and the measured value is transferred to the controller 290. Output
그러면, 상기 제어기(290)는 측정유닛(280)에 의해 측정된 측정값을 제공받아 기설정된 기준값을 만족하지 않는 경우, 바이오가스를 흡착 제습유닛(240)의 후단에서 재순환 라인(291)을 통해 탈황유닛(210)의 전단으로 재순환시킨다.Then, when the controller 290 is provided with the measured value measured by the measuring unit 280 and does not satisfy the preset reference value, the biogas is passed through the recycle line 291 at the rear end of the adsorption dehumidifying unit 240. It is recycled to the front end of the desulfurization unit 210.
이로써, 본 실시예에서는 상기와 같은 일련의 전처리 과정을 통해 메탄의 농도가 95% 이상으로 정제된 바이오가스를 압축바이오메탄 또는 액화바이오메탄 생산 공정으로 공급할 수 있게 된다.As a result, in the present embodiment, through the series of pretreatment processes as described above, the biogas purified with methane concentration of 95% or more can be supplied to the compressed biomethane or liquefied biomethane production process.
도 7은 본 발명의 예시적인 제4 실시예에 따른 바이오가스 전처리 시스템을 개략적으로 도시한 블록 구성도이다.7 is a block diagram schematically illustrating a biogas pretreatment system according to a fourth exemplary embodiment of the present invention.
도면을 참조하면, 본 발명의 예시적인 제4 실시예에 따른 바이오가스 전처리 시스템(400)은 전기 실시예들과 달리, 탈황유닛(310), 활성탄 흡착유닛(360), 이산화탄소 분리장치(370), 압축유닛(320), 냉각 제습유닛(330), 및 흡착 제습유닛(340)이 순차적으로 연결되게 구성될 수 있다.Referring to the drawings, the biogas pretreatment system 400 according to the fourth exemplary embodiment of the present invention, unlike the previous embodiments, the desulfurization unit 310, activated carbon adsorption unit 360, carbon dioxide separation unit 370 The compression unit 320, the cooling dehumidification unit 330, and the adsorption dehumidification unit 340 may be configured to be sequentially connected.
그리고, 본 실시예에서 상기 이산화탄소 분리장치(370)는 화학적 흡수공정을 통해 바이오가스 중의 이산화탄소를 분리해 낼 수 있는 구조로서 이루어진다.In the present embodiment, the carbon dioxide separation device 370 is configured as a structure capable of separating carbon dioxide in biogas through a chemical absorption process.
여기서, 상기 탈황유닛(310), 활성탄 흡착유닛(360), 압축유닛(320), 냉각 제습유닛(330), 및 흡착 제습유닛(340)의 구성은 전기 실시예들에서와 같으므로, 본 명세서에서 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.Here, the configuration of the desulfurization unit 310, activated carbon adsorption unit 360, compression unit 320, cooling dehumidification unit 330, and adsorption dehumidification unit 340 is the same as in the above embodiments, the present specification A more detailed description will be omitted.
본 실시예에서 상기 이산화탄소 분리장치(370)는 활성탄 흡착유닛(360)을 통해 잔여 황화수소, 휘발성유기화합물(VOCs), 및 실록산 등이 제거된 바이오가스를 상압(常壓)에서 아민계 화합물로 이루어진 흡수제(371)와 접촉시킴으로써 이산화탄소와 아민계 화합물의 화학 반응을 이용하여 바이오가스로부터 이산화탄소와 메탄을 분리할 수 있는 구성으로 이루어진다.In this embodiment, an amine compound in the carbon dioxide separation unit 370 is the remaining hydrogen sulfide, volatile organic compounds through the activated carbon absorption unit (360) (VOC s), and the normal pressure, such as the removal of biogas siloxane (常壓) By contacting with the absorbent 371 made of a chemical composition of the carbon dioxide and the amine compound is composed of a structure that can separate the carbon dioxide and methane from the biogas.
즉, 상기 이산화탄소 분리장치(370)는 이산화탄소와 아민계 화합물의 화학 반응을 통해 그 이산화탄소를 흡수제(371)에 흡수시킴으로써 바이오가스 중의 이산화탄소와 메탄을 분리해 낼 수 있다.That is, the carbon dioxide separator 370 may separate carbon dioxide and methane in biogas by absorbing the carbon dioxide into the absorbent 371 through a chemical reaction between carbon dioxide and an amine compound.
한편, 본 실시예에 의한 상기 이산화탄소 분리장치(370)에는 이산화탄소를 흡수한 흡수제(371)를 가열하여 아민계 화합물에서 이산화탄소를 분리할 수 있는 제2 재생 스트리퍼(stripper)(381)가 연결된다.Meanwhile, a second regeneration stripper 381 capable of separating carbon dioxide from an amine compound by heating an absorbent 371 absorbing carbon dioxide is connected to the carbon dioxide separator 370 according to the present embodiment.
상기 제2 재생 스트리퍼(381)는 열을 이용하는 것으로, 이산화탄소 분리장치(370)로부터 공급받은 흡수제(371)의 아민계 화합물에서 이산화탄소를 제거하는 구조로서 이루어진다.The second regeneration stripper 381 uses heat, and has a structure for removing carbon dioxide from the amine compound of the absorbent 371 supplied from the carbon dioxide separator 370.
이러한 제2 재생 스트리퍼(381)는 당 업계에 널리 사용되는 공지 기술의 화학적 흡수공정용 재생 스트리퍼로서 이루어지므로, 본 명세서에서 그 구성의 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.Since the second regeneration stripper 381 is made as a regeneration stripper for a chemical absorption process of a well-known technique widely used in the art, a detailed description thereof will be omitted herein.
다른 한편으로, 본 실시예에서는 흡착 제습유닛(340)의 후단에서 바이오가스 중의 황화수소, 수분, 메탄, 및 이산화탄소의 농도를 측정하기 위한 측정유닛(380)을 더 포함하고 있다.On the other hand, the present embodiment further includes a measuring unit 380 for measuring the concentration of hydrogen sulfide, water, methane, and carbon dioxide in the biogas at the rear end of the adsorption dehumidifying unit 340.
상기 측정유닛(380)은 흡착 제습유닛(340)의 후단에서 바이오가스 중의 황화수소, 수분, 메탄, 및 이산화탄소의 농도를 각각 측정하고, 그 측정값을 제어기(390)로 출력하는 센서로서 구비된다.The measurement unit 380 is provided as a sensor for measuring the concentration of hydrogen sulfide, water, methane, and carbon dioxide in the biogas at the rear end of the adsorption dehumidification unit 340, respectively, and outputs the measured value to the controller 390.
그리고, 본 실시예에서는 제어기(390)가 측정유닛(380)에 의해 측정된 측정값을 제공받아 기설정된 기준값을 만족하지 않는 경우, 흡착 제습유닛(340)의 후단에서 탈황유닛(310)의 전단으로 재순환시키기 위한 재순환 라인(391)을 포함하고 있다.In the present embodiment, when the controller 390 receives the measured value measured by the measuring unit 380 and does not satisfy the preset reference value, the front end of the desulfurization unit 310 at the rear end of the adsorption dehumidifying unit 340. A recirculation line 391 for recirculation.
이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 예시적인 제4 실시예에 따른 바이오가스 전처리 시스템(400)을 이용한 바이오가스의 전처리 공정을 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, a biogas pretreatment process using the biogas pretreatment system 400 according to the fourth exemplary embodiment of the present invention configured as described above will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 8은 본 발명의 예시적인 제4 실시예에 따른 바이오가스 전처리 시스템을 이용한 바이오가스의 전처리 공정을 도시한 블록 구성도이다.Fig. 8 is a block diagram showing a biogas pretreatment process using a biogas pretreatment system according to a fourth exemplary embodiment of the present invention.
도면을 참조하면, 우선 본 실시예에서는 바이오가스를 탈황유닛(310)으로 공급하여 그 탈황유닛(310)을 통해 바이오가스 중의 황화수소를 제거하고, 황화수소가 제거된 바이오가스를 활성탄 흡착유닛(360)으로 공급하여 바이오가스 중에 포함된 잔여 황화수소, 휘발성유기화합물(VOCs), 및 실록산 등과 같은 불순 물질을 활성탄을 통해 흡착 제거한다.Referring to the drawings, first, in the present embodiment, the biogas is supplied to the desulfurization unit 310 to remove hydrogen sulfide in the biogas through the desulfurization unit 310, and the biogas from which the hydrogen sulfide is removed is activated carbon adsorption unit 360. the supply to the impurity substance such as a bio residual hydrogen sulfide, volatile organic compounds contained in the gas (VOC s), and the siloxane is removed by adsorption with activated carbon.
이어서, 상기와 같이 잔여 황화수소, 휘발성유기화합물(VOCs), 및 실록산 등의 불순 물질이 제거된 바이오가스를 이산화탄소 분리장치(370)로 공급한다.Then, the supply to the residual hydrogen sulfide, volatile organic compounds (VOC s), and the impure biogas material is removed, such as siloxane carbon dioxide separation device 370 as described above.
그러면, 상기 이산화탄소 분리장치(370)에서는 바이오가스를 상압(常壓)에서 아민계 화합물로 이루어진 흡수제(371)와 접촉시킴으로써 이산화탄소와 아민계 화합물의 화학 반응을 이용하여 바이오가스로부터 이산화탄소와 메탄을 분리한다.Then, the carbon dioxide separator 370 separates carbon dioxide and methane from the biogas using a chemical reaction of carbon dioxide and an amine compound by contacting the biogas with an absorbent 371 made of an amine compound at atmospheric pressure. do.
즉, 상기 이산화탄소 분리장치(370)는 이산화탄소와 아민계 화합물의 화학 반응을 통해 그 이산화탄소를 흡수제(371)에 흡수시킴으로써 바이오가스 중의 이산화탄소를 분리하고, 이산화탄소가 분리된 바이오가스를 압축바이오메탄 또는 액화바이오메탄 생산 공정으로 공급한다.That is, the carbon dioxide separator 370 separates carbon dioxide in biogas by absorbing the carbon dioxide into the absorbent 371 through a chemical reaction between carbon dioxide and an amine compound, and compresses the biogas from which carbon dioxide is separated into compressed biomethane or liquefaction. Feed into the biomethane production process.
여기서, 이산화탄소를 흡수한 흡수제(371)는 제2 재생 스트리퍼(381)로 공급되는 바, 상기 제2 재생 스트리퍼(381)에서는 흡수제(371)를 가열하여 아민계 화합물에서 이산화탄소를 분리한다. 그리고, 상기 제2 재생 스트리퍼(381)에서 재생된 흡수제(371)는 이산화탄소 분리장치(370)로 공급된다.Here, the absorbent 371 absorbing carbon dioxide is supplied to the second regeneration stripper 381. In the second regeneration stripper 381, the absorbent 371 is heated to separate carbon dioxide from the amine compound. In addition, the absorbent 371 regenerated by the second regeneration stripper 381 is supplied to the carbon dioxide separator 370.
한편, 상기와 같이 이산화탄소 분리장치(370)에서 이산화탄소가 분리된 바이오가스는 압축유닛(310)으로 공급되는 바, 그 압축유닛(310)에서는 바이오가스를 일정한 압력으로 압축한다.On the other hand, as described above, the biogas from which carbon dioxide is separated in the carbon dioxide separator 370 is supplied to the compression unit 310, and the compression unit 310 compresses the biogas to a constant pressure.
다음, 상기 압축유닛(310)을 통해 일정 압력으로 압축된 바이오가스를 냉각 제습유닛(330)으로 공급하면, 그 냉각 제습유닛(330)에서는 바이오가스를 냉각시켜 바이오가스 중의 수분을 1차적으로 제거한다.Next, when the biogas compressed at a predetermined pressure is supplied to the cooling dehumidification unit 330 through the compression unit 310, the cooling dehumidification unit 330 cools the biogas to remove moisture in the biogas primarily. do.
이어서, 상기 냉각 제습유닛(330)을 통해 바이오가스 중의 수분이 1차적으로 제거된 바이오가스를 흡착 제습유닛(340)으로 공급하면, 그 흡착 제습유닛(340)에서는 전기 제1 실시예에서와 같은 작용을 통해 바이오가스 중의 수분을 2차적으로 제거하고, 그 바이오가스를 압축바이오메탄 또는 액화바이오메탄 생산 공정으로 공급한다.Subsequently, when the biogas from which moisture in the biogas is first removed through the cooling dehumidification unit 330 is supplied to the adsorption dehumidification unit 340, the adsorption dehumidification unit 340 may be the same as in the first embodiment. Through the action, the water in the biogas is secondarily removed, and the biogas is supplied to a compressed biomethane or liquefied biomethane production process.
다른 한편으로, 본 실시예에서는 흡착 제습유닛(340)의 후단에서 측정유닛(380)이 바이오가스 중의 황화수소, 수분, 메탄, 및 이산화탄소의 농도를 각각 측정하고, 그 측정값을 제어기(390)로 출력한다.On the other hand, in this embodiment, at the rear end of the adsorption dehumidification unit 340, the measurement unit 380 measures the concentrations of hydrogen sulfide, water, methane, and carbon dioxide in the biogas, respectively, and the measured value is transferred to the controller 390. Output
그러면, 상기 제어기(390)는 측정유닛(380)에 의해 측정된 측정값을 제공받아 기설정된 기준값을 만족하지 않는 경우, 바이오가스를 흡착 제습유닛(340)의 후단에서 재순환 라인(391)을 통해 탈황유닛(310)의 전단으로 재순환시킨다.Then, when the controller 390 receives the measured value measured by the measuring unit 380 and does not satisfy the preset reference value, the controller 390 passes the biogas through the recycle line 391 at the rear end of the adsorption dehumidifying unit 340. Recycled to the front end of the desulfurization unit 310.
이로써, 본 실시예에서는 상기와 같은 일련의 전처리 과정을 통해 메탄의 농도가 95% 이상으로 정제된 바이오가스를 압축바이오메탄 또는 액화바이오메탄 생산 공정으로 공급할 수 있게 된다.As a result, in the present embodiment, through the series of pretreatment processes as described above, the biogas purified with methane concentration of 95% or more can be supplied to the compressed biomethane or liquefied biomethane production process.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto, and various modifications and changes can be made within the scope of the claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings. Naturally, it belongs to the scope of the invention.
10, 210, 310...탈황유닛 20, 220, 320... 압축유닛
21... 압축기 30, 230, 330... 냉각 제습유닛
40, 240, 340... 흡착 제습유닛 41, 71, 171, 185... 흡착제
43... 제1 흡착탑 45... 가온부
47... 재생라인 50... 수분 제거장치
60, 260, 360... 활성탄 흡착유닛 70, 270, 370... 이산화탄소 분리장치
73, 173... 제2 흡착탑 75, 175... 제1 흡착유닛
80, 280, 380... 측정유닛 90, 290, 390... 제어기
91, 291, 391... 재순환라인 181... 제1 이산화탄소 탈착유닛
182, 188... 펌프 184... 제2 흡착유닛
186... 제3 흡착탑 187... 제2 이산화탄소 탈착유닛
281... 제1 재생 스트리퍼 371... 흡수제
381... 제2 재생 스트리퍼
10, 210, 310 ... Desulfurization unit 20, 220, 320 ... Compression unit
21 ... Compressors 30, 230, 330 ... Cooling dehumidification units
40, 240, 340 ... Adsorption Dehumidification Unit 41, 71, 171, 185 ... Adsorbent
43. First adsorption tower 45 ... heating section
47 ... Regeneration line 50 ... Moisture removal device
60, 260, 360 ... Activated carbon adsorption unit 70, 270, 370 ... Carbon dioxide separator
73, 173 second adsorption tower 75, 175 first adsorption unit
80, 280, 380 ... Measuring units 90, 290, 390 ... Controller
91, 291, 391 ... Recirculation line 181 ... First CO2 desorption unit
182, 188 pump 184 second adsorption unit
186 ... Third adsorption tower 187 ... Second carbon dioxide desorption unit
281 First Regeneration Stripper 371 Absorbent
381 ... Second Play Stripper

Claims (13)

  1. 바이오가스의 고질화를 위하여 상기 바이오가스에 포함된 불순 물질과 이산화탄소를 제거 및 분리하는 바이오가스 전처리 시스템에 관한 것으로서,
    상기 바이오가스 중의 황화수소를 제거하기 위한 탈황유닛과, 상기 바이오가스를 일정 압력으로 압축하기 위한 압축유닛과, 상기 바이오가스를 냉각시켜 수분을 제거하는 냉각 제습유닛 및 상기 바이오가스 중의 수분을 흡착제를 통해 흡착하는 흡착 제습유닛으로 구성되는 수분 제거장치와, 상기 바이오가스 중의 잔여 황화수소, 휘발성유기화합물, 및 실록산을 활성탄을 통해 흡착하기 위한 활성탄 흡착유닛과, 상기 바이오가스 중의 이산화탄소를 분리하는 이산화탄소 분리장치를 포함하며,
    상기 흡착 제습유닛은 흡착제가 충진되어 있는 한 쌍의 제1 흡착탑을 포함하며, 상기 한 쌍의 제1 흡착탑을 통해 상기 바이오가스 중의 수분 흡착, 및 상기 흡착제의 재생이 상호 교대로 이루어지고,
    상기 탈황유닛, 압축유닛, 냉각 제습유닛, 활성탄 흡착유닛, 흡착 제습유닛, 및 이산화탄소 분리장치가 순차적으로 연결되게 구성되며,
    상기 이산화탄소 분리장치는 상기 바이오가스 중의 이산화탄소를 흡착제를 통해 분리하도록 상기 흡착제가 충진된 제2 흡착탑이 적어도 두 개 이상으로 구성되는 제1 흡착유닛과, 상기 제1 흡착유닛과 연결되게 구성되어 상기 제2 흡착탑 내부의 흡착제에 흡착되어 있는 이산화탄소를 탈착시키는 제1 이산화탄소 탈착유닛과, 상기 제1 이산화탄소 탈착유닛과 연결되게 구성되고 상기 흡착제가 충진된 제3 흡착탑이 구비되며 상기 제1 이산화탄소 탈착유닛에 의해 발생되는 탈착가스 중의 이산화탄소를 상기 흡착제를 통해 분리하는 제2 흡착유닛과, 상기 제2 흡착유닛과 연결되게 구성되어 상기 제3 흡착탑 내부의 흡착제에 흡착되어 있는 이산화탄소를 탈착시키는 제2 이산화탄소 탈착유닛을 포함하는 바이오가스 전처리 시스템.
    A biogas pretreatment system for removing and separating impurities and carbon dioxide contained in the biogas for high quality of biogas,
    A desulfurization unit for removing hydrogen sulfide in the biogas, a compression unit for compressing the biogas at a constant pressure, a cooling dehumidifying unit for cooling the biogas to remove water, and water in the biogas through an adsorbent. A water removal device comprising an adsorption dehumidification unit for adsorbing, an activated carbon adsorption unit for adsorbing residual hydrogen sulfide, volatile organic compounds, and siloxane in the biogas through activated carbon, and a carbon dioxide separation device for separating carbon dioxide in the biogas Include,
    The adsorption dehumidifying unit includes a pair of first adsorption towers filled with an adsorbent, and the adsorption of water in the biogas and regeneration of the adsorbent are alternately performed through the pair of first adsorption towers.
    The desulfurization unit, the compression unit, the cooling dehumidification unit, the activated carbon adsorption unit, the adsorption dehumidification unit, and the carbon dioxide separation unit is configured to be connected in sequence,
    The carbon dioxide separation device is configured to be connected to the first adsorption unit and the first adsorption unit comprising at least two second adsorption towers filled with the adsorbent to separate the carbon dioxide in the biogas through the adsorbent and the first adsorption unit. 2 is provided with a first carbon dioxide desorption unit for desorbing carbon dioxide adsorbed on the adsorbent in the adsorption tower, and a third adsorption tower configured to be connected to the first carbon dioxide desorption unit, and filled with the adsorbent, by the first carbon dioxide desorption unit. A second carbon dioxide desorption unit configured to be connected to the second adsorption unit for separating carbon dioxide in the desorption gas generated through the adsorbent and the second adsorption unit to desorb carbon dioxide adsorbed on the adsorbent in the third adsorption tower; Biogas pretreatment system comprising.
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  7. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 이산화탄소 탈착유닛은 펌프로서 구성되는 바이오가스 전처리 시스템.
    The method according to claim 1,
    Wherein said first and second carbon dioxide desorption units are configured as pumps.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 이산화탄소 분리장치의 후단에는,
    상기 바이오가스 중의 황화수소, 수분, 메탄 및 이산화탄소의 농도를 측정하는 측정유닛과,
    상기 측정유닛의 측정값에 따라 상기 바이오가스를 상기 탈황유닛의 전단으로 재순환시키는 재순환 라인이 구비되는 바이오가스 전처리 시스템.
    The method according to claim 1,
    At the rear end of the carbon dioxide separator,
    A measuring unit for measuring concentrations of hydrogen sulfide, water, methane and carbon dioxide in the biogas;
    And a recycling line for recycling the biogas to the front end of the desulfurization unit according to the measured value of the measuring unit.
  9. 바이오가스의 고질화를 위하여 상기 바이오가스에 포함된 불순 물질과 이산화탄소를 제거 및 분리하는 바이오가스 전처리 시스템에 관한 것으로서,
    상기 바이오가스 중의 황화수소를 제거하기 위한 탈황유닛과, 상기 바이오가스를 일정 압력으로 압축하기 위한 압축유닛과, 상기 바이오가스를 냉각시켜 수분을 제거하는 냉각 제습유닛 및 상기 바이오가스 중의 수분을 흡착제를 통해 흡착하는 흡착 제습유닛으로 구성되는 수분 제거장치와, 상기 바이오가스 중의 잔여 황화수소, 휘발성유기화합물, 및 실록산을 활성탄을 통해 흡착하기 위한 활성탄 흡착유닛과, 상기 바이오가스 중의 이산화탄소를 분리하는 이산화탄소 분리장치를 포함하며,
    상기 탈황유닛, 압축유닛, 이산화탄소 분리장치, 냉각 제습유닛, 활성탄 흡착유닛, 흡착 제습유닛이 순차적으로 연결되게 구성되고,
    상기 이산화탄소 분리장치는 고압의 바이오가스를 수용액과 접촉시켜 상기 이산화탄소를 분리하는 바이오가스 전처리 시스템.
    A biogas pretreatment system for removing and separating impurities and carbon dioxide contained in the biogas for high quality of biogas,
    A desulfurization unit for removing hydrogen sulfide in the biogas, a compression unit for compressing the biogas at a constant pressure, a cooling dehumidifying unit for cooling the biogas to remove water, and water in the biogas through an adsorbent. A water removal device comprising an adsorption dehumidification unit for adsorbing, an activated carbon adsorption unit for adsorbing residual hydrogen sulfide, volatile organic compounds, and siloxane in the biogas through activated carbon, and a carbon dioxide separation device for separating carbon dioxide in the biogas Include,
    The desulfurization unit, compression unit, carbon dioxide separation unit, cooling dehumidification unit, activated carbon adsorption unit, adsorption dehumidification unit is configured to be connected in sequence,
    The carbon dioxide separation unit is a biogas pretreatment system for separating the carbon dioxide by contacting the high pressure biogas with an aqueous solution.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 이산화탄소 분리장치는,
    상기 이산화탄소가 용해된 수용액으로부터 이산화탄소를 분리하기 위한 제1 재생 스트리퍼와 연결되는 바이오가스 전처리 시스템.
    10. The method of claim 9,
    The carbon dioxide separator,
    And a first regeneration stripper for separating carbon dioxide from the aqueous solution in which the carbon dioxide is dissolved.
  11. 바이오가스의 고질화를 위하여 상기 바이오가스에 포함된 불순 물질과 이산화탄소를 제거 및 분리하는 바이오가스 전처리 시스템에 관한 것으로서,
    상기 바이오가스 중의 황화수소를 제거하기 위한 탈황유닛과, 상기 바이오가스를 일정 압력으로 압축하기 위한 압축유닛과, 상기 바이오가스를 냉각시켜 수분을 제거하는 냉각 제습유닛 및 상기 바이오가스 중의 수분을 흡착제를 통해 흡착하는 흡착 제습유닛으로 구성되는 수분 제거장치와, 상기 바이오가스 중의 잔여 황화수소, 휘발성유기화합물, 및 실록산을 활성탄을 통해 흡착하기 위한 활성탄 흡착유닛과, 상기 바이오가스 중의 이산화탄소를 분리하는 이산화탄소 분리장치를 포함하며,
    상기 탈황유닛, 활성탄 흡착유닛, 이산화탄소 분리장치, 압축유닛, 냉각 제습유닛, 및 흡착 제습유닛이 순차적으로 연결되게 구성되고,
    상기 이산화탄소 분리장치는 아민계 화합물로 이루어진 흡수제와 이산화탄소의 화학 반응을 통해 상기 바이오가스 중의 이산화탄소를 분리하는 바이오가스 전처리 시스템.
    A biogas pretreatment system for removing and separating impurities and carbon dioxide contained in the biogas for high quality of biogas,
    A desulfurization unit for removing hydrogen sulfide in the biogas, a compression unit for compressing the biogas at a constant pressure, a cooling dehumidifying unit for cooling the biogas to remove water, and water in the biogas through an adsorbent. A water removal device comprising an adsorption dehumidification unit for adsorbing, an activated carbon adsorption unit for adsorbing residual hydrogen sulfide, volatile organic compounds, and siloxane in the biogas through activated carbon, and a carbon dioxide separation device for separating carbon dioxide in the biogas Include,
    The desulfurization unit, activated carbon adsorption unit, carbon dioxide separation unit, compression unit, cooling dehumidification unit, and adsorption dehumidification unit is configured to be connected in sequence,
    The carbon dioxide separation unit is a biogas pretreatment system for separating carbon dioxide in the biogas through a chemical reaction of the carbon dioxide and the absorbent consisting of an amine compound.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 이산화탄소 분리장치는,
    상기 흡수제에 흡수된 이산화탄소를 열로서 제거하여 상기 흡수제를 재생시키는 제2 재생 스트리퍼와 연결되는 바이오가스 전처리 시스템.
    The method of claim 11, wherein
    The carbon dioxide separator,
    And a second regeneration stripper for regenerating the absorbent by removing carbon dioxide absorbed by the absorbent as heat.
  13. 제9 항 또는 제11 항에 있어서,
    상기 흡착 제습유닛의 후단에는,
    상기 바이오가스 중의 황화수소, 수분, 메탄 및 이산화탄소의 농도를 측정하는 측정유닛과,
    상기 측정유닛의 측정값에 따라 상기 바이오가스를 상기 탈황유닛의 전단으로 재순환시키는 재순환 라인이 구비되는 바이오가스 전처리 시스템.
    The method according to claim 9 or 11,
    At the rear end of the adsorption dehumidification unit,
    A measuring unit for measuring concentrations of hydrogen sulfide, water, methane and carbon dioxide in the biogas;
    And a recycling line for recycling the biogas to the front end of the desulfurization unit according to the measured value of the measuring unit.
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