KR101149510B1 - Co2 splitting/liquefying apparatus by use of lng re-evaporating device and method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 LNG 재기화 설비를 이용한 이산화탄소 분리 액화 장치에서 LNG 재기화와 이산화탄소 분리 액화 공정을 수행함에 있어서, 이산화탄소의 분리 액화 공정상 나오는 열을 냉각 LNG를 재기화하는데 사용하고, 이산화탄소의 분리 액화 공정에서 필요한 냉열을 냉각 LNG를 통해 제공받아 사용함으로써, LNG 재기화나 이산화탄소 분리 액화 시 필요한 열에너지를 별도로 생산하지 않아도 되어 열에너지 생산을 위한 비용을 크게 절감시킬 수 있게 된다. In the present invention, in performing a LNG regasification and carbon dioxide separation liquefaction process in a carbon dioxide separation liquefaction apparatus using an LNG regasification plant, the heat from the separation liquefaction process of carbon dioxide is used to regasify the cooling LNG, and the separation liquefaction process of carbon dioxide By receiving and using the cooling heat required by the cooling LNG, the need for producing the thermal energy required for LNG regasification or carbon dioxide separation liquefaction can be significantly reduced, thereby significantly reducing the cost for producing thermal energy.

LNG, 이산화탄소, 냉각, 흡열, 냉열, 재기화, 액화 LNG, carbon dioxide, cooling, endothermic, cold heat, regasification, liquefaction

Description

ＬＮＧ 재기화 설비를 이용한 이산화탄소 분리 액화 장치 및 방법{CO2 SPLITTING/LIQUEFYING APPARATUS BY USE OF LNG RE-EVAPORATING DEVICE AND METHOD THEREOF}CO2 SPLITTING / LIQUEFYING APPARATUS BY USE OF LNG RE-EVAPORATING DEVICE AND METHOD THEREOF}

본 발명은 LNG(liquefied nature gas) 재기화와 이산화탄소(CO2) 분리 액화에 관한 것으로, 특히, LNG 재기화와 이산화탄소 분리 액화 공정을 수행함에 있어서, 이산화탄소의 분리 액화 공정상 나오는 열을 냉각 LNG를 재기화 하는데 사용하고, 이산화탄소의 분리 액화 공정에서 필요한 냉열을 냉각 LNG를 통해 제공받아 사용함으로써, 열이용 효율을 극대화시킬 수 있도록 하는 LNG 재기화 설비를 이용한 이산화탄소 분리 액화 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to LNG (liquefied nature gas) regasification and carbon dioxide (CO 2 ) separation liquefaction, in particular, in performing LNG regasification and carbon dioxide separation liquefaction process, the heat from the separation liquefaction process of carbon dioxide is cooled to LNG The present invention relates to a carbon dioxide separation liquefaction apparatus and method using an LNG regasification plant that is used for regasification, and receives and uses cold heat required in a separation liquefaction process of carbon dioxide through cooling LNG.

산업의 발달과 함께 이산화탄소(CO2)의 대기 중 농도 증가로 인한 지구온난화 문제가 점점 가속화되면서 이를 해결하기 위한 방안이 절실하게 요구되고 있다. 대기중의 이산화탄소 농도 증가의 원인 중 가장 큰 요인은 에너지 산업에서 사용하는 석탄, 석유, 액화 천연가스(LNG) 등의 화석연료의 사용이다.With the development of the industry, the global warming problem caused by the increase in the concentration of carbon dioxide (CO2) is accelerating, and there is an urgent need for a solution to solve this problem. The biggest contributor to the increase in carbon dioxide concentrations in the atmosphere is the use of fossil fuels such as coal, petroleum and liquefied natural gas (LNG) used in the energy industry.

이에 따라 화석연료의 사용으로 발생하는 이산화탄소를 분리 회수함으로써, 대기 중 이산화탄소 농도를 감소시키려는 기술개발에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.Accordingly, research is being actively conducted on technology development to reduce carbon dioxide concentration in the atmosphere by separating and recovering carbon dioxide generated by the use of fossil fuel.

위와 같은 이산화탄소 분리 회수의 방법으로, 이산화탄소를 배기가스에서 포집하여 육상 혹은 해상 깊숙한 곳에 따로 저장하는 CCS(carbon dioxide capture and storage) 방법이 있으며, 이산화탄소를 배기가스에서 분리, 포집하는 방법으로는 배기가스의 압력과 온도를 조작하여 선택적으로 액화하고 증류하여 포집하는 심냉법 등이 있다.As a method of separating and recovering carbon dioxide, there is a carbon dioxide capture and storage (CCS) method for capturing carbon dioxide from exhaust gas and storing it separately on land or deep in the sea, and the method of separating and collecting carbon dioxide from exhaust gas is exhaust gas. Deep cooling is performed by selectively liquefying, distilling and collecting by manipulating the pressure and temperature.

또한, LNG 재기화는 냉각 LNG를 열을 통해 기화시켜 발전소 등의 산업용 연료를 소비하는 장치로 공급하기 위한 공정으로 현재 시스템에서는 별도의 가열기를 이용하여 LNG 재기화에 필요한 열을 생산하여 재기화 공정을 수행하고 있다.In addition, LNG regasification is a process for vaporizing cooled LNG through heat and supplying it to a device that consumes industrial fuel such as a power plant. In the current system, a separate heater is used to produce heat required for LNG regasification and regasification process. Is doing.

그러나, 위와 같은 이산화탄소 분리 액화 공정에서는 이산화탄소를 분리 액화하기 위해 이산화탄소를 냉각시키는데 필요한 냉동 에너지의 소모가 많아 비경제적인 문제점이 있었다.However, in the carbon dioxide separation and liquefaction process as described above, there is a large economical consumption of refrigeration energy required to cool the carbon dioxide in order to separate and liquefy carbon dioxide.

또한, LNG 재기화 공정에서는 냉각 LNG를 재기화시키기 위해 필요한 열을 별도의 열가열장치를 통해 생산함으로써 LNG 재기화 공정에 소요되는 비용이 커지는 문제점이 있었다.In addition, in the LNG regasification process, there is a problem in that the cost required for the LNG regasification process is increased by producing heat necessary for regasifying the cooled LNG through a separate heat heater.

따라서, 본 발명은 LNG 재기화와 이산화탄소 분리 액화 공정을 수행함에 있어서, 이산화탄소의 분리 액화 공정상 나오는 열을 냉각 LNG를 재기화 하는데 사용하고, 이산화탄소의 분리 액화 공정에서 필요한 냉열을 냉각 LNG를 통해 제공받아 사용함으로써, 열이용 효율을 극대화시킬 수 있도록 하는 LNG 재기화 설비를 이용한 이산화탄소 분리 액화 장치 및 방법을 제공하고자 한다.Therefore, in the present invention, in performing LNG regasification and carbon dioxide separation liquefaction process, the heat from the separation liquefaction process of carbon dioxide is used to regasify the cooling LNG, and the cooling heat necessary for the separation liquefaction process of carbon dioxide is provided through the cooling LNG. By receiving the use, it is to provide a carbon dioxide separation liquefaction apparatus and method using an LNG regasification plant that can maximize the efficiency of heat use.

상술한 본 발명은 LNG 재기화 설비를 이용한 이산화탄소 분리 액화 장치로서, 산업용 연료의 소비에 따라 배출되는 배기가스로부터 이산화탄소를 분리하여 액화시키는 이산화탄소 분리 액화장치와, 상기 이산화탄소 분리 액화장치의 동작에 따라 발생된 열을 이용하여 냉각 LNG를 재기화시키는 LNG 재기화 장치를 포함한다.The present invention described above is a carbon dioxide separation liquefaction apparatus using an LNG regasification plant, the carbon dioxide separation liquefaction apparatus for separating and liquefying carbon dioxide from the exhaust gas discharged according to the consumption of industrial fuel, and generated in accordance with the operation of the carbon dioxide separation liquefaction apparatus And an LNG regasification apparatus for regasifying the cooled LNG by using the generated heat.

또한, 상기 재기화 장치는, 상기 이산화탄소 분리 액화장치로부터 발생되는 열을 수집하는 흡열기와, 상기 흡열기로부터 공급되는 열을 이용하여 상기 냉각 LNG를 가열시켜 재기화시키는 기화기를 포함한다.The regasification apparatus includes an endotherm for collecting heat generated from the carbon dioxide separation liquefaction apparatus, and a vaporizer for heating and regasifying the cooling LNG by using the heat supplied from the endotherm.

또한, 상기 이산화탄소 분리 액화장치는, 상기 배기가스로부터 이산화탄소를 분리하는 이산화탄소 분리기와, 상기 이산화탄소 분리기로부터 분리된 이산화탄소를 상기 냉각 LNG의 냉열을 이용한 열교환을 통해 액화시키는 열교환기를 포함한다.The carbon dioxide separation liquefaction apparatus includes a carbon dioxide separator for separating carbon dioxide from the exhaust gas, and a heat exchanger for liquefying carbon dioxide separated from the carbon dioxide separator through heat exchange using cold heat of the cooling LNG.

또한, 본 발명은 LNG 재기화 설비를 이용한 이산화탄소 분리 액화 장치에서 이산화탄소 분리액화 방법으로서, 산업용 연료의 소비에 따라 배출되는 배기가스를 수집하는 단계와, 상기 수집된 배기가스로부터 이산화탄소를 분리하는 단계와, 상기 분리된 이산화탄소를 LNG 재기화 설비에서 사용되는 냉각 LNG의 냉열 이용하여 냉각시켜 액화시키는 단계를 포함한다.The present invention also provides a method for separating and liquefying carbon dioxide in a carbon dioxide separation liquefaction apparatus using an LNG regasification plant, the method comprising: collecting exhaust gas discharged according to consumption of industrial fuel; and separating carbon dioxide from the collected exhaust gas; And liquefying the separated carbon dioxide using cold heat of cooling LNG used in the LNG regasification plant.

본 발명은 LNG 재기화 설비를 이용한 이산화탄소 분리 액화 장치에서 LNG 재기화와 이산화탄소 분리 액화 공정을 수행함에 있어서, 이산화탄소의 분리 액화 공정상 나오는 열을 냉각 LNG를 재기화하는데 사용하고, 이산화탄소의 분리 액화 공정에서 필요한 냉열을 냉각 LNG를 통해 제공받아 사용함으로써, LNG 재기화나 이산화탄소 분리 액화 시 필요한 열에너지를 별도로 생산하지 않아도 되어 열에너지 생산을 위한 비용을 크게 절감시킬 수 있는 이점이 있다.In the present invention, in performing a LNG regasification and carbon dioxide separation liquefaction process in a carbon dioxide separation liquefaction apparatus using an LNG regasification plant, the heat from the separation liquefaction process of carbon dioxide is used to regasify the cooling LNG, and the separation liquefaction process of carbon dioxide By receiving and using the cold heat required by the cooling LNG, there is an advantage that can significantly reduce the cost for the production of heat energy, without having to separately produce the heat energy required for LNG regasification or carbon dioxide separation liquefaction.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the operating principle of the present invention. In the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. The following terms are defined in consideration of the functions of the present invention, and may be changed according to the intentions or customs of the user, the operator, and the like. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 LNG 재기화 설비를 이용한 이산화탄소 분리 액화 장치의 블록 구성을 도시한 것으로, 이산화탄소 분리 액화공정과 LNG 재기화 공정이 함께 수행되도록 한다.1 is a block diagram of a carbon dioxide separation liquefaction apparatus using an LNG regasification plant according to an embodiment of the present invention, and the carbon dioxide separation liquefaction process and the LNG regasification process are performed together.

이하, 위 도 1을 참조하여 본 발명의 LNG 재기화 설비를 이용한 이산화탄소 분리 액화 장치 각 구성요소의 동작을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the operation of each component of the carbon dioxide separation liquefaction apparatus using the LNG regasification plant of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 1.

먼저, 이산화탄소 분리 액화장치(150)는 발전소(plant)(170) 등에서 화석연료 천연가스 등의 산업용 연료를 소비함에 따라 배출되는 배기가스로부터 이산화탄소(CO2)를 분리하여 액화시키는 장치로, 본 발명에서는 LNG 재기화 장치(100)에서 사용되는 냉각 LNG의 냉열을 이용하여 이산화탄소를 냉각시키고, 액화시킴으로써 이산화탄소의 냉각에 필요한 냉열을 얻는데 소요되는 비용을 절감시킬 수 있게 된다.First, the carbon dioxide separation liquefaction apparatus 150 is a device for separating and liquefying carbon dioxide (CO 2 ) from the exhaust gas discharged as the industrial fuel such as fossil fuel natural gas in the plant (170), the present invention In the LNG regasification apparatus 100 it is possible to reduce the cost required to obtain the cooling heat required for cooling the carbon dioxide by cooling and liquefying the carbon dioxide using the cold heat of the cooling LNG used in the LNG.

터미널(terminal)(160)은 LNG 운송 선박 등으로부터의 LNG하역과 발전소(170) 등의 산업용 연료 소비 장치로부터 배출되는 배기가스로부터 분리 액화된 액화 이산화탄소의 선적이 모두 수행될 수 있는 터미널이다.The terminal 160 is a terminal in which both LNG unloading from an LNG transport vessel and the like and shipment of liquefied liquefied carbon dioxide separated from exhaust gas discharged from an industrial fuel consuming device such as a power plant 170 can be performed.

발전소(170) 등과 같이 화석연료 또는 천연가스 등의 산업용 연료를 사용하는 장치에서는 산업용 연료를 연소시킴에 따라 산업용 연료의 배기가스를 배출시키게 된다. 이러한 배기가스에는 이산화탄소, 질소 등의 다양한 가스가 포함되는데, 이산화탄소 분리기(152)는 발전소(170) 등에서 천연가스 등의 산업용 연료의 소비에 따라 배출되는 배기가스로부터 이산화탄소를 분리한다.In an apparatus using an industrial fuel such as fossil fuel or natural gas, such as the power plant 170, the industrial fuel is exhausted as the industrial fuel is combusted. The exhaust gas includes various gases such as carbon dioxide and nitrogen, and the carbon dioxide separator 152 separates carbon dioxide from exhaust gas discharged according to consumption of industrial fuel such as natural gas in the power plant 170.

위와 같이, 이산화탄소 분리기(152)로부터 분리된 이산화탄소는 압축기(154) 와 증발기(156)를 거쳐 고온, 고압으로 가압된 후, 증발되어 열교환기(158)로 전송된다.As described above, the carbon dioxide separated from the carbon dioxide separator 152 is pressurized to high temperature and high pressure through the compressor 154 and the evaporator 156, and then evaporated and transmitted to the heat exchanger 158.

그러면, 열교환기(158)에서는 고온, 고압으로 증발되어 전송된 이산화탄소에 대해 냉열을 이용하여 냉각시켜 액화를 수행하게 된다. 이때, 열교환기(158)는 이산화탄소에 대한 냉각시 사용되는 냉열에 대해 LNG 재기화 장치(100)에서 사용되는 냉각 LNG로부터 얻어지는 냉열을 이용하게 된다. 이에 따라 이산화탄소를 냉각시켜 액화시키는데 필요한 열을 얻는데 소요되는 비용을 절감할 수 있게 되는 것이다.Then, in the heat exchanger 158, the liquefaction is performed by cooling the carbon dioxide transmitted by evaporation at high temperature and high pressure using cold heat. At this time, the heat exchanger 158 uses the cold heat obtained from the cooling LNG used in the LNG regasification apparatus 100 with respect to the cold heat used in cooling the carbon dioxide. Accordingly, it is possible to reduce the cost required to obtain the heat required to cool the carbon dioxide to liquefy.

다음으로, LNG 재기화 장치(100)는 터미널(160)에서 LNG 운송 선박 등으로부터 운송된 냉각 LNG에 대해 이를 가열하여 재기화시켜 천연가스 등의 산업용 연료로 생성한 후, 산업용 연료를 소비하는 발전소(170) 등으로 전송하여 주는 장치로, 본 발명에서는 이산화탄소 분리 액화장치(150)의 구동 시 발생되는 열을 이용하여 냉각 LNG를 재기화시킴으로써, LNG 재기화에 필요한 열을 얻는데 소요되는 비용을 절감시킬 수 있게 된다.Next, the LNG regasification apparatus 100 heats and regasifies the cooled LNG transported from the LNG transport vessel, etc. at the terminal 160 to generate an industrial fuel such as natural gas, and then consumes the industrial fuel. 170 and the like, in the present invention by using the heat generated during the operation of the carbon dioxide separation liquefaction apparatus 150 to regasify the cooling LNG, the cost required to obtain the heat required for LNG regasification is reduced You can do it.

터미널(160)은 LNG 운송 선박 등으로부터의 LNG하역과 발전소(170) 등의 산업용 연료 소비 장치로부터 배출되는 배기가스로부터 분리 액화된 액화 이산화탄소의 선적이 모두 수행될 수 있는 터미널이다.The terminal 160 is a terminal in which both LNG unloading from an LNG transport ship and the like and shipment of liquefied liquefied carbon dioxide separated from exhaust gas discharged from an industrial fuel consuming device such as a power plant 170 can be performed.

위와 같은 터미널(160)로부터 발전소(160) 등과 같이 화석연료 또는 천연가스 등의 산업용 연료를 사용하는 장치로 운송되기 위한 LNG가 하역되는 경우 터미널(160)에 하역된 LNG는 배관을 통해 LNG 재기화 장치(100)의 기화기(102)로 전송된다.When LNG is unloaded from the terminal 160 as described above to be transported to a device using an industrial fuel such as fossil fuel or natural gas, such as the power plant 160, the LNG unloaded to the terminal 160 is regasified through piping. Sent to the vaporizer 102 of the device 100.

그러면, 기화기(102)에서는 흡열기(104)로부터 제공되는 열을 이용하여 냉각 LNG를 재기화시켜 천연가스 등의 산업용 연료로 생성한다. 이와 같이 생성된 천연가스 등의 산업용 연료는 이를 소비하는 발전소(170) 등의 장치로 배관 등을 통해 전송된다.The vaporizer 102 then uses the heat provided from the heat absorber 104 to regasify the cooled LNG to produce industrial fuel such as natural gas. Industrial fuel such as natural gas generated as described above is transmitted through a pipe or the like to a device such as a power plant 170 that consumes it.

이때, 기화기(102)에서 냉각 LNG를 재기화하는데 사용되는 열을 제공하는 흡열기(104)는 냉각 LNG를 재기화하기 위한 열을 별도로 생산하는 것이 아니라, 이산화탄소 분리 액화 장치(150)의 열교환기(158)로부터 발생하는 열을 수집하여 이를 기화기(102)로 제공함으로써 냉각 LNG를 재기화하기 위해 필요한 열을 얻는데 소요되는 비용을 절감시킬 수 있게 되는 것이다.At this time, the heat absorber 104 that provides the heat used to regasification of the cooling LNG in the vaporizer 102 does not separately produce heat for regasifying the cooling LNG, the heat exchanger of the carbon dioxide separation liquefaction apparatus 150 By collecting the heat generated from 158 and providing it to the vaporizer 102, it is possible to reduce the cost of obtaining the heat required to regasify the cooled LNG.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 LNG 재기화 설비를 이용한 이산화탄소 분리 액화 장치에서 이산화탄소 분리 액화 시 발생하는 열을 이용하여 LNG를 재기화시키는 동작 제어 흐름을 도시한 것이다. 이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.2 illustrates an operation control flow for regasifying LNG using heat generated when carbon dioxide separation is liquefied in a carbon dioxide separation liquefaction apparatus using an LNG regasification facility according to an exemplary embodiment of the present invention. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2.

먼저, (S200)단계에서 LNG 운송 선박 등으로부터의 LNG하역과 발전소(170) 등의 산업용 연료 소비 장소로부터 배출되는 배기가스로부터 분리 액화된 액화 이산화탄소의 선적이 모두 수행되는 터미널(160)로부터 발전소(170) 등과 같이 화석연료 또는 천연가스 등의 산업용 연료를 사용하는 장치로 운송되기 위한 냉각 LNG가 하역된다.First, in step (S200), the power plant (from the terminal 160 in which both LNG unloading from an LNG transport vessel and the like and shipment of liquefied liquefied carbon dioxide separated from exhaust gas discharged from an industrial fuel consumption place such as the power plant 170 is performed) is performed. 170) refrigerated LNG for transportation to a device using an industrial fuel such as fossil fuel or natural gas is unloaded.

이어, (S202)단계에서 터미널(160)에 하역된 냉각 LNG는 발전소(170) 등에서 사용되기 위한 산업용 연료의 생성을 위해 배관 등을 통해 LNG 재기화 장치(100)로 전송된다.Subsequently, the cooled LNG unloaded to the terminal 160 in step S202 is transmitted to the LNG regasification apparatus 100 through piping or the like for generation of industrial fuel for use in the power plant 170.

위와 같이, LNG 재기화 장치(100)로 전송된 냉각 LNG를 재기화하기 위해서는 냉각 LNG를 가열할 열이 필요하게 되는데, (S204)단계에서 LNG 재기화 장치(100)의 흡열기(104)는 이산화탄소 분리 액화시 발생하는 열을 이산화탄소 분리 액화 장치(150)의 열교환기(150)로부터 수집하게 된다.As described above, in order to regasify the cooling LNG transmitted to the LNG regasification apparatus 100, heat for heating the cooling LNG is required. In step S204, the heat absorber 104 of the LNG regasification apparatus 100 is Heat generated during the carbon dioxide separation liquefaction is collected from the heat exchanger 150 of the carbon dioxide separation liquefaction apparatus 150.

이어, LNG 재기화 장치(100)내 흡열기(104)는 위와 같이 수집된 열을 기화기(102)로 제공하게 되는데, 이에 따라 (S206)단계에서 LNG 재기화 장치(100)내 기회기(102)에서는 흡열기(104)로부터 제공된 열로 냉각 LNG를 가열하여 재기화시키게 된다.Subsequently, the heat absorber 104 in the LNG regasification apparatus 100 provides the heat collected as described above to the vaporizer 102, and accordingly, the opportunity machine 102 in the LNG regasification apparatus 100 at step S206. ), The cooling LNG is heated and regasified by the heat provided from the heat absorber 104.

그러면, 기화기(102)에서 흡열기(104)로부터 제공되는 열을 이용하여 냉각 LNG를 재기화시켜 생성된 천연가스 등의 산업용 연료는 (S208)단계에서 이를 소비하는 발전소(170) 등의 장치로 배관 등을 통해 전송된다.Then, the industrial fuel such as natural gas generated by regasifying the cooling LNG by using the heat provided from the heat absorber 104 in the vaporizer 102 is transferred to an apparatus such as the power plant 170 that consumes it in step S208. It is transmitted through the pipe.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 LNG 재기화 설비를 이용한 이산화탄소 분리 액화 장치에서 냉각 LNG의 냉열을 이용하여 이산화탄소를 분리 액화시키는 동작 제어 흐름을 도시한 것이다. 이하, 도 1 및 도 3을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.3 illustrates an operation control flow for separating and liquefying carbon dioxide using cold heat of cooling LNG in a carbon dioxide separation liquefaction apparatus using an LNG regasification plant according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 3.

먼저, (S300)단계에서 발전소(170) 등과 같이 화석연료 또는 천연가스 등의 산업용 연료를 사용하는 장치로부터 산업용 연료를 연소시킴에 따라 산업용 연료의 배기가스가 배출된다. First, in step S300, as the industrial fuel is combusted from an apparatus using an industrial fuel such as fossil fuel or natural gas, the exhaust gas of the industrial fuel is discharged.

위와 같이, 발전소(170) 등으로부터 배출된 배기가스는 이산화탄소 분리 액 화 장치(150)로 수집되는데, 이어 (S302)단계에서 이산화탄소 분리 액화 장치(150)내 이산화탄소 분리기(152)는 배기가스에 포함된 이산화탄소, 질소 등의 다양한 가스 중에서 지구 온난화의 주요원인이 되는 온실화 가스인 이산화탄소를 분리한다.As described above, the exhaust gas discharged from the power plant 170 is collected by the carbon dioxide separation liquefaction apparatus 150, and in step S302, the carbon dioxide separator 152 in the carbon dioxide separation liquefaction apparatus 150 is included in the exhaust gas. Carbon dioxide, a greenhouse gas that is a major cause of global warming, is separated from various gases such as carbon dioxide and nitrogen.

위와 같이, 분리된 이산화탄소는 이산화탄소 분리 액화 장치(150)내 압축기(154)와 증발기(156)를 거쳐 고온, 고압으로 가압된 후, 증발되어 열교환기(158)로 전송되는데, 그러면, 열교환기에서는 (S304)단계에서 전송된 이산화탄소에 대해 냉열을 이용하여 냉각시키고, 다시 액화시키게된다. 이때, 열교환기(158)는 이산화탄소에 대한 냉각시 사용되는 냉열에 대해 LNG 재기화 장치(100)에서 사용되는 냉각 LNG로부터 얻어지는 냉열을 이용하게 된다. As described above, the separated carbon dioxide is pressurized to a high temperature and high pressure through the compressor 154 and the evaporator 156 in the carbon dioxide separation liquefaction apparatus 150, and then evaporated and transmitted to the heat exchanger 158, whereby The carbon dioxide transferred in step S304 is cooled using cold heat, and then liquefied again. At this time, the heat exchanger 158 uses the cold heat obtained from the cooling LNG used in the LNG regasification apparatus 100 with respect to the cold heat used in cooling the carbon dioxide.

이어, 위와 같이, 액화된 이산화탄소는 (S306)단계에서 LNG 운송 선박 등으로부터의 LNG하역과 발전소(170) 등의 산업용 연료 소비 장치로부터 배출되는 배기가스로부터 분리 액화된 액화 이산화탄소의 선적이 모두 수행되는 터미널(160)로 전송되어 이산화탄소 격리를 위한 장소로 운송된다.Subsequently, as described above, the liquefied carbon dioxide is unloaded from the LNG transport vessel or the like in step S306 and the shipment of the liquefied liquefied carbon dioxide separated from the exhaust gas discharged from the industrial fuel consuming device such as the power plant 170 is performed. It is sent to terminal 160 and transported to a place for carbon dioxide sequestration.

즉, LNG 재기화 공정은 흡열 공정으로 LNG의 온도를 상승시켜야 하는 공정이고, 이산화탄소 분리 액화 공정은 온도를 낮춰야 하는 공정이므로, 이산화탄소 분리 액화 공정에서 나오는 열을 냉각 LNG를 재기화하기 위한 열로 사용함으로서 이산화탄소를 분리하는 심냉법의 비경제적인 면을 보상할 수 있게 된다. 또한, 많은 양의 이산화탄소를 수송하기 위해서는 이산화탄소를 액화시키는 것이 필수적인데 이때 이산화탄소의 액화를 위한 냉열을 냉각 LNG로부터 얻을 수 있어 경제적이 된다.That is, the LNG regasification process is an endothermic process to increase the temperature of the LNG, and the carbon dioxide separation liquefaction process is to lower the temperature, so by using the heat from the carbon dioxide separation liquefaction process as heat for regasifying the cooling LNG It would be possible to compensate for the uneconomical aspects of deep cooling to separate carbon dioxide. In addition, in order to transport a large amount of carbon dioxide, it is essential to liquefy the carbon dioxide, wherein the cold heat for the liquefaction of carbon dioxide can be obtained from the cooling LNG, which is economical.

도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 LNG 재기화 설비를 이용한 이산화탄소 분리 액화 장치의 블록 구성을 도시한 것으로, 이산화탄소 분리 액화공정과 LNG 재기화 공정이 함께 수행되도록 한다.4 is a block diagram of a carbon dioxide separation liquefaction apparatus using an LNG regasification plant according to another embodiment of the present invention, and the carbon dioxide separation liquefaction process and the LNG regasification process are performed together.

이하, 위 도 4를 참조하여 LNG 재기화와 이산화탄소 분리 액화 공정이 함께 수행되는 동작을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, an operation in which the LNG regasification and the carbon dioxide separation liquefaction process are performed together with reference to FIG. 4 will be described in detail.

먼저, 발전소(450) 등과 같이 화석연료 또는 천연가스 등의 산업용 연료를 사용하는 장치에서는 산업용 연료를 연소시킴에 따라 산업용 연료의 배기가스를 배출시키게 된다. 이러한 배기가스에는 이산화탄소, 질소 등의 다양한 가스가 포함되는데, 이와 같은 배기가스는 이산화탄소와 질소 외 오염물질이 제거된 후, 압축기(414)를 통해 고온으로 압축되어 LNG 재기화와 이산화탄소 액화가 이루어지는 열교환기(412)로 인가된다.First, in an apparatus using an industrial fuel such as fossil fuel or natural gas, such as the power plant 450, the exhaust gas of the industrial fuel is discharged as the industrial fuel is burned. The exhaust gas includes various gases such as carbon dioxide and nitrogen, and the exhaust gas is compressed to high temperature through a compressor 414 after removal of carbon dioxide and other contaminants other than nitrogen, thereby exchanging LNG to vaporize and liquefy carbon dioxide. Is applied to the group 412.

그러면, 열교환기(412)에서는 위와 같이 고온으로 압축된 이산화탄소와 질소를 함유한 배기가스에 대해 열교환기(412)로 인입되는 냉각 LNG로부터 얻어지는 냉열을 통해 냉각하여 액화시키게 된다. 이어, 열교환기(412)를 통해 액화된 배기가스는 이산화탄소 분리기(410)를 통해 액화 이산화탄소와 질소로 분리되며, 이와 같이 분리된 액화 이산화탄소는 터미널(400)로 전송되어 선박 등으로 선적되게 된다.Then, the heat exchanger 412 is cooled and liquefied through the cold heat obtained from the cooling LNG introduced into the heat exchanger 412 to the exhaust gas containing carbon dioxide and nitrogen compressed to a high temperature as described above. Subsequently, the liquefied exhaust gas through the heat exchanger 412 is separated into liquefied carbon dioxide and nitrogen through the carbon dioxide separator 410, and the liquefied carbon dioxide thus separated is transmitted to the terminal 400 and shipped to the ship.

이에 따라, 이산화탄소의 액화 공정에서 필요한 냉열을 냉각 LNG를 통해 얻게 됨으로써 이산화탄소의 액화를 위해 필요한 냉열을 얻는데 소요되는 비용을 절감할 수 있게 되는 것이다.Accordingly, by obtaining the cold heat required in the liquefaction process of carbon dioxide through the cooling LNG it is possible to reduce the cost required to obtain the cold heat required for the liquefaction of carbon dioxide.

다음으로, 터미널(400)로부터 발전소(450) 등과 같이 화석연료 또는 천연가 스 등의 산업용 연료를 사용하는 장치로 운송되기 위한 LNG가 하역되는 경우 터미널(400)에 하역된 LNG는 배관을 통해 LNG 재기화와 이산화탄소 액화가 수행되는 열교환기(412)로 전송된다.Next, when the LNG for unloading is transported from the terminal 400 to a device using an industrial fuel such as fossil fuel or natural gas, such as the power plant 450, the LNG unloaded to the terminal 400 recovers LNG through piping. It is sent to the heat exchanger 412 where liquefaction and carbon dioxide liquefaction are performed.

그러면, 열교환기(412)에서는 압축기(414)로부터 전송되는 고온의 배기가스의 열을 이용하여 냉각 LNG를 재기화시켜 천연가스 등의 산업용 연료로 생성한다. 이와 같이 생성된 천연가스 등의 산업용 연료는 이를 소비하는 발전소(450) 등의 장치로 배관 등을 통해 전송된다.Then, the heat exchanger 412 uses the heat of the hot exhaust gas transmitted from the compressor 414 to regasify the cooling LNG to generate industrial fuel such as natural gas. Industrial fuel such as natural gas generated as described above is transmitted through a pipe or the like to a device such as a power plant 450 that consumes it.

이때, 열교환기(412)에서는 냉각 LNG를 재기화하기 위한 열을 별도로 생산하는 것이 아니라, 압축기(414)로부터 열교환기(412)로 인입되는 고온의 배기가스로부터의 열을 이용하여 냉각 LNG를 재기화시킴으로써, 냉각 LNG를 재기화하기 위해 필요한 열을 얻는데 소요되는 비용을 절감시킬 수 있게 되는 것이다.At this time, the heat exchanger 412 does not separately produce heat for regasifying the cooling LNG, but recovers the cooling LNG by using the heat from the hot exhaust gas introduced into the heat exchanger 412 from the compressor 414. In this way, the cost of obtaining the heat required to regasify the cooled LNG can be reduced.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 LNG 재기화 설비를 이용한 이산화탄소 분리 액화 장치에서 냉각 LNG의 냉열을 이용하여 이산화탄소를 분리 액화시키는 동작 제어 흐름을 도시한 것이다. 이하, 도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.FIG. 5 illustrates an operation control flow for separating and liquefying carbon dioxide using cold heat of cooling LNG in a carbon dioxide separation liquefaction apparatus using an LNG regasification plant according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 4 and 5.

먼저, (S500)단계에서 발전소(450) 등과 같이 화석연료 또는 천연가스 등의 산업용 연료를 사용하는 장치에서 산업용 연료를 연소시킴에 따라 산업용 연료의 배기가스가 배출된다. First, in step S500, as the industrial fuel is combusted in an apparatus using an industrial fuel such as fossil fuel or natural gas, the exhaust gas of the industrial fuel is discharged.

위와 같이 배출된 배기가스는 이산화탄소와 질소 외 오염물질이 제거된 후, 압축기(414)로 수집되는데, 이어 (S502)단계에서 압축기(414)를 통해 고온으로 압 축된다.The exhaust gas discharged as described above is collected by the compressor 414 after removal of carbon dioxide and other pollutants other than nitrogen, which is then compressed to high temperature through the compressor 414 in step S502.

이어, 이와 같이 고온 압축된 배기가스는 LNG 재기화와 이산화탄소 액화가 동시에 이루어지는 열교환기(412)로 인가되며, (S504)단계에서 열교환기(412)로 인입되는 냉각 LNG로부터 얻어지는 냉열을 통해 액화된다. 또한, 이때 배기가스가 냉각 LNG의 냉열을 통해 액화됨과 동시에 (S506)단계에서 배기가스의 고온 압축된 열을 통해 냉각 LNG는 재기화가 수행된다. Subsequently, the high-temperature compressed exhaust gas is applied to a heat exchanger 412 which simultaneously performs LNG regasification and carbon dioxide liquefaction, and is liquefied through cold heat obtained from cooling LNG introduced into the heat exchanger 412 in step S504. . In addition, at this time, the exhaust gas is liquefied through the cooling heat of the cooling LNG, and at the same time (S506), the cooling LNG is regasified through the hot compressed heat of the exhaust gas.

이어, 위와 같이, 열교환기(412)를 통해 액화된 배기가스는 (S508)단계에서 이산화탄소 분리기(410)를 통해 액화 이산화탄소로 분리된다.Subsequently, as described above, the exhaust gas liquefied through the heat exchanger 412 is separated into liquefied carbon dioxide through the carbon dioxide separator 410 in step S508.

이에 따라, 이산화탄소의 액화 공정에서 필요한 냉열을 냉각 LNG를 통해 얻게 됨으로써 이산화탄소의 액화를 위해 필요한 냉열을 얻는데 소요되는 비용을 절감할 수 있게 된다.Accordingly, the cold heat required in the carbon dioxide liquefaction process is obtained through the cooling LNG, thereby reducing the cost required to obtain the cold heat necessary for the liquefaction of carbon dioxide.

또한, 냉각 LNG를 재기화함에 있어서도, 냉각 LNG를 재기화하기 위한 열을 별도로 생산하는 것이 아니라, 압축기(414)로부터 열교환기(412)로 인입되는 고온의 배기가스로부터의 열을 이용하여 냉각 LNG를 재기화시킴으로써, 냉각 LNG를 재기화하기 위해 필요한 열을 얻는데 소요되는 비용을 절감시킬 수 있게 된다.In the regasification of the cooling LNG, the cooling LNG is not generated separately from the heat for regasifying the cooling LNG, but using the heat from the hot exhaust gas introduced into the heat exchanger 412 from the compressor 414. By regasifying, it is possible to reduce the cost of obtaining the heat required to regasify the cooled LNG.

상기한 바와 같이, 본 발명에서는 LNG 재기화 설비를 이용한 이산화탄소 분리 액화 장치에서 이산화탄소의 분리 액화 공정상 나오는 열을 냉각 LNG를 재기화하는데 사용하고, 이산화탄소의 분리 액화 공정에서 필요한 냉열을 냉각 LNG를 통해 제공받아 사용함으로써, LNG 재기화나 이산화탄소 분리 액화 시 필요한 열에너지를 별도로 생산하지 않아도 되어 열에너지 생산을 위한 비용을 크게 절감시킬 수 있게 된다. As described above, in the present invention, in the carbon dioxide separation liquefaction apparatus using the LNG regasification plant, the heat from the separation liquefaction process of carbon dioxide is used to regasify the cooling LNG, and the cold heat required in the separation liquefaction process of the carbon dioxide is cooled through the cooling LNG. By providing and using, it is possible to significantly reduce the cost for producing thermal energy without having to separately produce the thermal energy required for LNG regasification or carbon dioxide separation liquefaction.

한편 상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위에 의해 정하여져야 한다.While the invention has been shown and described with reference to certain preferred embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, the scope of the invention should not be limited by the described embodiments but should be defined by the appended claims.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 LNG 재기화 설비를 이용한 이산화탄소 분리 액화 장치 구성도,1 is a configuration diagram of a carbon dioxide separation liquefaction apparatus using an LNG regasification plant according to an embodiment of the present invention,

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 LNG 재기화 동작 제어 흐름도,2 is a flow chart illustrating a LNG regasification operation according to an embodiment of the present invention;

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 이산화탄소 분리 액화 동작 제어 흐름도, 3 is a flowchart illustrating a control operation of carbon dioxide separation liquefaction according to an embodiment of the present invention;

도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 LNG 재기화 설비를 이용한 이산화탄소 분리 액화 장치 구성도,
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 이산화탄소 분리 액화 동작 제어 흐름도. 4 is a configuration diagram of a carbon dioxide separation liquefaction apparatus using an LNG regasification plant according to another embodiment of the present invention,
5 is a flowchart illustrating a control operation of carbon dioxide separation liquefaction according to another embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부호에 대한 간략한 설명><Brief description of the major symbols in the drawings>

100 : LNG 재기화 장치 102 : 기화기 100: LNG regasification apparatus 102: vaporizer

104 : 흡열기 150 : 이산화탄소 분리 액화 장치 104: endotherm 150: carbon dioxide separation liquefaction device

152 : 이산화탄소 분리기 154 : 압축기152: carbon dioxide separator 154: compressor

156 : 증발기 158 : 열교환기156: evaporator 158: heat exchanger

Claims (6)

삭제delete 산업용 연료의 소비에 따라 배출되는 배기가스로부터 이산화탄소를 분리하여 액화시키는 이산화탄소 분리 액화장치와,A carbon dioxide separation liquefaction apparatus for separating and liquefying carbon dioxide from exhaust gas discharged according to consumption of industrial fuel; 상기 이산화탄소 분리 액화장치의 동작에 따라 발생된 열을 이용하여 냉각 LNG를 재기화시키는 LNG 재기화 장치를 포함하되,Including an LNG regasification apparatus for regasifying the cooling LNG by using the heat generated according to the operation of the carbon dioxide separation liquefaction apparatus, 상기 재기화 장치는, 상기 이산화탄소 분리 액화장치로부터 발생되는 열을 수집하는 흡열기와,The regasification apparatus may include an endotherm for collecting heat generated from the carbon dioxide separation liquefaction apparatus; 상기 흡열기로부터 공급되는 열을 이용하여 상기 냉각 LNG를 가열시켜 재기화시키는 기화기A vaporizer which heats and regasses the cooling LNG by using the heat supplied from the endotherm. 를 포함하는 LNG 재기화 설비를 이용한 이산화탄소 분리 액화 장치.Carbon dioxide separation liquefaction apparatus using an LNG regasification plant comprising a. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 이산화탄소 분리 액화장치는,The carbon dioxide separation liquefaction apparatus, 상기 배기가스로부터 이산화탄소를 분리하는 이산화탄소 분리기와,A carbon dioxide separator for separating carbon dioxide from the exhaust gas; 상기 이산화탄소 분리기로부터 분리된 이산화탄소를 상기 냉각 LNG의 냉열을 이용한 열교환을 통해 액화시키는 열교환기Heat exchanger for liquefying carbon dioxide separated from the carbon dioxide separator through heat exchange using cold heat of the cooling LNG 를 포함하는 LNG 재기화 설비를 이용한 이산화탄소 분리 액화 장치.Carbon dioxide separation liquefaction apparatus using an LNG regasification plant comprising a. 삭제delete 삭제delete 산업용 연료의 소비에 따라 배출되는 배기가스를 수집하는 단계와, Collecting the exhaust gas discharged according to the consumption of industrial fuel, 상기 수집된 배기가스로부터 이산화탄소를 분리하는 단계와,Separating carbon dioxide from the collected exhaust gas, 상기 분리된 이산화탄소를 LNG 재기화 설비에서 사용되는 냉각 LNG의 냉열을 이용하여 냉각시켜 액화시키는 단계를 포함하되,Including the step of cooling the separated carbon dioxide using the cold heat of the cooling LNG used in the LNG regasification plant to liquefy, 상기 액화시키는 단계는, 상기 분리된 이산화탄소를 압축하여 증발시키는 단계와,The liquefying step may include compressing and evaporating the separated carbon dioxide, 상기 증발된 이산화탄소를 LNG 재기화 설비에서 사용되는 냉각 LNG의 냉열을 이용하여 냉각시켜 액화시키는 단계Cooling the liquefied carbon dioxide by using cold heat of cooling LNG used in an LNG regasification plant to liquefy 를 포함하는 이산화탄소 분리 액화 방법.Carbon dioxide separation liquefaction method comprising a.
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