KR101170891B1 - 암모니아 함유 매체를 이용한 연도 가스로부터의 이산화탄소의 제거 - Google Patents

암모니아 함유 매체를 이용한 연도 가스로부터의 이산화탄소의 제거 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연도 가스(2)로부터 CO2를 제거하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 a) CO2를 함유하는 연도 가스(2)를 제공하는 단계; b) 상기 연도 가스로부터 CO2를 흡수하도록 단계(a)의 연도 가스를 암모니아 함유 매체(9)와 접촉시키는 단계; 및 상기 연도 가스로부터 암모니아를 제거하도록 단계(b)를 떠난 연도 가스에 존재하는 암모니아(4)를 응축시키는 단계를 포함한다. 본 발명은 연도 가스(2)로부터 CO2를 제거하는 시스템에 관한 것이다. 상기 시스템은 연도 가스(2)를 받고 암모니아 함유 매체(9)를 포함하는 CO2 흡수기(1)를 포함한다. 시스템은 CO2 흡수기를 떠난 연도 가스(3)를 받는 암모니아 응축기(4)를 추가로 포함한다.

Description

암모니아 함유 매체를 이용한 연도 가스로부터의 이산화탄소의 제거{REMOVAL OF CARBON DIOXIDE FROM FLUE GAS WITH AMMONIA COMPRISING MEDIUM}
본 발명은 연도 가스(flue gas)로부터의 CO2 제거 공정과 연도 가스로부터의 CO2 제거 시스템에 관한 것이다. 상기 공정에서 및 상기 시스템에 의해, CO2는 암모니아 함유 매체(ammonia-comprising medium)에서 흡수에 의해 제거된다.
환경적 관심사는 대기중으로의 CO2의 방출을 감소시키도록 예를 들어 연소 가스로부터 이산화탄소(CO2)의 제거, CO2의 후속 처리 및 저장에 대한 필요성을 증가시켰다. 암모니아 또는 암모늄 기반 CO2 포획을 위한 공지의 응용 기술에 있어서, CO2는 용해 또는 고체 형태로 탄산암모늄(ammonium carbonate) 또는 탄화수소암모늄(ammonium bicarbonate)으로 변환된다. 제어된 조건 하에서 CO2의 방출에 의한 CO2 포획을 위하여 사용된 암모니아 또는 암모늄 성분들을 재생하는 것이 공지되어 있다.
Resnik, KP. 등의 CO2, SO2 및 NOx의 동시 제거를 위한 수용성 암모니아 처리(2004, Int. J. Environmental Technology and Management, Vol. 4, Nos. 1/2, pp. 89-104)는, 수용성 암모니아 처리가 연도 가스에 존재할 수 있는 CO2와 다른 오염물질을 제거할 수 있다는 것을 개시한다. 반연속 반응기 시스템에서의 암모니아/이산화탄소 반응에 관한 테스트 결과는 제공된다. 재생과 흡수 단계 사이의 분해 사이클(solution-cycling)을 포함하는 재생 테스트 결과 또한 제공된다.
WO 2006/022885는 CO2의 포획이 이어지는 거의 제로 농도의 잔류 오염물질로의 연소 가스의 세정을 개시한다. CO2는 NH3-CO2-H2O기(system)에서 암모니아 용액 또는 슬러리를 이용하는 CO2 흡수제에서, 냉각되고 세정된 연소 가스로부터 포획된다. 재생은 흡수제로부터 CO2 부화 용액(CO2-rich solution)의 압력 및 온도를 상승시키는 것에 의해 달성된다.
그러나, 예를 들어 암모니아 손실, 동력 소모 또는 화학적 반응 시간에 관하여 CO2 포획 기술을 더욱 개선하는 요망이 항상 존재한다.
본 발명의 목적은 CO2 포획을 위한 공지된 암모니아 또는 암모늄 기반 기술을 개선하는 것이다.
따라서, 그리고 CO2 포획을 위한 공지된 기술의 작업 및 디자인 파라미터에 따라, 본 발명의 목적은 에너지 및/또는 화학제 소비의 감축뿐만 아니라 투자 및/또는 작업 비용의 감소에 있다.
부가적으로, 본 발명의 목적은 예를 들어 감소된 암모니아 슬립(ammonia slip)에서 CO2 포획을 위하여 이러한 기술에서 사용되는 화학 제품의 감소된 방출의 환경적, 건강적 및/또는 경제적 개선에 있다.
본 발명의 하나의 양태에 있어서, 상기된 목적들 뿐만 아니라 다음의 설명을 읽은 후에 당업자에게 자명하게 되는 추가의 목적들은, (a) CO2를 함유하는 연도 가스를 제공하는 단계; (b) 상기 연도 가스로부터 CO2를 흡수하도록 단계(a)의 연도 가스를 암모니아 함유 매체와 접촉시키는 단계; 및 (c) 상기 연도 가스로부터 암모니아를 제거하도록 단계(b)를 떠난 연도 가스에 존재하는 암모니아를 응축시키는 단계를 포함하는, 연도 가스로부터 CO2를 제거하는 방법에 의해 달성될 것이다.
본 발명의 또 다른 양태에 있어서, 상기 목적들은, 연도 가스로부터 CO2를 흡수하도록 암모니아 함유 매체를 포함하는 CO2 흡수기; 및 상기 연도 가스로부터 암모니아를 제거하도록 CO2 흡수기를 떠난 연도 가스를 받는 암모니아 응축기를 포함하는, 연도 가스로부터 CO2를 제거하는 시스템에 의해 달성될 것이다.
그러므로, 암모니아 함유 매체에서 CO2의 흡수 후에 연도 가스에 존재하는 암모니아의 응축에 의해, CO2 포획을 위한 개선된 기술이 달성된다.
연도 가스는 전형적으로 재생 가능 또는 재생 불능 연료들과 같은 유기 물질의 연소로부터 초래될 수 있다. 그러나, 본 명세서에서, 용어 "연도 가스"는 CO2를 함유하는 임의의 가스 혼합물을 지칭할 수 있다. 연도 가스가 본 발명의 암모니아 함유 매체에서의 CO2의 흡수 또는 다른 특징들에 대해 유해한 화학종(chemical species) 또는 입자들을 포함하면, 이러한 화학종 또는 입자들은 초기에 당업자아게 공지된 분리 기술에 의해 제거될 수 있다. 이러한 예비 처리의 예들은 예를 들어 상기된 WO 2006/022885에서 주어진다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 암모니아 함유 매체는 CO2를 흡수하도록 사용되는 임의의 매체이며, 암모니아, 암모늄, 또는 암모니아 또는 암모늄을 함유하는 임의의 성분 또는 혼합물을 포함한다. 예로서, CO2 흡수는 암모니아가 암모늄 이온(NH4 +)의 형태, 또는 용해된 분자(NH3)의 형태를 할 수 있는 수용성 매체에서 발생할 수 있다. CO2를 함유하는 연도 가스와 암모니아 함유 매체의 접촉은 용해 또는 고체 형태로 탄산암모늄 또는 탄화수소암모늄의 형태를 초래한다. 즉, 종래에 때때로 사용되는 바와 같이, CO2는 암모니아 함유 매체에 의해 흡수되고, 그러므로 연도 가스로부터 제거된다. 본 발명의 암모니아 함유 매체는 수중에서 탄산암모늄과 같은 암모니아 또는 암모늄 성분의 용해 또는 혼합에 의해 준비될 수 있다. 용어 "매체"는 용액 뿐만 아니라 현탁액 또는 슬러리를 지칭한다.
CO2 흡수 후에 CO2가 제거된 연도 가스에 존재하는 암모니아, 예를 들어 암모니아 함유 매체로부터 이월된(carried over) 암모니아는 응축에 의해 연도 가스로부터 제거될 수 있다. 이러한 응축은 예를 들어 산세척 또는 수세, 또는 다른 직접 또는 간접 접촉 열교환에 의해 응축기 또는 스크러버에서 발생할 수 있다. 응축은 0 내지 10 bar와 같은 50 bar의 압력에서 0 내지 5℃와 같은 0℃에 가까운 온도에서 수행될 수 있다.
본 발명의 방법의 단계(b) 또는 본 발명의 시스템의 CO2 흡수기는 넓은 온도 범위 내에서 동작한다. 실제로, 온도 하한은 암모니아 함유 매체의 빙점 근방으로 설정된다. 다른 한편으로, 온도 상한은 실시 이유 때문에 암모니아 함유 매체의 비등점 근방으로 설정된다. 빙점 및 비등점에 대한 기준은 단계(b) 또는 CO2 흡수기의 동작 압력으로 만들어진다는 것을 이해하여야 한다. 대기압에 가까운 압력에서, 온도 상한 및 하한은 각각 0℃ 및 100℃에 근접할 수 있는 반면에, 100℃ 보다 높은 온도는 실제적으로 만족스러울 수 있으며, 보다 높은 압력에서 바람직하다. 0 내지 10 bar, 바람직하게 5 내지 10 bar의 압력 범위가 계획된다. 응축기에서의 보다 높은 압력은 매체에서의 이산화탄소의 용해성과 흡수기에서의 연도 가스의 잔류 시간을 모두 증가시켜, 흡수기 크기를 보다 작게 한다. 보다 높은 압력은 또한 암모니아의 실제 압력을 감소시킨다.
그러나, 우호적인 물질 전달(mass transfer) 및 화학 반응 속도를 달성하도록, 하한보다 높은 온도에서 동작하는 것이 필요할 수 있다. 따라서, 20℃보다 높은 온도, 바람직하게 38℃보다 높은 온도, 더욱 바람직하게 40℃보다 높은 온도, 가장 바람직하게 50℃보다 높은 온도에서 단계(b) 또는 CO2 흡수기를 동작시키는 것이 제안된다.
암모니아의 손실(증발로 인한) 및/또는 에너지의 손실(증기의 형태로 하는)을 감소시키도록, 상한 보다 낮은 온도에서 동작하는 것이 필요할 수 있다. 따라서, 80℃보다 낮은 온도, 바람직하게 60℃보다 낮은 온도에서 단계(b) 또는 CO2 흡수기를 동작시키는 것이 제안된다. 일부 적용에 있어서, 예를 들어, 제공된 연도 가스가 매우 낮은 온도의 것일 때, 16℃보다 낮은 온도, 바람직하게 15℃보다 낮은 온도, 더욱 바람직하게 5℃보다 낮은 온도에서 단계(b) 또는 CO2 흡수기를 동작시키는 것이 제안된다.
20 내지 35℃의 온도 범위가 단계(b) 또는 CO2 흡수기의 동작을 위해 계획된다.
본 발명의 방법의 단계(c) 또는 본 발명의 시스템의 암모니아 응축기는 각각 단계(b)를 떠난 가스 또는 CO2 흡수기를 떠난 가스의 간접 냉각에 의해 동작할 수 있다. 간접 냉각에서, 냉각 매체는 냉각되는 가스로부터 물리적으로 분리된다. 그러므로, 응축된 암모니아는 냉각 매체에 의해 제거되지 않을 수 있지만, 단지 연도 가스에서 존재하고 상기 암모니아와 함께 응축되는 임의의 성분, 예를 들어 물에 의해 제거된다. 낮은 온도는 응축된 물에서의 암모니아의 용해성을 향상시킨다. 이러한 결합(arrangement)은 냉각 매체에 의해 추가적으로 제거된 암모니아보다 높은 농도로 응축된 암모니아의 회수를 우호적으로 허용한다. 그러므로, 회수된 암모니아의 추가의 이용이 촉진된다.
본 발명의 방법의 단계(c) 또는 본 발명의 시스템의 암모니아 응축기에서 응축된 암모니아는 각각 단계(b) 또는 CO2 흡수기로 복귀될 수 있다. 그러므로, 암모니아 또는 암모늄을 조제하는 필요성 뿐만 아니라 대기로 방출되는 암모니아의 양이 감소된다.
본 발명의 방법은 암모니아 함유 매체를 재생하도록 단계(b)로부터 따르는 매체로부터 CO2를 방출하는 단계(d)를 추가로 포함할 수 있다. 대응하여, 본 발명의 시스템은 CO2 흡수기로부터 따르는 매체로부터 CO2를 방출하는 매체 재생기를 추가로 포함할 수 있다. 방출된 CO2는 기술적인 경제 또는 환경적 관심사의 관점에서 적절한 것으로서 선택적으로 추가 처리되거나 또는 저장될 수 있다.
본 발명의 방법의 단계(d) 또는 본 발명의 시스템의 매체 재생기는 넓은 온도 범위 내에서 동작한다. 10O 내지 200℃, 바람직하게 110 내지 160℃의 범위의 온도에서 동작하는 것이 필요하다. 그러므로, CO2의 방출은 CO2의 효율적인 방출을 허용하는 온도에서 수행된다.
본 발명의 방법의 단계(d) 또는 본 발명의 시스템의 매체 재생기는 넓은 압력 범위 내에서 동작한다. 대기압보다 높은 압력, 바람직하게 10 bar보다 높은 압력에서 동작하는 것이 필요하다. 높은 재생 압력으로 인하여, 재생 동안 형성된 암모니아는 CO2를 방출하는 매체에서 포획된다. 그러므로, 암모니아의 방출 또는 손실이 방지된다.
본 발명의 방법은 단계(d)에서 재생된 암모니아 함유 매체를 단계(b)로 복귀시키는 추가의 단계(e)를 포함할 수 있다. 대응하여, 본 발명의 시스템은 CO2 흡수기로 재생된 암모니아 함유 매체를 복귀시키도록 매체 재생기로부터 CO2 흡수기로의 통로를 추가로 포함할 수 있다.
그러므로, 암모니아 함유 매체에서의 흡수에 의한 연도 가스로부터의 CO2의 연속 또는 반연속 제거, CO2의 회수, 및 상기 매체의 재생 및 재사이클링을 허용하는 통합된 공정 또는 시스템을 생성하였다. 통합된 방법 또는 시스템으로부터의 암모니아 방출 및 방법 및 시스템으로의 암모니아 형성이 감소된다.
도 1a 및 도 1b는 암모늄 기반 CO2 포획 시스템의 개략도.
도 2는 암모늄 기반 CO2 포획 시스템의 개략도.
도 1a 및 도 1b는 암모늄 기반 CO2 포획 시스템의 개략도이다. 상기 시스템은 CO2 흡수기(1)를 포함한다. 모든 실시예에서, CO2 흡수기(1)는 다수의 용기 또는 동작 단계들로서 병렬 또는 직렬로 배열될 수 있다. CO2가 제거될 연도 가스(2)는 CO2 흡수기(1)로 공급된다. CO2 흡수기(1)에서, 연도 가스는 예를 들어 암모니아 함유 매체를 통해 연도 가스를 기포화하는 것에 의해 또는 상기 매체를 연도 가스 내로 분사하는 것에 의하여 상기 매체와 접촉된다. 연도 가스와 암모니아 함유 매체를 접촉시키기 위하여 배열하는 것은 당업자의 지식 내에 있는 것이다. CO2 흡수기(1)에서, 연도 가스(2)로부터의 CO2는 예를 들어 용해 또는 고체 형태로 탄산암모늄 또는 탄화수소암모늄의 형성에 의해 암모니아 함유 매체에서 흡수된다. CO2가 제거된 연도 가스는 라인(3)을 통해 CO2 흡수기(1)를 떠난다. 본원에서 사용되는 바와 같은 암모니아 함유 매체는 CO2를 흡수하도록 사용되는 임의의 매체이며, 암모니아, 암모늄, 또는 암모니아 또는 암모늄을 함유하는 임의의 성분 또는 혼합물을 포함한다. 예로서, CO2 흡수는 암모니아가 암모늄 이온(NH4 +) 또는 용해된 분자(NH3)의 형태를 할 수 있는 수용성 매체에서 발생할 수 있다.
도 1a 및 도 1b에 도시된 시스템은 암모니아 응축기(4)를 추가로 포함한다. 모든 실시예에서, 암모니아 응축기(4)는 다수의 용기 또는 동작 단계들로서 병렬 또는 직렬로 배열될 수 있다. 암모니아 응축기(4)는 냉각 매체 순환 라인(5)을 가지는 간접 쿨러이다. 연도 가스는 CO2 흡수기(1)로부터 라인(3)을 통해 암모니아 응축기(4)로 들어간다. 암모니아 응축기(4)에서, 연도 가스에 존재하는 암모니아는 예를 들어 열교환 표면 상에서 응축되어, 냉각 매체 순환 라인(5)의 냉각 매체와 처리되는 연도 가스를 분리한다. 전형적으로 물에서 용해되고 연도 가스에서 존재하는 수증기로부터 또한 응축될 수 있는 응축된 암모니아는 라인(6)을 통하여 암모니아 응축기(4)를 떠나서 CO2 흡수기(1)로 복귀된다. 암모니아가 제거된 연도 가스는 라인(7)을 통해 암모니아 응축기(4)를 떠난다.
CO2 흡수기(1)의 동작 온도는 암모니아 함유 매체가 열교환기(8)를 통과하고 라인(9)을 통해 CO2 흡수기(1)로 복귀하는 것에 의해 제어된다. 열교환기(8)는 필요에 따라서 상기 매체를 가열하거나 냉각시킬 수 있다. 열교환기(8)는 도 1a에 도시된 바와 같이 라인(9) 상에 배열되거나, 또는 도 1b에 도시된 바와 같이 CO2 흡수기(1)를 포함하는 용기에 배열될 수 있다.
도 2는 암모늄 기반 CO2 포획 시스템의 개략도이다. 시스템은 상기되고 도면 부호로 지시된 바와 같은 CO2 흡수기, 암모니아 응축기, 열교환기, 및 관련 배관을 포함한다. 도 2에서, 열교환기(8)는 도 1a에 도시된 바와 같으나, 또한 도 1b의 대안적인 배열이 또한 실현 가능하다.
도 2에 도시된 시스템은 재생기(10)를 추가로 포함한다. 모든 실시예에서, 재생기(10)는 다수의 용기 또는 동작 단계들로서 병렬 또는 직렬로 배열될 수 있다. CO2 흡수기(1)에서 형성된 바와 같은 용해 또는 고체 탄산암모늄 또는 탄화수소암모늄을 함유하는 암모니아 함유 매체는 라인(11)을 통해 재생기(10)로 들어간다. 재생기(10)에서, 매체는 매체로부터 CO2를 방출하고 암모니아 함유 매체를 재생하는데 충분한 온도 및 압력 조건에 노출된다. 기본적으로, 용해 또는 고체 형태를 하는 탄산암모늄 또는 탄화수소암모늄은 CO2를 가스로서 방출하도록 분해된다. 예를 들어 열교환기 및 펌프를 이용하여 이러한 조건을 얻는 것은 당업자의 지식 내에 있는 것이다. 방출된 CO2는 라인(12)을 통해 재생기(10)를 떠난다. 재생된 암모니아 함유 매체는 라인(13, 14)들을 통해 CO2 흡수기(1)로 복귀된다.
도 2에 도시된 시스템은 방출된 CO2와 함께 재생기(10)를 떠난 암모니아를 회수하는 것을 목적으로 하는 암모니아 회수 응축기(15)를 추가로 포함한다. 모든 실시예에서, 암모니아 회수 응축기(15)는 다수의 용기 또는 동작 단계들로서 병렬 또는 직렬로 배열될 수 있다. 암모니아 회수 응축기(15)는 상기된 바와 같은 암모니아 응축기(4)를 위해 디자인될 수 있다. CO2 함유 가스는 재생기(10)로부터 라인(12)은 통해 암모니아 회수 응축기(15)로 들어간다. 암모니아 회수 응축기(15)에서, 가스에 존재하는 암모니아는 응축된다. 응축된 암모니아는 전형적으로 재생기(10)를 떠난 가스에서 존재하는 수증기로부터 응축된 물에서 용해된다. 용해된 암모니아는 라인(16)을 통해 암모니아 회수 응축기(15)를 떠나서, 재생기(10)로 복귀된다. 암모니아가 제거된 CO2 함유 가스는 라인(17)을 통하여 암모니아 회수 응축기(15)를 떠난다.
재생기(10)의 동작 온도는 암모니아 함유 매체가 열교환기(18)를 통과하고 라인(19)을 통해 재생기(10)로 복귀하는 것에 의해 제어된다. 열교환기(18)는 도 2에 도시된 바와 같이 라인(19) 상에 배열될 수 있거나, 또는 도 1b에 있는 CO2 흡수기(1)에서의 열교환기(8)의 구성과 유사하게 용기 포함 재생기(10)에 배열될 수 있다.
상기된 바와 같이, 도 2에 도시된 시스템에서, 용해 또는 고체 탄산암모늄 또는 탄화수소암모늄을 함유하는 암모니아 함유 매체는 CO2 흡수기(1)로부터 재생기(10)로 공급되는데 반하여, 재생된 암모니아 함유 매체는 재생기(10)로부터 CO2 흡수기(1)로 공급된다. 흡수 공정은 발열성이며 재생 공정은 흡열성이고 상기 공정들은 전형적으로 상당히 상이한 온도에서 동작되며, 열 회수를 위한 수단은 시스템의 성능을 개선할 수 있다. 그러므로, 라인(11)에 있는 CO2 흡수기(1)로부터의, 용해 또는 고체 탄산암모늄 또는 탄화수소암모늄을 함유하는 암모니아 함유 매체는 라인(13, 14)들에 있는 재생기(10)로부터의 재생된 암모니아 함유 매체와 열교환기(20)에서 열교환된다.
도 2에 도시된 시스템의 온도 제어를 위한 추가적인 수단은 열교환기(21)로 나타난다. 열교환기(21)를 통하여, 라인(14)에서의 매체는 필요한 바와 같이 가열 또는 냉각될 수 있다.
예
13체적%의 CO2를 함유하는 연도 가스는 대략 25℃와 같은 대기 온도에서 흡수기에서 암모니아/암모늄 함유 용액과 접촉된다. 흡수기의 압력은 0 내지 10 bar로 유지된다. 높은 압력은 용매 중의 이산화탄소의 용해성과 흡수기에서의 연도 가스의 잔류 시간을 모두 증가시켜, 흡수기 크기를 보다 작게 한다. 흡수기에서의 높은 압력은 또한 암모니아의 부분 압력을 감소시킨다. 상기된 온도에서, 흡수기로부터 나오는 가스에서의 CO2의 함유량은 2체적% 미만으로 예상되며, 전체적으로 85%에 가까운 CO2 제거 효율을 일으킨다. 제거 효율은 촉진제의 추가에 의해 개선될 수 있다. 흡수기를 떠난 연도 가스는 간접 쿨러를 통과하여, 0 내지 5℃의 값으로 가스 온도를 감소시킨다. 이에 의해, 흡수기를 떠난 연도 가스에 존재하는 물은 응축된다. 가스에 존재하는 암모니아는 응축된 물에서 용해된다. 암모니아 함유 응축된 물은 간접 쿨러로부터 흡수기로 복귀된다. 간접 쿨러를 떠난 연도 가스 스트림은 일부 암모니아를 함유할 수 있다. 동작 온도에 따라서, 이러한 값은 수십 내지 수백 ppm으로 변할 수 있다. 낮은 pH 세척 시스템이 남겨진 암모니아(trace ammonia)로부터 연도 가스를 세척하도록 사용될 수 있다.
암모니아/암모늄 함유 용액 내로의 CO2의 흡수는 다음의 화학 반응을 수반한다:
NH3 (a) + H2O = NH4 + + OH- 1
2NH4 + + CO2 + H2O = (NH4)2CO3 (a) 2
(NH4)2CO3 (a) = NH2CO2 - + NH4 + + H2O 3
(NH4)2CO3 (a) + CO2 + H2O = 2NH4HCO3 (a) 4
NH4HCO3 (a) = NH4HCO3 (s) 5
이용 가능한 CO2가 과잉이면, 흡수기에서의 용액은 탄화수소암모늄에 의해 포화된다. CO2와의 용액의 추가적인 반응은 탄화수소암모늄의 석출을 초래한다. 흡수기에서 용액의 잔류 시간이 길면 길수록, 용액에서의 고체 탄화수소암모늄의 비율(fraction)은 높게 된다.
재생 동안, CO2는 포화된 탄화수소암모늄 용액으로부터 회수된다. 재생은 높은 압력, 바람직하게 10 bar 보다 높은 압력에서 행해진다. 고체 탄화수소암모늄의 분해는 대기압에서 30℃에서 시작하고, 암모니아, CO2 및 물의 형성을 초래한다. 슬러리에서의 탄화수소암모늄의 분해는 용액의 온도를 증가시키는데 필요한 과잉 에너지로 인하여 보다 높은 온도를 요구한다. 탄화수소암모늄의 분해가 암모니아, CO2 및 물의 등몰(equi-molar) 형성을 초래하여야하는 것이 예측된다. 높은 압력에서의 재생은 물이 액체 형태인 채로 머무르는 것을 유발한다. 이러한 높은 용해성으로 인하여, 형성된 NH3은 물에서 용해되는 한편, CO2는 가스 형태로 시스템을 떠난다. 재생 온도는 용액에서의 고체 탄화수소암모늄의 비율에 의존한다. 5중량%보다 높은 고체 함유량에서, 재생 온도는 100℃에 가까운 반면에, 130℃의 온도는 15중량%에 가까운 고체 함유량에 대해 요구될 수 있다.

Claims (22)

  1. 오염된 가스 스트림으로부터 CO2를 제거하는 방법으로서,
    CO2가 제거된 가스 스트림 및 흡수된 CO2를 갖는 암모니아 용액 또는 슬러리를 생성하기 위하여, 가압된 흡수기 용기 내에서 암모니아 용액 또는 슬러리를 이용하여 가스 스트림으로부터 CO2를 흡수하는 단계로서, 상기 흡수 단계는 대기압보다 높고 10 bar보다 낮은 압력에서 수행되는, 상기 흡수 단계; 및
    상기 암모니아 용액 또는 슬러리로부터 CO2를 분리하기 위하여, 가압된 재생기 용기 내에서 흡수된 CO2를 갖는 암모니아 용액 또는 슬러리를 가열함으로써 흡수된 CO2를 갖는 암모니아 용액 또는 슬러리를 재생하는 단계로서, 상기 재생 단계는 상기 흡수 단계가 수행되는 압력보다 큰 압력에서 수행되는, 상기 재생 단계;를 포함하는, CO2 제거 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 흡수 단계는 0 bar와 10 bar 사이의 압력에서 수행되는, CO2 제거 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 흡수 단계는 5 bar와 10 bar 사이의 압력에서 수행되는, CO2 제거 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 재생 단계는 10 bar보다 큰 압력에서 수행되는, CO2 제거 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 흡수 단계는 20℃와 80℃ 사이의 온도에서 수행되는, CO2 제거 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 흡수 단계는 20℃와 35℃ 사이의 온도에서 수행되는, CO2 제거 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 흡수 단계 전에 상기 가스 스트림을 냉각하는 단계를 더 포함하고, 상기 흡수 단계는 16℃보다 작은 온도에서 수행되는, CO2 제거 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 재생 단계는 100℃와 200℃ 사이의 온도에서 수행되는, CO2 제거 방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 가스 스트림으로부터 CO2를 흡수한 후에, 연도 가스에 존재하는 암모니아를 대기압보다 높은 압력에서 응축시키는 단계를 더 포함하는, CO2 제거 방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 응축 단계는 0 bar와 10 bar 사이의 압력에서 수행되는, CO2 제거 방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 응축 단계는 0℃와 5℃ 사이의 온도에서 수행되는, CO2 제거 방법.
  12. 오염된 가스 스트림으로부터 CO2를 제거하는 방법으로서,
    CO2가 제거된 가스 스트림 및 흡수된 CO2를 갖는 암모니아 용액 또는 슬러리를 생성하기 위하여, 가압된 흡수기 용기 내에서 암모니아 용액 또는 슬러리를 이용하여 가스 스트림으로부터 CO2를 흡수하는 단계로서, 상기 흡수 단계는 0 bar와 10 bar 사이의 압력에서 수행되는, 상기 흡수 단계; 및
    상기 암모니아 용액 또는 슬러리로부터 CO2를 분리하기 위하여, 가압된 재생기 용기 내에서 흡수된 CO2를 갖는 암모니아 용액 또는 슬러리를 가열함으로써 흡수된 CO2를 갖는 암모니아 용액 또는 슬러리를 재생하는 단계로서, 상기 재생 단계는 10 bar보다 큰 압력에서 수행되는, 상기 재생 단계;를 포함하는, CO2 제거 방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 흡수 단계는 5 bar와 10 bar 사이의 압력에서 수행되는, CO2 제거 방법.
  14. 제 12 항에 있어서, 상기 흡수 단계는 20℃와 80℃ 사이의 온도에서 수행되는, CO2 제거 방법.
  15. 제 12 항에 있어서, 상기 흡수 단계 전에 상기 가스 스트림을 냉각하는 단계를 더 포함하고, 상기 흡수 단계는 16℃보다 작은 온도에서 수행되는, CO2 제거 방법.
  16. 제 12 항에 있어서, 상기 재생 단계는 100℃와 200℃ 사이의 온도에서 수행되는, CO2 제거 방법.
  17. 제 12 항에 있어서, 상기 가스 스트림으로부터 CO2를 흡수한 후에, 연도 가스에 존재하는 암모니아를 대기압보다 높은 압력에서 응축시키는 단계를 더 포함하는, CO2 제거 방법.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 응축 단계는 0℃와 5℃ 사이의 온도에서 수행되는, CO2 제거 방법.
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 삭제
  22. 삭제
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