KR101187004B1 - Selective multiphase absorption device and method for highly refining bio gas - Google Patents

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KR101187004B1 KR1020120094170A KR20120094170A KR101187004B1 KR 101187004 B1 KR101187004 B1 KR 101187004B1 KR 1020120094170 A KR1020120094170 A KR 1020120094170A KR 20120094170 A KR20120094170 A KR 20120094170A KR 101187004 B1 KR101187004 B1 KR 101187004B1
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강필선
유승관
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Abstract

PURPOSE: A selective multi-leveled absorption apparatus for refining biogas and a method for the same are provided to obtain methane gas of high concentration by continuously introducing biogas. CONSTITUTION: A selective multi-leveled absorption apparatus for refining biogas includes the following steps: biogas is supplied to a first absorption column to be reacted with absorption liquid containing calcium hydroxide and an alkali admixture in order to remove carbon dioxide from the biogas(S10); the methane gas without the carbon dioxide is supplied to a second absorption column to be reacted with the absorption liquid in order to remove carbon dioxide from the methane gas(S20); the methane gas is circulated to a subsequent absorption column to be reacted with the absorption liquid according to the concentration of the methane gas(S30); the absorption liquid is drained according to the pH value of the absorption liquid(S40); and the level of the absorption liquid is maintained by supplying new absorption liquid to a third absorption column after the absorption liquid is drained from the first absorption column(S50). [Reference numerals] (AA) Start; (BB) End; (S10) Removing carbon dioxide by primarily reacting biogas; (S20) Removing carbon dioxide by secondarily reacting methane gas; (S30) Removing carbon dioxide by thirdly reacting methane gas if the concentration of the methane gas is lower than the pre-determined value; (S40) Draining the absorption liquid of a first absorption column if the pH value of the absorption liquid is lower than the pre-determined pH value; (S50) Supplying absorption liquid

Description

바이오가스 고도정제를 위한 선택적 다단 흡수 장치 및 방법{SELECTIVE MULTIPHASE ABSORPTION DEVICE AND METHOD FOR HIGHLY REFINING BIO GAS}Selective MULTIPHASE ABSORPTION DEVICE AND METHOD FOR HIGHLY REFINING BIO GAS

본 발명은 바이오가스 고도정제를 위한 선택적 다단 흡수 장치 및 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 수산화칼슘과 알칼리 혼화제로 이루어지는 흡수액이 저장되고, 직렬 연결된 3개의 흡수탑중 2개의 흡수탑에 메탄가스를 투입하여 순차적으로 반응시켜 메탄가스에 포함된 이산화탄소와 황성분, 분진을 제거하고, 메탄가스의 농도가 기준 농도보다 낮으면 나머지 1개의 흡수탑에 메탄가스를 투입하여 반응시킴으로써 바이오가스를 연속적으로 투입하면서 고농도의 메탄가스를 얻을 수 있도록 하는 바이오가스 고도정제를 위한 선택적 다단 흡수 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a selective multi-stage absorption device and method for advanced biogas purification, and specifically, an absorption liquid consisting of calcium hydroxide and an alkali admixture is stored, and methane gas is introduced into two absorption towers of three absorption towers connected in series. By sequentially reacting to remove carbon dioxide, sulfur and dust contained in methane gas, and if the concentration of methane gas is lower than the standard concentration, methane gas is added to the remaining one absorption tower to react and continuously input biogas at high concentration. The present invention relates to a selective multistage absorption apparatus and method for biogas advanced purification to obtain methane gas.

일반적으로, 현재 화석연료의 대체연료로서 가장 기대를 받고 있는 것 중의 하나가 바이오가스(bio gas)이며, 바이오가스는 천연가스와 더불어 가까운 장래에 충분히 실용화가 가능한 것으로 기대되고 있다.In general, one of the most anticipated biofuels as a substitute for fossil fuels is biogas, which is expected to be fully commercialized in the near future along with natural gas.

바이오가스는 축산 분뇨, 음식물 쓰레기, 하수처리장 슬러지(sludge)와 같이 바이오매스(biomass : 유기물)의 함량이 높은 유기성 폐기물을 발효시키면 자동으로 얻어지는 것으로, 원료물질인 유기성 폐기물은 인간 활동과 각종 산업 활동을 통해 끊임없이 발생되므로 충분하다 할 수 있다.Biogas is automatically obtained by fermenting organic wastes with high biomass content, such as livestock manure, food waste, and sludge in sewage treatment plants. Organic waste, a raw material, is a human activity and various industrial activities. This is enough because it occurs constantly.

상세하게, 바이오가스는 다량의 유기물질을 함유하는 유기성 폐기물을 산소가 존재하지 않는 언에어로빅(anaerobic) 상태 하에서 혐기성 소화 처리하면 유기물질이 분해되어 생성되는 것으로, 주로 메탄(CH4：약 60~70%)과 이산화탄소(CO2：약 30~40%)로 구성된다.In detail, biogas is produced by anaerobic digestion of organic wastes containing a large amount of organic materials under an aerobic condition in which oxygen does not exist, and is mainly formed of methane (CH 4 : about 60 ~). 70%) and carbon dioxide (CO2: about 30-40%).

여기서, 혐기성 소화 처리는 혐기성 미생물의 부착성질을 이용하여 혐기성 소화조 내에 담체(擔體)를 설치하는 혐기성 필터(anaerobic filter) 공법과, 미생물의 자기 고정화(self immobilization)에 따른 입상화(granulation)를 이용하는 UASB(Upflow Anaerobolic Sludge Blanket) 공법이 통상 적용되고 있다.Here, anaerobic digestion treatment uses an anaerobic filter method in which a carrier is installed in an anaerobic digester using adhesive properties of anaerobic microorganisms, and granulation due to self immobilization of microorganisms. UASB (Upflow Anaerobolic Sludge Blanket) method is commonly used.

바이오가스는 메탄가스를 약 60~70% 정도 다량 함유하므로, 통상 연소시켜 전기 및 열 에너지를 얻는다.Biogas contains about 60 to 70% of methane, so it is usually burned to obtain electrical and thermal energy.

그러나, 그 연소 시에 약 30~40% 정도 많은 양 함유되어 있는 이산화탄소가 산화 작용을 방해함으로써 연소에 따른 발열량이 낮고, 그에 따라 전기 및 열 에너지로의 전환율이 낮다는 문제점이 있다.However, since the carbon dioxide contained in a large amount of about 30 to 40% during the combustion interferes with the oxidation action, there is a problem in that the calorific value due to combustion is low, and thus the conversion rate to electricity and thermal energy is low.

따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위해 많은 노력이 있어 왔다.Therefore, many efforts have been made to solve this problem.

그 대표적인 일 예로서, 대한민국의 대우건설이 개발한 "대우 이상 혐기성 소화 공정(Daewoo Two pHase Anaerobolic Bio-Gas System : 통상, 'DBS'로 칭함)"이 있으며, 해당 DBS 공정에서는 바이오가스 중에 함유된 이산화탄소를 조금 분리시켜 공기 중으로 배출시킴으로써 함유된 메탄가스의 함량을 75~80% 정도로 높이고 이산화탄소의 함량은 약 20% 정도로 낮추는 것이다.One typical example is the Daewoo Two pHase Anaerobolic Bio-Gas System (commonly referred to as 'DBS') developed by Daewoo E & C in the Republic of Korea. By separating the carbon dioxide and venting it into the air, the content of methane gas is increased to 75 ~ 80% and the carbon dioxide content is lowered to about 20%.

그러나, 이 방식은 그 이상의 이산화탄소를 제거할 수 없다는 한계성의 문제점이 있다.However, this method has a problem in that it cannot remove further carbon dioxide.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 국내 특허등록공보 10-0884737호(바이오가스 정제 및 에너지 회수 장치)가 개발되어 출원되었다.In order to solve this problem, Korean Patent Registration Publication No. 10-0884737 (biogas purification and energy recovery device) has been developed and applied.

도 1에 도시된 바와 같이 상기 바이오가스 정제 및 에너지 회수 장치중 바이오가스 정제장치는 유기성 폐기물을 발효시켜 바이오가스를 생성하는 바이오가스 생성부(110)와, 바이오가스 생성부(110)에서 생성되어 공급되는 바이오가스를 이송하는 바이오가스 이송관(120)과, 바이오가스 이송관(120)의 도중에 구비되어 통과되는 바이오가스 중에 함유된 이산화탄소를 수산화칼슘(Ca(OH)2)성분의 강알칼리수에 접촉, 제거시켜 함유된 메탄가스의 함량을 증가시키는 정제조(130)와, 정제된 바이오가스를 내부 저장하는 바이오가스 저장조(160)와, 정제조(130)에서의 제거 반응에 따라 생성되는 탄산칼슘(CaCO3) 슬러지를 공급받아 저장하는 슬러지 저장조(150)와, 정제된 바이오가스를 내부 저장하였다가 공급하는 바이오가스 저장조(160)로 이루어진다.As shown in FIG. 1, the biogas purification apparatus of the biogas purification and energy recovery apparatus is generated by the biogas generator 110 and the biogas generator 110 to generate biogas by fermenting organic waste. The carbon dioxide contained in the biogas that is provided in the middle of the biogas delivery pipe 120 and the biogas delivery pipe 120 to deliver the supplied biogas contacts the strong alkali water of calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ) component. , The purification tank 130 to remove the methane gas to increase the content, the biogas storage tank 160 for storing the purified biogas inside, and the calcium carbonate produced by the removal reaction in the purification tank 130 (CaCO 3 ) A sludge storage tank 150 for receiving and storing sludge and a biogas storage tank 160 for storing and supplying purified biogas therein.

그러나, 이러한 종래의 바이오가스 정제 및 에너지 회수 장치는 수산화칼슘만을 이용하여 이산화탄소를 제거하기 때문에 정제 후 메탄의 농도가 일정하지 않고, 도시가스로 사용하기 위한 97% 이상의 고농도 메탄가스를 얻을 수 없는 문제점이 있다.However, since the conventional biogas purification and energy recovery apparatus removes carbon dioxide using only calcium hydroxide, the concentration of methane is not constant after purification, and it is not possible to obtain high concentration methane gas of more than 97% for use as city gas. have.

국내 특허등록공보 10-0884737Domestic Patent Registration Publication 10-0884737

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 수산화칼슘과 알칼리 혼화제로 이루어지는 흡수액이 저장되고, 직렬 연결된 3개의 흡수탑중 2개의 흡수탑에 메탄가스를 투입하여 순차적으로 반응시켜 메탄가스에 포함된 이산화탄소와 황성분, 분진을 제거하고, 메탄가스의 농도가 기준 농도보다 낮으면 나머지 1개의 흡수탑에 메탄가스를 투입하여 반응시킴으로써 바이오가스를 연속적으로 투입하면서 메탄가스의 고농도의 메탄가스를 얻을 수 있도록 하는 바이오가스 고도정제를 위한 선택적 다단 흡수 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the above problems, the absorption liquid consisting of calcium hydroxide and alkali admixture is stored, the methane gas contained in the methane gas by sequentially reacting by inputting If carbon dioxide, sulfur and dust are removed, and the concentration of methane gas is lower than the standard concentration, methane gas is added to the other absorption tower and reacted so that high concentration of methane gas can be obtained while continuously supplying biogas. It is an object of the present invention to provide a selective multistage absorption apparatus and method for biogas purification.

또한, 본 발명은 제 1흡수탑에 저장된 수산화칼슘과 알칼리 혼화제로 이루어지는 흡수액의 pH를 측정하여 pH가 기준 pH보다 낮게 되면 자동으로 이를 외부로 배출하고, 배출량만큼 제 1흡수탑의 후단에 연결된 제 2흡수탑의 흡수액을 공급하며, 제 3흡수탑에는 신규 흡수액을 공급함으로써 이산화탄소 제거효율을 증대시키도록 하는 바이오가스 고도정제를 위한 선택적 다단 흡수 장치 및 방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.In addition, the present invention measures the pH of the absorbent liquid consisting of calcium hydroxide and alkali admixture stored in the first absorption tower and automatically discharged to the outside when the pH is lower than the reference pH, the second connected to the rear end of the first absorption tower by the discharge amount Another object of the present invention is to provide an optional multi-stage absorption device and method for highly purified biogas for supplying the absorption liquid of the absorption tower, and increasing the carbon dioxide removal efficiency by supplying the new absorption liquid to the third absorption tower.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은,According to an aspect of the present invention,

바이오가스를 공급하고, 라인 상에 제 1송풍기가 구비되는 바이오가스 공급라인과; 외부로부터 수산화칼슘(Ca(OH)2)과 알칼리 혼화제를 혼합한 흡수액을 공급받아 일정수두 이상으로 흡수액이 저장되고, 흡수액 내부로 상기 바이오가스 공급라인을 통해 바이오가스를 공급받아 반응시켜 이산화탄소를 흡수하고, 메탄가스를 배출하는 제 1흡수탑과; 상기 제 1흡수탑으로부터 배출되는 메탄가스를 공급하고, 라인 상에 제 2송풍기가 구비되는 메탄가스 공급라인과; 외부로부터 흡수액을 공급받아 일정수두 이상으로 흡수액이 저장되고, 흡수액 내부로 상기 메탄가스 공급라인을 통해 상기 제 1흡수탑으로부터 메탄가스를 공급받아 반응시켜 이산화탄소를 흡수하고, 메탄가스를 배출하는 제 2흡수탑과; 제 2흡수탑의 메탄가스를 배출하는 메탄가스 배출라인과; 상기 메탄가스 배출라인과 분기되어 메탄가스를 순환시키고, 라인 상에 제 3송풍기가 구비되는 메탄가스 순환 라인과; 외부로부터 흡수액을 공급받아 일정수두 이상으로 흡수액이 저장되고, 흡수액 내부로 상기 메탄가스 순환라인을 통해 상기 제 2흡수탑으로부터 메탄가스를 공급받아 반응시켜 이산화탄소를 흡수하고, 메탄가스를 상기 메탄가스 배출라인으로 배출하는 제 3흡수탑과; 상기 메탄가스 배출라인에 설치되어 메탄가스의 수분을 제거하는 건조기와; 상기 제 3흡수탑으로 신규 흡수액을 공급하도록 신규 흡수액이 저장되는 공급조와; 상기 공급조의 신규 흡수액을 제 3흡수탑으로 공급하고, 라인 상에 제 1공급펌프가 구비되는 신규 흡수액 공급라인과; 상기 제 3흡수탑의 흡수액을 제 2흡수탑으로 공급하고, 라인 상에 제 2공급펌프가 구비되는 제 1흡수액 공급라인; 및 상기 제 2흡수탑의 흡수액을 제 1흡수탑으로 공급하고, 라인 상에 제 3공급펌프가 구비되는 제 2흡수액 공급라인을 포함하는 것을 특징으로 한다.A biogas supply line for supplying biogas and having a first blower on the line; The absorption liquid is mixed with calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ) and an alkali admixture from the outside, and the absorption liquid is stored at a predetermined head or more, and the biogas is supplied through the biogas supply line to absorb the carbon dioxide to absorb carbon dioxide. A first absorption tower for discharging methane gas; A methane gas supply line for supplying methane gas discharged from the first absorption tower and having a second blower on a line; A second absorbing liquid is supplied from the outside and the absorbing liquid is stored at a predetermined head or more, the second absorbing liquid absorbs carbon dioxide by receiving the methane gas from the first absorption tower through the methane gas supply line to absorb the carbon dioxide, and discharge the methane gas An absorption tower; A methane gas discharge line for discharging methane gas of the second absorption tower; A methane gas circulation line branched from the methane gas discharge line to circulate the methane gas, and having a third blower on the line; Absorption liquid is supplied from the outside and the absorption liquid is stored at a predetermined head or more, and the absorption liquid is absorbed by receiving the methane gas from the second absorption tower through the methane gas circulation line inside the absorption liquid to absorb carbon dioxide, and discharge the methane gas from the methane gas. A third absorption tower discharged to the line; A dryer installed in the methane gas discharge line to remove water from the methane gas; A supply tank in which the new absorption liquid is stored to supply the new absorption liquid to the third absorption tower; A new absorption liquid supply line for supplying the new absorption liquid of the supply tank to a third absorption tower and having a first supply pump on the line; A first absorption liquid supply line for supplying the absorption liquid of the third absorption tower to the second absorption tower and having a second supply pump on the line; And a second absorption liquid supply line supplying the absorption liquid of the second absorption tower to the first absorption tower and having a third supply pump on the line.

여기에서, 상기 바이오가스 고도정제를 위한 선택적 다단 흡수 장치는 상기 메탄가스 배출라인에 설치되어 메탄가스의 농도를 측정하는 농도 측정 센서와; 상기 제 1흡수탑 내부 흡수액의 pH를 측정하는 pH 센서와; 상기 제 1흡수탑과, 제 2흡수탑 및 제 3흡수탑의 흡수액 수위를 측정하는 수위 측정 센서; 및 상기 농도 측정 센서의 측정값을 입력받아 메탄가스의 농도가 기준 농도보다 낮으면 메탄가스를 상기 메탄가스 순환 라인을 통해 제 3흡수탑으로 순환시켜 재반응시키고, 상기 pH 센서를 통해 제 1흡수탑 흡수액의 pH값을 입력받아 pH가 기준값 미만이면 상기 제 1흡수탑의 흡수액의 일부 또는 전량을 외부로 배출함과 동시에 상기 제 1, 2흡수액 공급라인을 통해 제 3흡수탑의 흡수액을 제 2흡수탑으로 제 2흡수탑의 흡수액을 제 1흡수탑으로 공급하고, 상기 신규 흡수액 공급라인을 통해 상기 공급조의 흡수액을 제 3흡수탑에 공급하여 일정 수위를 유지시키는 컨트롤러를 더 포함한다.Here, the selective multi-stage absorption device for biogas advanced purification comprises a concentration measuring sensor installed in the methane gas discharge line for measuring the concentration of methane gas; PH sensor for measuring the pH of the absorption liquid in the first absorption tower; A water level measuring sensor for measuring an absorbent liquid level of the first absorption tower, the second absorption tower, and the third absorption tower; And receiving the measured value of the concentration measuring sensor, when the concentration of methane gas is lower than the reference concentration, methane gas is circulated to the third absorption tower through the methane gas circulation line to be reacted again, and the first absorption through the pH sensor is performed. When the pH value of the tower absorbent liquid is input and the pH is less than the reference value, a part or the entire amount of the absorbent liquid of the first absorption tower is discharged to the outside and the absorbed liquid of the third absorption tower is supplied through the first and second absorbent liquid supply lines. And a controller for supplying the absorption liquid of the second absorption tower to the first absorption tower through the absorption tower, and supplying the absorption liquid of the supply tank to the third absorption tower through the new absorption liquid supply line.

여기에서 또한, 상기 제 1, 2, 3흡수탑은 공급되는 가스를 미세공기방울을 형성하여 이산화탄소와 흡수액의 접촉을 원활하게 하도록 산기장치와; 내부에 설치되어 흡수액을 교반시키는 수중 교반기; 및 내부 하단에 설치되어 침전물을 제거하는 스크러버를 각각 구비한다.Here, the first, second, third absorption tower and the air diffuser device to form a fine air droplets to the gas supplied to facilitate the contact between the carbon dioxide and the absorption liquid; An underwater stirrer installed inside to stir the absorbent liquid; And a scrubber installed at an inner lower end to remove precipitates, respectively.

여기에서 또, 상기 메탄가스의 기준 농도는 97%이다.Here, the reference concentration of the methane gas is 97%.

여기에서 또, 상기 pH의 기준값은 7.0~9.0이다.Here, the reference value of the said pH is 7.0-9.0.

여기에서 또, 상기 신규 흡수액의 pH는 11.0~13.0이다.Here, pH of the said novel absorption liquid is 11.0-13.0.

여기에서 또, 상기 제 1흡수탑의 배출구와, 메탄가스 배출라인 및 메탄가스 순환라인에는 상기 컨트롤러의 제어에 따라 개폐되어 흡수액을 배출하는 전자 개폐 밸브가 구비된다.
Here, the discharge port of the first absorption tower, the methane gas discharge line and the methane gas circulation line are provided with an electronic opening and closing valve for opening and closing under the control of the controller to discharge the absorbing liquid.

본 발명의 다른 특징은,According to another aspect of the present invention,

상기의 바이오가스 고도정제를 위한 선택적 다단 흡수 장치를 이용한 바이오가스 고도정제를 위한 선택적 다단 흡수 방법에 있어서, 바이오가스를 제 1흡수탑으로 공급하여 수산화칼슘(Ca(OH)2)과 알칼리 혼화제를 혼합한 흡수액과 반응시켜 이산화탄소를 제거하는 1차 반응 공정과; 1차 반응되어 이산화탄소가 제거된 메탄가스를 제 2흡수탑으로 공급하여 흡수액과 반응시켜 이산화탄소를 제거하여 배출하는 2차 반응 공정과; 상기 제 2흡수탑에서 배출되는 메탄가스의 농도를 측정하여 메탄가스의 농도가 기준 농도보다 낮으면 메탄가스를 메탄가스 순환 라인을 통해 제 3흡수탑으로 순환시켜 재반응시킨 후 배출하는 재반응 공정과; 상기 제 1흡수탑 흡수액의 pH값을 입력받아 pH가 기준값 미만이면 상기 제 1흡수탑의 흡수액의 일부 또는 전량을 외부로 배출시키는 흡수액 배출 공정과; 상기 제 1흡수탑의 흡수액이 배출되면 제 1, 2흡수액 공급라인을 통해 제 3흡수탑의 흡수액을 제 2흡수탑으로 제 2흡수탑의 흡수액을 제 1흡수탑으로 공급하고, 신규 흡수액 공급라인을 통해 상기 공급조의 신규 흡수액을 제 3흡수탑에 공급하여 일정 수위를 유지시키는 흡수액 공급 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In the selective multistage absorption method for high biogas purification using the selective multistage absorption device for biogas purification, the biogas is supplied to the first absorption tower to mix calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ) with an alkali admixture. A first reaction step of removing carbon dioxide by reacting with one absorbent liquid; A second reaction step of supplying methane gas from which primary carbon dioxide is removed to the second absorption tower and reacting with the absorption liquid to remove carbon dioxide and discharge the carbon dioxide; Reaction process of measuring the concentration of methane gas discharged from the second absorption tower and if the concentration of methane gas is lower than the standard concentration, the methane gas is circulated through the methane gas circulation line to the third absorption tower to be re-reacted and then discharged and; An absorbent liquid discharging step of receiving a pH value of the first absorption tower absorbent liquid and discharging a part or the entire amount of the absorbent liquid of the first absorption tower to the outside when the pH is less than a reference value; When the absorption liquid of the first absorption tower is discharged, the absorption liquid of the third absorption tower is supplied to the second absorption tower through the first and second absorption liquid supply lines, and the absorption liquid of the second absorption tower is supplied to the first absorption tower, and the new absorption liquid supply line is supplied. It is characterized by consisting of an absorbent liquid supply step of supplying the new absorbent liquid of the supply tank to the third absorption tower through to maintain a constant water level.

여기에서, 상기 메탄가스의 기준 농도는 97%이다.Here, the reference concentration of the methane gas is 97%.

여기에서 또한, 상기 pH의 기준값은 7.0~9.0이다.Here, the reference value of the pH is 7.0-9.0.

여기에서 또, 상기 신규 흡수액의 pH는 11.0~13.0이다.Here, pH of the said novel absorption liquid is 11.0-13.0.

상기와 같이 구성되는 본 발명인 바이오가스 고도정제를 위한 선택적 다단 흡수 장치 및 방법에 따르면, 수산화칼슘과 알칼리 혼화제로 이루어지는 흡수액이 저장되고, 직렬 연결된 3개의 흡수탑중 2개의 흡수탑에 메탄가스를 투입하여 순차적으로 반응시켜 메탄가스에 포함된 이산화탄소와 황성분, 분진을 제거하고, 메탄가스의 농도가 기준 농도보다 낮으면 나머지 1개의 흡수탑에 메탄가스를 투입하여 반응시킴으로써 바이오가스를 연속적으로 투입하면서 고농도의 메탄가스를 얻을 수 있다.According to the selective multi-stage absorption device and method for biogas advanced purification of the present invention configured as described above, an absorption liquid composed of calcium hydroxide and an alkali admixture is stored, and methane gas is introduced into two absorption towers of three absorption towers connected in series. By sequentially reacting to remove carbon dioxide, sulfur and dust contained in methane gas, and if the concentration of methane gas is lower than the standard concentration, methane gas is added to the remaining one absorption tower to react and continuously input biogas at high concentration. Methane gas can be obtained.

또한, 본 발명에 따르면 제 1흡수탑에 저장된 수산화칼슘과 알칼리 혼화제로 이루어지는 흡수액의 pH를 측정하여 pH가 기준 pH보다 낮게 되면 자동으로 이를 외부로 배출하고, 배출량만큼 제 1흡수탑의 후단에 연결된 제 2흡수탑의 흡수액을 공급하며, 제 3흡수탑에는 신규 흡수액을 공급함으로써 이산화탄소 제거효율을 증대시킬 수 있다.In addition, according to the present invention, by measuring the pH of the absorbent liquid consisting of calcium hydroxide and alkali admixture stored in the first absorption tower and automatically discharged to the outside when the pH is lower than the reference pH, the discharge connected to the rear end of the first absorption tower The absorption liquid of the second absorption tower is supplied, and the new absorption liquid is supplied to the third absorption tower to increase the carbon dioxide removal efficiency.

도 1은 종래의 바이오가스 정제 및 에너지 회수 장치중 바이오가스 정제장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 바이오가스 고도정제를 위한 선택적 다단 흡수 장치의 구성을 나타낸 계통도이다.
도 3은 본 발명에 따른 바이오가스 고도정제를 위한 선택적 다단 흡수 방법을 설명하기 위한 공정도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 바이오가스 고도정제를 위한 선택적 다단 흡수 방법을 설명하기 위한 설명도이다.1 is a view showing the configuration of a biogas purification apparatus of the conventional biogas purification and energy recovery apparatus.
Figure 2 is a schematic diagram showing the configuration of a selective multi-stage absorption device for biogas advanced purification according to the present invention.
3 is a process chart illustrating a selective multistage absorption method for biogas highly purified according to the present invention.
4 and 5 are explanatory diagrams for explaining a selective multistage absorption method for biogas highly purified according to the present invention.

이하, 본 발명에 따른 바이오가스 고도정제를 위한 선택적 다단 흡수 장치의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the configuration of the selective multi-stage absorption device for biogas highly purified according to the present invention will be described in detail.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 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.In the following description of the present invention, detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. 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 2는 본 발명에 따른 바이오가스 고도정제를 위한 선택적 다단 흡수 장치의 구성을 나타낸 계통도이다.Figure 2 is a schematic diagram showing the configuration of a selective multi-stage absorption device for biogas advanced purification according to the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 바이오가스 고도정제를 위한 선택적 다단 흡수 장치(1)는, 바이오가스 공급라인(L1)과, 제 1흡수탑(10)과, 메탄가스 공급라인(L2)과, 제 2흡수탑(20)과, 메탄가스 배출라인(L3)과, 메탄가스 순환 라인(L4)과, 제 3흡수탑(30)과, 건조기(40)와, 공급조(50)와, 신규 흡수액 공급라인(L5)과, 제 1~2흡수액 공급라인(L6, L7)과, 농도 측정 센서(S1)와, pH 센서(S2)와, 수위 측정 센서(S3)와, 컨트롤러(60)로 이루어진다.Referring to FIG. 2, the selective multistage absorption device 1 for highly biogas purification according to the present invention includes a biogas supply line L1, a first absorption tower 10, and a methane gas supply line L2. And a second absorption tower 20, a methane gas discharge line L3, a methane gas circulation line L4, a third absorption tower 30, a dryer 40, a supply tank 50, , New absorbent liquid supply line (L5), first to second absorbent liquid supply lines (L6, L7), concentration measuring sensor (S1), pH sensor (S2), water level measuring sensor (S3), controller (60) )

먼저, 바이오가스 공급라인(L1)은 바이오가스를 공급하고, 라인 상에 제 1송풍기(W1)가 구비된다.First, the biogas supply line L1 supplies biogas, and the first blower W1 is provided on the line.

그리고, 제 1흡수탑(10)은 함체 구조로 내부 상단까지 수산화칼슘(Ca(OH)2)과 알칼리 혼화제를 혼합한 흡수액이 저장되고, 흡수액 내부로 바이오가스 공급라인(L1)의 바이오가스가 공급되며, 상부를 통해 이산화탄소가 제거된 메탄가스를 배출한다. 여기에서, 제 1흡수탑(10)은 바이오가스 공급라인(L1)을 통해 공급되는 바이오가스를 미세공기방울을 형성하여 이산화탄소와 흡수액의 접촉을 원활하게 하도록 내부 하단에 설치되는 제 1산기장치(11)와, 내부에 설치되어 흡수액을 교반시키는 제 1수중 교반기(13)와, 내부 하단에 설치되어 침전물을 제거하는 제 1스크러버(15)를 구비한다. 여기에서 또한, 제 1흡수탑(10)의 배출구(17)에는 컨트롤러(60)의 제어에 따라 흡수액을 외부로 배출하는 제 1전자 개폐 밸브(V1)가 구비된다. 여기에서 또, 알칼리 혼화제는 수산화나트륨(NaOH), 수산화마그네슘(Mg(OH)2) 등이 사용된다.
In addition, the first absorption tower 10 has an absorbent liquid containing calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ) and an alkali admixture to the upper end of the enclosure structure, and the biogas of the biogas supply line L1 is supplied into the absorbent liquid. It discharges methane gas from which carbon dioxide has been removed. Here, the first absorption tower 10 is a first air dispersing device (10) installed at the bottom of the inner to facilitate the contact between the carbon dioxide and the absorbent liquid by forming micro air droplets of the biogas supplied through the biogas supply line (L1) ( 11) and a first underwater stirrer 13 installed inside to stir the absorbent liquid, and a first scrubber 15 provided inside the lower end to remove the precipitate. Here, the outlet 17 of the first absorption tower 10 is provided with a first electromagnetic on / off valve V1 for discharging the absorbent liquid to the outside under the control of the controller 60. Here, as the alkali admixture, sodium hydroxide (NaOH), magnesium hydroxide (Mg (OH) 2), and the like are used.

또한, 메탄가스 공급라인(L2)은 제 1흡수탑(10)으로부터 배출되는 메탄가스를 공급하고, 라인 상에 제 2송풍기(W2)가 구비된다.
In addition, the methane gas supply line (L2) supplies the methane gas discharged from the first absorption tower 10, the second blower (W2) is provided on the line.

또, 제 2흡수탑(20)은 함체 구조로 제 1흡수탑(10)과 연계되어 설치되고, 내부 상단까지 수산화칼슘(Ca(OH)2)과 알칼리 혼화제를 혼합한 흡수액이 저장되며, 흡수액 내부로 메탄가스 공급라인(L2)을 통해 제 1흡수탑(10)으로부터 메탄가스가 공급되고, 상부를 통해 이산화탄소가 제거된 메탄가스를 배출한다. 여기에서, 제 2흡수탑(20)은 메탄가스 공급라인(L2)을 통해 공급되는 메탄가스를 미세공기방울을 형성하여 이산화탄소와 흡수액의 접촉을 원활하게 하도록 내부 하단에 설치되는 제 2산기장치(21)와, 내부에 설치되어 흡수액을 교반시키는 제 2수중 교반기(23)와, 내부 하단에 설치되어 침전물을 제거하는 제 2스크러버(25)를 구비한다. 여기에서 또한, 알칼리 혼화제는 수산화나트륨(NaOH), 수산화마그네슘(Mg(OH)2) 등이 사용된다.
In addition, the second absorption tower 20 is installed in association with the first absorption tower 10 in an enclosure structure, and the absorption liquid containing calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ) and an alkali admixture is stored up to an inner upper end, and the absorption liquid is stored inside. Methane gas is supplied from the first absorption tower 10 through a furnace methane gas supply line (L2), and discharges methane gas from which carbon dioxide has been removed. Here, the second absorption tower 20 is a second air disperser installed at the bottom of the inner to facilitate the contact between the carbon dioxide and the absorbent liquid to form a fine air droplets of methane gas supplied through the methane gas supply line (L2) ( 21), a second agitator 23 installed inside to stir the absorbent liquid, and a second scrubber 25 installed inside the lower end to remove the precipitate. Here, as the alkali admixture, sodium hydroxide (NaOH), magnesium hydroxide (Mg (OH) 2) and the like are used.

또, 메탄가스 배출라인(L3)은 제 2흡수탑(20)의 메탄가스를 외부로 배출한다. 여기에서, 메탄가스 배출라인(L3)의 후단에는 도시가스화를 시키기 위해 O2와 N2를 제거하고, 열량 조절 및 부취제 주입 등과 같은 일반적인 후속 공정이 이루어진다. 여기에서 또한, 메탄가스 배출라인(L3)에는 컨트롤러(60)의 제어에 따라 메탄가스의 순환을 선택적으로 할 수 있는 제 2전자 개폐 밸브(V2)가 구비된다.
In addition, the methane gas discharge line (L3) discharges the methane gas of the second absorption tower 20 to the outside. Here, in the rear end of the methane gas discharge line (L3) to remove the O 2 and N 2 in order to make the city gasification, a general subsequent process such as calorie control and odorant injection is made. Here, the methane gas discharge line (L3) is provided with a second electromagnetic on-off valve (V2) which can selectively circulate the methane gas under the control of the controller (60).

또, 메탄가스 순환라인(L4)은 메탄가스 배출라인(L3)으로부터 배출되는 메탄가스를 하기에서 설명할 제 3흡수탑(30)으로 순환 공급하고, 라인 상에 제 3송풍기(W3)가 구비된다. 여기에서, 메탄가스 순환라인(L4)에는 컨트롤러(60)의 제어에 따라 메탄가스의 순환을 선택적으로 할 수 있는 제 3, 4전자 개폐 밸브(V3, V4)가 구비된다.
In addition, the methane gas circulation line L4 circulates and supplies the methane gas discharged from the methane gas discharge line L3 to the third absorption tower 30 to be described below, and the third blower W3 is provided on the line. do. Here, the methane gas circulation line (L4) is provided with a third, four-electron open and close valve (V3, V4) capable of selectively circulating the methane gas under the control of the controller 60.

또, 제 3흡수탑(30)은 함체 구조로 제 2흡수탑(20)과 연계되어 설치되되, 메탄가스 순환라인(L4)을 통해 메탄가스 배출라인(L3)과 연결되고, 내부 상단까지 수산화칼슘(Ca(OH)2)과 알칼리 혼화제를 혼합한 흡수액이 저장되며, 흡수액 내부로 메탄가스 순환라인(L4)을 통해 제 2흡수탑(20)으로부터 메탄가스가 공급되고, 상부를 통해 이산화탄소가 제거된 메탄가스를 메탄가스 배출라인(L3)을 통해 배출한다. 여기에서, 제 3흡수탑(30)은 메탄가스 순환라인(L4)을 통해 공급되는 메탄가스를 미세공기방울을 형성하여 이산화탄소와 흡수액의 접촉을 원활하게 하도록 내부 하단에 설치되는 제 3산기장치(31)와, 내부에 설치되어 흡수액을 교반시키는 제 3수중 교반기(33)와, 내부 하단에 설치되어 침전물을 제거하는 제 3스크러버(34)를 구비한다. 여기에서 또한, 알칼리 혼화제는 수산화나트륨(NaOH), 수산화마그네슘(Mg(OH)2) 등이 사용된다.
In addition, the third absorption tower 30 is installed in connection with the second absorption tower 20 in a housing structure, connected to the methane gas discharge line (L3) through the methane gas circulation line (L4), calcium hydroxide to the inner upper end (Ca (OH) 2 ) and the absorbent liquid mixed with the alkali admixture is stored, methane gas is supplied from the second absorption tower 20 through the methane gas circulation line (L4) into the absorbent liquid, and carbon dioxide is removed through the upper portion. The methane gas is discharged through the methane gas discharge line (L3). Here, the third absorption tower 30 is a third acid device installed at the bottom of the inner to facilitate the contact between the carbon dioxide and the absorbent liquid to form a fine air droplets of methane gas supplied through the methane gas circulation line (L4) ( 31), and a third underwater agitator (33) installed inside to stir the absorbent liquid, and a third scrubber (34) installed inside the lower end to remove deposits. Here, as the alkali admixture, sodium hydroxide (NaOH), magnesium hydroxide (Mg (OH) 2) and the like are used.

그리고, 건조기(40)는 메탄가스 배출라인(L3)에 설치되어 메탄가스의 수분을 제거한다.
And, the dryer 40 is installed in the methane gas discharge line (L3) to remove the water of the methane gas.

또한, 공급조(50)는 제 3흡수탑(30)으로 수산화칼슘(Ca(OH)2)과 알칼리 혼화제를 혼합한 신규 흡수액을 공급하도록 신규 흡수액이 저장된다. 여기에서, 신규 흡수액의 pH는 11.0~13.0이고, 바람직하게는 pH 12.5이다. 여기에서, 알칼리 혼화제는 수산화나트륨(NaOH), 수산화마그네슘(Mg(OH)2) 등이 사용된다.
In addition, the supply tank 50 stores the new absorbent liquid to supply a new absorbent liquid in which calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ) and an alkali admixture are mixed to the third absorption tower 30. Here, the pH of the fresh absorbent liquid is 11.0 to 13.0, preferably pH 12.5. As the alkali admixture, sodium hydroxide (NaOH), magnesium hydroxide (Mg (OH) 2), and the like are used.

또, 신규 흡수액 공급라인(L5)은 공급조(50)의 신규 흡수액을 제 3흡수탑(30)으로 공급하고, 라인 상에 제 1공급펌프(P1)가 구비된다.
In addition, the new absorbent liquid supply line L5 supplies the new absorbent liquid of the supply tank 50 to the third absorption tower 30, and the first supply pump P1 is provided on the line.

또, 제 1흡수액 공급라인(L6)은 제 3흡수탑(30)의 흡수액을 제 2흡수탑(20)으로 공급하고, 라인 상에 제 2공급펌프(P2)가 구비된다.
In addition, the first absorption liquid supply line L6 supplies the absorption liquid of the third absorption tower 30 to the second absorption tower 20, and the second supply pump P2 is provided on the line.

또, 제 2흡수액 공급라인(L7)은 제 2흡수탑(20)의 흡수액을 제 1흡수탑(10)으로 공급하고, 라인 상에 제 3공급펌프(P3)가 구비된다.
In addition, the second absorption liquid supply line L7 supplies the absorption liquid of the second absorption tower 20 to the first absorption tower 10, and the third supply pump P3 is provided on the line.

한편, 농도 측정 센서(S1)는 메탄가스 배출라인(L3)에 설치되어 메탄가스의 농도를 측정한다.
On the other hand, the concentration measuring sensor (S1) is installed in the methane gas discharge line (L3) to measure the concentration of methane gas.

그리고, pH 센서(S2)는 제 1흡수탑(10) 내부 흡수액의 pH를 측정한다.
In addition, the pH sensor S2 measures the pH of the absorption liquid inside the first absorption tower 10.

또한, 수위 측정 센서(S3)는 제 1~3흡수탑(10, 20, 30)의 흡수액 수위를 측정한다.
In addition, the water level measuring sensor S3 measures the level of the absorbent liquid in the first to third absorption towers 10, 20, and 30.

또, 컨트롤러(60)는 농도 측정 센서(S1)의 측정값을 입력받아 메탄가스의 농도가 기준 농도보다 낮으면 메탄가스를 메탄가스 순환라인(L4)을 통해 제 3흡수탑(30)으로 순환시켜 재반응시키고, pH 센서(S2)를 통해 제 1흡수탑(10) 흡수액의 pH값을 입력받아 pH가 기준값 미만이면 제 1흡수탑(10)의 흡수액의 일부 또는 전량을 외부로 배출함과 동시에 제 1흡수액 공급라인(L6)을 통해 제 3흡수탑(30)의 흡수액을 제 2흡수탑(20)으로, 제 2흡수액 공급라인(L7)을 통해 제 2흡수탑(20)의 흡수액을 제 1흡수탑(10)으로 공급하고, 신규 흡수액 공급라인(L5)을 통해 공급조(50)의 흡수액을 제 3흡수탑(30)에 공급하여 일정 수위를 유지시킨다. 여기에서, 메탄가스의 기준 농도는 97%이고, pH의 기준값은 7.0~9.0, 바람직하게 8.0이다. 이때, 메탄가스의 기준 농도, pH 기준값, 설정 범위값은 조건에 따라 가변이 가능하다. 또한, 컨트롤러(60)는 제 1~4전자 개폐 밸브(V1~V4)와, 제 1~3송풍기(W1~W3) 및 제 1~3공급펌프(P1~P3)의 동작을 함께 제어한다.
In addition, the controller 60 receives the measured value of the concentration measuring sensor S1 and when the concentration of methane gas is lower than the reference concentration, the methane gas is circulated to the third absorption tower 30 through the methane gas circulation line L4. Re-react, and input a pH value of the absorbing liquid of the first absorption tower 10 through the pH sensor S2, and if the pH is less than the reference value, discharge part or all of the absorbing liquid of the first absorption tower 10 to the outside and At the same time, the absorption liquid of the third absorption tower 30 is transferred to the second absorption tower 20 through the first absorption liquid supply line L6, and the absorption liquid of the second absorption tower 20 is transferred through the second absorption liquid supply line L7. The first absorption tower 10 is supplied, and the absorption liquid of the supply tank 50 is supplied to the third absorption tower 30 through the new absorption liquid supply line L5 to maintain a constant water level. Here, the reference concentration of methane gas is 97%, and the reference value of pH is 7.0 to 9.0, preferably 8.0. At this time, the reference concentration of methane gas, pH reference value, the set range value can be changed according to the conditions. In addition, the controller 60 controls the operations of the first to fourth solenoid valves V1 to V4, the first to third blowers W1 to W3, and the first to third supply pumps P1 to P3.

이하, 본 발명에 따른 바이오가스 고도정제를 위한 선택적 다단 흡수 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the selective multistage absorption method for biogas highly purified according to the present invention will be described in detail.

도 3은 본 발명에 따른 바이오가스 고도정제를 위한 선택적 다단 흡수 방법을 설명하기 위한 공정도이고, 도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 바이오가스 고도정제를 위한 선택적 다단 흡수 방법을 설명하기 위한 설명도이다.3 is a process chart illustrating a selective multistage absorption method for biogas highly purified according to the present invention, and FIGS. 4 and 5 are explanatory diagrams for explaining a selective multistage absorption method for biogas highly purified according to the present invention. to be.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 바이오가스 고도정제를 위한 선택적 다단 흡수 방법은 1차 반응 공정(S10)과, 2차 반응 공정(S20)과, 재반응 공정(S30)과, 흡수액 배출 공정(S40)과, 흡수액 공급 공정(S50)으로 이루어진다.
3 to 5, the selective multistage absorption method for biogas highly purified according to the present invention includes a first reaction step (S10), a second reaction step (S20), a reaction step (S30), It consists of an absorbent liquid discharge process (S40), and an absorbent liquid supply process (S50).

《1차 반응 공정-S10》<< 1st reaction process-S10 >>

바이오가스 공급라인(L1)을 통해 바이오가스가 제 1흡수탑(10)으로 공급되면, 흡수액과 반응되어 이산화탄소가 제거된 후 메탄가스 공급라인(L2)을 통해 배출된다.
When the biogas is supplied to the first absorption tower 10 through the biogas supply line L1, the biogas is reacted with the absorption liquid to remove carbon dioxide and then is discharged through the methane gas supply line L2.

《2차 반응 공정-S20》<< 2nd reaction process -S20 >>

메탄가스 공급라인(L2)에서 배출되는 메탄가스는 제 2흡수탑(20)으로 공급되면, 흡수액과 반응되어 이산화탄소가 제거된 후 메탄가스 배출라인(L3)을 통해 배출된다. 그리고, 메탄가스는 건조기(40)에서 수분이 제거되어 배출된다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이 제 1흡수탑(10)과, 제 2흡수탑(20)에서 반응시키고, 배출한다. 이때, 컨트롤러(60)는 메탄가스 배출라인(L3)의 제 2전자 개폐 밸브(V2)를 개방시킨다.
When the methane gas discharged from the methane gas supply line L2 is supplied to the second absorption tower 20, the methane gas is reacted with the absorption liquid to remove carbon dioxide and then is discharged through the methane gas discharge line L3. The methane gas is discharged by removing moisture from the dryer 40. That is, as shown in FIG. 4, the first absorption tower 10 and the second absorption tower 20 are reacted and discharged. At this time, the controller 60 opens the second solenoid valve V2 of the methane gas discharge line L3.

《재반응 공정-S30》<< Reaction Process-S30 >>

한편, 컨트롤러(60)는 농도 측정 센서(S1)의 측정값을 실시간으로 입력받아 메탄가스의 농도가 기준 농도보다 낮으면 메탄가스를 메탄가스 순환라인(L4)을 통해 제 3흡수탑(30)으로 순환시켜 재반응시킨다. 이때, 컨트롤러(60)는 메탄가스 배출라인(L3)의 제 2전자 개폐 밸브(V2)를 폐쇄시키고, 메탄가스 순환라인(L4)의 제 3, 4전자 개폐 밸브(V3, V4)를 개방시킨다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이 제 1흡수탑(10)과, 제 2흡수탑(20)과, 제 3흡수탑(30)에서 모두 재반응시킨 후 배출시킨다.
On the other hand, the controller 60 receives the measured value of the concentration sensor (S1) in real time when the concentration of methane gas is lower than the reference concentration of the methane gas through the methane gas circulation line (L4) third absorption tower 30 Circulate to react again. At this time, the controller 60 closes the second solenoid valve V2 of the methane gas discharge line L3 and opens the third and fourth solenoid valves V3 and V4 of the methane gas circulation line L4. . That is, as shown in FIG. 5, the first absorption tower 10, the second absorption tower 20, and the third absorption tower 30 are all reacted and discharged.

《흡수액 배출 공정-S40》<< absorption liquid discharge process -S40 >>

그리고, 컨트롤러(60)는 pH 센서(S2)를 통해 제 1흡수탑(10) 흡수액의 pH값을 입력받아 pH가 기준값 미만이면 제 1흡수탑(10)의 배출구(17)에 구비된 제 1전자 개폐 밸브(V1)를 개방시켜 제 1흡수탑(10)의 흡수액의 일부 또는 전량을 외부로 배출한다.
In addition, the controller 60 receives the pH value of the first absorption tower 10 absorbing liquid through the pH sensor S2, and when the pH is less than the reference value, the controller 60 is provided at the outlet 17 of the first absorption tower 10. The solenoid valve V1 is opened to discharge part or all of the absorbent liquid of the first absorption tower 10 to the outside.

《흡수액 공급 공정-S60》<< absorption liquid supply process-S60 >>

이와 동시에 컨트롤러(60)는 제 1흡수탑(10)에서 배출된 흡수액을 보충하기 위해 제 1흡수액 공급라인(L6)을 통해 제 3흡수탑(30)의 흡수액을 제 2흡수탑(20)으로, 제 2흡수액 공급라인(L7)을 통해 제 2흡수탑(20)의 흡수액을 제 1흡수탑(10)으로 공급하고, 신규 흡수액 공급라인(L5)을 통해 공급조(50)의 신규 흡수액을 제 3흡수탑(30)에 공급하여 일정 수위를 유지시킨다. 이때, 흡수액의 수위는 수위 측정 센서(S3)의 측정값을 통해 제어된다.At the same time, the controller 60 transfers the absorption liquid of the third absorption tower 30 to the second absorption tower 20 through the first absorption liquid supply line L6 to replenish the absorption liquid discharged from the first absorption tower 10. The absorbent liquid of the second absorption tower 20 is supplied to the first absorption tower 10 through the second absorbent liquid supply line L7, and the new absorbent liquid of the supply tank 50 is supplied through the new absorbent liquid supply line L5. Supply to the third absorption tower 30 to maintain a constant water level. At this time, the level of the absorbent liquid is controlled through the measured value of the water level measurement sensor (S3).

본 발명은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있으며 상기 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific forms thereof, which are to be considered as being limited to the specific embodiments, but on the contrary, the intention is to cover all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. .

10~30 : 제 1~3흡수탑 40 : 건조기
50 : 공급조 60 : 컨트롤러
L1 : 바이오가스 공급라인 L2 : 메탄가스 공급라인
L3 : 메탄가스 배출라인 L4 : 메탄가스 순환라인
L5 : 신규 흡수액 공급라인 L6, L7 : 제 1~2흡수액 공급라인
S1 : 농도 측정 센서 S2 :pH 센서
S3 : 수위 측정 센서 V1~V4 : 제 1~4전자 개폐 밸브10-30: 1st-3 absorption tower 40: dryer
50: supply tank 60: controller
L1: Biogas Supply Line L2: Methane Gas Supply Line
L3: Methane Gas Discharge Line L4: Methane Gas Circulation Line
L5: New absorbent liquid supply line L6, L7: First to second absorbent liquid supply line
S1: concentration measuring sensor S2: pH sensor
S3: water level measurement sensor V1 to V4: first to fourth electromagnetic switching valve

Claims (11)

바이오가스를 공급하고, 라인 상에 제 1송풍기가 구비되는 바이오가스 공급라인과;
외부로부터 수산화칼슘(Ca(OH)2)과 알칼리 혼화제를 혼합한 흡수액을 공급받아 일정수두 이상으로 흡수액이 저장되고, 흡수액 내부로 상기 바이오가스 공급라인을 통해 바이오가스를 공급받아 반응시켜 이산화탄소를 흡수하고, 메탄가스를 배출하는 제 1흡수탑과;
상기 제 1흡수탑으로부터 배출되는 메탄가스를 공급하고, 라인 상에 제 2송풍기가 구비되는 메탄가스 공급라인과;
외부로부터 흡수액을 공급받아 일정수두 이상으로 흡수액이 저장되고, 흡수액 내부로 상기 메탄가스 공급라인을 통해 상기 제 1흡수탑으로부터 메탄가스를 공급받아 반응시켜 이산화탄소를 흡수하고, 메탄가스를 배출하는 제 2흡수탑과;
제 2흡수탑의 메탄가스를 배출하는 메탄가스 배출라인과;
상기 메탄가스 배출라인과 분기되어 메탄가스를 순환시키고, 라인 상에 제 3송풍기가 구비되는 메탄가스 순환 라인과;
외부로부터 흡수액을 공급받아 일정수두 이상으로 흡수액이 저장되고, 흡수액 내부로 상기 메탄가스 순환라인을 통해 상기 제 2흡수탑으로부터 메탄가스를 공급받아 반응시켜 이산화탄소를 흡수하고, 메탄가스를 상기 메탄가스 배출라인으로 배출하는 제 3흡수탑과;
상기 메탄가스 배출라인에 설치되어 메탄가스의 수분을 제거하는 건조기와;
상기 제 3흡수탑으로 신규 흡수액을 공급하도록 신규 흡수액이 저장되는 공급조와;
상기 공급조의 신규 흡수액을 제 3흡수탑으로 공급하고, 라인 상에 제 1공급펌프가 구비되는 신규 흡수액 공급라인과;
상기 제 3흡수탑의 흡수액을 제 2흡수탑으로 공급하고, 라인 상에 제 2공급펌프가 구비되는 제 1흡수액 공급라인; 및
상기 제 2흡수탑의 흡수액을 제 1흡수탑으로 공급하고, 라인 상에 제 3공급펌프가 구비되는 제 2흡수액 공급라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오가스 고도정제를 위한 선택적 다단 흡수 장치.A biogas supply line for supplying biogas and having a first blower on the line;
The absorption liquid is mixed with calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ) and an alkali admixture from the outside, and the absorption liquid is stored at a predetermined head or more, and the biogas is supplied through the biogas supply line to absorb the carbon dioxide to absorb carbon dioxide. A first absorption tower for discharging methane gas;
A methane gas supply line for supplying methane gas discharged from the first absorption tower and having a second blower on a line;
A second absorbing liquid is supplied from the outside and the absorbing liquid is stored at a predetermined head or more, the second absorbing liquid absorbs carbon dioxide by receiving the methane gas from the first absorption tower through the methane gas supply line to absorb the carbon dioxide, and discharge the methane gas An absorption tower;
A methane gas discharge line for discharging methane gas of the second absorption tower;
A methane gas circulation line branched from the methane gas discharge line to circulate the methane gas, and having a third blower on the line;
Absorption liquid is supplied from the outside and the absorption liquid is stored at a predetermined head or more, and the absorption liquid is absorbed by receiving the methane gas from the second absorption tower through the methane gas circulation line inside the absorption liquid to absorb carbon dioxide, and discharge the methane gas from the methane gas. A third absorption tower discharged to the line;
A dryer installed in the methane gas discharge line to remove water from the methane gas;
A supply tank in which the new absorption liquid is stored to supply the new absorption liquid to the third absorption tower;
A new absorption liquid supply line for supplying the new absorption liquid of the supply tank to a third absorption tower and having a first supply pump on the line;
A first absorption liquid supply line for supplying the absorption liquid of the third absorption tower to the second absorption tower and having a second supply pump on the line; And
And a second absorption liquid supplying line for supplying the absorption liquid of the second absorption tower to the first absorption tower and having a third supply pump on the line. 제 1 항에 있어서,
상기 바이오가스 고도정제를 위한 선택적 다단 흡수 장치는,
상기 메탄가스 배출라인에 설치되어 메탄가스의 농도를 측정하는 농도 측정 센서와;
상기 제 1흡수탑 내부 흡수액의 pH를 측정하는 pH 센서와;
상기 제 1흡수탑과, 제 2흡수탑 및 제 3흡수탑의 흡수액 수위를 측정하는 수위 측정 센서; 및
상기 농도 측정 센서의 측정값을 입력받아 메탄가스의 농도가 기준 농도보다 낮으면 메탄가스를 상기 메탄가스 순환 라인을 통해 제 3흡수탑으로 순환시켜 재반응시키고, 상기 pH 센서를 통해 제 1흡수탑 흡수액의 pH값을 입력받아 pH가 기준값 미만이면 상기 제 1흡수탑의 흡수액의 일부 또는 전량을 외부로 배출함과 동시에 상기 제 1, 2흡수액 공급라인을 통해 제 3흡수탑의 흡수액을 제 2흡수탑으로 제 2흡수탑의 흡수액을 제 1흡수탑으로 공급하고, 상기 신규 흡수액 공급라인을 통해 상기 공급조의 흡수액을 제 3흡수탑에 공급하여 일정 수위를 유지시키는 컨트롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오가스 고도정제를 위한 선택적 다단 흡수 장치.The method of claim 1,
Selective multi-stage absorption device for the biogas advanced purification,
A concentration measuring sensor installed at the methane gas discharge line to measure the concentration of methane gas;
PH sensor for measuring the pH of the absorption liquid in the first absorption tower;
A water level measuring sensor for measuring an absorbent liquid level of the first absorption tower, the second absorption tower, and the third absorption tower; And
If the concentration of the methane gas is lower than the reference concentration after receiving the measured value of the concentration measuring sensor, the methane gas is circulated through the methane gas circulation line to the third absorption tower and reacted again, and the first absorption tower is connected to the pH sensor. When the pH value of the absorbent liquid is input and the pH is less than the reference value, part or all of the absorbent liquid of the first absorption tower is discharged to the outside and the second absorbed liquid of the third absorption tower is supplied through the first and second absorption liquid supply lines. And a controller for supplying the absorption liquid of the second absorption tower to the first absorption tower to the tower, and supplying the absorption liquid of the supply tank to the third absorption tower through the new absorption liquid supply line. Selective multistage absorption device for biogas purification. 제 1 항에 있어서,
상기 제 1, 2, 3흡수탑은,
공급되는 가스를 미세공기방울을 형성하여 이산화탄소와 흡수액의 접촉을 원활하게 하도록 산기장치와;
내부에 설치되어 흡수액을 교반시키는 수중 교반기; 및
내부 하단에 설치되어 침전물을 제거하는 스크러버를 각각 구비하는 것을 특징으로 하는 바이오가스 고도정제를 위한 선택적 다단 흡수 장치.The method of claim 1,
The first, second, third absorption tower,
An air diffuser to form fine air bubbles in the gas supplied to facilitate contact between the carbon dioxide and the absorbent liquid;
An underwater stirrer installed inside to stir the absorbent liquid; And
Optional multi-stage absorption device for biogas highly purified, characterized in that each provided with a scrubber to remove the sediment is installed at the inner bottom. 제 2 항에 있어서,
상기 메탄가스의 기준 농도는,
97%인 것을 특징으로 하는 바이오가스 고도정제를 위한 선택적 다단 흡수 장치.The method of claim 2,
The reference concentration of the methane gas is
Selective multi-stage absorption device for biogas purification, characterized in that 97%. 제 2 항에 있어서,
상기 pH의 기준값은,
7.0~9.0인 것을 특징으로 하는 바이오가스 고도정제를 위한 선택적 다단 흡수 장치.The method of claim 2,
The reference value of the pH is,
Selective multistage absorption device for biogas highly purified, characterized in that 7.0 ~ 9.0. 제 1 항에 있어서,
상기 신규 흡수액의 pH는,
11.0~13.0인 것을 특징으로 하는 바이오가스 고도정제를 위한 선택적 다단 흡수 장치.The method of claim 1,
PH of the new absorbent liquid,
Selective multistage absorption device for biogas highly purified, characterized in that 11.0 ~ 13.0. 제 2 항에 있어서,
상기 제 1흡수탑의 배출구와, 메탄가스 배출라인 및 메탄가스 순환라인에는,
상기 컨트롤러의 제어에 따라 개폐되어 흡수액을 배출하는 전자 개폐 밸브가 구비되는 것을 특징으로 하는 바이오가스 고도정제를 위한 선택적 다단 흡수 장치.The method of claim 2,
In the outlet of the first absorption tower, the methane gas discharge line and the methane gas circulation line,
Selective multi-stage absorption device for biogas advanced purification, characterized in that the electronic opening and closing valve for opening and closing under the control of the controller to discharge the absorbing liquid. 제 1 항의 바이오가스 고도정제를 위한 선택적 다단 흡수 장치를 이용한 바이오가스 고도정제를 위한 선택적 다단 흡수 방법에 있어서,
바이오가스를 제 1흡수탑으로 공급하여 수산화칼슘(Ca(OH)2)과 알칼리 혼화제를 혼합한 흡수액과 반응시켜 이산화탄소를 제거하는 1차 반응 공정과;
1차 반응되어 이산화탄소가 제거된 메탄가스를 제 2흡수탑으로 공급하여 흡수액과 반응시켜 이산화탄소를 제거하여 배출하는 2차 반응 공정과;
상기 제 2흡수탑에서 배출되는 메탄가스의 농도를 측정하여 메탄가스의 농도가 기준 농도보다 낮으면 메탄가스를 메탄가스 순환 라인을 통해 제 3흡수탑으로 순환시켜 흡수액과 재반응시킨 후 배출하는 재반응 공정과;
상기 제 1흡수탑 흡수액의 pH값을 입력받아 pH가 기준값 미만이면 상기 제 1흡수탑의 흡수액의 일부 또는 전량을 외부로 배출시키는 흡수액 배출 공정; 및
상기 제 1흡수탑의 흡수액이 배출되면 제 1, 2흡수액 공급라인을 통해 제 3흡수탑의 흡수액을 제 2흡수탑으로 제 2흡수탑의 흡수액을 제 1흡수탑으로 공급하고, 신규 흡수액 공급라인을 통해 상기 공급조의 신규 흡수액을 제 3흡수탑에 공급하여 일정 수위를 유지시키는 흡수액 공급 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 바이오가스 고도정제를 위한 선택적 다단 흡수 방법.In the selective multistage absorption method for biogas advanced purification using the selective multistage absorption apparatus for biogas advanced purification of claim 1,
A first reaction step of removing the carbon dioxide by supplying the biogas to the first absorption tower and reacting with an absorbent solution containing calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ) and an alkali admixture;
A second reaction step of supplying methane gas from which primary carbon dioxide is removed to the second absorption tower and reacting with the absorption liquid to remove carbon dioxide and discharge the carbon dioxide;
When the concentration of methane gas discharged from the second absorption tower is measured and the concentration of the methane gas is lower than the reference concentration, the methane gas is circulated through the methane gas circulation line to the third absorption tower to be re-reacted with the absorbent liquid and discharged. A reaction step;
An absorbent liquid discharging step of receiving a pH value of the first absorption tower absorbent liquid and discharging a portion or the entire amount of the absorbent liquid of the first absorption tower to the outside when the pH is less than a reference value; And
When the absorption liquid of the first absorption tower is discharged, the absorption liquid of the third absorption tower is supplied to the second absorption tower through the first and second absorption liquid supply lines, and the absorption liquid of the second absorption tower is supplied to the first absorption tower, and the new absorption liquid supply line is supplied. Selective multi-stage absorption method for biogas highly purified, characterized in that the absorption liquid supply process for supplying the new absorption liquid of the feed tank to the third absorption tower to maintain a constant water level. 제 8 항에 있어서,
상기 메탄가스의 기준 농도는,
97%인 것을 특징으로 하는 바이오가스 고도정제를 위한 선택적 다단 흡수 방법.The method of claim 8,
The reference concentration of the methane gas is
Selective multistage absorption method for biogas highly purified, characterized in that 97%. 제 8 항에 있어서,
상기 pH의 기준값은,
7.0~9.0인 것을 특징으로 하는 바이오가스 고도정제를 위한 선택적 다단 흡수 방법.The method of claim 8,
The reference value of the pH is,
Selective multistage absorption method for biogas purification, characterized in that 7.0 ~ 9.0. 제 8 항에 있어서,
상기 신규 흡수액의 pH는,
11.0~13.0인 것을 특징으로 하는 바이오가스 고도정제를 위한 선택적 다단 흡수 방법.The method of claim 8,
PH of the new absorbent liquid,
Selective multistage absorption method for highly purified biogas, characterized in that 11.0 ~ 13.0.
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